Le stirling n'intéresse personne ?

[inviteb943ab38]

Bonjour,

Complètement d'accord, je pense qu'il y aurait un marché pour une chaudière à bois, ou autre, intégrant un moteur stirling, mais à un prix raisonnable, donc avec une fabrication de masse. C'est un peu comme souvent pour les nouvelles technos, il faut un bon coup de pouce au départ pour amorcer le marché.

+1 pour la cogénération

Kaess as tu fait un essais en couplant une génératrice à ton proto ?

Ca parait plus prométeur en terme de surface/puissance qu'un générateur basé sur l'effet peltier par ex
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[inviteda8ce7c1]

Bonjour à tous

Je crois bien que je croirai au père noël avant de convenir que la combustion de 6L/100km de gazole donne 0,0001g de CO2.
En brûlant du H2, oui, trois fois oui, mais le carbone de cet hydrocarbure n'est pas transmuté !
Reste que la combustion de ce moteur sera meilleure que celle du diesel, malgré tous les efforts fournis.

Le rendement de ce moteur, associé à son manque de souplesse, ne le voue-t-il pas à la cogénération domestique ?
EDF, qui achète le courant produit par les éoliennes ne pourrait-il pas acheter aussi celui de la cogénération, toujours produit en période de forte consommation ?

[invite713f8e62]

je ne connaissait pas ce type de moteur mais je vois tres bien l'application en automobile en couplant ce type de moteur a une generatrice et des moteurs elec sur les roues. le changement de regime ne posserais plus de probleme car la variation ce ferait directement sur les moteurs elec.

Kaess
Comment comptes-tu transmettre l'énergie aux roues ? Est-ce comme le suppose Alfabidou ? Si oui, ça m'inquiète : les alternateurs automobiles courants ont un rendement d'environ 50%. Je ne sais pas quel serait / est le rendement de l'alternateur que tu as prévu, mais si c'est dans le même ordre de grandeur, quel sera le gain réel de consommation au global véhicule ??

[inviteb943ab38]

J'ai une autre question pour Kaess

Ton proto fonctionne avec quel delta de température mininum ? y a til une température mini nécéssaire sur le point chaud (ex : 300°C) pour que cela marche ou cela peut marcher avec -10 et +60 de l'autre coté ?

[invitec584173e]

voici quelques chiffres:
Type de moteur : 4 Alpha Double effet.
Alézage Total : 2 L
Course des pistons 55 mm
Vitesse de rotation 3000 t / mn
Température haute = 400 °
Température basse = 60 °
Delta T aux régénérateurs = 250 °
Angle de décalage des pistons 90 °
Mouvement des pistons : pure Sinus ( Scotch Yoke)
Gaz dz travail = Helium à 30 Kg / cm2
Pression max par circuit : 87.55 Kg
Pression min par circuit : 35.07 Kg
Carburant utilisé pour les tests: Propane / air.

D'autres chiffres sont encore confidentiels, désolé
cela concerne les volumes morts, volumes regenerateur,
Structure regenerateurs circuit emprunté par l'helium sur un cycle etc...
Puissance globale 293 CV. (218 Kw)

[invitec584173e]

pour gidaz:
Le stirling est couplé à un alternateur. Le vehicule fonctionne avec l'électricité produite tamponné par ses batteries. L'asservissement est lent entre puissance consommée et puissance produite. C'est une des raisons pour laquelle des batteries doivent être présentes:

Un des rare usage ou le moteur Stirling serait directement couplé est la pompe à eau ou tout système s fonctionnant à vitesse constante. ( Drone avec hélice à pas variable).

[invitec584173e]

Voici le texte anglais:

Professors Ben Zinn and Yedidia Neumeier (AE) have created a new combustor (combustion chamber where fuel is burned to power an engine or gas turbine) designed to burn fuel in a wide range of devices ― with next to no emission of nitrogen oxide (NOx) and carbon monoxide (CO), two of the primary causes of air pollution. The device has a simpler design than existing state-of-the-art combustors and could be manufactured and maintained at a much lower cost, making it more affordable in everything from jet engines and power plants to home water heaters. Called the Stagnation Point Reverse Flow Combustor, the Georgia Tech device, originally developed for NASA, significantly reduces NOx and CO emissions in a variety of aircraft engines and gas turbines that burn gaseous or liquid fuels.

A combustor is the part of an engine that converts fuel energy to thermal energy, which powers ignition in the rest of an engine. The SPRF design is most relevant to engines that premix fuel before burning, such as aircraft engines and turbines. The SPRF does no premixing, allowing for a simpler design, and burns fuel at a much lower temperature than traditional combustors. That lower temperature translates into a more stable and more efficient component than traditional combustors, leading to nearly zero pollutants. The design also means lower noise levels, a typical cause of damage in engines.

On parle en effet de monoxyde de Carbone et non de Dioxyde.

[invitec584173e]

oups !! Il faut corriger ma copie..

Monoxyde de carbone

Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz inodore et incolore. Le danger est que le sang humain absorbe environ trois cents fois plus volontiers le CO que l'oxygène. En d'autres termes, toutes les particules de CO inhalées aboutissent dans notre sang où elles se fixent sur les globules rouges et empêchent ceux-ci d'absorber l'oxygène.

Lorsque 40% des globules rouges sont touchés par le CO, il y a perte de conscience. À partir de 65%, c'est l'arrêt cardiaque.

Les symptômes d'un empoisonnement bénin par le CO sont les suivants : maux de tête, vertiges, légers problèmes respiratoires et rougeur du teint. Ce sont les mêmes symptômes que l'on observe en cas de pollution de l'air environnant par des gaz de combustion. Ces gaz se combinent, en outre, à d'autres polluants pour former, entre autres, le smog, et rendre ainsi les villes peu agréables à vivre. Les personnes asthmatiques en sont les premières victimes.

Le monoxyde de carbone (CO) provient de la combustion incomplète d'un combustible, à l'opposé du dioxyde de carbone (CO2 - qui contient deux atomes d'oxygène, et non un, pour un atome de carbone) qui est le produit d'une combustion complète. Le taux de monoxyde de carbone dans les gaz de combustion sert dès lors à mesurer la qualité de la combustion.

Le chauffage industriel et domestique ne représente qu'une très faible partie de la pollution en CO en Europe. Le principal coupable est le trafic routier.

[invitec584173e]

pour le Co2. un coup d'oeil ici:
http://www.bioenergy2005.no/download...1D/pietila.pdf

[invitec584173e]

Reste à capturer le C02...

[invitec584173e]

Equation de combustion

Etude de la combustion complète d'un hydrocarbure appliquée à la dépollution moteur.

Nous partons de la formule générique de combustion complète des Alcanes :

CnH(2n+2) + (3n+1)/2*(O2+3.76N2) --> nCO2 + (n+1)H2O+(3n+1)/2*3.76N2

1) Etude volumique de l'équation de combustion complète :

Considérant les gaz d'échappement en CNPT.
1 mole de gaz = 25 L
Raisonnons sur la combustion d'une mole de carburant CnH(2n+2)

L'équation précédente nous donne donc à l'échappement :
25n L de CO2
25(n+1) L de H2O
25(3n+1)/2*3.76 L de N2

Soit un total de 25n+25(n+1)+25(3n+1)/2*3.76 = 25(7.64n+2.88) = 191 n + 72 L de gaz.

Remarque : Pour n=0 les 72 L correspondent a la mole d'H2O et aux 1.88 mole de N2 issus de la combustion de l'Hydrogène pur.

Pour un alcane donné nous avons donc respectivement :

25n/(191n+72) % de CO2
25(n+1)/(191n+72) % de H2O
(25(3n+1)/2*3.76)/(191n+72) % de N2

Une division par 25 simplifierait les formules.

Ceci est valable dans le cas d'une combustion complete ( pas de création de CO ni de particules ) et idéale ( pas de création de Nox)

2)Etude massique de l'équation de combustion complete :

Etudions les rejets massiques de l'equation complète.

[CO2]=12+2*16=44 g/mol
[H2O]= 2*1 + 16 = 18 g/mol
[N2]=2*14=28g/mol

Le calcul sur le N2 est inutile dans le cas d'une combustion idéale ( pas de création de Nox) puisque cet élément n'intervient pas, c'est un gaz inerte.

Les masses respectives seraient donc de :
pour le CO2 : 44n
pour l'H2O : 18(n+1)

Application à l'essence ( octane pur ). n=8
[C8H18] = 8*12 + 18*1 = 114 g/mol.
La masse de CO2 rejetée par mole d'octane consommée est de : 44*8 = 352 g.
La masse de H2O rejetée par mole d'octane consommée est de : 18(8+1) = 162 g.
Le rapport consommation d'essence sur rejets de CO2 est de 352/114 = 3.09

Comme l'unité des volume est plus usuelle lorsque l'on parle de carburant, il est préférable de passer ce rapport en gramme de CO2 par litre d'essence consommée.

Sachant que la masse volumique de l'essence est de 0.74 kg/l et que 1 gramme d'essence brulée rejete 3.09 grammes de CO2, il vient : 0.74 * 3.09 = 2.28 kg de CO2 par litre d'essence brulée.

Ces 2.28 kg occupent un volume de 2280/44*25= 1295 L de CO2 rejetés par litre d'essence consommée.

De même pour l'H2O : Le rapport consommation d'essence sur rejets de CO2 est de 162/114 = 1.42
d'où : 0.74 * 1.42 = 1.05 kg d'H2O par litre d'essence brulée.

Conclusion

Un véhicule consommant 1 L d'essence va donc rejeter un peu plus d'un kilo d'eau et 2.3 kg de CO2.

L'eau se condensera assez vite directement ou sous forme de nuage et retombera sous forme liquide assez rapidement ( car il ne faut pas oublier que la vapeur d'eau est un trés bon gaz à effet de serre, bien plus "puissant" que le CO2), il n'en est rien du CO2 qui a une durée de vie de l'ordre de 100 années.

Pour les autres carburants, il suffit de remplacer le n par le carburant utilisé. Par exemple le gasoil est constitué d'alcanes ayant un n variant entre 12 et 22. Il serait également intéréssant de calculer les rejets de CO2 par rapport à l'énergie fournie par un carburant donné.

[invite9111aa5b]

.

Bonjour,

Le problème des émissions de CO2 (et de son captage éventuel) dépasse largement le problème du moteur Stirling.
Le gros avantage du Stirling est qu'il est à combustion EXTERNE donc on peut l'utiliser avec n'importe quelle source de chaleur, je pense au bois et plus généralement à la biomasse et aux rayons du soleil concentrés et aussi, pourquoi pas, la géothermie en moyenne et haute température.
La combustion de la biomasse émet du CO2, mais ce CO2 a été capté pendant la période de croissance de la plante, et le bilan est nul. Ce n'est pas le cas avec les carburants fossiles sur une échelle de temps courte.

Le Stirling a par ailleurs suffisamment d'inconvénients pour qu'on ne lui ajoute pas la capture du CO2 en plus.

[invitec584173e]

En fait je ne vois pas trés bien comment capter le CO2 sur un Stirling. Il existe des procédés de récupération de CO2 attachés aux turbines fonctionnant à haute température. Trop compliqué sur un Stirling
Tiens .. Autre chose:

La société américaine Catalyca Energy Systems Inc. est un peu plus avancée dans ce domaine puisque sa chambre de combustion catalytique Xonon équipe une turbine à gaz en fonctionnement depuis plus d'un an à la centrale de Silicon Valley Power. Les résultats enregistrés au bout de 8000 heures font état d'émissions de NOx inférieures à 2,5 ppm (corrigées à 15% O2), d'émissions de CO inférieures à 6 ppm, d'émissions d'imbrûlés inférieures à 10 ppm et d'une fiabilité supérieure à 98%. D'après le constructeur, ces résultats confirment que la combustion catalytique est la meilleure technique disponible actuellement pour réduire les émissions polluantes
Vous en pensez quoi ?

[invitec584173e]

Un peu de prospective...



Une découverte publiée dans le magazine Science pourrait permettre de créer des systèmes artificiels capables d’exploiter la chimie de la photosynthèse. Il serait ainsi possible de fabriquer des protéines et des graisses à partir de dioxyde de carbone et d’eau, pour produire de l’hydrogène ou d’autres combustibles à moteurs électrique ou thermique.

Les chercheurs britanniques de l’Imperial College de Londres ont identifié chez les jeunes plantes l’endroit exact au cœur du centre réactionnel de la photosynthèse où quelques molécules contenant du manganèse, de l’oxygène et du calcium engendrent la réaction chimique.

Les biologistes James Barber et So Iwata ont déterminé la cascade précise d’événements qui bousculent le processus. Les chercheurs ont analysé avec une précision jamais atteinte le voyage des photons depuis leur absorption par la chlorophylle jusqu’à leur utilisation par des molécules à base de manganèse pour transformer les molécules d’eau en protons, électrons ou oxygène.

Les chercheurs pensent notamment à la production de plantes artificielles, sortes de mini-usines à photosynthèse qui pourraient utiliser l’énergie solaire pour produire de l’hydrogène à partir d’eau. Ce combustible pourrait ensuite être récupéré comme combustible pour les piles à hydrogène. Ces « moteurs » du futur sont désignés comme l’avenir de l’énergie, puisqu’ils sont propres, dégageant uniquement de l’énergie, de l’eau et de l’oxygène.

[invite713f8e62]

pour gidaz:
Le stirling est couplé à un alternateur. Le vehicule fonctionne avec l'électricité produite tamponné par ses batteries. L'asservissement est lent entre puissance consommée et puissance produite. C'est une des raisons pour laquelle des batteries doivent être présentes:

Un des rare usage ou le moteur Stirling serait directement couplé est la pompe à eau ou tout système s fonctionnant à vitesse constante. ( Drone avec hélice à pas variable).

Dans ce cas, j'ai un gros doute pour une application automobile où il faut un groupe moto-propulseur qui puisse être dynamique en régime et en charge. Si je résume tes explications, le Stirling ne travaille bien qu'à régime fixé et a une dynamique de variation de charge faible, d'où l'emploi de la solution alternateur + moteur électrique. Si l'alternateur a un rendement classique en automobile, soit 50%, je me demande ce qui restera au global de l'avantage théorique en consommation du Stirling. Il lui reste un gros avantage, vu ce que tu as posté sur les brûleurs, qui sont ses émissions à la source ; cependant, je crains que les données dont tu disposes soient des données en stabilisé. Or, l'essentiel des émissions est produit en transitoire. Je serais curieux de voir ce que cela donnerait.
En ajoutant la nouveauté industrielle que cela représente, le frein à l'application en série pour l'automobile me paraît énorme.

[invité576543]

Dans ce cas, j'ai un gros doute pour une application automobile où il faut un groupe moto-propulseur qui puisse être dynamique en régime et en charge.

Pourquoi? En partant du système de couplage thermique/moteur électrique/alternateur de la Prius, le problème saute, non? Prendre la Prius, mettre une batterie plus grosse, et remplacer le moteur Beau de Rochas par un Stirling (plutôt que par un diesel, comme étudié par certains constructeurs), ça paraît pas débile!

Au passage, quelles sont les conséquences, avec le Stirling proposé, d'arrêts et de redémarrages fréquents du moteur thermique? En termes de bruit et de cognement (le problème du diesel si je comprend bien), ou en termes de perte d'efficacité?

Cordialement,

[invite9d27da39]

Kaess tu n'a pas pas répondu à une des première question/ quel est le principe du moteur stirling et pourquoi consomme t'il peut?

[invite9111aa5b]

Kaess tu n'a pas pas répondu à une des première question/ quel est le principe du moteur stirling et pourquoi consomme t'il peut?

Bonjour,
Il existe des distributeurs automatiques et gratuit de réponse sur internet, comme par exemple Google.
Tu tapes les mots : moteurs stirling
et la première réponse t'indique ce site :
http://www.moteurstirling.com/

avec une page pour les avantages et les inconvénients :
http://www.moteurstirling.com/avancovenient.html

Ca va comme ça ? tu vas arriver à te débrouiller ?

[invite9111aa5b]

Si l'alternateur a un rendement classique en automobile, soit 50%, je me demande ce qui restera au global de l'avantage théorique en consommation du Stirling.

Un alternateur de voiture a un rendement de 50 % (c'est peut être un peu plus) parce qu'il ne sert pas pour fournir beaucoup d'énergie, on préfère le fabriquer à l'économie. Par contre on sait faire des alternateurs à aimants permanents avec des rendements de l'ordre de 95 % pour des puissances de 100 kW.

http://www.tm4.com/eng/tm4energy/generators/
Un générateur de 40 kW avec un rendement de 96.4 % et un poids d'environ 30 kg (1.33 kg/kW).

[invite9d27da39]

Merci beaucoup pour cette réponse très précise mais les forum sont fait pour posé des questions.

[invite7052b25c]

Bonjour
Kaess, je regarde depuis quelques semaines le moteur Stirling, et effectivement j'y vois pas mal d'intérêt. Le fait que la combustion soit externe permet de mieux maîtriser celle-ci et de se donner plus de latitude dans le choix du carburant.
L'application automobile ne me semble pas la plus facile. Elle concentre de nombreuses contraintes de poids, d'encombrement, de fiabilité, de coût de production, et j'en passe.
La piste de la cogénération semble plus ouverte, d'autant plus que certains s'y risquent déjà.
http://www.whispergen.com/main/products/
Vous indiquez avoir déposé des brevets. Sont-ils publiés maintenant ? Quels sont leurs numéros ?
Yves

[invite713f8e62]

Equation de combustion

Pour les autres carburants, il suffit de remplacer le n par le carburant utilisé. Par exemple le gasoil est constitué d'alcanes ayant un n variant entre 12 et 22. Il serait également intéréssant de calculer les rejets de CO2 par rapport à l'énergie fournie par un carburant donné.

La réponse est ici
http://forums.futura-sciences.com/thread121987.html
parce que j'ai considéré que ça s'écartait du thème Stirling.
Sinon, je ne suis pas du tout d'accord avec toi quand tu dis que l'essence et le gazole sont des alcanes. En fait, ce sont des "soupes" de 2 à 300 constituants, avec alcanes, alcènes, alcynes, dérivés benzéniques (en jargon pétrolier, sauf erreur, cela donne paraffines, oléfines, ??? et composés aromatiques).

[invitec584173e]

Un moteur Stirling à un meilleur rendement qu'un moteur à combustion interne. C'est un fait indéniable. Sur un véhicule hybride il présente l'avantage de son silence, de l'absence de choc au démarrage etc. L'inconvénient est lié à son inertie thermique ce qui rend difficile son arrêt total et son redémarrage fréquent et répété comme on peut le faire avec un Diesel.
Pourquoi dire que ce moteur est lourd ? Nous n'avons pas de soupapes, d’arbre à cames, d'échappement (ensemble du circuit catalytique supprimé). Il reste quoi ?
Ensemble cylindres pistons, système de combustion, réchauffeur, régénérateurs. Il est vrai que le système de refroidissement est plus important que sur un moteur plus "classique". Au final nous avons une égalité de poids et d'encombrement à cylindrée égale, un avantage sur le rendement et la fiabilité. Le coût de production ne dépend que du procédé industriel utilisé et de quantité produite et de la qualité de l'assemblage et du design. En fait mon but est de produire une base mécanique commune à différent type de moteurs. (Cogénération, solaire, véhicules hybrides en remplacement du Diesel existant) dans une gamme de puissance allant de 70 à 300 CV dans un premier temps. Ensuite seulement je réfléchirais à des modèles plus modestes ou à faibles gradients de température. Ceux-là étant plus difficiles à réaliser. Pour ce qui est de la concurrence, il faut citer SOLO, STM, Sun Power, Whispergen ainsi que de nombreux projets en cours d'élaboration en Allemagne, aux Etats Unis, en Suède et en Nouvelle Zélande.
En France, à part une étude solaire marginale menée par le CNRS et Thalès, RIEN!! Le désert ! Des profs passionnés au lycée Jean Jaurès du Creusot sauvent l'honneur avec des travaux remarquables sur l'utilisation de vitrocéramiques et la réalisation de divers moteurs intéressants du point de vue pédagogiques.

[invitec584173e]

Il me faut maintenant refléchir à quelle serait l'équipe idéale pour finaliser ce projet. La première étape consiste à faire réaliser un prototype instrumenté servant de base de travail pour l'élaboration du produit final.

[invitec584173e]

La réponse est ici
http://forums.futura-sciences.com/thread121987.html
parce que j'ai considéré que ça s'écartait du thème Stirling.
Sinon, je ne suis pas du tout d'accord avec toi quand tu dis que l'essence et le gazole sont des alcanes. En fait, ce sont des "soupes" de 2 à 300 constituants, avec alcanes, alcènes, alcynes, dérivés benzéniques (en jargon pétrolier, sauf erreur, cela donne paraffines, oléfines, ??? et composés aromatiques).

Excellent article !

[invite713f8e62]

Un moteur Stirling à un meilleur rendement qu'un moteur à combustion interne. C'est un fait indéniable. Sur un véhicule hybride il présente l'avantage de son silence, de l'absence de choc au démarrage etc. L'inconvénient est lié à son inertie thermique ce qui rend difficile son arrêt total et son redémarrage fréquent et répété comme on peut le faire avec un Diesel.

Aïe, attention à la consommation pratique en roulage bouchons.

Pourquoi dire que ce moteur est lourd ? Nous n'avons pas de soupapes, d’arbre à cames, d'échappement (ensemble du circuit catalytique supprimé). Il reste quoi ?
Ensemble cylindres pistons, système de combustion, réchauffeur, régénérateurs. Il est vrai que le système de refroidissement est plus important que sur un moteur plus "classique". Au final nous avons une égalité de poids et d'encombrement à cylindrée égale, un avantage sur le rendement et la fiabilité. Le coût de production ne dépend que du procédé industriel utilisé et de quantité produite et de la qualité de l'assemblage et du design.

Oui, certes, avec quelques bémols, temporaires j'espère, liés à l'absence de résultats mesurés sur un prototype. Je me répète, mais j'attendrais les résultats pollu avant de décider d'enlever le catalyseur. Pour la fiabilité, effectivement ça va dans le bon sens, même si une cinématique pour 16 pistons... Refroidissement : si je comprends bien, tu vas avoir besoin de plus d'air, donc plus d'ouverture de la face avant donc malheureusement augmentation du SCx.

[invite713f8e62]

Pourquoi? En partant du système de couplage thermique/moteur électrique/alternateur de la Prius, le problème saute, non? Prendre la Prius, mettre une batterie plus grosse, et remplacer le moteur Beau de Rochas par un Stirling (plutôt que par un diesel, comme étudié par certains constructeurs), ça paraît pas débile!

Je n'ai peut-être pas été assez explicite :
- le Stirling seul, "tout nu", supporte mal les variations de régime -> dans un premier temps, ignorant tout du Stirling, j'avais imaginé qu'une CVT, permettant de faire une infinité de "rapports de boîte", conviendrait au problème
- mais le Stirling n'aime pas non plus les variations de charge -> la solution de Kaess : le Stirling sert à faire tourner un alternateur qui charge les batteries et alimente un/des moteur(s) électrique(s)
Mécaniquement, c'est moins simple qu'une boîte de vitesse, mais ça se fait. Par rapport à la Prius, note bien qu'il faut un alternateur plus gros, et pareil côté moteur.

Au passage, quelles sont les conséquences, avec le Stirling proposé, d'arrêts et de redémarrages fréquents du moteur thermique? En termes de bruit et de cognement (le problème du diesel si je comprend bien), ou en termes de perte d'efficacité?

Les soucis de bruit de combustion des moteurs diesel ne sont pas liés au fait de démarrer. Il s'agit d'une conséquence du procédé de combustion. Je détaillerai ici
http://forums.futura-sciences.com/thread121987.html
dès que j'aurai le temps de faire la petite synthèse ad hoc.

[invite713f8e62]

Excellent article !

Merci bien !

[invitec584173e]

Bonjour à tous

Je crois bien que je croirai au père noël avant de convenir que la combustion de 6L/100km de gazole donne 0,0001g de CO2.

En fait c'est CO qu'il faut lire et non CO2. Toutes mes excuses.

[invitec584173e]

Quelqu'un à étudié le rendement du système d'entrainement
nommé "swatch plate" utilisé par STM ?
merci..