Récupération énergie thermique sur moteur automobile

[sebsoller]

Bonjour à tous,

Je suis "newbie" sur ce forum. Je m'appelle seb et suis motoriste chez un grand constructeur automobile.
J'ai déjà lu sur ce forum une discussion à cce sujet. Je vous rappelle le contexte .
Un moteur thermique automobile a un rendement autour de 35 à 40% en maxi sur certains points de fonctionnement. En clair, lorqu'il produit X kw, 2*X kw sont dissipés dans l'échappement et dans les refroidisseurs d'Eau et huile.
Aujourd'hui, gagner 5% de conso sur un véhicule donné semble déjà bien difficile à atteindre. Le coût de nos moteurs explosent ( ) du aux normes de dépollution, la réduction des vibrations/bruit etc ... et enfin nos reserves de pétrole qui chutent de manière vertigineuses... D'autres solutions s'offrent à nous mais comment replacer une énergie qui "stocke " plus de 43000 KJ/KG !!!!!

Une idée m'obsède: COmment récupérer de manière simple une partie de l'energie perdue dans les fluides à l'image de la cogénération ? Toute énergie thermique récupérée serait des points de rendement en plus.... et les constructeurs commencent à accepter de payer cher ces points de rendement ....

Mais comment faire... Quelle solution serait viable sur un véhicule (encombrement/prix) ? Je ne sais pas ...

De plus, un tel système couplé à une architecture hybride aurait un potentiel fabuleux... imaginez que l'enrgie qui recharge les batteries soient issues de la récupération d'énergie thermique des fluides moteur ...

Avez un avis, des idées à ce sujet ? Avez vous vu déjà une étude à ce sujet ?

IL n'a rien de trivial la-dedans sinon ca existerait déjà (bien que l'industrie automobile soit très très conservatrice). Je sais aussi qu'il y a un peu de rêve la dedans ...

A +

[f6bes]

Bjr,
La seule énergie à récupérer serait celle calorifique.
Mais comme cette énéergie est dissipée un peu partout
(moteur,tubulure échappement, pot ...) faudrait
déterminer à quel endroit il y en a le plus et prévoir
un échangeur thermique (mais peu etre pas façile à réaliser
autour d'un moteur, à quel cout...)
Les constructeurs ont bien du y penser eux aussi !!!
Mais n'ont peu etre pas encorer trouver la formule viable.
Cordialement

[sebsoller]

Les constructeurs ont bien du y penser eux aussi !!! ... oui et non ... ils u pensent mais de loin alors !
Ok que l'energie calorifique est dissipée un peu partout mais il reste des échangeurs de forte puissances (groupe moto ventilateur et refroidisseur air de sural). Un mécanisme pourrait très bien se situer en amont de ces artifices ...

[Tropique]

Hello

Le problème, avec l'énergie thermique évacuée par un moteur, c'est que c'est une énergie dégradée, de bas niveau, ayant un différentiel relativement faible avec l'ambiance. Pour la valoriser, il faut forcément des volumes de travail importants par rapport à la puissance récupérée, d'où une masse importante.
Autre problème, si l'on cherche à récupérer un max d'énergie, on va également entraver le refroidissement du moteur principal.
Cela ne signifie pas qu'il n'y a pas qque chose à faire, mais ce n'est pas si simple et évident que ça.
Il y a peut-être d'autres pistes avant de recourir à de telles options: je pense p.ex. aux moteurs à cycle assymétrique, dans lesquels le taux de détente est bien supérieur au taux de compression. Non seulement le rendement est amélioré mais les contraintes sont réduites lorsque l'implémentation est correcte.
A+

[gaz et chaleur]

Bonsoir Messieurs.
Mon avis n'a aucune prétention a l'universalité,car je suis vieux,
sourd et c....et j'en passe.
Le bon teuf teuf a explosion ,c'est fini,car le prix du pétrole ne peut
qu'augmenter.A mon sens ,c'est une chance pour la planete et cela pourrait-être un formidale atout pour l'hexagone que nous habitons.
En effet ,des petites turbines(~900 KW sur l'arbre) fonctionnant a des temperatures < que l'ambiante sont parfaitement réalisables et donc le petrole et autres "sources chaudes" sont totalement inutiles.

Ne vous faites des noeuds au cerveau avec le 2 ieme principe de la thermo(generalement confondu avec celui de Carnot d'ailleurs) en vous rappellant que l'on peut obtenir directement une source froide a partir d'une source chaude (SVP oubliez le frigo a pédales de votre grand maman) .Exple le cycle bromure de lithium/eau proposé par Gaz de France.
Enfin ce n'est parce que de l'air est a -70 °C qu'il ne peut sortir d'une turbine l'evacuant dans l'atmosphere a +15°C.C'est pas une affaire de temperature mais de pression totale résiduelle en sortie de la dite turbine.Vous pouvez me croire,l'air ne fait pas un180° et ne retourne pas dans la turbine.
Cordialement Gaz et chaleur

[gaz et chaleur]

re bonjour a tous
Pourquoi le moteur a explosion a-t-il un si mauvais rendement?
Reponse :Parce qu'il rejette beaucoup de chaleur a l'echappement
,la temperature des gaz brulés etant de l'ordre de 850°C.Cette chaleur est issue de la combustion du carburant

Que faudrait-il faire pour eviter cet énorme gaspillage d'energie?
Il faudrait que la detente soit plus complete et adapter la tempera ture de fin de combustion a cette detente.
Pratiquement,cela est impossible car
1/ ,Il faudrait des moteurs "longue course" alors que seuls les "super
carrés" sont opérationnels .
2/La combustion dans un teuf teuf a explosion est discontinue et l'adapter au taux de detente possible ne parait guére compatible avec les problemes de détonations.

Alors ,la solution?
a/ Celle que je préconise,le teuf teuf a explosion a la poubelle.Les turbines a gaz detendent l'air parfaitement (turbo prop) ,la com bustion y est continue.De ce fait ,elles fonctionnent avec des mélanges trés pauvres.
Enfin si vous concevez des turbines fonctionnant a des tempera tures< a l'ambiante(ce qui est parfaitement possible) ,vous avez gagné, car vous n'avez même plus besoin de carburant.(SVP ,pas de sacs de noeud avec le principe de Carnot ou le 2ieme).

b/ Celle que j'avais étudiée ,a l'epoque, pour une connaissance
Avec la chaleur des gaz d'echappement de votre voiture ,vous chau ffez par barbotage(technique non inédite) de l'eau que vous utilisez
ensuite sur le retour de votre chauffage central ,par exemple, d'ou economies non négligeables
Cordialement Gaz et chaleur

[dubonnair]

b/ Celle que j'avais étudiée ,a l'epoque, pour une connaissance
Avec la chaleur des gaz d'echappement de votre voiture ,vous chau ffez par barbotage(technique non inédite) de l'eau que vous utilisez
ensuite sur le retour de votre chauffage central ,par exemple, d'ou economies non négligeables
Cordialement Gaz et chaleur

Le problème est de charrier l'eau dans la voiture, ça fait une masse importante si tu ne veux pas chauffer que quelques litres.


Pour le reste je subodore du moteur sirius si je ne m'abuse.

Cordialement

[claude27]

Le problème est de charrier l'eau dans la voiture, ça fait une masse importante si tu ne veux pas chauffer que quelques litres.


Pour le reste je subodore du moteur sirius si je ne m'abuse.

Cordialement

ça peut marcher avec la voiture au garage , avec branchement direct sur le circuit de chauffage de la maison , et en prime on fait même l' économie des roues qui ne servent plus à rien !

[alopex]

A Sebsoller entre autres...

Je crois malheureusement que ce problème est insoluble dans le domaine de la propulsion automobile.
Dans les centrales électriques, on atteint 60% de rendement sur
les meilleurs cycles combinés au gaz (GE 9H par ex). On y récupère la chaleur à l'échappement de la turbine à gaz pour faire fonctionner un cycle à vapeur assez complexe. Un des problèmes est le poids et l'encombrement de tels dispositifs. Un autre est les variations de charge continuelles dans une voiture qui sont difficilement compatibles avec ça (ne se pose pas pour les hybrides).
Récupérer de la chaleur c'est finalement toujours un problème d'échangeur thermique qui est lourd et volumineux en gaz/gaz.
C'est ce qui empêche (entre autres) d'installer un cycle stirling.
Si je ne m'abuse, le turbo en permettant une détente complète
des gazs d'échappement fournit de l'énergie mécanique en convertissant la chaleur autrement perdue, même si c'est seulement très partiel.
Enfin la chaleur n'est pas à un "niveau suffisant" pour permettre d'alimenter des processus chimiques "générateurs d'énergie" type thermolyse de l'eau ou autres.
Je pense que des gains de rendement peuvent encore être escomptés sur la partie mécanique. Que penses-tu des moteurs à taux de compression variable (type MCE5) qui permettent d'augmenter considérablement le rapport volumétrique à basse et moyenne charge ou les risques de cliquetis sont moindres? Et la commande des soupapes par solénoïdes pour réduire les pertes par pompage en supprimant le papillon (type valvetronic)? Et l'entrainement électrique des périphériques type pompe à eau qui alors ne prennent plus de puissance que quand il y en a vraiment besoin (type BMW série 6)?
Et puis surtout réfléchir globalement à la chaine cinématique: la propulsion hybride. On peut alors vraiment se concentrer sur l'optimisation du point de fonctionnement unique du moteur.
Une autre idée: dans les turbines à gaz, on peut améliorer le rendement en pulvérisant de l'eau dans l'air admis ce qui rend la compression plus proche de l'isotherme et donc consomme moins d'énergie dans le cycle?

[gaz et chaleur]

Bojour et merci pour vos réponses
Le projet de chauffer de l'eau avec la chaleur rejetée dans l'atmosphere par un moteur d'auto necessite le transport de ce liquide par la voiture bien sur.

De memoire,le projet datant de 1975, la quantité d'eau transporté etait de 150 l ce qui correspond ,en masse, a 2 passagers .Le trajet de réference etant celui du travail ,il n'y avait qu'une personne a bord ,donc pas de probleme de surcharge pour une 5 places,ni d'encombrement du coffre a bagage.
Compte tenu de la distance parcourue ,l'eau etait portée a 80/90 °C ,malgré un rendement moteur optimiste (~25 %).
Effectivement ,le turbo moteur que j'evoque est le projet Sirius qui poursuit une intere ssante progression.

Un intervenant suggere l'injection d'eau dans les turbines gaz ,c'est une excellente idée ,utilisée ponctuellement sur les turbos props ,par temps chaud ,pour retablir le couple (celui obtenu a 15°C) sur l'abre de l'helice.L'eau methanol injectée, en se vaporisant dans les compresseurs axiaux absorbe de la chaleur et diminue la temperature de l'air .Comme le taux de compression d'un compresseur a écoulement continu varie a l'inverse de la temperature de l'air,le taux de detente de la turbine motrice augmente donc le couple puique la vitesse de rotation de l'helice peut-être
considérée comme constante

Cordialement Gaz et chaleur

[titus02]

bonjour

comme l'explique bon nombre de messages la récupération de chaleur
dans l'optique d'une utilisation automobile semble compliqué,par contre le faible rendement du moteur auto est presque un atout dans l'optique d'une utilisation domestique.
Reprenant mes études a 42a j'ai du vendre ma maison, je compte bien en racheter une a terme et cette fois pas question de dependre a nouveau d'edf/gdf et de la lyonnaise.
j'envisage de recuperer un moteur automobile qui me fournirat a la
fois l'energie mecanique,(servant a faire tourner un alternateur en
220V,de recharger une serie de batteries 12V,et peut etre un compresseur),et l'energie thermique en recuperant la chaleur de l'echapement et/ou du circuit de refroidissement (chauffage+eau chaude).
Le moteur serat alimenté par un derivé de carbu "pantone" et de
l'huile végétale de récupération (je sait que le systéme pantone
est sujet a discution,notament en terme d'éfficacité mais etant
alimenté a l'huile de récupération le rendement importe moins)
le systeme serat completé par une bonne vieille cheminé (parce que c'est beau),une cuisinière fonte (cuisine+chauffage) et un echangeur solaire (eau chaude,la complementarité des systeme assurerat un chauffage convenable toute l'année)
en bout de course les gaz d'echap seront filtrés par barbotage
dans de l'eau et/ou par passage dans un filtre a sable.
Evidement ce n'est envisable qu'en vivant a la campagne,
un "groupe éléctrogéne" tournant sur le balcon d'un HLM ne risque
pas de plaire aux voisins!
Je pense que le niveau de technologie actuel permet au bricoleur
moyen et déterminé de reprendre une partie de son autonomie
vis a vis des "founisseurs d'energie" habituels.
L'utilisation d'un groupe électrogene comme source principale d'energie n'est qu'une étape (a cause des nuisances du moteur a
explosion),a terme j'envisage d'utiliser les copeaux
de bois (par brulage directe ou "gazogene") car c'est une source
d'energie qui serat innépuisable tant qu'elle ne serat pas employée
a grande echelle.
a bientot

[Démostène]

...
IL n'a rien de trivial la-dedans sinon ca existerait déjà (bien que l'industrie automobile soit très très conservatrice). Je sais aussi qu'il y a un peu de rêve la dedans ...

A +

Salut,
Ce n'est pas un rêve :
http://www.econologie.com/

@++

[bibice]

moteur à 4 temps :

- une phase admission de carburant
- une phase compression du carburant
explosion
- une phase détente des gazs brulés
- une phase échappement.

la pression fournie par la détente du gaz fait tourner le moteur. Mais beaucoup de perte puisqu'une grande partie de l'energie fournie par le carburant sert à chauffer.

Au lieu de chercher un moyen de recuperer de l'energie avec cette chaleur une fois sortie du moteur, ne pourrait-on pas utiliser cette chaleur directement dans le cylindre?

Les gazs sont à 800°C. Pourquoi ne pas injecter de l'eau lors de la phase de détente des gazs. Cela pourrait à la fois augmenter la pression dans le cylindre et refroidir la temperature des gazs en sortie.Transformer l'eau en vapeur, voila comment utiliser l'energie contenue dans vos gazs d'echappement... avant la phase d'échappement.

Reste aussi à modifier le moteur pour supporter de l'eau dans son fonctionnement.

Quant à faire un injecteur d'eau, je ne pense pas que ce soit si compliqué. Apres tout, les HDI FAP sont déjà capables d'injecter du carburant dans les phases détente-échappement pour créer une combustion dans le circuit d'échappement et nettoyer le FAP....

Vive les moteurs à vapeur!

[bibice]

J'oubliais, je crois que Valéo travaille déjà sur un alternateur fonctionnant sur le circuit d'échappement.

[dubonnair]

Les gazs sont à 800°C. Pourquoi ne pas injecter de l'eau lors de la phase de détente des gazs. Cela pourrait à la fois augmenter la pression dans le cylindre et refroidir la temperature des gazs en sortie.Transformer l'eau en vapeur, voila comment utiliser l'energie contenue dans vos gazs d'echappement... avant la phase d'échappement.

Oui, Bibice.
Je partage cette idée. Beaucoup pensent que l'eau n'a rien a faire dans un moteur et on se demande pourquoi. L'air est aussi oxydant. Il y a toujours de l'humidité dans l'air admis et les moteur sont protégés par leur lubrification.
Le problème est que, culturellement, on est toujours dans l'ère de l'admission par carburateur.
Et en effet avec cette méthode, l'eau admise se retrouverait vaporisée pendant la phase de compression … et ça c'est pas bon.
Mais avec les techniques d'injection directe d'aujourd'hui, tout change. On peut injecter la quantité d'eau nécessaire au moment voulu pour utiliser effectivement la chaleur résiduelle des gazs en cours de détente et obtenir la vaporisation pendant la phase motrice.
Il faut seulement éviter de laisser des traces d'eau liquide dans le moteur à l'arrêt…

Mais il y a un hic. Il reste très peu de place sur la culasse pour introduire un injecteur supplémentaire à l'heure ou on augmente sans cesse le nombre ou la taille des soupapes.