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

[ersatz5]

Bonjour,

ma question paraîtra bête mais bon je me lance :

je me demandais si l'on pouvait utiliser les 5°C de différence entre le jour et la nuit pour générer de l'énergie.
D'après un calcul simple, 1 m³ d'eau encaisserait en brut +/- 21.000 Kjoules par jour.

En effet, la température d'1 gr. d'eau élevée d'1 °C = 1 calorie. Il y a 1.000.000 de gr dans 1 m³. J'obtiens donc comme énergie brute :

1.000.000 gr X 5°C = 5.000.000 calories = 20.920 Kjoules = 5,8 KWH.

Chez nous, 1 kwh coûte 16 Eurocents, donc ça fait 92 cents = +- 1 eur par jour.
Comme le refroidissement peut aussi générer la même énergie, ça fait 2 eur/jour

Ca fait tout de même 60 eur/mois, si je compte des pertes de 50 % alors ça me ferait 30 eur/mois.

De plus, en mettant des miroirs autours d'un cube (en verre) d'eau, on peut avoir des écarts plus grands que 5°C et l'on peut même facilement refroidir le cube en pleine journée en le mettant à l'ombre (disons que ça fait 1°C de différence) et ensuite le remettre au soleil (de nouveau 1°C). Au plus on peut changer de cycle ombre/soleil, au plus on a d'énergie.

Alors je ne sais pas si je me suis trompé quelque part, mais ça me paraît plutôt rentable (sans compter que dans les déserts, les écarts jour/nuit sont beaucoup plus importants).

Merci d'avance pour votre réponse.
-----

[LPFR]

Bonjour.
C’est peut-être possible. Mais est-ce intéressant économiquement ? Probablement pas.
Vous ne fabriquez pas de l’électricité avec une différence de 5 °C. Regardez les usines électriques thermiques ou nucléaires. On est obligé de refroidir l’eau très chaude dans des tours réfrigérantes ou avec de l’eau de rivières ou de la mer, car avec cette température on ne fait rien d’économiquement rentable.

En réalité, tout ce qui est économiquement rentable est déjà en production, et même des choses qui ne le sont qu’à coups de subventions payées par les utilisateurs ou le contribuable.
Au revoir.

[Olivzzz]

Bonjour,

On peut facilement accumuler l'énergie thermique diurne pour la restituer la nuit venue (les dalles et murs de nos maisons font cela). Par contre je ne connais pas de moyen de transformer directement l'écart de température jour/nuit en électricité, ce qui est dommage car ainsi on pourrait refroidir l'intérieur de nos réfrigérateurs tout en produisant de l'électricité ! Malheureusement la 2ème loi de la thermodynamique nous l'interdit (et réduit à néant vos espoirs de gains faciles )

En revanche on peut économiser de l'énergie en optimisant l'accumulation thermique diurne : Une maison comportant une importante masse côté chaud de l'isolation (murs en brique, dalles béton) nécessitera moins de fioul qu'une maison en bois beaucoup plus légère et capable d'accumuler moins de chaleur, et ceci à coefficient d'isolation thermique moyen identique.

Il existe également la possibilité d'accumuler l'énergie thermique estivale dans le terrain et de la récupérer l'hiver venu au moyen d'une pompe à chaleur. Pour cela la pompe à chaleur doit être reliée à des capteurs solaires mais cela fonctionne si le terrain s'y prête.

Cordialement,

[ersatz5]

Salut,

concernant mon calcul, savez-vous si il est correct s.v.p. ?

Question rentabilité, si on peut vraiment en tirer 30 eur./mois, ça serait rentable car un simple cube d'eau avec miroirs, ça coûterait disons (en production industrielle) 1.000 Eur. maximum. On serait remboursés au bout de 3 ans seulement et en plus ça ne s'use pratiquement pas (contrairement au photovoltaïque).

Pour exploiter la faible chaleur, je pensais à 2 concepts :

- stocker l'énergie (sous forme de pression) fournie par la dilatation du liquide : l'air serait compressé dans bouteilles en plastique et ensuite un moteur pneumatique actionnerait un alternateur. Double avantage la journée car l'air stocké en nuit se dilate aussi la journée. L'eau se dilate certes peu, mais avec énormément de force. On pourrait d'ailleurs penser à soulever un poids très lourd qui actionnerait un alternateur en redescendant (on transforme la force en vitesse avec un simple système de roues et de chaînes).

- utiliser un gaz à coefficient de dilatation important afin de créer des pistons qui, en se dilatant, compressent de l'air dans des bouteilles. Précision : le gaz serait compressé afin d'avoir plus de mole au m³ et donc pouvoir absorber plus de chaleur.

Voilà, qu'en pensez-vous ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[ersatz5]

Hello Olivzzzz

ce qui est dommage car ainsi on pourrait refroidir l'intérieur de nos réfrigérateurs tout en produisant de l'électricité ! Malheureusement la 2ème loi de la thermodynamique nous l'interdit (et réduit à néant vos espoirs de gains faciles )

Non je vous assure, exploiter la différence de température ne contredit pas la thermodynamique . Peut-être ai-je mal expliqué mon idée ?
Pour votre exemple du frigo, n'oubliez pas que la différence de température entre l'intérieur et l'air autour est créé justement par une consommation d'énergie. Or, dans mon exemple, la différence de température existe déjà dans la nature.

J'explique autrement car je n'ai p-e pas été clair (désolé) : chaque fois que vous chauffez une objet (ici en journée par le soleil), il se dilate et donc il y a bien un travail mécanique. Idem quand il se refroidit la nuit (il se contracte). Qui dit mouvement, dit énergie et d'après mon calcul, ça serait assez rentable.

[gwgidaz]

Bonjour,

En quelle autre énergie voulez -vous convertir la différence de température? Et d quelle façon, en pratique ? sachant que le rendement de conversion dépend de la différence de tpt entre source froide et source chaude, il ne devrait pas être bien élevé...le mieux n'est-il pas de garder l'énergie sous forme de chaleur . En été, c'est vrai, ça ne servirait pas à grand chose....sauf à faire de la climatisation.

[ersatz5]

Bonjour,

En quelle autre énergie voulez -vous convertir la différence de température? Et d quelle façon, en pratique ? sachant que le rendement de conversion dépend de la différence de tpt entre source froide et source chaude, il ne devrait pas être bien élevé...le mieux n'est-il pas de garder l'énergie sous forme de chaleur . En été, c'est vrai, ça ne servirait pas à grand chose....sauf à faire de la climatisation.

Bonjour,
j'avais déjà répondu à ces questions dans mon 3ème post, je remets la réponse ici :

Pour exploiter la faible chaleur, je pensais à 2 concepts :

- stocker l'énergie (sous forme de pression) fournie par la dilatation du liquide : l'air serait compressé dans bouteilles en plastique et ensuite un moteur pneumatique actionnerait un alternateur. Double avantage la journée car l'air stocké en nuit se dilate aussi la journée. L'eau se dilate certes peu, mais avec énormément de force (plusieurs tonnes/m²). On pourrait d'ailleurs penser à soulever un poids très lourd qui actionnerait un alternateur électrique en redescendant (on transforme la force en vitesse avec un simple système de roues et de chaînes).

- utiliser un gaz à coefficient de dilatation important afin de créer des pistons qui, en se dilatant, compressent de l'air dans des bouteilles. Précision : le gaz chauffé (ou refroidi la nuit) serait compressé afin d'avoir plus de mole au m³ et donc pouvoir absorber plus de chaleur.

[gwgidaz]

Bonjour,

Si tu veux fabriquer de l'énergie mécanique, tu vas te heurter à la limite théorique , ( voir principe de Carnot) . Avec un écart de 5 degrés, ton rendement sera de l'ordre de 2%....

[calculair]

Le concept est intéressant, car l'énergie est gratuite, mais l'installation pour la récupérer est très chère par kW produit....

Rmarque: La moitié de la terre est au soleil , alors que l'autre est dans la nuit.....Il y a des millions de kW disponibles, mais pour les utiliser c'est autre chose......

[ersatz5]

Avec un écart de 5 degrés, ton rendement sera de l'ordre de 2%....

Ah ça m'intéresse, peux-tu me dire avec quelle équation tu calcules ce rendement stp ? Je trouve que 2%, c'est très faible vu qu'il faut plusieurs heures pour qu'un 1m³ perde ses 21.000 Kjoules. L'air se dilatant très facilement, il suffirait de faire passer l'air froid en soirée dans des tuyaux qui traversent le cube d'eau. L'air va se dilater et fournir une énergie mécanique (par exemple en remplissant un piston).

[ersatz5]

Le concept est intéressant, car l'énergie est gratuite, mais l'installation pour la récupérer est très chère par kW produit....

Remarque: La moitié de la terre est au soleil , alors que l'autre est dans la nuit.....Il y a des millions de kW disponibles, mais pour les utiliser c'est autre chose......

Hello Calculair,
un m³ d'eau, des miroirs et quelques tuyaux, ce n'est pas si cher je trouve et surtout ça requiert quasi pas d'entretien ou de remplacement.
Pour la terre, hélas les distances rendent la différence de température peu rentable comparé aux milliers de km de pipeline (enfin je suppose).

[calculair]

Hello Calculair,
un m³ d'eau, des miroirs et quelques tuyaux, ce n'est pas si cher je trouve et surtout ça requiert quasi pas d'entretien ou de remplacement.
Pour la terre, hélas les distances rendent la différence de température peu rentable comparé aux milliers de km de pipeline (enfin je suppose).

Tu vois toi même...pas si cher à priori....mais en y réfléchissant...ce n'est pas aussi sur...

[gwgidaz]

Bonjour,

Sans installer des pipielines, il est possible d'utiliser la différence de température en mer , entre l'eau de surface et celle de profondeur. Je pense qu'il y a des gens qui se penchent actuellement sur ce projet.

[LPFR]

... Je pense qu'il y a des gens qui se penchent actuellement sur ce projet.

Bonjour.
Actuellement je ne sais pas, mais ils s’y sont penchés lors du premier choc pétrolier (1973).
Déjà à l’époque les gens avaient eu les mêmes idées farfelues qu’actuellement.
Malheureusement pour eux, le web n’était pas encore inventé.

Et les jeunes n’avaient pas encore subit le lavage de cerveau concernant la récupération d’énergie par des moyens loufoques.
Au revoir.

[invite07941352]

Bonjour,
Un point assez complet :http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89n...mique_des_mers

[RevaMD]

Le rendment de carnot, rendement theorique que nulle machine ne peut pretendre depasser.
r = (TempChaude-TempFroide)/tempChaude en kelvin

C'est assez logique en fait, quand on chauffe un gaz de 300K à 330K, la dilatation du fluide (energie cinetique) n'est deja pas enorme en proportion de l'energie ajoutée, ce qui donne un rendement mediocre pour extraire l'energie mecanique.

Lorsque le gaz se dilate sous l'action de la chaleur, son expansion se développe dans toute les direction.
L'avantage du piston est qu'il tire l'energie cinetique dans 3 degres de liberté alors qu'une turbine le fait sur 2 uniquement.

Carnot tien compte que du rendement de l'expansion du gaz, pas des diverses pertes et nombreuses qu'il y aura fatalement dans la machine.


En revanche avoir une piscine bien isolé avec du materiaux chauffant, peut s'averer tres economique si tu possede une petite pompe à chaleur, tu as le chauffage et l'ECS avec des economies tres importantes à la clé car la temperature froide de la PAC est tres elevés et du coup son rendement electrique/chaleur apportée explose

[ersatz5]

Merci Catmandou, ton lien est très instructif.

LPFR, il n'y a rien de farfelu dans mon idée sauf si on peut me prouver calculs à l'appui que ce n'est pas rentable.
En postant ic, j’espérais soit une courte démonstration ou des faits précis pour valider/invalider mon hypothèse (un site consacré à ce thème ou des travaux ayant déjà testé cela). Vos affirmations sont trop vagues pour prouver que c'est farfelu.

Le lien de Catmandou mène à pas mal d'autres infos sur la rentabilité de l'exploitation de la différence entre chaud/froid, ça devrait m'aider à déterminer si c'est intéressant.

[Dynamix]

Salut

LPFR, il n'y a rien de farfelu dans mon idée sauf si on peut me prouver calculs à l'appui que ce n'est pas rentable.

A force de voir passer des projets plus farfelus les uns que les autres , on finit par les détecter au radar .
Depuis quelques temps c' est devenu une mode .
Le top du top c' est une usine à gaz pour recharger un portable .
Hilarant quand on sait que la recharge d' un portable coûte moins d' un euro par ans .

Ca fait tout de même 60 eur/mois, si je compte des pertes de 50 % alors ça me ferait 30 eur/mois

Rendement de Carnot pour un écart de 5 K :
Δt/t = 5/290 , soit 1,7%
A quoi il faut ajouter le rendement mécanique et électrique soit environ 60%
Rendement final 1%
Production annuelle: 14,4 €
Si l' ensemble du système revient à 1440 € (pour cent balles t' as plus rien!)
il faudra un siecle avant d' en tirer le premier bénéfice .

[RevaMD]

C'est assez navant de voir des bonnes idées sabrée par des arguments tirés vers le bas :

1) on arrive facilement a des écarts de 15-20c entre une piscine sous serre (30c) et le froid de la nuit (10c) donc un rendement de 3% avec 50% de perte meca (selon ton calcul approché).

2) dans une piscine de 20m3 avec delta 20c, ca fait des watts (22kwchaleur/c celcius) soit 440kwh de chaleur, alors meme si on se garde un delta t de 10c pour le rendement de la machine il reste 220kwh x 1% pour etre gentil, ca fait 2kwh d'electricite pour passer la nuit tranquile (en principe on dort) avec un chauffage illimité pour le coup.

3) le chauffage fonctionne tres bien la journee, juste il manque de l'electricité donc soit du solaire photo soit un petit abonnement au nucleaire mais c'est certain que ce sera tres reduit et au budget alloué par an pour le poste chauffage et electricite, il faudra pas un siecle pour amortir le tout. Entre 5 et 10ans...


M'enfin c'est sur les 90% des gens qui installe du chauffage, il leur faut 50c pour etre efficace et donc installe une pac debile air air qui va givrer en hiver avec un rendement pouri - je me demande s'ils ont appris qui etait ce mr carnot. Les gars ils font genie froid, ca fait 2 siecles que c'est connu et pourtant y en a encore un paquet qui n'ont pas compris, c'est la fracture de l'oeil ou de l'oreille assurée quand j'entends parler des pac air-air credit d'impot tralala le reve mdr

[LPFR]

C'est assez navant de voir des bonnes idées sabrée par des arguments tirés vers le bas :

1) on arrive facilement a des écarts de 15-20c entre une piscine sous serre (30c) et le froid de la nuit (10c) donc un rendement de 3% avec 50% de perte meca (selon ton calcul approché).

2) dans une piscine de 20m3 avec delta 20c, ca fait des watts (22kwchaleur/c celcius) soit 440kwh de chaleur, alors meme si on se garde un delta t de 10c pour le rendement de la machine il reste 220kwh x 1% pour etre gentil, ca fait 2kwh d'electricite pour passer la nuit tranquile (en principe on dort) avec un chauffage illimité pour le coup.

3) le chauffage fonctionne tres bien la journee, juste il manque de l'electricité donc soit du solaire photo soit un petit abonnement au nucleaire mais c'est certain que ce sera tres reduit et au budget alloué par an pour le poste chauffage et electricite, il faudra pas un siecle pour amortir le tout. Entre 5 et 10ans...


M'enfin c'est sur les 90% des gens qui installe du chauffage, il leur faut 50c pour etre efficace et donc installe une pac debile air air qui va givrer en hiver avec un rendement pouri - je me demande s'ils ont appris qui etait ce mr carnot. Les gars ils font genie froid, ca fait 2 siecles que c'est connu et pourtant y en a encore un paquet qui n'ont pas compris, c'est la fracture de l'oeil ou de l'oreille assurée quand j'entends parler des pac air-air credit d'impot tralala le reve mdr

Bonjour.
Puisque vous pensez que ce qu’on a expliqué à ersatz5 n’est pas valable, pourquoi ne mettez pas-vous vos idées en pratique ?
Vous deviendrez riche.
Et peut-être vous aurez le prix Nobel de Physique au passage.
Au revoir.

[RevaMD]

Alors pourquoi je ne suis pas riche? Bonne question!

1) je n'habite pas un pays froid donc pas besoin de chauffage

2) Il reste tout de meme le soucis de fournir 220kw chaleur en journalier, je dirai que en hiver avec une piscine bien isolée de 10m2, couverte en noir pour eviter l'evaporation et 500w/m2 d’ensoleillement on peut esperer 5kw x 7 = 35kwchaleur, donc il y a un surcout en panneau thermique à installer sur le toit pour que ce soit valable. La piscine reste un capteur solaire, autant l'utiliser surtout quand il fait tres tres chaud j'en connais pour ne pas faire peter les capteurs thermiques, il injecte de l'eau douce froide pour securiser leur installation.

3) j'estime juste que c'est une solution pour celui qui est isolé du grid electrique

4) c'est aussi une bonne idée pour faire de la climatisation, on profite ainsi de l'evaporation de l'eau de la piscine (rechauffée pour le coup) et la pac fonctionnera mieux.

5) Si ca se fait pas c'est parque y a des credit d'impot sur des instalations standardisées, et que sortir des sentiers batus est une perte economique à mon d'etre sur de son coup, ce qui est tres tres marginal AMHA.

Il n'empeche que consommer moins en france permet de reduire le deficit et de vendre l'electricité aux voisins ce qui est bon pour nos amis de bruxelles.

Je soutiens l'idée juste par qu’elle semble bonne, mais qu'elle pas non plus simple.
ce pourquoi je suis pauvre

[Dynamix]

C'est assez navant de voir des bonnes idées sabrée par des arguments tirés vers le bas :

Quelle erreur vois tu dans mes calculs ?

1) on arrive facilement a des écarts de 15-20c entre une piscine sous serre (30c) et le froid de la nuit (10c)

Le système exploite l' écart air/eau
Ces écarts évoluent en cours de la journée .
Ils sont tantôt positifs , tantôt négatifs , donc à certains moments , il sont nuls
En moyenne , avec un écart air de 20° l' écart air/eau n' est jamais de 20°
Et le maximum n' est obtenu qu' a certaines heures (2 fois en 24 h) .
Production intermittente .

1)2) dans une piscine de 20m3

Pas un cube de 20 m
Pour qu' elle chauffe assez vite , il faut lui donner de la surface .
Ce qui nous donne une piscine de 200 m² plus un serre de même taille .
Combien ça coûte ?

[RevaMD]

Je suis entierement d'accord avec toi sur le fait que ce system est non viable pour la production d'electricité continue pendant toute la journée, parcontre elle peut servir de tampon d'energie pour le chauffage sans aucun probleme. Faire de l'electricité des que la temperature ext chute à la tombé du jour.

Faire une serre de 200m2 a mon avis augmenterai les surface d'echange thermique, augmenterai le cout en isolation du bassin. Le plus economique reste le cube parfait mais le compromis pour un usage piscine est acceptable. De plus l'hiver c'est dure d'avoir plus de 15c dans une serre alors que les panneaux thermiques sur les toits generent facilement 50c meme par -10c.

Utiliser une piscine de cette facon permet d'eviter les cout d'hibernage, 20m3 a vider par exemple à 4€ le m3 (bzh) et bien ca fait 80€ parti au egouts, les frais de remises en service, grand mere qui tombe dans la piscine sans eau, etc...

En complément du solaire la journée, on peut au moins avouer que c'est plus original que d'acheter des batteries au plomb pour tenir la nuit?

[ersatz5]

Rendement de Carnot pour un écart de 5 K :
Δt/t = 5/290 , soit 1,7%
A quoi il faut ajouter le rendement mécanique et électrique soit environ 60%
Rendement final 1%
Production annuelle: 14,4 €
Si l' ensemble du système revient à 1440 € (pour cent balles t' as plus rien!)
il faudra un siecle avant d' en tirer le premier bénéfice .

Salut,

peux-tu me dire pourquoi tu divises par 290, j'ai pas compris. La formule de Carnot, c'est bien Q1/T1 = Q2/T2, non ?

Si il y a une perte de 99%, ou va cette perte ? Lorsque l'eau se dilate et finit par atteindre 25°C, il ne peut plus y avoir de perte de chaleur puisque l'air autour est à 25°C aussi (principe de Carnot justement).
L'absorbtion des 5.000.000 de calories par l'eau est donc au maximum d'efficacité.
Si l'eau est dans un cylindre qui soulève un poids (très lourd vu que la poussée hydraulique est de plusieurs tonnes/m², même si très courte en distance), on peut récuperer l'énergie électrique comme pour la chute d'un corps. Or, la chute d'un corps a un rendement électrique de 70% dans le meileur des cas.

Je rappelle que la 2ème lois de la thermodynamique suppose que la température ambiante est fixe, or ce n'est pas le cas ici.

[Dynamix]

peux-tu me dire pourquoi tu divises par 290, j'ai pas compris. La formule de Carnot, c'est bien Q1/T1 = Q2/T2, non ?

J' applique :
r_(Carnot) = 1-T_f/T_c
Sous la forme :
r_(Carnot) = ΔT/T_c
J' ais pris pour T_c 290 K
Un peu plus , ou un peu moins , ça ne change pas grand chose .

[Dynamix]

Si l'eau est dans un cylindre qui soulève un poids (très lourd vu que la poussée hydraulique est de plusieurs tonnes/m², même si très courte en distance), on peut récuperer l'énergie électrique comme pour la chute d'un corps.

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

[Christian Arnaud]

Bonsoir,

si ça peut aider,le moteur stirling peut fonctionner avec de faibles écarts de température (chaleur humaine/température ambiante)

[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

Je ne vois toujours pas ce que représente ton 290 K. Tu n'as pas répondu à la question vers où va tout cet excédent d'énergie.

Pour ton calcul :


Vt = Vto x (1 + alpha[ t – to])
1,0013 = 1 x (1+ 0,00026 [25-20])

On a donc un surplus de 1,3 L. avec une poussée de 2,2 GPa (je te fais confiance pr la poussée).

Calcul de l'énergie pour la chute d'un corps :

2,2 GPa = 2 200 000 000 N/m² = 220 000 000 Kg/m² = 2 200 000 Kg/dm²
1 L d'eau = 1 Kg

Donc on peut soulever 2.200.000 kg. d'eau sur 13 cm (supposons que la dilatation est uniforme jusqu'au bout pour faciliter le calcul).

W = m.g.h
2.805 KJ = 2.200.000 x 9,81 x 0,13

Ca fait 0,88 KWH,
à 16 cents le KWH, ça te fait 0,88 x 16 = 12,46 Eur/m³

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

[ersatz5]

Bonsoir,

si ça peut aider,le moteur stirling peut fonctionner avec de faibles écarts de température (chaleur humaine/température ambiante)

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

[Christian Arnaud]

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

facile, dans la page wiki tu regardes le type gamma.

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 -

Cependant, vu ton âge, c'est sympa d'avoir des réflexions comme la tienne ; ça prouve qu'on peut compter sur les jeunes !!