Pompe à chaleur cogénératrice auto-alimentée

[jeansebj]

Je viens d'avoir une idée qui pourrait révolutionner la production d'énergie pour maisons individuelles :
il s'agit de coupler le concept de cogénération avec celui de pompe à chaleur, c'est à dire produire avec une pompe à chaleur à la fois de quoi chauffer l'habitat et de l'électricité...pour faire fonctionner la pompe à chaleur ! N'est-ce point une idée lumineuse ? Je ne sais pas si on s'est déjà penché dessus, sinon je brevète ! lol
Explications : étant donné qu'une pompe à chaleur produit plus d'énergie qu'elle n'en consomme, environ 3 ou 4 fois plus admettons (ils appellent ça le SCOP), au lieu d'utiliser cette énergie uniquement pour le chauffage, utilisons une partie de cette énergie pour produire de l'électricité pour alimenter cette pompe à chaleur. Ainsi elle produira peut-être un peu moins de chauffage, mais elle serait totalement auto-alimentée.
Exemple concret : une pompe à chaleur qui consomme 1000w (électricité) rend 4000w (calories) en sortie. Si on utilise 1000w pour produire de l'électricité, si je simplifie en omettant les pertes dues à la production d'électricité, alors il restera 3000w pour le chauffage, ce qui est quand même pas mal.
Qu'en pensez-vous ?
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[penthode]

que tu as inventé le mouvement perpétuel...
moi je propose un moteur qui entraîne une dynamo qui alimente le moteur .... c'est nettement plus simple

je te renvois vers le cours de thermodynamique de ton choix

[jeansebj]

Je n'ai pas inventé le mouvement perpétuel...
Je te renvoie vers le cours d'énergies renouvelables de ton choix.
LOL

[Janpolanton]

Bonjour,
Non, c'est un mouvement pseudo perpétuel.
Imaginons que ton idée fonctionne à la première mise ne marche.
En cours de fonctionnement, il y aura forcément des pertes diverses (si! si!)
Elles vont donc tendre à en diminuer le rendement et ainsi de suite jusqu'à l'arrêt complet.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeansebj]

Toi aussi, je te renvoie aux cours d'énergies renouvelables alors...
ce n'est pas un mouvement perpétuel car le soleil a de longues années devant lui.
Je vous laisse méditer là dessus.

[Janpolanton]

Alors mon cher, il faut d'urgence que tu fasses breveter ton idée.

Tu vas te faire plus du blé que le labo Pfizer avec son vaccin.

[Mickele91]

Bonjour,

Exemple concret : une pompe à chaleur qui consomme 1000w (électricité) rend 4000w (calories) en sortie.

Oui...

Enfin ça c'est vrai, une partie de l'année et sur un chauffage à basse température. Sur une PAC qui va travailler à moyenne ou haute température, qui plus est en plein hiver, tu seras "loin" d'un score aussi favorable.

Si on utilise 1000w pour produire de l'électricité, si je simplifie en omettant les pertes dues à la production d'électricité, alors il restera 3000w pour le chauffage, ce qui est quand même pas mal.

Au mois d'octobre dernier sur mon ECS, j'ai eu un COP de 2.17...Tu vois qu'on est déjà loin de l'approximation de..."1000W électrique de consommé, 3000W de chauffage récupérés"...Imagine ce qu'il va en être au mois de janvier...

Quelques éléments de réflexion :

Pour produire de l'électricité, à partir de la chaleur produite par ta PAC, il te faudra une "turbine" qui tourne à la vapeur.

A quelle température te faudra t-il monter pour pouvoir entrainer cette turbine ?...

Quel sera alors le COP de la PAC ?...

Quel sera le rendement de cette turbine ?...

Cordialement

[Catcho]

Bonne idée, lumineuse même.

Je ne comprends pas pourquoi personne n'y avais songé avant.

[jeansebj]

Il ne faudra pas forcément une turbine : d'autre procédés peuvent être utilisés pour produire de l'électricité. Dans les chaudière à gaz cogénératrices par exemple, c'est souvent un moteur Stirling qui est utilisé.

[jeansebj]

apparemment la cogénération existerait déjà en géothermie profonde.

[Mickele91]

Bonjour,

Il ne faudra pas forcément une turbine : d'autre procédés peuvent être utilisés pour produire de l'électricité.

Dans le cas que tu évoques, ce qui va sortir de la PAC, c'est de l'eau "chaude"...Par quel "objet technique" comptes tu passer de l'eau "chaude" à de l'électricité ?...

Cordialement

[benlamb2]

Explications : étant donné qu'une pompe à chaleur produit plus d'énergie qu'elle n'en consomme, environ 3 ou 4 fois plus admettons

C'est là le problème. La pompe à chaleur ne produit pas d'énergie à partir de rien, elle en prend une partie dans l'air et elle là "concentre" en quelques sorte pour la rendre utilisable en chauffage.

[penthode]

Bonjour,



Dans le cas que tu évoques, ce qui va sortir de la PAC, c'est de l'eau "chaude"...Par quel "objet technique" comptes tu passer de l'eau "chaude" à de l'électricité ?...

Cordialement

elle sera par conversion thermique , avec un rendement de CARNOT minable qui remettra les comptes à jour

dame nature est un comptable tatillon !

je renvoie jeansebj à ses cours de physique (si il en a eu)

[jeansebj]

Quand je lis ceux qui me renvoient à mes cours de physique, je continue de penser que certains n'ont pas compris le concept... il n'y a aucun "mouvement perpétuel" là dedans : le système de cogénération emploie des énergies renouvelables comme la géothermie ou les rayons du soleil, qu'on peut tout à fait considérer comme étant perpétuels à l'échelle de l'humanité.
Il existe déjà des centrales géothermiques qui pompent la chaleur du sol à une certaine profondeur et qui sont cogénératrices c'est à dire qu'elle produisent à la fois de la chaleur et de l'électricité, et leur rendement est forcément supérieur à 1 sinon ça ne fonctionnerait pas. Dans ce cas pourquoi serait-il si fantaisiste de s'interroger su l'application de la cogénération à d'autres types de pompes à chaleur fonctionnant elles-aussi aux énergies renouvelables comme les petites pompes à chaleur géothermiques et aérothermiques utilisées pour chauffer ou refroidir des bâtiments ?
J'ai bien compris que ce serait apparemment compliqué car le rendement chuterait trop, mais pour autant je ne vois pas ce qu'il y a d'absurde à se demander si c'est une bonne idée ou pas.

[yakafautcon]

Bonjour
Ton idée est plausible mais tu n'est pas le seul à y avoir pensé.
Le pb est qu'il te faut un scop intéressant, donc devoir travailler avec un delta de température faible, le système couplé devra être un moteur de type sterling à cycle Rankine et compte tenu des dimensions pour récupérer quelque chose ce sera une usine à gaz pour allumer une lampe de poche, investissement non rentable. Un panneau solaire thermique ou photovoltaïque fera 1000 fois mieux à investissement égal.

[Antoane]

Bonjour,

mes cours de thermo sont loin, mais le problème me semble venir du fait que le flux de chaleur en sortie de la PAC vaudra COP*P_elec, avec P_elec la puissance électrique absorbée par la pompe.
Or, pour produire une puissance électrique P_elec, la seconde machine thermodynamique devra transférer un flux de chaleur égal à P_elec/η, où η est le rendement de la machine (eg cycle de Carnot) de la source chaude (le fluide délivré par la PAC) vers la source froide.

* Si la source froide de la 2e machine est l'intérieur de la maison, alors le COP vaut :

tandis que le rendement de la 2e machine vaut :

et leur produit vaut :
Qui est <1 puisque le but est bien qu'il fasse plus chaud dans la maison que dehors. Conclusion : le transfert de chaleur de la sortie de la PAC vers la maison n'est pas suffisant pour générer suffisamment d'électricité pour faire tourner la PAC.
En pratique, ce sera pire puisqu'il n'est pas possible d'atteindre les rendements maximums.
* Si la source froide de la 2e machine thermique est l'air extérieur, alors les rendements maximaux des deux conversions se compensent : η * COP = 1. Autrement dit : aucune puissance thermique ne peut être transmise à l'intérieur de la maison à réchauffer : toute la chaleur disponible en sortie de la PAC est nécessaire pour générer l'électricité requise pour alimenter la PAC.

[cornychon]

Bonjour,

étant donné qu'une pompe à chaleur produit plus d'énergie qu'elle n'en consomme, environ 3 ou 4 fois plus admettons (ils appellent ça le SCOP), au lieu d'utiliser cette énergie uniquement pour le chauffage, utilisons une partie de cette énergie pour produire de l'électricité pour alimenter cette pompe à chaleur. Ainsi elle produira peut-être un peu moins de chauffage, mais elle serait totalement auto-alimentée.

La PAC ne produit pas d’énergie !
La PAC prélève de la chaleur dans l’air extérieur, pour la transférer dans l’air intérieur de la maison.
Ce transfert se fait à l’aide d’une pompe qui consomme de l’énergie.
En gros, pour transférer à l’intérieur de la maison, une chaleur de 3000 W prélevé dans l’air extérieur, la Pompe consomme 1000 W.

Exemple concret : une pompe à chaleur qui consomme 1000w (électricité) rend 4000w (calories) en sortie. Si on utilise 1000w pour produire de l'électricité, si je simplifie en omettant les pertes dues à la production d'électricité, alors il restera 3000w pour le chauffage, ce qui est quand même pas mal.
Qu'en pensez-vous ?

Ces transferts d’énergie se font par transmission de chaleur entre des masses d’air qui ont des températures différentes bien identifiées.


Ces 3000 W représentent Ø = 0.334 x D x ∆T
Pour un ∆T air int ext de 10°C,
D = 300 / 0.334 = 898 m3/h

(((((
(1 m3 d’air à 20°C a une masse de 1.2 kg (valeur normée)
1000 m3 = 1200 kg
La chaleur spécifique de l’air est de 0.24 kcal/kg/°C
Par m3, c’est 0.24 x 1.2 = 0.288 kcal/m3*°C = 0.334 Wh/m3*°C
))))))

[alexvillon]

Bonjour,

question "bêtes" certainement ... et que se passe-t-il en été par surchauffe estivale ?

[cornychon]

Bonjour,

question "bêtes" certainement ... et que se passe-t-il en été par surchauffe estivale ?

Dans l’exemple #17

Par hypothèse, en période de chauffe, pour maintenir un ∆T int ext de 10°C, il faut introduire un flux de chaleur moyen de 3000 W. Ces 3000 W représentent la moyenne de toutes les pertes thermiques entre l’intérieur et l’extérieur.

Par hypothèse, en période estivale, pour maintenir un ∆T de 10°C int ext, il faut évacuer un flux de chaleur moyen de 3000 W. Ces 3000 W représentent la moyenne de toutes les entrées de chaleur néfastes au maintien de l’équilibre thermique.

L’hiver, la PAC pompe de la chaleur à l’extérieur pour la mettre à l’intérieur.

L’été, la PAC pompe de la chaleur à l’intérieur pour la mettre à l’extérieur.

[alexvillon]

Bonjour,

la question est simple, je veux au max 24°C interne dans 120m2 habitables soit un volume de 300m3 ... je me fous complètement du ∆T purement hypothétique. Mon ∆T "indiscutable" est de 15k réels ... quid des W à évacuer ? La clim à installer doit-être de quelle puissance pour avoir les 24°C ... pour satisfaire de mon confort ?

Question technique: quel type de Clim (gainable, air-eau, etc) répondra le mieux à mon confort estival avec le moins de complexités d'installation et un prix raisonnable ?

[cornychon]

Bonjour,

la question est simple, je veux au max 24°C interne dans 120m2 habitables soit un volume de 300m3 ... je me fous complètement du ∆T purement hypothétique. Mon ∆T "indiscutable" est de 15k réels ... quid des W à évacuer ? La clim à installer doit-être de quelle puissance pour avoir les 24°C ... pour satisfaire de mon confort ?

Question technique: quel type de Clim (gainable, air-eau, etc) répondra le mieux à mon confort estival avec le moins de complexités d'installation et un prix raisonnable ?

Bonjour,

Tu utilises toujours l’unité internationale de température, le kelvin. Le symbole de kelvin n’est pas k minuscule, mais K majuscule.

Ta question ne m’inspire rien de constructif. Elle est désinvolte, polémique, insignifiante.

[jeansebj]

T'es hors sujet alexvillon -> tu sors

[titijoy3]

la question est surtout : comment transformer un flux de chaleur directement en un autre vecteur énergétique (électricité par exemple) ? surtout quand ce flux de chaleur est à une température inférieure à la température d'ébullition de l'eau et très inférieure aux 320°C requis pour faire tourner une tubine à vapeur..

reste le moteur Stirling mais lui aussi nécessite une température élevée pour fonctionner,

si on savait faire ça, on saurait utiliser directement la chaleur ambiante pour générer de l'électricité

[cornychon]

la question est surtout : comment transformer un flux de chaleur directement en un autre vecteur énergétique (électricité par exemple) ? surtout quand ce flux de chaleur est à une température inférieure à la température d'ébullition de l'eau et très inférieure aux 320°C requis pour faire tourner une turbine à vapeur..
reste le moteur Stirling mais lui aussi nécessite une température élevée pour fonctionner,
si on savait faire ça, on saurait utiliser directement la chaleur ambiante pour générer de l'électricité

Prenons un exemple :
Nous savons que Ø = 0.334 x D x ∆T

Premier cas :
Nous avons un local régulé à une température de 22°C.
Nous envoyons 1000 m3/h de cet air à 22°C dans un local à +2°C, soit un ∆T de 20°C. L’énergie transféré est de 0.334 x 1000 x 20 = 6680 W

Deuxièmes cas :
Nous envoyons 1000 m3/h de cet air à 20°C dans un local à 20°C, soit un ∆T de 2°C. L’énergie transférée est de 0.334 x 1000 x 2 = 668 W

Troisième cas :
Nous envoyons 1000 m3/h de cet air à 22°CC dans un local à 25°C, soit un ∆T de 3°C. L’énergie transférée est négative. Elle fait perdre dans le local à 25 °C une énergie de 0.334 x 1000 x 3 = 1000 W

[titijoy3]

dans le deuxième cas, je ne vois pas le delta T de deux degrés,

ah oui, tu voulais dire 22°C pour les mille m3/h d'air envoyés

[Antoane]

Bonjour,

la question est surtout : comment transformer un flux de chaleur directement en un autre vecteur énergétique (électricité par exemple) ? surtout quand ce flux de chaleur est à une température inférieure à la température d'ébullition de l'eau et très inférieure aux 320°C requis pour faire tourner une tubine à vapeur..

reste le moteur Stirling mais lui aussi nécessite une température élevée pour fonctionner

La question que tu soulèves est relativement importante, mais ce n'est finalement qu'un trivial problème d'ingénieur.

si on savait faire ça, on saurait utiliser directement la chaleur ambiante pour générer de l'électricité

C'est la 2e question, bien plus fondamentale : supposant qu'on puisse passer outre les problèmes d’ingénierie (par exemple en utilisant des fluides changeant d'état à des températures plus adéquates, ou en supprimant tous les frottements, etc.), la conversion d'énergie est-elle possible ?
Or, c'est le second principe de la thermo qui explique qu'à partir d'une unique source de chaleur (eg "la chaleur ambiante") on ne peux pas extraire de chaleur. Ce n'est pas car on n'est pas capable de créer de machine.

D'ailleurs, mon explication (post 16), si elle est bonne, ne considère que les principes physiques de base pour démontrer que l'idée de départ ne fonctionne pas. Cette démonstration explique que même avec les meilleures technologies imagineables, on ne pourrait pas résoudre le problème.

Le rendement est minable, mais pour les faibles dT, le module a effet Seebeck (Peltier) peut être une solution.

[pasqualito06]

Je me pose cependant la question suivante.
Si on chauffe de l'eau avec un chauffe-eau thermodynamique jusqu'à la faire bouillir et qu'on utilise la vapeur pour entrainer une turbine qui fera fonctionner le compresseur du chauffe-eau thermodynamique. On pourrait avoir une "sorte" de mouvement perpétuel puisqu'il y a un apport d'énergie extérieur. Puisque le chauffe eau thermodynamique prend des calories à l'air ambiant. Et peut-être même qu'on pourrait récupérer un surplus d'énergie. Est-ce qu'il y a une erreur dans mon raisonnement?
J'imagine bien cependant que même si mon raisonnent était juste, il doit être impossible de concevoir une machine rentable, qu'il y a trop de pertes dans les transformations car sinon ça existerait déjà.
Merci de m'éclairer là dessus.

[jeansebj]

Pasqualito06, c'est à peu près le même concept que mon idée. ça n'existe pas encore, mais c'est peut-être une idée à creuser.
Dans le futur, je vois bien la civilisation humaine produire de l'électricité à partir de la chaleur ambiante : cela refroidirait en outre l'atmosphère, au point de pouvoir même éventuellement contribuer de manière significative à résoudre le problème du réchauffement climatique, qui sait ?
Antoane, tu fait référence au 2nd principe de la thermodynamique mais tu ne le cites pas : "Toute transformation d'un système thermodynamique s'effectue avec augmentation de l'entropie globale incluant l'entropie du système et du milieu extérieur". Tu n'expliques absolument rien, je ne vois pas le rapport avec le fait qu'il soit impossible de produire de l'électricité avec une chaleur ambiante.
Jusqu'à ce qu'on me démontre clairement le contraire, je continue de penser qu'il n'est en théorie pas impossible d'inventer une technologie permettant de produire de l'électricité avec la chaleur ambiante. On sait déjà le faire avec la chaleur du sol, alors bon, ce n'est pas un concept non plus complètement farfelu sorti de nulle part. Convertir de la chaleur en énergie il n'y a rien de bien extraordinaire, car la chaleur, après tout, c'est de l'énergie : tout chaleur implique une agitation des atomes, qui contiennent donc une certaine énergie cinétique, qu'il n'est pas inimaginable de vouloir récupérer. Quand je pense que certains se sont permis de traiter mon idée de mouvement perpétuel en voulant me renvoyer à mes cours de thermodynamique, c'est un peu l'hôpital qui se fout de la charité là ; il est possible que le niveau ne soit pas assez élevé sur ce forum pour avoir des débats constructifs…

[Antoane]

Bonjour,

Le post #16 me semble détailler le problème de l'idée de jeansebj.

Le problème n'est pas de savoir si on exploite "l'énergie de l'air ambiant" ou "du sol", mais :
- qu'il y a effectivement deux sources (une chaude et une froide)
- quel est le sens "naturel" du flux thermique (du chaud vers le froid).

La grosse différence entre les idées proposée et celle d'une centrale géothermique, par exemple est que :
- cette dernière exploite un transfer de chaleur "naturel", ie de la source chaude vers la source froide pour récupérer un travail,
- les idées proposées sur ce fil veullent exploiter un transfer de chaleur "forcé" (de la source froide vers la source chaude) et qui a donc besoin d'un travail pour se produire. Et il se trouve que le travail requis pour assurer ce transfer est au mieux celui récupérable.

[jeansebj]

Merci pour ces explications Antoane