Nouveau type de moteur hybride à turbine

[parfaitelumiere]

Oui,je viens de regarder ton site,et ça a partiellement répondu à mes questions:remplacer le système otto par un autre système dynamique pour produire du courant.
J'ai ça en tête depuis longtemps:un groupe,un stockage leger de courant,un moteur electrique au plus près de la roue.
J'ai vu un super concept statique de micromoteur,qui utilise le quartz comme generateur,suite à une micro-explosion.
Mais la quantité d'energie produite est minime,et l'installation(série et parallèle)et l'alimentation d'un tel concept serait une usine à gaz,du coup je reste sur le "moteur" avec alternateur,reste à trouver un bon moteur,et un bon alternateur.
ton concept de piston octogonal s'approche de mon idée,avec deux alternateurs,un de chaque côté.
J'ai vu plusieurs trucs en cours de fabrication,entre autre un alternateur "révolutionnaire"(je me méfie quand même),je me suis pas trop penché dessus.
Il faudrait que l'alternateur ait à peu près le même fonctionnement que le moteur(rpm et couple)pour produire une tension et intensité à peu près similaire au moteur utilisé,pour transformer le moins possible?

[Flytox]

Quelques "précisions" sur la turbine Capstone et son alternateur "haute vitesse".

http://www.energie-plus.com/news/fullstory.php/aid/1353

http://www.energie-plus.com/news/fullst ... LQUES_INST

ANTANES_TECHNOLOGIQUES.html
cinétique importante qui assure la stabilité en fréquence ; fonctionnement respectueux des normes d'environnement ; maintenance réduite et grande durée de vie technologique.

Pour des puissances inférieures à 250 kW, il est possible dès aujourd’hui de coupler directement la micro turbine à l'alternateur, en supprimant le réducteur de vitesse intermédiaire. Dans ce cas, le rotor massif accepte une vitesse de rotation supérieure ou égale à 56 000 tr/min et l'alternateur génère une tension à fréquence élevée. La suppression du réducteur entraîne une diminution sensible de l'encombrement et du poids. A titre indicatif, une turbine de 160 kW pèse 32 kg et sans réducteur, le poids de l'alternateur est ramené à 68 kg, ce qui donne un ensemble d'une centaine de kilos. Cet ensemble constitue un turbo générateur à haute vitesse. Les études sur ce type de machine, lancées par France Télécom en 1996 et conduites par

CIAC, Microturbo et Auxilec, ont permis de valider les options techniques suivantes :
* le rotor en matériau ferromagnétique, sans bobinage, supporte des vitesses périphériques de 300 m/s ;
* ce rotor est excité par un simple enroulement solénoïdal incorporé dans le stator ;
* le flux magnétique utile circule dans la partie centrale, au droit des bobinages du stator ;
* le fonctionnement réversible de l'alternateur permet d'assurer le démarrage de la turbine ;
* une carcasse externe assure la rigidité mécanique du stator et l'évacuation des pertes calorifiques ;
* la machine est refroidie par une circulation d'huile en circuit fermé provenant de la

turbine.

Lorsque le rotor tourne à 56 000 tr/min, l'alternateur délivre une tension triphasée à fréquence élevée (1867 Hz) qui est transformée en courant continu par redressement. Un convertisseur statique doit donc être mis en oeuvre si le turbo générateur doit délivrer une tension alternative à 50 ou 60 Hz. Ce même alternateur est sollicité pour le lancement de la turbine. Pendant la phase de lancement, on applique simultanément

une tension continue aux bornes de l'inducteur et une tension alternative appropriée aux bornes de l'induit. Pour une turbine de 160 kW, la puissance prélevée aux bornes de la batterie n'excède pas 3 kW et le démarrage est assuré en moins de 55 secondes. La turbine fonctionne normalement au gaz naturel ou avec d’autres types de combustibles, avec un stock éventuel de GPL si la réglementation l’exige.

En France, l’industrialisation des micro turbines a pris du retard, mais des sociétés comme Capstone, Honeywell ou Bowman réalisent déjà ce matériel en série. Par ailleurs,

la vitesse angulaire du rotor de la turbine diminuant lorsque la puissance des machines

augmente

LA REVOLUTION DES MICROTURBINES
A plus court terme, la véritable révolution viendra de la miniaturisation des turbines.

Les besoins de développement des pays d'Asie du Sud-Est, d'Amérique Centrale et du Sud, d'Afrique, de l'Europe de l'Est et la libéralisation des marchés nationaux de l'électricité un peu partout dans le monde ouvrent des perspectives que certains estiment grandioses à la diffusion de petites installations de production décentralisées. Quand on dit ,petites", on veut signifier généralement inférieures à 1 MW, mais la limite inférieure peut aller très bas, jusqu'à quelques kW. On parle alors de 11 micro-cogénération" ; on imagine des unités en pied d'immeubles et certaines études de marché, notamment anglo- saxonnes, rêvent à des millions d'installations.

Même si les choses ne vont pas jusque là, il n'en demeure pas moins vrai que la petite cogénération ou la petite production électrique décentralisée a de beaux jours devant elle ... du moins et pour l'instant en dehors de la France (voir notre article introductif). C'est pourquoi on assiste à l'apparition, chez de nombreux constructeurs, de petites unités en packages prêts à l'emploi. Les premiers arrivés sont les moteurs.

L'exemple le plus célèbre est celui de la ville allemande de Rottweil où tournent une soixantaine d'installations de cogénération avec des puissances comprises entre 50 et 500 kWe, dont la moitié environ sont des modules de 50 kW, et où sont expérimentées actuellement des unités de 5 à 15 M.

Les moteurs réclament cependant une maintenance dont la fréquence et le coût sont incompatibles avec les caractéristiques des utilisateurs potentiels de micro-systèmes.

Tout le monde semble donc s'accorder actuellement sur le fait que l'avenir de la micro-cogénération passe par le développement des petites et microturbines à gaz.

L'aéronautique sait construire de telles turbines, mais avec des exigences de performances telles, notamment sur le ratio puissance / Poids, que leur coût est trop élevé pour des applications de cogénération terrestre. L'un des premiers constructeurs à avoir franchi l'obstacle est Volvo Aero Turbines avec son modèle VT600 de 600 kW, dont le prix est comparable à celui d'un moteur de puissance équivalente. Il s'agit d'une turbine axiale à deux étages et arbre unique, équipée d'un compresseur centrifuge avec un taux de compression de 8:1 et d'un réducteur qui abaisse la vitesse de rotation en sortie à 1500 tr/min afin de produire du 50 Hz avec un alternateur conventionnel.

Cet ensemble est proposé sous forme d'un package complet de co-génération. Volvo vise à l'évidence les nouveaux marchés de la petite cogénération : à sa gamme qui comportait des turbines de 4,4 et 2,6 MW, il a donc ajouté ce modèle de 600 kW en 1997 ' tout en annonçant qu'il développait aussi une turbine de 100 kW pour la propulsion de véhicules et la cogénération stationnaire. Cette turbine sera équipée d'un récupérateur sur les gaz d'échappement qui préchauffera l'air de combustion afin d'obtenir un rendement électrique supérieur à 30% : c'est le concept de "turbine régénérative".

Ce concept est adopté par tous les constructeurs de micro-turbines. Il permet en effet de réduire la température d'entrée à moins de 1 OOOOC ainsi que le taux de compression (aux alentours de 3 à 3,5) afin d'augmenter la fiabilité et la durée de vie de la turbine, tout en maintenant un rendement électrique satisfaisant.

C'est le cas par exemple des turbines développées par Allied Signal (50 kW) et par Capstone Turbine Corporation (24 kW) : avec des températures d'entrée respectives de 980°C et 885'C, des températures d'échappement de 250°C et des taux de compression respectifs de 3,5 et de 3,25, elles atteignent toutes deux 26% de rendement électrique (29% attendus dans un an), pour un coût d'investissement annoncé de 300 $/kW. Elles sont équipées de paliers à air silencieux et d'un arbre unique sur lequel sont montés la turbine, le compresseur et le générateur, afin de réduire les pertes mécaniques.

C'est également le concept adopté pour la gamme 50 - 270 kWe développée par NREC sous le nom de PowerWorks dans le cadre d'un programme de R&D soutenu par le GRI américain (Gas Research Institute). Signalons à cette occasion que le GRI avait déjà lancé au début des années 80 un programme de recherches dans l'objectif de mettre au point une petite turbine de 50 kW pour la cogénération, mais que ce programme, intitulé Advanced Energy System, avait été abandonné car personne n'avait à l'époque réussi à abaisser suffisamment le coût de ces petites turbines. Les modèles développés par NREC ont été conçus pour une durée de vie de 80 000 heures, un MTBFO de 8 000 heures (Mean Time between Forced Outage) et un rendement de 30%. La solution : une configuration à deux turbines qui réduit les efforts mécaniques (voir schéma ci-contre), une température d'entrée limitée à 870°C, une température d'échappement de 204°C , et un récupérateur particulièrement performant mis au point par NREC lui-même selon des critères trèsexigents de résistance à la fatigue et au cyclage thermique. En outre, la chambre de combustion sèche limite les émissions de NOx à moins de 9 ppmv dans toutes les conditions de fonctionnement, valeur remarquable même pour une grosse turbine équipée d'une catalyse sélective ou d'une injection d'eau. NREC a l'intention de proposer des packages adaptés aux divers emplois classiques de la cogénération : production de vapeur, fourniture d'eau chaude, production d'électricité, entraînement de machines tournantes (pompes, compresseurs), production de froid par absorption. Il a construit cinq prototypes répondant à ces diverses utilisations pour en tester l'endurance. Les premières démonstrations industrielles auront lieu l'an prochain et la commercialisation est prévue pour l'an 2000.

Les Japonais, eux, se sont engagés sur la piste des hautes performances. Le programme de R&D de 11 ans soutenu par le NEDO a pour objectif de mettre au point une turbine de 300 kW dans laquelle l'emploi de matériaux céramiques permettrait de supporter des températures d'entrée de l'ordre de 1 3500C afin d'obtenir un rendement d'au moins 42%.

Ce programme comporte deux projets distincts conduits par deux groupements d'industriels, l'un concernant une turbine à arbre unique ("CGT 301 ") mené par lshikawajima- Harima Heavy Industries Co., l'autre une turbine à arbre double mené par Kawasaki Heavy Industries ("CGT 302"). Toutes les parties soumises à des hautes températures sont réalisées en céramique. Dans le projet 301, les pales en céramique sont fixées sur un rotor métallique, alors que dans le 302, le rotor est entièrement en céramique.

Dans les derniers essais connus, la CGT 301 a fonctionné à 1 2000C avec une puissance de 186 kWe et un rendement de 30%; la CGT 302 à 1 280°C avec une puissance de 240 kW et un rendement de 37%, toutes les deux en respectant une émission de NOx inférieure à 13ppm. Le NEDO annonce que les 300 kW et les 42% de rendement seront atteints avant la fin de 1999. Le coût prévisionnel est estimé à 150 000 Yên/kW pour le marché industriel et 250 000 Yen/kW pour le marché domestique (100 Yen = à peu près 4,6 F) et le marché potentiel pour ces unités de 300 kW est chiffré à 15 000 à 16 000 entre 2000 et 2010.

Les températures en bleu sont plus que fantaisistes...

[Alain G]

La tentative d'instaurer une turbine dans un automobile n'est nouveau, voici une turbine qui date des années 50 somme toute très performante pour l'époque:


http://www.allpar.com/mopar/turbine.html (en anglais)

Avec traduction en francais:

http://cf.babelfish.yahoo.com/translate ... l=Traduire

[chatelot16]

engrenage : qui a dit que la perte est de 5% ?

comme toujours , ca depend ...

ca dependant surtout du nombre de dent : avec des tres grand nombre de dent tres petite le rendement est aussi proche de 100% que l'on veut , mais ces engrenages doivent etre tres gros

si on veut faire plus leger il faut des faible nombre de dent : genre pignon de demareur : ca frotte beaucoup plus et le rendement est mauvais

dans un engrenage quand le point de contact est sur le diametre primitif le frottement est nul

[Hic]

[...]A chaque fois que tu passes d'une roue dentée à une autre, tu perds au minimum 5% de la puissance. C'est donc un mauvais point pour la TAG qui tourne intrinsèquement trop vite.[...]

Euh...
T'es sûr de toi sur ce coup-là ?
Il me semblait que ça tournait plutôt autour de 0.98-0.99 le rendement d'une transmission entre deux engrenages bien foutus ?

Si ton 5% est juste, ça voudrait dire que dans une boite de vitesse, on perd déjà autour de 20 % de puissance ?

Bonsoir Bûcheron... petits cours d'énergétique des engrenages...

On considère en mécanique qu'un engrenage droit perd typiquement 5% de la puissance en friction.

Bien lubrifié sans barbotage, avec des dents hélicoïdales, on peut monter jusqu'à 98%, au-delà, cela devient de la pub mensongère.

Sur 10 L d'essence, 9 directement sont dissipés quelque part dans l'automobile, le litre restant devient de l'énergie cinétique, elle même finalement dissipée dans l'air bousculé par la voiture...

Salut Remundo
pour le futur proche ,
existera des systemes sans friction ,
carbonés ,diamantés et lubrifiés .
le procedé a été satellisé et utilisé par un constructeur d'automobile japonnais .
AuReVoiR Hic

[Remundo]

Moué je veux bien.

Un engrenage à diamants, ce serait un vrai bijou

[Maximus Leo]

La tentative d'instaurer une turbine dans un automobile n'est nouveau, voici une turbine qui date des années 50 somme toute très performante pour l'époque:

http://www.allpar.com/mopar/turbine.html (en anglais)

Avec traduction en francais:

http://cf.babelfish.yahoo.com/translate ... l=Traduire

Absolument, c'est pas nouveau ! Je me souviens des 24 heures du Mans 1963 et de la BRM/Rover à turbine : http://www.rover.org.nz/pages/jet/jet5.htm Et il y a eu aussi "L'Etoile Filante" de Renault qui utilisait une turbine Turboméca. (L'Etoile Filante doit toujours être au Pub Renault) : http://www.renault.com/fr/PassionSport/ ... lante.aspx .

Pour en revenir aux hybrides il y a eu dans les années 70 l'hybride série à turbine à gaz de Toyota :







Poids total 1000 kg, propulsion par moteur électrique à 2 vitesses, vitesse maxi 120 km/h, le rendement donné pour 75 % (!).

http://jalopnik.com/382555/toyota-hybrid-circa-1977
http://japanesenostalgiccar.com/blog/20 ... 00-hybrid/

Toujours est-il que Toyota a choisi le bloc F5, un banal 4 cylindres 1497 cm3 déjà fabriqué à des millions d'exemplaires pour sa première Prius. C'est facile et c'est pas cher En plus ça permettait de faire des comparaisons de conso/rejets avec des voitures équipées du même bloc (Tercel, Paseo, etc...)

[chatelot16]

[...]A chaque fois que tu passes d'une roue dentée à une autre, tu perds au minimum 5% de la puissance. C'est donc un mauvais point pour la TAG qui tourne intrinsèquement trop vite.[...]

Euh...
T'es sûr de toi sur ce coup-là ?
Il me semblait que ça tournait plutôt autour de 0.98-0.99 le rendement d'une transmission entre deux engrenages bien foutus ?

Si ton 5% est juste, ça voudrait dire que dans une boite de vitesse, on perd déjà autour de 20 % de puissance ?

Bonsoir Bûcheron... petits cours d'énergétique des engrenages...

On considère en mécanique qu'un engrenage droit perd typiquement 5% de la puissance en friction.

Bien lubrifié sans barbotage, avec des dents hélicoïdales, on peut monter jusqu'à 98%, au-delà, cela devient de la pub mensongère.

Sur 10 L d'essence, 9 directement sont dissipés quelque part dans l'automobile, le litre restant devient de l'énergie cinétique, elle même finalement dissipée dans l'air bousculé par la voiture...

Salut Remundo
pour le futur proche ,
existera des systemes sans friction ,
carbonés ,diamantés et lubrifiés .
le procedé a été satellisé et utilisé par un constructeur d'automobile japonnais .
AuReVoiR Hic

un engrenage ordinaire en acier ou en bois est deja sans friction quand le point de contact est sur les diametre primitif : quand ca tourne le point de contact s'ecarte un peu et ca frote un peu , mais la solution est simple : plus les dent sont petite et nombreuse plus l'ecart avec le diametre primitif est faible et moins ca frotte

[oiseautempete]

Quelques "précisions" sur la turbine Capstone et son alternateur "haute vitesse".

http://www.energie-plus.com/news/fullstory.php/aid/1353

http://www.energie-plus.com/news/fullst ... LQUES_INST



Les températures en bleu sont plus que fantaisistes...

Les t° en bleu sont visiblement des erreurs de saisie: il y a juste un "0" de trop, voir la correspondance avec la t° juste dessous à
"1 280°C"... soit 1280°C en écriture de "chez nous" il s'agit sans doute d'un document d'origine nord Américaine, car en Europe on n'écrit pas les chiffres avec un espace ou un point, ni "C" sans "°"...mais aux USA et Canada si...

[Cuicui]

Curiosités : paramoteur et deltaplane à turbines.
http://www.youtube.com/watch?v=y7xm4YE7y24
http://www.youtube.com/watch?v=_AXuy2-YoQY