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Nouveaux transports: moteurs, pollution, technologies, politiques, organisation... Calculs sur le moteur à air de Mdi: des chiffres enfin!


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Christophe
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MessagePosté le: Mer 22 Oct 2008, 10:31     Calculs sur le moteur à air de Mdi: des chiffres enfin! Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
Nous avons enfin pu récupérer (à défaut de les faire nous même...) des calculs précis sur la fameuse voiture à air de MDI. Ces calculs ont été fait en 2003 par l'école des Mines de Paris dans le labo énergétique. Elle est évoqué dans le documentaire suivant: http://www.econologie.com/la-voiture-a-air-repo...rgement-3965.html

Vous pouvez télécharger les rapport intégraux ici:

a) calculs sur le moteur à air

a) thermodynamie du stockage par air comprimé



Voici les premières informations de ce rapport:

Citation:
A titre indicatif, considérons 340 l d’air initialement à la pression de 300 bar, qui se détendent jusqu’à la pression atmosphérique, P = 1 bar.

Le travail fourni, dans le cadre de l’hypothèse des gaz parfaits est :
Pour une détente adiabatique : 20.5 MJ
Pour une détente polytropique (k = 1.2) : 31.3 MJ
Pour une détente isotherme : 58.2 MJ


1 L de carburant diesel contient environ 10 kWh soit 36 MJ
Le rendement d'un moteur thermique se situe au alentours des 0.3 (30%)
1 L de carburant diesel fournira donc 36 * 0.3 = 10.7 MJ mécanique.

Le reservoir de 340L et 300 bars contient donc l'équivalent, au mieux (rendement de 100% du moteur mdi (!!) sur une détente isotherme) de 58.2/10.7 = 5,4 L de carburant! La réalité doit être entre 2 et 3 Litres "équivalent gasoil" compte tenu du rendement réel du moteur!

Citation:
Ainsi, en vue d’optimiser la quantité de travail fournie par une détente, il est essentiel d’effectuer une détente proche d’une détente isotherme. C’est pourquoi, le concept d’une détente étagée est intéressant, caractérisée par un réchauffage du gaz (dont la température a chuté au cours de la détente) entre les étages de détente.




La suite dans le doc...

Bref j'invite tous ceux que les moteurs intéressent de près ou de loin à lire le doc: calculs sur le moteur à air
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Dernière édition par Christophe le Ven 24 Oct 2008, 10:16; édité 1 fois
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Superform
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MessagePosté le: Mer 22 Oct 2008, 14:26     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
Après la lecture de ce pdf...

ben je retourne coder Wink

il faudra attendre encore un peu pour voir ces véhicules circuler, à mon avis...
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Remundo
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MessagePosté le: Mer 22 Oct 2008, 15:56     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
Cheesy Grin Ils ne manquent pas d'air chez Mdi Cheesy Grin

Plus sérieusement, si y a l'équivalent de 4L d'essence, ça fait vraiment "short". Y'a de quoi tomber en rad même en ville Idea
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Capt_Maloche
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MessagePosté le: Mer 22 Oct 2008, 17:02     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
Je reprend le message envoyé en MP à Christophe:

AH oui, c'est bien ça :
je savais bien qu'il y avait des échangeurs sur l'air ambiant

Citation:
Ainsi, le rendement de la détente isentropique dans chacun des étages est fixé à 85%, les pertes par fuite dans les circuits, à l’entrée de chaque étage sont fixées à 2% (chiffre probablement inférieur au pourcentage réel de perte), et l’efficacité des échangeurs à 50%.


Citation:
Comme indiqué ci-dessus, dans le tableau 5, l’autonomie du MDI CAT en cycle urbain ne serait plus que de 47 km, valeur maximale car nous n’avons pas encore pris en compte la consommation des accessoires.


Citation:
7 CONCLUSION
Nous avons pu montrer ici, que l’autonomie du MDI CAT, était estimable à une quarantaine de kilomètres, lorsque l’on considère son fonctionnement en zone urbaine, et le système de détente étagée telle que nous l’avons simulé.
Et c’est précisément pour à ce type de parcours que ce véhicule est destiné.
Cette autonomie est faible, et est soumise à l’influence de paramètres importants comme la température de l’air extérieure où la consommation des accessoires.
En effet, en hiver, de nuit, ou/et sous la pluie (fonctionnement des essuie-glace et des phares), il est probable que l’autonomie descende en dessous du seuil des 40 km.
Nous pensons donc que l’ajout d’un système de brûleur, alimenté par du diesel (et non par de l’électricité ce qui dégraderait encore l’autonomie), est à envisager.


Citation:
Citation:
Enfin il serait intéressant de travailler sur un moteur bi-énergie, fonctionnant à air comprimé uniquement en zone urbaine.


C'est donc l'autonomie de 2L de carburant qui est offert avec une charge de 5h30 Cheesy Grin

Donc 5h30 de charge pour 40km d'autonomie... quelle puissance déjà le compresseur? ça fait quoi au prix du km?
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MessagePosté le: Mer 22 Oct 2008, 20:56     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
vous avez tout compris : l'air comprimé et un moyen de stockage d'energie encore plus lourd que les bonne vieilles batterie au plomb

l'air comprimé peut quand meme servir a quelque chose : faire des vehicules hybride : pour un hybride il est inutile de mettre une batterie trop lourde pour avoir une bonne autonomie : il suffirait d'une toute petite batterie de capacité juste jufisante pour recuperer l'energie d'un freinage , et relancer la voiture au demarage : ce n'est pas possible avec une batterie : un temps de charge ou de decharge trop court la massacrerait rapidement

un reservoir d'air comprimé ne s'use pas quel que soit la vitesse de remplissage ou de vidage : c'est donc tres bien pour la recuperation d'energie de freinage : encore mieux les meme piston pouraient servir de compresseur a freinage , le moteur a air au demarage et de moteur thermique quand il n'y a plus d'air
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nlc
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MessagePosté le: Mer 22 Oct 2008, 21:01     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
Superform a écrit:
Après la lecture de ce pdf...

ben je retourne coder Wink

il faudra attendre encore un peu pour voir ces véhicules circuler, à mon avis...


Tu codes quoi de bô ?
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Superform
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MessagePosté le: Jeu 23 Oct 2008, 07:34     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
C'est un secret, vous saurez tout !...

mais plus tard Cheesy Grin Mr. Green Cheesy Grin
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Christophe
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MessagePosté le: Jeu 23 Oct 2008, 07:53     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
chatelot16 a écrit:
l'air comprimé peut quand meme servir a quelque chose : faire des vehicules hybride : pour un hybride il est inutile de mettre une batterie trop lourde pour avoir une bonne autonomie : il suffirait d'une toute petite batterie de capacité juste jufisante pour recuperer l'energie d'un freinage , et relancer la voiture au demarage : ce n'est pas possible avec une batterie : un temps de charge ou de decharge trop court la massacrerait rapidement


Exactement bien que je ne sois pas certain que l'air soit avantageux par rapport à un fluide hydraulique. Comme de l'huile par exemple.

Un de mes exercice d'école d'ingé éconologique (rares!) concernant justement des bus polonais bien usés que la mairie ne pouvait remplacer.

Ils ont donc planché sur une "autre solution" et ont finalement monté un systeme hydraulique de récupération de freinage: grâce à un "bête" moteur-pompe hydraulique monté (probablement je ne sais plus trop, l'exercice n'était pas trop détaillé) entre le moteur et la boite.

Je crois (ca fait presque 10 ans) que les performances étaient les suivantes: +30% de performances à l'accélération et -20 à 30% de consommation, coût moins de 5000€ par bus (à comparer avec un bus neuf qui aurait les mêmes performances: plus de 100 000€)!

Les polonais l'ont fait y a 15 ans...on attends pour généraliser le systeme sur TOUS les véhicules (au moins disons les poids lourds)? Le peakoil? On est vraiment trop cons ouais! C'est marrant cette habitude de toujours tout faire dans l'urgence...

Citation:
Enfin il serait intéressant de travailler sur un moteur bi-énergie, fonctionnant à air comprimé uniquement en zone urbaine.


Ben c'était l'idée de Mdi ces dernières années...
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MessagePosté le: Jeu 23 Oct 2008, 08:19     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
L'huile n'etant pas compréssible, je vois pas bien comment on peut stocker de l'enrgie avec de l'huile Neutral
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MessagePosté le: Jeu 23 Oct 2008, 08:45     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
Le but n'est de stocker l'énergie que 2 ou 3 freinages (peut être même que un me rappele plus) pour aider à la prochaine réaccelération: pas plus!

Quelques centaines (dizaines?) de kJ de stockage suffisent donc (rien à voir avec les 300L à 300 bars qui stockent 30 MJ).

Je pense qu'il y avait un espece de "vase" d'expansion à air ou gaz neutre sur la ligne, c'est vraiment loin cette histoire mais je pense qu'on pourrait retrouver des infos (brevets) sur la question...
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MessagePosté le: Jeu 23 Oct 2008, 08:51     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
nlc a écrit:
L'huile n'etant pas compréssible, je vois pas bien comment on peut stocker de l'enrgie avec de l'huile Neutral


ben dans des accumulateurs hydrauliques qui compriment....un gaz (de l'azote en l'occurrence)
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dirk pitt
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MessagePosté le: Jeu 23 Oct 2008, 09:01     Re: Calculs sur le moteur à air de Mdi: des chiffres enfin! Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
Christophe a écrit:
Le reservoir de 340L et 300 bars contient donc l'équivalent, au mieux (rendement de 100% du moteur mdi (!!) sur une détente isotherme) de 58.2/10.7 = 5,4 L de carburant! La réalité doit être entre 2 et 3 Litres "équivalent gasoil" compte tenu du rendement réel du moteur!


eh ben 3 litres "d'equivalent G.O" ça fait déjà 30kwh. je connais pas beaucoup de voitures électriques qui embarquent autant d'énergie.
par contre il y quelque chose qui ne colle pas, c'est qu'avec ces 30kwh d'énergie, la voiture ne fasse que 40km en cycle urbain!!
une 106 ou saxo électrique qui embarque 12kwh fait 80km en mixte et environ 60km en urbain (à la grosse louche)
ce qui fait une conso de 200Wh/km en urbain.
normalement, la petite voiture de MDI qui est plus légère devrait avoir une conso plus faible (j'imagine entre 100 et 150Wh/km) et devrait donc pouvoir faire environ: 30000/150= 200km tiens donc...

ou est l'erreur???

bon je vais relire tout le rapport calmement: la reponse est peut-etre dedans.
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MessagePosté le: Jeu 23 Oct 2008, 09:16     Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
Peut etre le rendement du moteur ? Un moteur electrique c'est au minimum entre 0.8 et 0.9, le moteur mdi à peut etre un rendement beaucoup plus faible ?
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MessagePosté le: Jeu 23 Oct 2008, 10:28     Re: Calculs sur le moteur à air de Mdi: des chiffres enfin! Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
dirk pitt a écrit:
Christophe a écrit:
Le reservoir de 340L et 300 bars contient donc l'équivalent, au mieux (rendement de 100% du moteur mdi (!!) sur une détente isotherme) de 58.2/10.7 = 5,4 L de carburant! La réalité doit être entre 2 et 3 Litres "équivalent gasoil" compte tenu du rendement réel du moteur!


eh ben 3 litres "d'equivalent G.O" ça fait déjà 30kwh. je connais pas beaucoup de voitures électriques qui embarquent autant d'énergie.

(...)

ou est l'erreur???


Ben c'est que 30 kWh de GO font 10 kWh mécanique "au mieux" (30% rendement moteur thermique)...donc il faut comparer ca à 10/0.8 = 12.5 kWh de stockage en batteries électrique (rendement moteur électrique de 80%) pour une même énergie restituée!

Pour faire avancer une voiture "moyenne" il faut en énergie mécanique entre 0.1 à 0.3kWh par km!

Oui faut lire le rapport en détail (j'ai pas encore fait juste survolé) ! Je mets le 2ieme (ou plutôt le 1er chronologiquement puisqu'il a été fait avant) en ligne aujourd'hui! Il est beaucoup plus théorique et est...en anglais.

nlc a écrit:
Un moteur electrique c'est au minimum entre 0.8 et 0.9, le moteur mdi à peut etre un rendement beaucoup plus faible ?


Pas peut être : sans aucun doute Smile

C'est peut être précisé dans un des 2 rapports...
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MessagePosté le: Jeu 23 Oct 2008, 11:29     Re: Calculs sur le moteur à air de Mdi: des chiffres enfin! Alerter à propos de ce message! Répondre en citant
dirk pitt a écrit:
Christophe a écrit:
Le reservoir de 340L et 300 bars contient donc l'équivalent, au mieux (rendement de 100% du moteur mdi (!!) sur une détente isotherme) de 58.2/10.7 = 5,4 L de carburant! La réalité doit être entre 2 et 3 Litres "équivalent gasoil" compte tenu du rendement réel du moteur!


eh ben 3 litres "d'equivalent G.O" ça fait déjà 30kwh. je connais pas beaucoup de voitures électriques qui embarquent autant d'énergie.
par contre il y quelque chose qui ne colle pas, c'est qu'avec ces 30kwh d'énergie, la voiture ne fasse que 40km en cycle urbain!!
une 106 ou saxo électrique qui embarque 12kwh fait 80km en mixte et environ 60km en urbain (à la grosse louche)
ce qui fait une conso de 200Wh/km en urbain.
normalement, la petite voiture de MDI qui est plus légère devrait avoir une conso plus faible (j'imagine entre 100 et 150Wh/km) et devrait donc pouvoir faire environ: 30000/150= 200km tiens donc...

ou est l'erreur???

bon je vais relire tout le rapport calmement: la reponse est peut-etre dedans.
Si on repart de 58.2 MJ, on obtient 58.2/36 = 16 kWh.

Une voiture très efficiente (comme la LOREMO) peut se contenter de 60 WH/km en version électrique, efficience que l'on retrouve avec les hydrocarbures (2 l/100) en tenant compte des rendements des moteurs thermiques.

Pourquoi une MDI devrait elle consommer 16/0.47 = 340 Wh/km en ville ?
Sur quoi s'est basé l'école des mines ?
Pas le temps de lire le rapport, tenez-moi au cournat vous serez sympa ! Wink
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