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Auteur Sujet :

[Concours de B]ilan Carbone : ACT 2

n°71801986
M4vrick
Mad user
Posté le 01-11-2024 à 09:40:10  profilanswer
 

Reprise du message précédent :

Max1592 a écrit :

Je ne comprends pas ton problème de rendement avec le stockage d'air comprimé : un turbo-compresseur a la même efficacité qu'il s'agisse de-comprimer du méthane ou de l'air.*
 
(*à quelques % près, eu égard aux différences de viscosité et de masse volumique. Je vais pas resortir Navier-Stokes, l'ordre de grandeur est identique :o )
 
Idem avec un turbo-alternateur : son rendement en détendant de l'air comprimé (à la même pression qu'auraient eue les gaz issus de combustion) est identique au rendement en détendant ces mêmes gaz produits de combustion**
 
(**et si on veut chippoter par rapport à la nuance précédente, je dirais même que l'air a quelques % de rendement supplémentaire car les gaz issus de la combustion méthane sont moins fluides et plus lourds. Again : on s'en fout, l'ordre de grandeur est le même ).
 
Y'a donc pas de différence de rendement entre gaz naturel et air dans ce que je viens d'énoncer.
 
On parle des installations existantes et industrielles grande échelle optimisées hein, pas de Dédé qui utilise son surplus de production solaire ourr faire tourner un compresseur à piston et remplir des bouteilles de plongée 18L à 300 bars :o
 
Maintenant pour répondre à ta question de "pourquoi on le fait pas alors?" :
1) ça coûte quand même un peu d'argent
2) je ne crois pas qu'on produise actuellement, de base, suffisamment d'électricité pour nous permettre de faire assez tourner les compresseurs et stocker suffisamment d'air pour gérer nos pointes  
3) je crains que beaucoup, technos comme politiques, aient une réaction comme la tienne et assimilent ça au "moteur à eau". Et.donc pas d'enthousiasme et pas d'argent consacré au truc.
 
Concernant le point 2), faudrait que je prenne le temps un jour de faire le calcul, à la grosse, pour estimer le volume d'air nécessaire pour remplacer nos pointes hivernales et donc.la quantité d'électricité supplémentaire nécessaire l'été.
 
En attendant si quelqu'un voit des raisons physiques et pratiques contre le truc, je suis tout ouïe.


 
En réponse simple : non pas du tout.
Le rendement d'un turbo dépends de l'énergie entrante, et du gaz chauffé a plus d'énergie que du gaz froid. On récupère donc plus d'énergie et le rendement global est meilleur. C'est pour ca que depuis toujours on utilise de la vapeur surchauffée dans les centrales classiques, pour tirer le maximum d'énergie lors de la conversion mécanique.
Utiliser de l'air comprimé simple c'est vraiment la solution la plus mauvaise, et la cogénération ou en tout cas l'exploitation d'une source de chaleur permet de concevoir un système qui sera économiquement rentable.


---------------
--== M4vr|ck ==--
mood
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Posté le 01-11-2024 à 09:40:10  profilanswer
 

n°71802075
aurichalqu​e
Congoïde masqué
Posté le 01-11-2024 à 09:57:43  profilanswer
 

Max1592 a écrit :

Je ne comprends pas ton problème de rendement avec le stockage d'air comprimé : un turbo-compresseur a la même efficacité qu'il s'agisse de-comprimer du méthane ou de l'air.*


Il faut apporter de la chaleur car la détente est endothermique. Avec le méthane la chaleur est apportée par la combustion. Avec ton air comprimé tu as dissipé toute la chaleur lors de la compression, donc il faut en apporter de l'extérieur pour avoir une bonne détente.

n°71802424
Max1592
Posté le 01-11-2024 à 11:06:44  profilanswer
 

M4vrick a écrit :

 

En réponse simple : non pas du tout.
Le rendement d'un turbo dépends de l'énergie entrante, et du gaz chauffé a plus d'énergie que du gaz froid.

 

Je vois ce que tu veux dire, mais ta comparaison n'est pas pertinente ici car on ne cherche pas à faire tourner un axe à plusieurs dizaines de milliers de tours/min comme dans un turboréacteur d'avion mais d'entraîner l'axe du générateur à quelques milliers au mieux.

 

Pour de la génération électrique les turbines de détente n'ont rien à voir avec celles entraînant les rotors d'avions ou hélicoptères, tant en termes de taille que de vitesse.

 


Alors certes en détente le débit de puissance fourni par les gaz chauds issus de la combustion est supérieur à celui de l'air comprimé, mais on parle de quelques % de rendement. L'ordre de grandeur d'efficacité est exactement le même

 

Les.stations de compression du réseau de gaz français sont déjà alimenté par le nuke. Remplacer ce gaz par l'air ambiant signifierait simplement un peu plus de pression qu'on peut apporter par plus de production électrique de base ou de surplus

  


n°71802469
Max1592
Posté le 01-11-2024 à 11:15:57  profilanswer
 

aurichalque a écrit :


Il faut apporter de la chaleur car la détente est endothermique. Avec le méthane la chaleur est apportée par la combustion. Avec ton air comprimé tu as dissipé toute la chaleur lors de la compression, donc il faut en apporter de l'extérieur pour avoir une bonne détente.

 

La chaleur est apportée lors de l'étape de la compression de l'air.
Enfin une turbine n'a pas que le fluide soit chaud : seule de pression et le débit importe.  Regarde les turbines hydro : tu crois qu'ils chauffent l'eau avant ?

 

(Les motoristes d'avion adoreraient détendre des gaz qui ne soient pas à 1500-2000°C : ça leur éviterait d'employer du titane :o )

 

Enfin rien n'empêche de détendre l'air depuis sa température ambiante. C'est d'ailleurs majoritairement ainsi qu'on fait de la cryogénie :o

 

Ça n'a aucune importante que l'air final en sortie soit plus froid qu'en entrée.

n°71802569
aurichalqu​e
Congoïde masqué
Posté le 01-11-2024 à 11:33:41  profilanswer
 

Max1592 a écrit :

La chaleur est apportée lors de l'étape de la compression de l'air.


Non, la chaleur est dégagée lors de la compression.  

Max1592 a écrit :

Enfin une turbine n'a pas que le fluide soit chaud : seule de pression et le débit importe.  Regarde les turbines hydro : tu crois qu'ils chauffent l'eau avant ?


C'est un fluide incompressible, il n'y a pas de détente.

Max1592 a écrit :

Enfin rien n'empêche de détendre l'air depuis sa température ambiante. C'est d'ailleurs majoritairement ainsi qu'on fait de la cryogénie :o
Ça n'a aucune importante que l'air final en sortie soit plus froid qu'en entrée.


L'air va se condenser ce qui endommage la turbine  :sweat:

n°71802819
Max1592
Posté le 01-11-2024 à 12:12:23  profilanswer
 

Ouhlala il faut reprendre toute les bases de thermo et méca-flux là

  
aurichalque a écrit :


Non, la chaleur est dégagée lors de la compression.

 

Non : comprimer un gaz élève la température de ce dernier.
Une partie de l'énergie est ensuite naturellement échangée avec l'environnement, sous forme de chaleur dégagée (énergie thermique ), mais la température du gaz reste plus élevée en sortie du compresseur qu'à l'entrée

 
aurichalque a écrit :


C'est un fluide incompressible, il n'y a pas de détente.

 

Tu confonds tout : la détente est un abaissement de la pression d'un fluide, rien à voir avec la compressibilité.

 

Dans une turbine hydraulique, l'eau en entrée est à pression plus élevée que l'eau en sortie : l'eau a subit une détente .dans.la turbine, cad une différence de pression et c'est cette différence qui a fourni le travail mécanique entraînant la rotation de la turbine (+ les pertes)

 


aurichalque a écrit :


L'air va se condenser ce qui endommage la turbine :sweat:

 

Absolument pas tant que l'eau présente dans l'air reste au-dessus du point T;P de condensation.

 

En outre on assèche souvent l'air avant l'envoi dans le compresseur

Message cité 1 fois
Message édité par Max1592 le 01-11-2024 à 12:15:10
n°71802990
Dintr-un l​emn
in medio stat virtus
Posté le 01-11-2024 à 12:38:09  profilanswer
 

C'est passionnant, vos histoires de frigo, là [:clooney38]

n°71803257
aurichalqu​e
Congoïde masqué
Posté le 01-11-2024 à 13:30:10  profilanswer
 

Max1592 a écrit :

Non : comprimer un gaz élève la température de ce dernier.  
Une partie de l'énergie est ensuite naturellement échangée avec l'environnement, sous forme de chaleur dégagée (énergie thermique ), mais la température du gaz reste plus élevée en sortie du compresseur qu'à l'entrée


Non quoi? Tu veux faire une compression adiabatique ou isotherme? J'ai pas fait les mines mais je pense pas qu'on aie encore trouvé une grotte de Dewar qui n'échange pas de chaleur avec l'extérieur :D  

Citation :

les compressions refroidies consomment moins d’énergie mécanique que les compressions non ou peu refroidies. Ainsi, en pratique et dès que les puissances mises en œuvre seront conséquentes (quelques kilowatts), on refroidira le gaz en cours de compression.

Source https://www.techniques-ingenieur.fr [...] 10003.html
 
Compression adiabatique d’air sans stockage thermique (CAES)

Citation :

L'air admis est comprimé par un train de compresseurs avec refroidisseurs intermédiaires entre chaque élément afin de limiter les contraintes thermiques liées aux hautes températures de l'air. En sortie de compresseur, l'air peut être refroidi à une température proche de l'ambiant puis est injectée dans le réservoir de stockage (cavernes souterraines). La phase de déstockage pose quant à elle plus de complications en raison des fortes chutes de température associées à la détente adiabatique de l'air risquant de givrer ou d'endommager les turbines. L'air est donc réchauffé avant la détente par la combustion de carburant fossile.


Source https://theses.hal.science/tel-01674267
D'où le développement de compression adiabatique d’air avec stockage thermique (AACAES) mais on n'a encore rien vu de concret

n°71803386
Max1592
Posté le 01-11-2024 à 14:00:54  profilanswer
 

Dintr-un lemn a écrit :

C'est passionnant, vos histoires de frigo, là [:clooney38]

 

Comme tu dis… Je m'attendais pas à faire dévier autant le topic.

 

Je vais m'arrêter là, après une ultime vulgarisation à Aurichalque parce que bon je peux difficilement laisser dire ça.

n°71805289
Max1592
Posté le 01-11-2024 à 21:02:20  profilanswer
 


aurichalque a écrit :


Non quoi? Tu veux faire une compression adiabatique ou isotherme? J'ai pas fait les mines mais je pense pas qu'on aie encore trouvé une grotte de Dewar qui n'échange pas de chaleur avec l'extérieur :D


 
On va peut-être éviter les arguments d'autorité hein :o  à plus forte raison quand tu en as quand même sorti des belles en seulement deux posts ("l'eau ne se détend pas car c'est un fluide incompressible", "on détend pas de l'air dans une turbine car ça va condenser", "y'a pas de chaleur quand on compresse un gaz car tout se dissipe après" ).  
 
 
J'ai eu du mal à comprendre ton propos mais au final je crois saisir le souci que tu évoques : ton point est bien de dire que le température de l'air comprimé en entrée de turbine sera faible (par rapport à l'ambiant) car on aura dissiper toute cette température avant pendant le transport et le stockage ?
 
Si c'est ça : Oui, tu as raison ---> le phénomène va en effet bien se produire et oui bien entendu la température de cet air en entrée de la turbine est inférieure à la température du même air en sortie du compresseur.  
(Bien que je sois convaincu que cette température d'entrée reste tout à fait supérieure à la température de l'air ambiant, mais bon ce n'est pas le propos)
 
Maintenant : en quoi est-ce que le rendement d'une turbine est significativement différent entre la détente d'un air haute pression et moyenne température par rapport à la détente de CO2+H2O+autres produits combustion à haute pression et haute température ?  
 
 
En rien : c'est le même ordre de grandeur. Les différences sont de quelques %.  (ce que j'ai toujours admis :o )
 
L'air est une ressource abondante. On s'en fiche de gaspiller quelques % supplémentaires, y compris en énergie dès qu'on utilise bien une électricité décarbonée. Je rappelle que le but est de supposer une alternative simple et bon marché pour permettre une production pilotage d'électricité substituée à celle par le gaz naturel :o
 
 
Bref, quoi qu'il en soit c'était ma dernière contribution sur le sujet sur ce topic : on a beaucoup dérivé.  En revanche si tu veux poursuivre la discussion, c'est avec plaisir en mp
 
(Pour ma part je proposerai à Lazer127 de continuer en mp car avec tout cela il n'a pas pu répondre et son retour m'intéresse :o )

mood
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Posté le 01-11-2024 à 21:02:20  profilanswer
 

n°71805365
Dintr-un l​emn
in medio stat virtus
Posté le 01-11-2024 à 21:17:02  profilanswer
 

[:mme michu]

n°71805589
lazer127
Posté le 01-11-2024 à 22:08:10  profilanswer
 

Max1592 a écrit :


(Pour ma part je proposerai à Lazer127 de continuer en mp car avec tout cela il n'a pas pu répondre et son retour m'intéresse :o )


Je ne t'ai pas répondu car la discussion est trop rapidement partie sur des échanges sur la thermodynamique des fluides qui me dépassent complètement.
 
Pour reprendre le cours de la discussion (qui a, je pense, rapport avec le sujet du topic car la production d'énergie est l'un des principaux émetteurs de GES) :
 

Max1592 a écrit :


Maintenant pour répondre à ta question de "pourquoi on le fait pas alors?" :
1) ça coûte quand même un peu d'argent


Est-ce que ça veut dire que c'est moins rentable que les autres solutions actuellement en place (STEP) ou en prévision (H2) pour exploiter le surplus de production électrique renouvelable ?
Si c'est le cas, on comprendrait facilement pourquoi je n'ai jamais vu l'air comprimé parmi les solutions sérieusement envisagées.
 

Max1592 a écrit :


2) je ne crois pas qu'on produise actuellement, de base, suffisamment d'électricité pour nous permettre de faire assez tourner les compresseurs et stocker suffisamment d'air pour gérer nos pointes  


Cet argument ne tient pas, car on envisage bien (par le biais de millions, voire milliards d'euros injectés en R&D) d'utiliser la future production excédentaire dans de l'hydrogène... alors pourquoi il n'en serait pas de même dans l'air comprimé si c'était une solution pertinente ?
 

Max1592 a écrit :


3) je crains que beaucoup, technos comme politiques, aient une réaction comme la tienne et assimilent ça au "moteur à eau". Et.donc pas d'enthousiasme et pas d'argent consacré au truc.


Les politiques ça n'est pas leur problème, quand il s'emparent d'un sujet, c'est qu'il fait déjà la une des journaux depuis belle lurette.
Les ingénieurs c'est à eux qu'il faut poser la question.
Car tu sais comment ça marche, s'ils avaient réussi à démontrer un avenir dans cette filière, ça fait longtemps que les financiers auraient investis des milliards en prévision des bénéfices futurs...
 
 
Après, peut être que ce sont d'autres problèmes que le rendement, et la rentabilité financière.
Par exemple des risques de sécurité comme évoqué par rdlmphotos :

rdlmphotos a écrit :

Quel taille de bonbonne d'air pour stocker x GWh d'électricité ?
Bonbonne à 300bar...
 
=> Combien de GT d'équivalent TNT ?
 
Flemme de chercher mais ça fait beaucoup d'équivalent Hiroshima...
 
Qui voudra de ça ? :o


n°71807868
Max1592
Posté le 02-11-2024 à 14:15:20  profilanswer
 

lazer127 a écrit :


Je ne t'ai pas répondu car la discussion est trop rapidement partie sur des échanges sur la thermodynamique des fluides qui me dépassent complètement.

 

Pour reprendre le cours de la discussion [...]

 


 

Merci :jap:
Je te répondrai en mp

mood
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