éolienne - stirling

[sfrancois6]

Bonsoir,

Voici une question que je me pose depuis quelque temps et voulais connaître vos réflexions. Il existe en énergie renouvelable l'éolienne qui est en majorité utiliser pour le pompage ou pour produire de l'électricité. Mais pourquoi ne pas l'utiliser pour produire de la chaleur directement. Souvent on pense transformer l'energie cinétique du vent en électricité puis en chauffage avec beaucoup de perte d'énergie. Pourquoi ne pas utiliser directement l'énergie cinétique du vent pour produire de la chaleur via un moteur stirling qui, théoriquement, est le plus proche en rendement du cycle de carnot. Le "stirling" peut être utilisé de plusieurs façons: produire du froid, de la chaleur ou produire de l'électricité via l'énergie cinétique du volant d'inertie ( dans le cas que je parle, les pales de l'éolienne feraient tourner le volant d'inertie qui produirait de la chaleur voire du froid). Dites moi si je me trompe mais je crois qu'il y a moins de perte d'énergie à produire de la chaleur avec une éolienne via un moteur stirling que produire de l'électricité par les moyens généralement utilisés.

Bonne soirée
-----

[voleur2poule]

De ce que je connais du moteur Stirling, la source d'énergie est la différence de température et le résultat un mouvement mécanique et non l'inverse. Si l'inverse était possibleon brancherait des éoliennes sur des moteurs diesel pour fabriquer du carburant et on aurait résolu pas mal des problématiques énergétiques de la planète.

[Bluedeep]

Dites moi si je me trompe mais je crois qu'il y a moins de perte d'énergie à produire de la chaleur avec une éolienne via un moteur stirling que produire de l'électricité par les moyens généralement utilisés.

Bonne soirée

C'est faux. La transformaton énergie mécanique => électricité se fait avec un "relativement" bon rendement (en tous cas bien meilleur que toute transfo faisait intervenir un cycle thermodynamique).

[Did67]

Le plus simple : le frottement ! Toute l'énergie mécanique "cueillit" par l'éolienne se transforme en chaleur : un vieil embryage noyé dans de l'huile, ou que sais-je non ???

[A voir en vidéo sur Futura]

[Philoux35]

Bonjour,

Je ne pense pas que ce soit une bonne idée,
car le rendement du cycle de Carnot est bien
inférieur à celui d'un alternateur et d'un radiateur.

Dans cet ordre d'idée, il serait plus intéressant
d'utiliser l'éolienne pour entrainer une pompe
à chaleur, de façon à profiter du fameux COP ...

[sfrancois6]

De ce que je connais du moteur Stirling, la source d'énergie est la différence de température et le résultat un mouvement mécanique et non l'inverse. Si l'inverse était possibleon brancherait des éoliennes sur des moteurs diesel pour fabriquer du carburant et on aurait résolu pas mal des problématiques énergétiques de la planète.

Au contraire le stirling peut produire de l'énergie mécanique (mouvement du volant d'inertie) et ainsi produire de l'électricité par cette énergie mécanique, mais elle peut aussi produire de la chaleur ou du froid. Dans ce cas, on entraîne le stirling par un moteur électrique ou dans mon cas, par l'eolienne . Allez voir la vidéo de m6 sur le stirling http://www.youtube.com/watch?v=b9ue52PaMtw. Le stirling a plein d'application: produire de l'électricité, réfrigérateur, pompe à chaleur. Donc rien à voir avec les moteurs diésel.

[voleur2poule]

Merci pour la vidéo, j'ai appris quelque chose.

[barda]

Mais quel serait l'intérêt d'utiliser un stirling comme pompe à chaleur (ce ne serait plus un moteur dans ce cas)? Meilleur COP? plus grande simplicité? car les pompes à chaleur, on sait faire, de toutes puissances, et construites en grande série...

[sfrancois6]

C'est faux. La transformaton énergie mécanique => électricité se fait avec un "relativement" bon rendement (en tous cas bien meilleur que toute transfo faisait intervenir un cycle thermodynamique).

Désolé, je me suis mal exprimé. Ce que je voulais dire que le rendement doit être supérieur pour une transformation de l'énergie mécanique en chaleur (grâce au stirling) que la transformation de l'énergie mécanique en électricité puis cette électricité en chaleur

[sfrancois6]

Le plus simple : le frottement ! Toute l'énergie mécanique "cueillit" par l'éolienne se transforme en chaleur : un vieil embryage noyé dans de l'huile, ou que sais-je non ???

Pourquoi pas mais dans ce cas il faudra souvent changer des pièces de l'éolienne. S'il y a des frottements, il y aura de l'usure.

[sfrancois6]

Bonjour,

Je ne pense pas que ce soit une bonne idée,
car le rendement du cycle de Carnot est bien
inférieur à celui d'un alternateur et d'un radiateur.

Dans cet ordre d'idée, il serait plus intéressant
d'utiliser l'éolienne pour entrainer une pompe
à chaleur, de façon à profiter du fameux COP ...

Je ne suis un pro de la thermodynamique mais je sais tout de même que le cycle carnot a un rendement de 1 (c'est à dire 100%). De plus, même si un radiateur a aussi un rendement de 1 (énergie électrique = énergie calorifique) avant de pouvoir utiliser un radiateur, il faudra transformer l'énergie mécanique de l'éolienne en électricité, et là il y aura de la perte d'énergie.

La pompe à chaleur fonctionne à l'électricité et non à l'énergie mécanique. Donc il y aura aussi une perte d'énergie pour transformer l'énergie mécanique de l'éolienne en électricité. De plus, beaucoup parle de ce fameux COP qui est souvent confondu au vrai rendement. Le coefficient de performance d'une PAC est égale au rapport "énergie thermique restituée/énergie électrique consommée". Mais le rendement ne sera jamais supérieur à 1 car il y aura toujours conservation de l'énergie. La PAC a besoin d'électricité (donnée entrant dans le calcul de la COP) mais aussi de chaleur provenant de la source froide. De plus quand on parle de COP=3, 4 voire 7 pour les plus performantes, ce calcul est fait en fonction de différence de température prédéfinie. Ainsi, plus la différence de température sera importante entre la source froide et la source chaude, moins le rendement de la PAC sera importante (à l'inverse du stirling)

[barda]

Bon, je crois que tu as encore quelques progrès à faire en physique...

[sfrancois6]

Bon, je crois que tu as encore quelques progrès à faire en physique...

Surement, comme beaucoup. Fais nous partager tes connaissances. Où dois-je faire des progrès?

[Philoux35]

Petite comparaison des trois systèmes évoqués.

Le rendement, c'est le rapport entre deux énergies
que j'appellerai source et destination.
Dans ton cas de figure :

• l'énergie source est disponible sous forme d'énergie
  mécanique sur l'axe de l'éolienne entrainée par le vent ;
• l'énergie destination est une énergie thermique.

1) machine thermodynamique :
Une telle machine (sterling compris) basée sur le cycle
de carnot exploite un gaz dont on fait varier adroitement
les paramètres (température, volume, pression ...).
De mémoire, le rendement pratique d'une telle machine
est de l'ordre de 40%.

2) alternateur + radiateur :
Un alternateur de rendement 95%, suivi d'un radiateur
de rendement 95% (soyons fou), donneront un rendement
global de 0.95 x 0.95 = 90%.

3) pompe à chaleur :
La pompe à chaleur exploite les changements d'état d'un
fluide dans un circuit fermé, ces changements d'état ayant
pour particularité de consommer et de fournir une quantité
d'énergie spécifique au fluide en question (chaleur latente).
Dans ce circuit on trouve un détendeur, dans lequel le fluide
passe de l'état liquide à l'état gazeux en absorbant un quota
d'énergie, ainsi qu'un radiateur dans lequel le fluide passe
de l'état gazeux à l'état liquide en restaurant ce quota d'énergie.
C'est l'effet "pompe à chaleur", qui transporte l'énergie
d'un endroit (détendeur) à un autre (radiateur).
Le fluide est mis en circulation par un compresseur, lequel
peut être actionné par un moteur électrique (comme dans un frigo
ou une PAC de chauffage), mais rien n'empêche de l'actionner par
n'importe quel autre moyen, y compris l'axe d'une éolienne.
Le rendement d'un tel système est le fameux COP, dépendant
des conditions de température des deux éléments cruciaux
(détendeur et radiateur), mais dépassant couramment les 300%.

[Boumako]

Bonjour

1) machine thermodynamique :
Une telle machine (sterling compris) basée sur le cycle
de carnot exploite un gaz dont on fait varier adroitement
les paramètres (température, volume, pression ...).
De mémoire, le rendement pratique d'une telle machine
est de l'ordre de 40%.

Il s'agit ici du ratio énergie mécanique produite/chaleur mise en œuvre ; dans le cadre de l’utilisation proposée par sfrancois6 la quantité d’énergie déplacée (et non produite) sous forme de chaleur sera supérieure à la quantité d’énergie mécanique utilisée, le principe est exactement le même qu'avec une pompe à chaleur, qui au passage ne fonctionne à l’électricité qui entraine un compresseur, donc pourrait directement fonctionner avec une énergie mécanique comme c'est d'ailleurs le cas sur les voitures.

[Philoux35]

Il s'agit ici du ratio énergie mécanique produite/chaleur mise en œuvre ; dans le cadre de l’utilisation proposée par sfrancois6 la quantité d’énergie déplacée (et non produite) sous forme de chaleur sera supérieure à la quantité d’énergie mécanique utilisée, le principe est exactement le même qu'avec une pompe à chaleur, [...]

Peux-tu me proposer un exemple concret de ce cas de figure ?
Parce que là, comme ça, ça ne me parle pas ...

[Boumako]

Par exemple si un moteur de 1kW entraine mécaniquement un moteur Stirling celui ci sera capable de déplacer plus de 1kW de chaleur d'une source à une autre.

[Philoux35]

Avec quel ordre de grandeur, le rendement de ce déplacement de chaleur ?

[Boumako]

Tout dépend des températures des sources froides et chaudes, mais pour donner un ordre de grandeur on trouve des montages à base de stirling qui ont un COP d'environ 3 pour descendre à 0°C et environ 1 pour arriver à -40°C (dans des conditions ambiantes usuelles). Utilisés en temps que moyen de chauffage je pense que l'on peut s'attendre à des performances proches d'une PAC classique, par contre ce sont des appareils qui coutent plus cher.

[Philoux35]

Ok.

Je n'avais pas en tête des rendements aussi
importants sans changements de phase.

[Did67]

Si je comprends bien, le terme "moteur Stirling" est impropre : on applique en général le terme "moteur" à un dispositif qui crée de l'énergie mécanique. Moteur électrique : électricité donne du mouvement, moteur thermique : la combustion d'un combustible donne de l'énergie mécanique...

Un stirling est, à ma connaissance, un moteur à combustion externe : un gaz chaud (ou un liquide chaud) est transformé en énergie mécanique.

En le faisant tourner à l'envers, je peux bien imaginer que du coup, il transforme l'énergie mécanique en chaleur (cela devient un "compresseur" qui ne perd pas son gaz ?). Rendement théorique maximum = 1. NOn ?

Donc en effet, autant utiliser un compresseur de clim de voiture, avec un circuit à l'envers (détendeur dehors ; condenseur à l'intérieur), avec un rendement supérieur à 1... Le matériel existe. Le récupérer dans une casse. Quelques soudures de circuit, remettre ne gaz, et basta !

[Boumako]

Attention il ne faut pas parler de rendement mais de COP. Dans le cas exposé ici ce COP est au minimum de 1, puisque l'intégralité de l’énergie que l'on va utiliser sera transformée en chaleur.
Par ailleurs un Stirling a la faculté de déplacer la chaleur, et cette chaleur vient s'ajouter à l’énergie mécanique l'on a introduit dans le système.

Pour récupérer de la chaleur il faut obligatoirement que la source soit plus chaude que la température minimale que le stirling peut atteindre. Plus la température de la source sera importante, et plus on pourra déplacer de chaleur vers le "coté chaud".

[barda]

Oui, c'est un COP, qui n'est pas du tout la même chose qu'un "rendement" au sens physique du terme....

Dans le cas qui nous préoccupe, je pose une nouvelle fois la question: quel est l'avantage d'un stirling (qui dans ce cas n'est pas un moteur) par rapport à une pac, ultra connue et très diffusée?

Ou bien ne s'agit-il qu'un effet de mode, comme on en voit tant, lié au mot stirling...

[Boumako]

Il n'y en a qu'un : Les stirling sont extrêmement fiables dans le temps, sinon ils sont effectivement moins performants et plus couteux qu'une PAC.

[Did67]

C'était aussi ma question : à quoi ça sert ? Entre un Stirling a quelques milliers d'euros et une "clim" de voiture, quand on a les pieds sur terre, il n'y a pas photo !

Si on veut à tout prix un Stirling parce que c'est bien, il vaut mieux l'intégrer dans sa chaudière pour produire du courant en hiver, au moment des pics ! Dans le sens habituel du "moteur" : chaleur donne de l'élenergi mécanique transformée en énergie électrique...

[barda]

Il n'y en a qu'un : Les stirling sont extrêmement fiables dans le temps, sinon ils sont effectivement moins performants et plus couteux qu'une PAC.

Mais quel retour d'expérience permet d'affirmer cela? Les stirlings -moteurs- sont déjà extrêmement peu répandus... ceux utilisés comme compresseurs de pac, encore moins... alors...
et quel peut bien être le cop sur de tels engins? Quelqu'un a-t-il des chiffres, fiables?

Tout cela me parait bien fantaisiste, ou pour le moins prématuré...

[cchristof]

Bonjour,
Je n'ai pas lu la discussion (mea culpa) mais pour les "stirling" (combustion externe), ce sont des moteurs effectivement très fiables car les pièces ne sont pas soumises à des variation importantes et brutales de pression et de température, ni aux inconvénients liés aux résidus de combustion.
L'inconvénient est leur fabrication quasi à l'unité qui les rend très chers.
Il y avait sur le marché un groupe de cogénération stirling à pellets pour maison individuelle il y une dizaine d'année, il faudrait que je retrouve le nom.
Ce moteur est tout de même fantastique, du fait de la combustion externe qui rend l'utilisation possible l'utilisation de n'importe quel combustible.+

J'avais lu un article sur ces moteurs au 19ème siècle, avant/pendant la centralisation par la machine à vapeur, ils rendaient de grands services malgré leur faible puissance unitaire, car ils pouvaient fonctionner avec n'importe quoi.

[cchristof]

Bonjour,
ils rendaient de grands services malgré leur faible puissance unitaire, car ils pouvaient fonctionner avec n'importe quoi.

J'ai dit une ânerie, les moteurs à vapeur aussi sont à combustion externe. C'est parce qu'eux n'explosaient pas !

[Bluedeep]

J'ai dit une ânerie, les moteurs à vapeur aussi sont à combustion externe. C'est parce qu'eux n'explosaient pas !

C'est pas les machines à vapeur qui explosaient mais les chaudières.

[Did67]

1) On parle toujours "moteur" là, alors qu'on est tous d'accord qu'il s'agirait, dans l'hypothèse de ce fil, d'un Stirling "à l'envers" transformant du mouvement en chaleur !

2) Un moteur à explosion interne utilisé à l'envers est propre aussi : c'est un compresseur !!! Qui chauffe. Rendement (ou COP ?) : 1 !

3) La chaudière à gaz ou à pellets avec Stirling s'appelait - car je crois que cela n'existe plus - Sunmachine !

4) Okofen à développé une e-SMART : chaudière à pellets à condensation avec moteur Stirling. Qui a été en tests de "pré-série" en Autriche. Pas de nouvelles depuis.

http://www.okofen.fr/fr/presse/press...l/key.843.html

Ils ont essayé aussi la même chaudière avec un module à cycle Rankin de chez Exoès.

Mais on est hors sujet, car on ne parle plus de transformation de l'énergie mécanique en énergie thermique - ce qui est le sujet de ce fil.