Peut-on exploiter la différence de température jour/nuit comme source d'énergie ?

[EauPure]

L’avantage de la chaleur c'est qu'on peut la stocker sur de longues période



http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/E...at-de-maturite
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[Dynamix]

J'obtiens 10 fois plus que ce que j'avais calculé au départ, sauf erreurs de ma part je suppose qu'il y a une erreur dans tes 2,2 GPa

Je n' ais pas de 2,2 GPa perso .
Il faut les demander à Google ; mots clé : Module d' élasticité isostatique de l' eau
Il faudra que tu m' explique comment tu convertis une pression en kg/m² . C' est équivalent à convertir une force en une masse , ça n' a aucun sens .
Et tes 13 cm , il sortent d' ou ?

[EauPure]

Il y a plus simple, la communauté solaire de Drake Landing

En 2012, 97 % des besoins de chauffage de la communauté ont été couvert par l'énergie solaire, ce qui constitue un record mondial pour une installation de cette taille
...
Un total de 144 tubes de 35 mètres de profondeur et de 15 cm de diamètre sont installés régulièrement dans un puits de 35 mètres de diamètre. Le puits est isolé de l'environnement extérieur sur ses côtés et sur sa partie supérieure grâce à du sable et des matériaux isolants.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Communa..._Drake_Landing

[Christian Arnaud]

Il y a plus simple, la communauté solaire de Drake Landing

oui, c'est un mélange d'une version moderne du puits canadien et de la géothermie -
cependant, il s'agit d'une utilisation annuelle (quand il fait beau, on stocke, et on récupère dans le cas contraire). La question d'Ersatz portait sur un cycle journalier.

[ersatz5]

C' est à ton tour de faire les calculs (désolé pour toi)
Je te donne les éléments :
_Volume de l' eau 1m³
_Dilatation aux environs de 20° pour un delta de 5° = 0,001 m³
_Module d' élasticité isostatique de l' eau = 2,2 GPa
Calculer l' énergie mécanique théorique de ton système (force*déplacement)

Je ramasse les copies dans une heure

Oups, je viens de voir que tes 2,2GPa n'étaient pas la poussée mais le Module d' élasticité isostatique. J'étais occupé avec un autre calcul que j'ai dû interrompre quelques heures, d'où la confusion quand j'ai repris le tien.

Il me manque donc la pression exercée par la dilatation d'1m³ pour 5°C, que je ne peux calculer moi-même.

[Dynamix]

cependant, il s'agit d'une utilisation annuelle (quand il fait beau, on stocke, et on récupère dans le cas contraire). La question d'Ersatz portait sur un cycle journalier.

De plus on ne transforme pas l' énergie thermique . On l' utilise directement sous forme thermique .
Le problème d' Ersatz , c' est la transformation thermique/mécanique/électrique .

[ersatz5]

Cependant, ersatz, je trouve ta suggestion pour le moins décalée :
1) l'apport d'énergie le jour est évidemment du à l'éclairement solaire, et ça, on sait l'exploiter déjà de différentes manières -
2) pour utiliser deux sources de températures différentes, il faut qu'elles soient à proximité ; dans ta piste, il faudrait stocker une des sources pendant 1/2 journée -

1) oui mais avec très peu de rendement pour le photovoltaïque (1% je crois). D'après ta propre suggestion, des machines Sterling génèrent déjà à 38% d'efficacité. L'énergie solaire y est collectée "à la volée", moi je suggère qu'on la stocke en journée pour l'exploiter la nuit et vice-versa.
N'oublies pas que les rayons qui frappent un objet sont ceux qui n'ont pas encore cédé leur énergie à l'atmosphère, tandis que dans "mon" système on chauffe l'eau à partir de la chaleur accumulée par l'atmosphère.
Par exemple, 1m² d'énergie solaire ne suffirait sans doute pas à chauffer 1m³ d'eau de 5°C, mais en laissant l'eau absorber la chaleur ambiante, l'eau atteindra les + 5°C

2) elles sont à proximité : la nuit, l'eau prend la T de 20°C et quand le jour se lève, l'eau prend progressivement la T de 25°C et se dilate dans un cylindre avec piston. En se contractant la nuit, le piston descend avec la force de la pression atmosphérique.
Merci à Eaupure pour la démonstration, un dessin vaut mieux que de long discours

[ersatz5]

Quelqu'un sait-il comment calculer la pression générée par la dilatation d'un liquide ? Dans mon cas, avec quelle force se dilaterait 1m³ d'eau si sa température augmente de 5 °C ? J'ai beau chercher sur Google, je ne trouve rien qui soit accessible à l'utilisateur lambda .

[Garion]

1) oui mais avec très peu de rendement pour le photovoltaïque (1% je crois).

15 à 20% pour le capteurs photovoltaïques du marché.
Jusqu'à 70% pour des capteurs thermiques.

Par exemple, 1m² d'énergie solaire ne suffirait sans doute pas à chauffer 1m³ d'eau de 5°C, mais en laissant l'eau absorber la chaleur ambiante, l'eau atteindra les + 5°C

Non, ce n'est pas si simple, à surface d'échange entre l'eau et l'air égale, tu auras avec ton système, au maximum 5°C d'écart et avec un capteur thermique 50°C à 80°C d'écart, tu transfèrera donc 10 à 15 fois plus d'énergie avec un capteur solaire thermique qu'avec la température ambiante. Ce n'est pas pour rien qu'on met des capteurs solaires plan sur le toit plutôt que des réservoirs.
Si tu veux récupérer plus d'énergie avec l'air ambiant qu'avec un capteur solaire, il te faudra une surface 15 fois plus élevée qu'avec un capteur solaire, ce qui coutera beaucoup plus cher.

2) elles sont à proximité : la nuit, l'eau prend la T de 20°C et quand le jour se lève, l'eau prend progressivement la T de 25°C et se dilate dans un cylindre avec piston. En se contractant la nuit, le piston descend avec la force de la pression atmosphérique.

Le récipient de l'eau va se dilater lui aussi diminuant ainsi la pression, et tu auras aussi des gros problèmes d'étanchéité avec ton piston si tu essaies de récupérer de l'énergie dessus.

Donc ton système aura au final un rendement ridicule pour un prix élevé.
Installe toi plutôt un capteur solaire pour ton eau chaude, avec un matériel moins cher, tu récupèreras beaucoup plus d'énergie.

[ersatz5]

Ok merci Garon. Je précise que je ne voulais pas le faire mais juste savoir si c'était rentable ou pas. Je ne pense pas qu'un cylindre se dilate autant que l'eau mais bon ça joue un peu aussi je suppose.

J'aimerais quand même savoir comment calculer la force qu'exerce un liquide qui se dilate. Je suis tombé sur les équations de Clayperon mais ça requiert un certain niveau mathématique.

[ersatz5]

Salut

A force de voir passer des projets plus farfelus les uns que les autres , on finit par les détecter au radar (...)
Rendement de Carnot pour un écart de 5 K :
Δt/t = 5/290 , soit 1,7%

J'ai enfin trouvé où est ton erreur. Le rendement de Carnot concerne une machine dont l'énergie d'entrée Q1 est limitée et dont une énergie (en chaleur) Q2 ressort. La formule est n = 1 - (Tf/Tc).

On ne connait pas Tf puisque c'est la température que devrait avoir le m³ d'eau après dilatation. C'est exactement ça que je veux calculer, c'est normal que ton rendement soit si faible puisque tu considères que tous les 5°C chauffés sont ressortis (tu as mis Tf à 290 et Tc à 295).

De plus, il n'y a quasi pas de chaleur en sortie puisque l'eau se dilate pour atteindre la T de Q1 avec un travail W. Ton calcul ne détermine pas le rapport Q1/W .

J'ai perdu tout ce temps à chercher pourquoi vous me parliez de Carnot et comment des rendements aussi faibles étaient possible sans perte de chaleur avec l'environnement, pour finalement me rendre compte que vous n'aviez pas pris la peine de comprendre le mécanisme que je décris. Vous avez vu "chaleur-machine, ok c'est Carnot". Je crois qu'il est temps de réparer ton radar-détecteur-de-projet-farfelu.

[invite73192618]

Quelqu'un sait-il comment calculer la pression générée par la dilatation d'un liquide ? Dans mon cas, avec quelle force se dilaterait 1m³ d'eau si sa température augmente de 5 °C ? J'ai beau chercher sur Google, je ne trouve rien qui soit accessible à l'utilisateur lambda .

A 20 °C (soit environ 290 kelvins - c'est de là que vient le 290 que tu questionnais plus haut), la dilatation volumique de l'eau vaut environ 2.10^-4, donc pour 5 °C et 1 m³ on devrait avoir une dilatation de l'ordre de 10^-3 m³ (en négligeant l'expansion du contenant...).

Pour la force cela dépend de comment tu penses canaliser l'expansion de ce liquide. Si tu canalises l'expansion d'un m³ dans un tube de quelques mm² de section, théoriquement tu pourrais avoir une force un million de fois plus grande que si elle est mesurée par une variation sur toute la surface du cube. Dans la pratique cela n'augmentera en rien l'énergie récupérable (tel que donné par Dynamix, donc environ 2%), raison pour laquelle ce calcul ne semble pas très utile.

Si toutefois tu y tiens, 25 bar semblent un bon choix (sur le graphique on saute d'une courbe à l'autre pour un changement de 5 °C à volume donc densité constante), mais cela demande de supposer que le contenant est beaucoup plus rigide que ce que l'eau est incompressible.

PS: je ne trouve pas non plus ce genre d'idée très prometteur, mais le fait est que cela existe

EDIT: (croisement) non, le calcul de Dynamix est juste

[EauPure]

Un grand merci Arnaud, j'ignorais l'existence de cette machine. M'en vais décortiquer les infos sur ce sujet de suite

rendement record de 31,25 % dans ekopedia

Du côté industriel, la société étatsunienne Stirling Energy Systems a battu le record d'efficacité en conversion solaire-électricité le 31 janvier 2008, atteignant 31,25%[2] Le précédent record, datant de 1984 était de 29,4%

[EauPure]

Mais ça n'est pas rentable face au photovoltaïque

Le 29 Septembre 2011 Stirling Energy Systems a déposé son bilan car la technologie Stirling ne pouvait pas rivaliser avec la baisse des coûts de l'énergie solaire photovoltaïque, selon les rapports des médias.
http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_Energy_Systems

[RevaMD]

Tout à fait face au prix du photovoltaique, 1$/watt ca devient dure de lutter MAIS

La nuit il faut une solution!

Et là je suis vraiment heureux de voir que la solution viendra de la F1, qui l'aurait cru pour mettre à disposition du commun des mortels de belle turbine à air/fluide pour faire un beau cycle thermodynamique. le fameux MGU-H pour ceux qui ne connaissent pas encore.

Les turbo des automobiles possedent des turbines qui prennent 1 à 3 bars en entrée, avec un rendement avoisinant les 60-65% ce qui est tres tres bon, il manquai jusqu'a present une generatrice sur l'axe, et bien eux vont nous le faire tres bien à pas (trop) cher...cette technologie va permettre de faire baisser la conso des vehicules et donc sera proposer à des tarifs raisonnables.

Globalement pour un cycle au R12 (butanne), il faudra une pompe à essence (3-5bars) situé dans le puit de butanne condensé (apres refroidissement à l'air frais) pour le faire se dilater et travailler dans le bassin d'eau chaude de notre choix, et hop les vapeurs direction le turbo pour nous donner l'electricité. Haribo la F1

avec 15c pour le froid et 35c pour le chaud, la pression maxi dans les tuyaux sera de 3bars ce qui est bien à la portée du bricolo, tout en etant tres loin des temperatures dangeureuses d'autoinflammations, meme en cas de fuites accidentelles!
Coupure de la pompe d'injection et le cycle s'arrete, la pression tombe.
1L de butanne condensé peut suffire pour amorcer la pompe et installation en exterieur pour la securité.
Vous inquietez pas ce sera vite interdit, je crois meme que le r12 est deja interdit, mais il en a d'autre des fluides qui vont bien.

Rendement ben pas terrible comme toujours mais facile.

r carnot = 6,4%
r avec perte de la turbine et pertes de charges et pertes generatrice : 6,4% x 0,5 = 3%

Je sens que les projets de cogénération vont fleurir comme des ptits pains. Ca va etre bien comique avec notre vision du tout centralisé!

[ersatz5]

Pour la force cela dépend de comment tu penses canaliser l'expansion de ce liquide. Si tu canalises l'expansion d'un m³ dans un tube de quelques mm² de section, théoriquement tu pourrais avoir une force un million de fois plus grande que si elle est mesurée par une variation sur toute la surface du cube. Dans la pratique cela n'augmentera en rien l'énergie récupérable

En fait si, ça change, car la pression du poids de la colonne d'eau pèse aussi. Par exemple, sur 60 cm de hauteur tu auras 6 kg/dm² en plus à supporter et donc tu perds de l'énergie pour rien au total.

Si toutefois tu y tiens, 25 bar semblent un bon choix (sur le graphique on saute d'une courbe à l'autre pour un changement de 5 °C à volume donc densité constante), mais cela demande de supposer que le contenant est beaucoup plus rigide que ce que l'eau est incompressible.

Comment obtiens-tu les 25 bars, ça m'intéresse. Je crois que le graphique indique la densité pour une pression donnée exercée sur l'eau et non la pression exercée par la dilatation du liquide. Pour la rigidité, je ne sais pas calculer ce genre de chose mais il me semble qu'il existe des pistons depuis belles lurettes et que leur dilatation est faible comparée à l'eau.

EDIT: (croisement) non, le calcul de Dynamix est juste

Je peux donc t'ajouter sur la liste des gens qui appliquent Carnot à tout va sans même lire la description de l'engin
Son calcul est faux, relisez un peu vos notes: tu ne peux connaître un rendement sans connaître la chaleur perdue en sortie après le travail. Dans mon cas, seul les frottements du cylindre dégageront de la chaleur et ça n'atteint sûrement pas 99% des 21.000 KJ calculés. C'est la bonne formule mais vous confondez les 5° de différence entre le jour et la nuit avec l'énergie perdue en chaleur (à cause de la friction dans le piston) après que l'eau ait absorbé ces 5°C et qu'elle se soit dilatée.

[EauPure]

elle les absorbe en combien de temps les 5° ?
Car si en 6 heures le piston monte de 2 cm ça va pas le faire
Un bon calcul mathématique vos mieux que vos longs discours non ?

[invite73192618]

En fait si, ça change, car la pression du poids de la colonne d'eau pèse aussi. Par exemple, sur 60 cm de hauteur tu auras 6 kg/dm² en plus à supporter et donc tu perds de l'énergie pour rien au total.

Je n'ai pas dis que cela ne changerait en rien l'énergie récupérable. J'ai dis que cela n'augmenterait en rien l'énergie récupérable. Tu as raison que les détails du dispositifs seront la cause d'une perte plus ou moins grande de l'énergie récupérable, le maximum étant donné en appliquant Carnot.

Comment obtiens-tu les 25 bars, ça m'intéresse. Je crois que le graphique indique la densité pour une pression donnée exercée sur l'eau et non la pression exercée par la dilatation du liquide. Pour la rigidité, je ne sais pas calculer ce genre de chose mais il me semble qu'il existe des pistons depuis belles lurettes et que leur dilatation est faible comparée à l'eau.

La même page donne les formules pertinentes. Comme je te l'expliquais précédemment, tu peux t'épargner ces calculs en remarquant que ton volume est théoriquement constant, donc la densité, et que les courbes indiquent que passer de 20 à 25°C sans changer la densité correspond à sauter d'une courbe isobarre à une autre en ajoutant 25 bars.

Je peux donc t'ajouter sur la liste des gens qui appliquent Carnot à tout va sans même lire la description de l'engin

Absolument! C'est un théorème, et c'est très précisément tout l'intérêt de ce théorème que de pouvoir être appliqué sans même connaitre les détails de l'engin. En le reformulant on pourrait dire: quels que soient les détails d'un calcul de rendement d'une machine thermique, si le résultat est supérieur à Carnot alors il y a obligatoirement une erreur de calcul quelque part.

[Dynamix]

Je peux donc t'ajouter sur la liste des gens qui appliquent Carnot à tout va sans même lire la description de l'engin

Si tu commence à faire la liste des gens qui n' approuvent pas tes théories , tu vas vite manquer de papier .

tu ne peux connaître un rendement sans connaître la chaleur perdue en sortie après le travail

Ta machine est censée exploiter une énergie thermique due à une différence de 5° entre deux milieu .
Le rendement de Carnot te dit ce que tu peux espérer exploiter de cette différence de température .

Je vois que tu n' as pas encore trouvé la pression pour 1/1000 de dilatation .
En cherchant un peu (google est ton ami) tu aurais du trouver :
Δp = K.ΔV/V₀
K=module d'élasticité isostatique de l' eau
ΔV/V₀ = 1/1000 environ à 290 K pour 5°

[ersatz5]

Si ce que vous dites était correct, alors la perte de 99% de 22.000 KJ serait due aux seules frictions du piston... ton piston fondrait sur place et pourtant, si on a 1 m³ d'eau chauffé de +5°C dans un piston on ne verra pas le piston exploser.

[ersatz5]

La même page donne les formules pertinentes. Comme je te l'expliquais précédemment, tu peux t'épargner ces calculs en remarquant que ton volume est théoriquement constant, donc la densité, et que les courbes indiquent que passer de 20 à 25°C sans changer la densité correspond à sauter d'une courbe isobarre à une autre en ajoutant 25 bars.

Si je suis bien les courbes, à 25°C la pression est aux alentours de 50 bars et pas 25, non ?

[invite73192618]

Si ce que vous dites était correct, alors la perte de 99% de 22.000 KJ serait due aux seules frictions du piston... ton piston fondrait sur place et pourtant, si on a 1 m³ d'eau chauffé de +5°C dans un piston on ne verra pas le piston exploser.

Non, tu ne comprend pas. Le rendement de Carnot est le rendement du cycle complet, et ton cycle n'est pas complet tant que tu n'as pas specifie l'ensemble des etapes.

Si je suis bien les courbes, à 25°C la pression est aux alentours de 50 bars et pas 25, non ?

Uniquement pour une certaine densite, la meme densite qu'a 20 degres et 25 bars. Donc, a densite constante le passage de 20 a 25 degre implique un accroissement de pression de 25 bars (a la louche).

[RevaMD]

"Si ce que vous dites était correct, alors la perte de 99% de 22.000 KJ serait due aux seules frictions du piston... ton piston fondrait sur place et pourtant, si on a 1 m³ d'eau chauffé de +5°C dans un piston on ne verra pas le piston exploser."

tu ne comprend pas car tu as oublier que pour passer ce volume d'eau de 20c à 15c (delta 5c), tu as du ceder 22000KJ à l'environnement, cad en pure perte. Il te faut relire Carnot, c'est tres clair.

De la meme facon que donner le rendement d'un moteur stirling sans donner les temperatures chaude et froide n'a de sens.
Pour les moteurs diesel ou essence, on se passe de ce détail parce tout le monde sait que les temperatures de combustion sont quasi constante et celle de l'air egalement. Pour un moteur à combustion externe c'est beaucoup moins evident et la comparaison des rendements doit etre pris avec des pincettes

[invite73192618]

Si ce que vous dites était correct, alors la perte de 99% de 22.000 KJ serait due aux seules frictions du piston... ton piston fondrait sur place et pourtant, si on a 1 m³ d'eau chauffé de +5°C dans un piston on ne verra pas le piston exploser.

Pour enfoncer le clou... La loi de Carnot ne dit pas: tu es maudit, raison pour laquelle toute machine thermique que tu construiras comportera au minimum tant de friction. La loi dit: si la machine thermique que tu veux construire est parfaite -pas de frottement, pas de fuite, pas de déformation, nada- alors le rendement sera 1-Tc/Tf, car c'est un maximum théorique pour toute machine thermique même parfaite.

[ersatz5]

Jiav,

Ok, mais pour les 21.000 KJ, le fait qu'ils se refroidissent la nuit ça n'explique pas du tout où ils sont pendant la dilatation du liquide. C'est ça qui m'intrigue.

Je suppose que c'est l'agitation moléculaire qui augmente (du fait du réchauffement). D'ailleurs, au plus on monte dans les T°, au plus l'eau dégage un plus grand travail pour un même écart de température ; par exemple tu auras un plus grand travail entre 30 et 35°C qu'entre 20 et 25°C.
J'en déduis que les molécules d'eau "stockent" l'énergie et au plus elles sont saturées, au plus elles libèrent facilement le surplus sous forme de travail. Correct ou pas ?

[Dynamix]

D'ailleurs, plus on monte dans les T°, plus l'eau dégage un grand travail pour un même écart de température ; par exemple tu auras un plus grand travail entre 30 et 35°C qu'entre 20 et 25°C

En résumé : Le coefficient de dilatation de l' eau augmente avec la température .

[ersatz5]

Toujours aucune réponse sur où est stockée l'énergie des 21.000 KJ (cette question semble apparaître à l'encre invisible chez vous ).

Dynamix, Alors comment expliquer que la rentabilité selon Carnot est toujours la même quel que soit l'écart de T° ; alors que pour un même écart de T° on aura un rendement plus grand de la dilatation car le coefficient de dilatation de l'eau augmente avec la T° (et donc la rentabilité du travail obtenu pour un écart de T° donné est plus grande).

[Dynamix]

( la rentabilité du travail obtenu pour un écart de T° donné est plus grande)

Non :
La quantité d' énergie calorifique transformée en énergie mécanique est plus grande .
Tes 5 000 000 calories ne sont pas transformés en 20 920 000 joules , loin s' en faut .
Et ton système qui exploite la dilatation de l' eau effectue très mal la transformation car il ne provoque qu' une faible variation de température .

[ersatz5]

tu as vraiment lu la question avant de répondre ?

[invite73192618]

Ok, mais pour les 21.000 KJ, le fait qu'ils se refroidissent la nuit ça n'explique pas du tout où ils sont pendant la dilatation du liquide. Je suppose que c'est l'agitation moléculaire qui augmente (du fait du réchauffement).

Oui bien sur, c'est plus ou moins la définition d'une température.

C'est ça qui m'intrigue.

C'est ce que plusieurs ont essayé de te faire comprendre: quand on parle rendement on parle de l'ensemble du cycle, pas d'une phase en particulier dans le cycle.

J'en déduis que les molécules d'eau "stockent" l'énergie et au plus elles sont saturées, au plus elles libèrent facilement le surplus sous forme de travail. Correct ou pas ?

C'est une façon de voir.

Toujours aucune réponse sur où est stockée l'énergie des 21.000 KJ

Cf le message de RevaMD.

(cette question semble apparaître à l'encre invisible chez vous ). (...) tu as vraiment lu la question avant de répondre ?

Une règle sur le pouce: si Dynamix te semble répondre à côté de la plaque, c'est que tu n'as pas compris sa réponse. Par ailleurs, ce n'est pas très sympathique comme message... tu vas vite te retrouver tout seul si tu continues sur ce mode.