Understanding is the Essence of Intelligence

Jean Vincent
 
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Développement Durable

August 13, 2008

Notions de Confort Thermique

Ceci est un extrait du site de Thermalgy, mon initiative de conception de bâtiments bioclimatiques et Haute Qualité Environnementale.

La notion de confort thermique des occupants des bâtiments est en général très mal comprise et trop souvent limitée à une régulation de température de l'air ambiant. Hors notre corps ne ressent pas la température de l'air mais uniquement les échanges de température entre le corps et son environnement.

La température du corps est en équilibre lorsque ces échanges correspondent aux calories dépensées par le corps, soit environ 100 à 250 Watts par adulte en fonction de l’activité physique, de l’indice de masse corporel et du métabolisme de l’individu.

Le confort correspond à un état de "paresse du corps" dans lequel ce dernier n’a pas, ou faiblement, besoin de s’activer (par vasoconstriction, vasodilatation, transpiration, horripilation, ou frissons) pour atteindre l’équilibre permettant aux organes internes de rester entre 36°C et 37°C alors que la température de la peau peut varier de façon beaucoup plus importante entre 30°C et 43°C.

Les échanges de température se font soit par conduction (contact) avec le sol et l’air ambiant immobile, soit par convection avec l’air ambiant en mouvement, ou soit par radiation avec les parois de l’environnement (murs, sols plafonds).

Les échanges par radiation augmentent avec la puissance 4 de la différence de température entre le corps et la paroi donc beaucoup plus rapidement que la différence de température.

Une meilleure isolation, sans pont thermique et plus homogène notamment avec des vitrages à faible émissivité dans l’infrarouge, sans oublier les planchers et plafonds, permet de diminuer fortement les échanges par radiation (car la température des parois est plus proche de celle du corps) en plus de diminuer les besoins en chauffage et climatisation de l’air ambiant.

La convection doit être maîtrisée pour diminuer les échanges thermiques avec le corps en hiver (minimiser les pertes de calories) et les augmenter en été (maximiser les pertes de calories).

La masse thermique des murs internes (maximisée par une isolation extérieure) permet de réguler la température des parois entre le jour et la nuit et améliore donc le confort et les économies d’énergies.

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July 16, 2008

Le moteur à eau, miracle environnemental ou pantonneries?

En 2005 puis 2007, cette nouvelle à circulé sur TF1 et France 2 notamment.
 


pantone - moteur à eau
par coueland

L'auteur américain de cette invention est Paul Pantone:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Paul_Pantone
http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_Pantone

Qui à déposé un brevet américain en 1998:
http://www.freepatentsonline.com/5794601.html

Le procédé Pantone a trouvé un écho assez important en France via le site 'éconologie' notamment:
http://www.econologie.com/
http://www.econologie.com/c-est-quoi-le-moteur-pantone-articles-1313.html

Et le site de quanthomme:
http://quanthomme.free.fr/pantone/realisations/StGeorgesF.htm

Auto plus a fait un article en 2005:
http://www.econologie.com/presse-journal-autoplus-articles-2337.html

Le résultat du test est cependant décevant:
La consommation a légèrement baissé mais été mesurée uniquement 'après' modification et comparée à celle d'un autre véhicule de même marque et même modèle plusieurs années auparavant. Autant dire que ce test n'a rien de scientifique. Coté émissions ils notent une baisse des émissions de CO et de CO2 mais une explosion (25 fois plus) du HC. Coté conduite ils se plaignent d'à-coups dans le moteur et prédisent une panne à court-terme.

Auto-moto a aussi fait un article en 2005 (source econologie) en partant de la voiture de Kevin (le même interviewé par TF1):
http://www.econologie.com/forums/dopage-a-l-eau-dans-action-auto-moto-vt1312.html

Résultat: mêmes erreurs de mesure, on ne compare pas le véhicule avant et après. Cependant leur résultat n'indique aucune différence notable en matière de consommation. Pire encore, le lendemain en débranchant le dispositif Pantone, la consommation s'améliore (diminue sans le Pantone).

L'école des mines de Douais c'est intéressée à tester le moteur Pantone:
http://www.econologie.com/projet-echo-moteur-par-les-mines-de-douai-rapport-final-telechargement-3516.html

Leur conclusion est éloquente:
"Le fait que nôtre système consomme plus et entraîne une perte de puissance n’est pas un échec, juste un point de départ."

Mort de rire!

Les 111 pages du rapport sont pleines d'auto-satisfaction, ils vont jusqu'à se donner la note de 18 sur 20! Un beau travail d'équipe de gagnants pour des futurs ingénieurs qui n'ont même pas pris la peine d'étudier la théorie du moteur Pantone et qui s'étonnent que plus il y d'eau dans le mélange, moins il est puissant et moins il marche longtemps. Le rapport serait plus digne d'une école de Marketing car sur ce point ils ont réussi à communiquer largement, toujours selon leurs propres auto-critères.

Science & Vie, novembre 2007, a fait un sujet à la suite des études de l'école des mines de Douais:
http://www.econologie.com/forums/article-pantone-dans-science-et-vie-de-novembre-2007-vt4204.html

Je n'ai pas l'article complet, mais on peut lire sur le lien ci-dessus: "Pas la moindre preuve expérimentale...".

Donc a ce jour personne n'a pu vérifier scientifiquement que le moteur fonctionne vraiment avec un gain de consommation ou de pollution et les seules vérifications faites sont en fait négatives.

Alors j'ai essayé de comprendre comment ça pourrait marcher. A ma grande surprise, personne ne sait, même pas les auteurs, sur aucun site ni en Français ni en Anglais!

Paul Pantone, lui fait un mélange pseudo-scientifique parlant de production d'hydrogène, de magnétisme terrestre, plasma, et autres théories paranormales. On est très proche d'une secte. Paul Pantone a été condamné pour escroquerie sur le droit des sociétés publiques alors qu'ils vendait des parts de sa société de façon illégale aux USA. Un escroc notoire commercialise actuellement le Pantone aux USA. Ce dernier a aussi attaqué Paul Pantone. Le malheureux Pantone séjourne en ce moment dans un hôpital psychiatrique en Utah.

Si le site Français, les auteurs vont moins loin que Paul Pantone, qu'ils ont rencontrés et dont ils ont été très déçus au minimum:
http://www.econologie.com/articles.php?lng=fr&pg=1294

Cela ne les a pas empêchés de continuer a expérimenter. Ils pensent que le Pantone permet en gros d'augmenter le rendement du moteur en récupérant une partie de l'énergie des gaz d'échappement et prétendent une baisse de 20% de consommation et jusqu'à 60% sur un vieux tracteur:
http://www.co-voiturage.fr/le-systeme-pantone.html

Cependant ils avouent que : "Ces résultats doivent néanmoins être pris avec précaution : à ma connaissance, aucun passage sur banc d'essai de puissance, n'a pu confirmer scientifiquement ces réductions de consommation mais d'un autre coté il n'y a pas plus pragmatique qu'un agriculteur... "

En clair toujours aucune vérification!

Il concluent:
"Enfin, je tenais à préciser que, pour le moment il n'est pas prouvé scientifiquement qu'une réaction autre qu'un échange thermique et un cracking des hydrocarbures se passe dans le réacteur. On peut lire de diverses sources bien des incertitudes et inexactitudes à propos de cette invention comme par exemple le fait que le réacteur cracke la molécule d'eau en hydrogène ou pire que le réacteur peut traiter des déchets nucléaire. Seules des études scientifiques pourraient confirmer ou infirmer ces « hypothèses affabulatrices ». Par exemple j'ai prouvé durant mon projet qu'il n'y avait pas d'hydrogène (H2) pur en sortie de réacteur et pourtant on peut encore entendre ou lire que c'est ce qui se passe sur certains sites internet par exemple... Pour en savoir plus je vous invite à lire les différentes page de mon site : notamment l'intégralité du rapport d'ingénieur. C.Martz, Ingénieur ENSAIS"

Cependant l'ajout de vapeur d'eau peut avoir un léger effet bénéfique sur la pollution et devient alors un concurrent du pot catalytique. Ainsi Total - Elf ont expérimenté un mélange eau (13%) - gasoil appelé Aquazole:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Aquazole

Cependant cet article ne cite aucune source vérifiable sur les améliorations prétendues et l'article est clairement présenté comme une ébauche qui reste à vérifié sur la forme et le fond.

Très peu de données sont disponibles sur Aquazole qui semble avoir été abandonné à cause de problèmes techniques comme la conservation de ce mélange:
http://findarticles.com/p/articles/mi_m0CYH/is_15_4/ai_65172288

Il permettrait cependant une baisse réelle des pollutions au prix d'une baisse de puissance pas très étonnante. En mélangeant un peu de vapeur d'eau on augmenterais la compression et favoriserait ainsi une meilleure combustion. Cependant le volume de vapeur d'eau dans la chambre de combustion en diminuerait la cylindrée équivalente.

Aquazole est la meilleure explication de ce qui se passerait réellement dans le moteur Pantone. On pourrait donc espérer une diminution de certaines pollutions (pas toutes), mais uniquement pour des moteurs anciens non catalysés et sans injection électronique pour lesquels on ne peut espérer aucun gain.

Sur le site quanthomme on va plus loin, on parle de production d'hydrogène. En effet l'eau comme chacun sait contient de l'hydrogène et ce dernier est un excellent carburant. Donc en théorie si on pouvait extraire à faible coût l'hydrogène de l'eau on aurait un moteur a eau intéressant:
http://quanthomme.free.fr/pantone/realisations/StGeorgesF.htm

Petit rappel de chimie sur l'eau, l'hydrogène et l'oxygène. La combustion de l'hydrogène avec l'oxygène produit beaucoup d'énergie et le résultat est de la vapeur l'eau totalement non polluante.
H2 + O  => H2O + énergie

Cette réaction est parfaitement réversible et si on prend de l'eau et autant d'énergie on peut séparer l'oxygène de l'hydrogène:
H2O + énergie => H2 + O

En clair l'eau est le résultat de la combustion et la réaction inverse consomme obligatoirement autant d'énergie que la combustion n'en produit. Comme en plus il est impossible d'avoir un rendement de 100% a cause des pertes de chaleur inévitables, le rendement d'un tel dispositif est forcément négatif c'est à dire qu'il produit obligatoirement moins d'énergie qu'il n'en consomme.

Il resterait une solution qui marcherait, ... en théorie. La fusion thermonucléaire qui consiste à fusionner deux atomes d'hydrogène en un atome d'hélium et qui elle produit beaucoup plus d'énergie que nécessaire pour extraire l'hydrogène de l'eau. Seulement voila, c'est de la théorie et en pratique cela produit une explosion thermonucléaire incontrôlable à ce jour. Même à grande échelle (centrale à fusion thermonucléaire), l'humanité n'est toujours pas capable de contrôler cette réaction et de nombreux scientifiques travaillent sur ce sujet depuis plus de 50 ans. Ainsi nos centrales nucléaires continuent de fonctionner sur le principe de la fission (le contraire de fusion) thermonucléaire produisant des déchets radioactifs pour les prochains millénaires (un joli cadeau pour nos enfants).

Il y a pleins de pseudo inventeurs qui proposent des moteurs à eau. Des centaines mêmes. Pantone n'est que l'un d'entre eux. Voici une pub qui circulent en ce moment sur internet et qui n'est rien de moins qu'une escroquerie de plus:
http://water4gas.com/2books.htm?hop=pinkzinc

Sur le même principe que le moteur a eau, on pourrait aussi inventer un moteur à gaz carbonique (le résultat de la combustion de carbone avec de l'oxygène). L'avantage du moteur au gaz carbonique serait bien sûr vous l'avez deviné ... de supprimer le gaz carbonique de l'atmosphère accumulé par deux cents ans de consommation d'hydrocarbures. De quoi justifier une étude par nos futurs ingénieurs brillants et de combler les blancs sur nos chaînes de télévision nationales. S'il vous plait ne dite pas que cette idée vient de moi, merci.

Sur le coté conspiration qui consiste à faire croire que les compagnies pétrolières chercheraient à empêcher à ces inventions d'être diffusées, il faut aussi regarder ce qui se fait aujourd'hui dans le monde pour se convaincre de l'infondé de ces croyances.

Par exemple Toyota investi massivement et a réussi grâce au moteur hybride à diminuer la consommation en ville d'environ 50% et ce de façon vérifiable mais malheureusement pas gratuite. Cette technologie viable commercialement a déjà été vendue dans plus d'un million de véhicules et a une croissance extrêmement rapide.

Les compagnies pétrolières investissent actuellement dans la production d'énergies renouvelables (solaire, éolien, biocarburants) car elles se savent menacées de disparition et commencent à comprendre que leur métier n'est pas le pétrole mais l'énergie. Les solutions qu'elles recherchent ne sont pas forcément les bonnes (comme les biocarburants qui sont une catastrophe environnementale) mais ils cherchent, dépensent beaucoup d'argent et aident de nombreux projets solaires et éoliens notamment.

D'autres, notamment et surtout les constructeurs automobiles travaillent sur des piles de toutes sortes: à hydrogène, méthane, lithium, zinc et silicium.

L'hydrogène pourrait être extrait de l'eau dans des centrales solaires. Ainsi on pourrait alors parler de moteur à eau, mais indirectement car la vrai source d'énergie (solaire) est trop encombrante pour être embarquée à bord d'une voiture (ou d'un avion) et l'eau ne serait que le résultat de la combinaison d'hydrogène avec l'oxygène de l'air.

Enfin la voiture 100% électrique existe même si pour le moment le coût élevé des batteries et leur durée de vie sont un obstacle à une large diffusion. Les projets de Blue Car, Project Better Place, Tesla motors en sont quelques exemples.

Voir aussi mon ticket précédent sur le moteur à air comprimé.

Au fur et a mesure que le prix du pétrole augmente, les technologies alternatives (pas forcément toutes propres) deviennent plus compétitives.

Des solutions il y en a plein, mais il n'y a pas de solution miracle malheureusement. Elle nécessitent du courage (politique) et beaucoup de travail. La récompense sera une quantité d'énergie au moins 1000 fois plus importante que ce que nous consommons aujourd'hui et avec beaucoup moins de pollutions.

Autres billets sur les méthodes alternatives de transport:
Brazil, the new social model.
Planes can't fly on renewables!
Electric Cars are Slowwww, Yeah right!
2009 Honda FCX Clarity Hydrogen Fuel Car
The Biofuel Scam
Le moteur a air comprimé, une alternative à l'essence?
Just replace the battery pack!
Produire de l’électricité à partir des gaz d’échappement des véhicules
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July 14, 2008

Le moteur a air comprimé, une alternative à l'essence?

J'écris ce billet suite à un commentaire de mon ami de bientôt 30 ans, Frédo à propos d'un projet de voiture et infrastructure de transport électrique.

Voici une petite introduction en vidéo sur le sujet, France2 du 3 janvier dernier présentant les véhicules à air comprimé de la société MDI:
 



Et une interview de son fondateur-inventeur Guy Nègre:


Guy Nègre concepteur de la voiture à air comprimé
by technosmedias

Le moteur à air-comprimé a été en effet utilisé depuis environ deux cent ans et constitue une des pistes pour les véhicules zéro-émissions. Plusieurs nouveaux constructeurs dans le monde proposent ainsi une propulsion utilisant l'air-comprimé comme méthode de stockage de l'énergie.

Ils ont en commun avec la propulsion électrique une plus faible autonomie et en commun avec l'hydrogène / pile à combustible, la nécessité de stockage dans des réservoirs à très haute pression qui sont soit lourd soit coûteux (fibre de carbone par exemple).

Le site de MDI indique une autonomie de 100 km en zéro-émissions pour le petit modèle OneCATs et jusqu'à 200 km pour le modèle CityCATs.

Ce qui est peut-être intéressant dans le moteur conçu par Guy Nègre, au vu des chiffres des deux liens précédent, serait peut-être un mode de combustion en mode hybride à plus haut rendement (que les moteurs à combustion interne ), et donc moins polluant pour la circulation sur les longs parcours. Ils citent des consommations de 1,5 à 2,2 litres, sans préciser si ce sont des litres au 100 km ou sur une autre distance. Cette imprécision du constructeur mériterait une petite correction (je leur enverrais un email pour leur permettre de réagir dès que j'aurais publié cet article).

Dans le mode hybride, les gaz comprimés sont chauffés avant d'entrer dans le moteur, il s'en suit une augmentation de la pression et donc de la puissance disponible dans le moteur à air-comprimé. L'autonomie peut ainsi être augmentée d'autant plus que l'on chauffe ces gaz. De plus la combustion peut facilement s'accommoder de carburants divers car elle ne souffre pas des contraintes propres aux moteurs à explosion permettant donc une utilisation facile de biocarburants. Contrairement aux moteurs à explosion, l'élévation de température n'est pas (ou moins) perdue car elle est utilisée directement dans le moteur qui au moment de la détente refroidi l'air (voir plus loin sur ce point).

Les consommations et autonomie indiquées en mode hybride semblent cependant correspondre à l'addition de l'énergie produite par les gaz brûlés plus l'énergie de l'air comprimé. Une simplification qui ne permet pas vraiment de comparer le rendement de ces véhicules par rapport à celui des autres moteurs à combustion interne.

Des économies réelles proviennent certainement du coût de l'air comprimé à la maison qui n'est pas surtaxé comme le sont les produits pétroliers disponibles à la pompe.

Un problème des moteurs à air comprimé est que lors de la compression de l'air, un échauffement important se produit. L'énergie de cet échauffement qui ne peut pas être stockée très facilement se perd dans le compresseur et, en peu de temps, dans les bouteilles d'air comprimé. A l'utilisation, la détente du gaz produit de façon symétrique un abaissement de la température d'autant plus important que la détente est rapide, et donc la puissance utilisée est importante. Il en résulte une baisse de la pression utilisable pour la motricité. C'est d'ailleurs cette propriété de la compression et de la détente des gaz qui est utilisée dans les réfrigérateurs, pompes à chaleurs et climatiseurs pour déplacer des calories d'un fluide à un autre.

Il résulte de ces transformations thermodynamiques un rendement global réduit dans la chaîne totale de l'électricité à la production d'énergie mécanique.

Pour remédier à ce problème il faut soit rendre la compression et la détente adiabatiques (sans changement de température) impliquant des temps de compression et de détente très important et une baisse de la puissance utile; soit recourir à des échangeurs de chaleur pour stocker l'élévation de température dans des réservoirs thermiquement isolés probablement sous vide comme un dans thermos. Lors de l'utilisation, il faudrait réchauffer les gaz détendus pour diminuer la perte de puissance à l'aide d'un radiateur. Les radiateurs (qui sont des échangeurs de chaleur) seront donc toujours nécessaires avec ce type de moteur si l'on veut atteindre des rendements élevés et une autonomie plus importante.

A leur avantage, on pourrait utiliser le refroidissement de la détente des gaz pour climatiser la voiture avec un haut rendement car ne nécessitant pas de transformation thermodynamique supplémentaire. La chaleur de l'habitacle pourrait alors devenir une source d'augmentation de puissance et donc d'autonomie supplémentaire représentant une forme de captage de l'énergie solaire thermique pendant les mois d'été ou dans les pays chauds. Y-ont-il pensé? Je n'ai rien trouvé sur leur site ou ailleurs concernant ce point bien que je n'ai probablement pas assez cherché.

Par contraste, le rendement de stockage de l'énergie électrique dans des batteries au Li-ion est de plus de 90% (pas d'échauffement si on ne surcharge pas la batterie). Ensuite le rendement effectif d'un moteur électrique est de l'ordre de 90% alors qu'un moteur à air comprimé aura du mal à faire mieux que son rendement théorique maximal qui est probablement similaire à celui des éoliennes soit 59,3% ainsi que défini par la limite de Betz.

D'après les vidéos, il semblerait aussi que le niveau de bruit du moteur à air comprimé soit assez élevé (je n'ai pas trouvé les chiffres cependant). Espérons que le constructeur pourra remédier à cet inconvénient par une meilleure isolation acoustique.

La voiture électrique est loin d'avoir dit son dernier mot contrairement à ce que laisse penser la vidéo qui parle d'échec passé sans citer les projets en cours et les investissements très important comme dans Project Better Place par exemple, la Blue Car ou la voiture de sport électrique de Tesla motors. La voiture à air-comprimé rencontre les mêmes obstacles en terme d'infrastructure que la voiture électrique. Mais chose intéressante les deux pourraient cohabiter et s'entraider car la voiture à air-comprimé pourrait être rechargée sur les mêmes prises électriques, dans les parkings, que la voiture électrique ou les voitures Plug-In hybrides.

Un peu plus de clarté de la part des constructeurs de moteurs à air comprimé sur les rendements serait donc bénéfique à une meilleur comparaison avec les autres alternatives non polluantes comme par exemple la Blue Car et Project Better Place.

MDI, qui travaille sur le moteur à air comprimé depuis environ dix ans, a récemment signé un accord de partenariat avec Tata Motors filiale du géant Indien Tata. Espérons que cette reconnaissance sera suivit de développements importants.

Concernant MDI, ils proposent en même temps un nouveau business model de constructeur avec de petites unités de production à proximité des points d'achats . Il s'agit là d'une autre innovation qui n'a rien a voir avec le procédé de propulsion à air comprimé mais qui me semble intéressante, à suivre ....

Pour plus d'informations et l'historique des moteurs à air comprimé consulter:
Véhicule à air comprimé
Moteur à air comprimé
Limite de Betz
MDI
Tata Motors

Voir aussi quelques projets de voitures électriques:
Blue Car
Tesla motors: la voiture de sport électrique avec un châssis fabriqué par Lotus Cars.

Et pour nos lecteurs anglophones:
Compressed-air car
Compressed-air vehicle
Compressed-air engine
Project Better Place
Plug-In hybrides
Tesla Motors

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July 08, 2008

Produire de l’électricité à partir des gaz d’échappement des véhicules

Produire de l’électricité à partir des gaz d’échappement des véhicules


A force de rajouter des gadgets (coûteux) pour rendre le moteur thermique plus efficace, on finira peut-être par se rendre compte que la bonne solution à la locomotion n’est pas le moteur thermique.

Le rendement théorique maximal d’un moteur thermique est limité par le cycle de Carnot (http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_Carnot) soit environ 73% pour une température de travail des gaz de combustion de 820°C et une température ambiante de 20°C.

En pratique les meilleurs moteurs thermiques ne dépassent généralement pas 40% de rendement à cause des pertes thermiques notamment.

Par comparaison, un moteur électrique, plus simple, plus léger, et beaucoup moins coûteux à un rendement théorique maximal de 100% et en pratique on atteint facilement des rendements de l’ordre de 90%.

La voiture hybride n’est pas la solution non plus en terme de coût car elle comporte un moteur thermique peu efficace plus un moteur électrique.

La seule difficulté de la voiture tout électrique est le stockage de l’énergie et sa conséquence: l’autonomie limitée.

Cependant les solutions existent déjà permettant de réaliser des voitures électriques compétitives sur le marché si les constructeurs les produisent en quantité équivalente.

Tout n’est qu’une question de marché ici, si on éduque le grand public aux avantages de la voiture 100% électrique, et que l’on met simultanément les infrastructures en place (chargeurs aux emplacements de parking, stations de recharge par remplacement du pack de batteries), le marché explosera, et on se demandera comment on aura pu vivre si longtemps avec le moteur à combustion interne.

En Israël et au Danemark, cela deviendra une réalité très prochainement (à partir de 2011) grâce à “Project Better Place” en collaboration avec Renault-Nissan:
http://www.projectbetterplace.com/

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