Stocker de l'énergie thermique avec de l'huile de palme ? Matériau à Changement de Phase (MCP) Naturel
Publié : 08/04/09, 19:29
Stockage d'énergie thermique optimisée de façon éconologique !
(Ce sujet fait suite à solaire-thermique/solaire-thermique-a-stockage-capsules-kaplan-t7405.html )
Il serait possible de stocker, à très faible coût et faible encombrement, de l'énergie thermique (basse T° : 40-45°C) grâce à la chaleur latente de fusion de...l'huile de cocotier ou huile de Palme, un produit 100% naturel et pas cher dont la T° de fusion est comprise entre 35 et 45°C !
Voir: http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_dod% ... o%C3%AFque
et http://fr.wikipedia.org/wiki/Huile_de_palme
Edit: suite à de nombreuses protestations assez virulentes (et venant de personnes qui n'ont pas fait l'effort de lire le sujet) quant à l'utilisation de l'huile de Palme dont les méthodes de production nuisent à la biodiversité locale, 2 points sont à préciser:
a) l'huile de palme est prise en exemple: tout corps naturel dont la T° de fusion se situe entre 35 et 45°C pourrait convenir! Nous cherchons à trouver un corps naturel, pour éviter d'utiliser des MCP chimiques ou synthétiques dont le coût éconologique serait bien plus élevé!
b) l'huile n'est pas consommée! Alors si 200 kg d'huile utilisés en tampon thermique pendant 30 ans permettent d'économiser des dizaines de tonnes de bois ou de mazout, le bilan environnement est surement bien plus que positif, même avec de l'huile de palme...
Alors combien de calorie 1kg d'huile de palme (qu'on va assimiler dans un 1er temps à de l'acide laurique) peut-il stocker? Et surtout à combien de L d'eau cela correspond?
Je rappelle que l'eau est un des meilleur fluide caloporteur mais sont utilisation en tampon thermique nécessite des quantité importantes car il est difficile d'utiliser les changements d'état!
Alors si on pouvait utiliser de l'eau "dopée à l'huile" (et non l'inverse) cela pourrait, peut être, être intéressant! Faisons une 1ere estimation! Pour les paresseux, lire la conclusion tout en bas.
Combien de calories sont libérée dans 1 Kg d'huile qui se solidifie?
C'est tout con, il suffit de lire: d'après le tableau de cette page, on a:
(a comparer; pour info avec l'eau : T° fusion : 330 kJ/kg mais surtout de l'évaporation: 2200 kJ/kg)
Chaque kg l'huile liquide qui se solidifie va donc libérer 211 kJ à un palier de 42°C, or 42°C est une température TRES intéressante pour:
a) l'ECS
b) Le chauffage basse température
Ca correspond à combien d'énergie 211 kJ ?
La chaleur massique de l'eau est d'environ 1 calorie soit 4.18 kJ/kg.°C.
- 1 kg d'huile à 42°C permet donc de chauffer 1 L d'eau de 211 / 4.18 = 50°C
- Sur un delta de température "de travail" d'un tampon thermique de 20°C (entre 50 et 30°C par exemple), chaque L d'eau stocke donc 20*4.18 = 83.6 kJ
- Donc on pourrait dire que 1 kg d'huile stocke donc autant d'énergie que 211/83.6 = 2,5 L d'eau mais l'avantage de l'huile est que la T° est à 42°C, une température plus intéressante que 30°C!
- à 42°C, chaque kg d'huile stocke
Bon trève de blabla, voici un petit exemple pratique comparatif: un ballon d'eau tampon de 2000L et un ballon hybride eau-huile
Tampon de 2000 L d'eau à 50°C.
On estime que la T° d'utilisation est exploitable jusqu'à 30°C.
On a une énergie stockée sur 20°C de delta de :
E = 2000 * 4.18 * 20 = 167,2 MJ soit 46 kWh soit de quoi prendre environ 23 douches (à supposer que les toutes dernières douches seront à 30°C).
Tampon hybride: "huile de palme - eau" avec 500L d'huile de palme et 1500L d'eau à 50°C
Le volume occupé dans la maison est le même que l'autre ballon.
L'huile est plongé dans l'eau dans des contenants ou non (c'est pas encore le probleme).
500L d'huile liquide = 500 * 0.862 = 431 kg.
1500 L d'eau = 1500 kg
Quelle est l'énergie stockée?
- Chaleur latente de solidification de l'huile: 431 * 211 = 90 940 kJ libéré (et c'est ce qui est important) à 42°C!
- Chaleurs massiques:
Entre 50 et 30°C pour l'eau: 1500 * 4.18 * 20 = 125 400 kJ
Entre 50 et 42°C pour l'huile liquide: 431 * 2.27 * 8 = 7800 kJ
Entre 42 et 30°C pour l'huile solide: 431 * 1,76 * 12 = 9100 kJ
Au total:
E = 90.9 + 125.4 + 7.8 + 9.1 = 233.2 MJ soit 64 kWh soit de quoi prendre 32 douches environ...mais en fait bien plus voir plus bas!
Le gain ne semble donc pas si important que ca? Sauf qu'une grande partie de ces calorie le sont à une température plus exploitable...ainsi il vient la question:
c) Quel est le gain d'énergie grâce à l'huile entre 50 et 42°C (ou plutot entre 50 et 41.9°C) ?
- 1er cas on a E = 2000 * 4.18 * 8 = 67 MJ = 18.6 kWh
- 2ieme cas on a E = 1500 * 4.18 * 8 + 431 * 2.27 * 8 + 431 * 211 = 50.2 + 7.8 + 90.9 = 149 MJ = 41.4 kWh
Conclusion: entre 50 et 42°C le ballon hybride contenant 1/4 en volume d'huile de palme pour fournir 2.2 fois plus d'énergie qu'un ballon tampon identique à eau !
Bon je me renseigne sur le prix en gros de l'huile de palme pour en mettre dans notre gros tampon thermique !
Bon il reste plein de question à résoudre, la 1ere étant: quelle est le % optimum d'huile suivant la T° d'utilisation désirée? Si c'est au alentours des 42°C la réponse est simple: 100% d'huile!
Question: comment cela se fait qu'aucun industriel chauffagiste ou peut être même université n'y ait encore pensé?
Attention: il y a une forte différence de masse volumique entre l'huile liquide et solide qu'il faudra prendre en compte dans le cas d'un essais "opértionnel": 1007 kg/m3 pour le solide et 862 kg/m3 pour le liquide.
(Ce sujet fait suite à solaire-thermique/solaire-thermique-a-stockage-capsules-kaplan-t7405.html )
Il serait possible de stocker, à très faible coût et faible encombrement, de l'énergie thermique (basse T° : 40-45°C) grâce à la chaleur latente de fusion de...l'huile de cocotier ou huile de Palme, un produit 100% naturel et pas cher dont la T° de fusion est comprise entre 35 et 45°C !
Voir: http://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_dod% ... o%C3%AFque
et http://fr.wikipedia.org/wiki/Huile_de_palme
Edit: suite à de nombreuses protestations assez virulentes (et venant de personnes qui n'ont pas fait l'effort de lire le sujet) quant à l'utilisation de l'huile de Palme dont les méthodes de production nuisent à la biodiversité locale, 2 points sont à préciser:
a) l'huile de palme est prise en exemple: tout corps naturel dont la T° de fusion se situe entre 35 et 45°C pourrait convenir! Nous cherchons à trouver un corps naturel, pour éviter d'utiliser des MCP chimiques ou synthétiques dont le coût éconologique serait bien plus élevé!
b) l'huile n'est pas consommée! Alors si 200 kg d'huile utilisés en tampon thermique pendant 30 ans permettent d'économiser des dizaines de tonnes de bois ou de mazout, le bilan environnement est surement bien plus que positif, même avec de l'huile de palme...
Alors combien de calorie 1kg d'huile de palme (qu'on va assimiler dans un 1er temps à de l'acide laurique) peut-il stocker? Et surtout à combien de L d'eau cela correspond?
Je rappelle que l'eau est un des meilleur fluide caloporteur mais sont utilisation en tampon thermique nécessite des quantité importantes car il est difficile d'utiliser les changements d'état!
Alors si on pouvait utiliser de l'eau "dopée à l'huile" (et non l'inverse) cela pourrait, peut être, être intéressant! Faisons une 1ere estimation! Pour les paresseux, lire la conclusion tout en bas.
Combien de calories sont libérée dans 1 Kg d'huile qui se solidifie?
C'est tout con, il suffit de lire: d'après le tableau de cette page, on a:
T° fusion: 41-43°C, prenons 42°C
Chaleur latente: 211,6 (kJ/kg)
(a comparer; pour info avec l'eau : T° fusion : 330 kJ/kg mais surtout de l'évaporation: 2200 kJ/kg)
Chaque kg l'huile liquide qui se solidifie va donc libérer 211 kJ à un palier de 42°C, or 42°C est une température TRES intéressante pour:
a) l'ECS
b) Le chauffage basse température
Ca correspond à combien d'énergie 211 kJ ?
La chaleur massique de l'eau est d'environ 1 calorie soit 4.18 kJ/kg.°C.
- 1 kg d'huile à 42°C permet donc de chauffer 1 L d'eau de 211 / 4.18 = 50°C
- Sur un delta de température "de travail" d'un tampon thermique de 20°C (entre 50 et 30°C par exemple), chaque L d'eau stocke donc 20*4.18 = 83.6 kJ
- Donc on pourrait dire que 1 kg d'huile stocke donc autant d'énergie que 211/83.6 = 2,5 L d'eau mais l'avantage de l'huile est que la T° est à 42°C, une température plus intéressante que 30°C!
- à 42°C, chaque kg d'huile stocke
Bon trève de blabla, voici un petit exemple pratique comparatif: un ballon d'eau tampon de 2000L et un ballon hybride eau-huile
Tampon de 2000 L d'eau à 50°C.
On estime que la T° d'utilisation est exploitable jusqu'à 30°C.
On a une énergie stockée sur 20°C de delta de :
E = 2000 * 4.18 * 20 = 167,2 MJ soit 46 kWh soit de quoi prendre environ 23 douches (à supposer que les toutes dernières douches seront à 30°C).
Tampon hybride: "huile de palme - eau" avec 500L d'huile de palme et 1500L d'eau à 50°C
Le volume occupé dans la maison est le même que l'autre ballon.
L'huile est plongé dans l'eau dans des contenants ou non (c'est pas encore le probleme).
500L d'huile liquide = 500 * 0.862 = 431 kg.
1500 L d'eau = 1500 kg
Quelle est l'énergie stockée?
- Chaleur latente de solidification de l'huile: 431 * 211 = 90 940 kJ libéré (et c'est ce qui est important) à 42°C!
- Chaleurs massiques:
Entre 50 et 30°C pour l'eau: 1500 * 4.18 * 20 = 125 400 kJ
Entre 50 et 42°C pour l'huile liquide: 431 * 2.27 * 8 = 7800 kJ
Entre 42 et 30°C pour l'huile solide: 431 * 1,76 * 12 = 9100 kJ
Au total:
E = 90.9 + 125.4 + 7.8 + 9.1 = 233.2 MJ soit 64 kWh soit de quoi prendre 32 douches environ...mais en fait bien plus voir plus bas!
Le gain ne semble donc pas si important que ca? Sauf qu'une grande partie de ces calorie le sont à une température plus exploitable...ainsi il vient la question:
c) Quel est le gain d'énergie grâce à l'huile entre 50 et 42°C (ou plutot entre 50 et 41.9°C) ?
- 1er cas on a E = 2000 * 4.18 * 8 = 67 MJ = 18.6 kWh
- 2ieme cas on a E = 1500 * 4.18 * 8 + 431 * 2.27 * 8 + 431 * 211 = 50.2 + 7.8 + 90.9 = 149 MJ = 41.4 kWh
Conclusion: entre 50 et 42°C le ballon hybride contenant 1/4 en volume d'huile de palme pour fournir 2.2 fois plus d'énergie qu'un ballon tampon identique à eau !
Bon je me renseigne sur le prix en gros de l'huile de palme pour en mettre dans notre gros tampon thermique !
Bon il reste plein de question à résoudre, la 1ere étant: quelle est le % optimum d'huile suivant la T° d'utilisation désirée? Si c'est au alentours des 42°C la réponse est simple: 100% d'huile!
Question: comment cela se fait qu'aucun industriel chauffagiste ou peut être même université n'y ait encore pensé?
Attention: il y a une forte différence de masse volumique entre l'huile liquide et solide qu'il faudra prendre en compte dans le cas d'un essais "opértionnel": 1007 kg/m3 pour le solide et 862 kg/m3 pour le liquide.
