Concept de voitures à Air Comprimé

Hello !

En examinant les différents concurrents au "X Prize challenge 2009", concours aux USA de la voiture la plus sobre en énergie, je me suis arrêté sur le site de TeslaMotors qui a mis apparemment depuis peu son superbe Roadster en production
(prix 70 000 € Cool

).

La page "Well-to-wheel energy efficiency" (rendement énergétique du puits à la roue) compare le rendement global du Roadster avec d'autres types de véhicules munis de divers motorisations (essence, Diesel, H2, GNV...).

Elle est issue du "white-paper" "The 21st Century Electric Car" (version 6/10/2006), en cours de mise à jour par les ingénieurs de Tesla Motors.

J'ai cherché pendant des mois ce type de document afin de pouvoir situer les véhicules MDI par rapport à la concurrence actuelle ou future... et là, bingo ! santa

"Rendement énergétique du puits à la roue"

Késako

C'est en gros un ratio permettant de chiffrer toutes les pertes d'énergie subies depuis l'extraction de l'énergie primaire (puits de pétrole, mine de charbon...) jusqu'à son arrivée sur l'arbre des roues (les pertes d'énergie étant principalement sous forme thermique: combustion, effet Joule, frictions...).
Dans le tableau de Tesla Motors, le rendement [Well (puits) -> Station] est exprimé en % et le rendement [Well (puits) -> Wheel (roue)] est converti en km/MJ, à rapprocher du MPG (Miles per gallon), en fait plus parlant qu'un %.

En plus des pertes d'extraction/transport/raffinerie,

# pour des véhicules électriques, on a des pertes au niveau :

- des centrales électriques
- lors du transport de l'électricité et des transfo traversés,
- du chargeur
- des batteries (charge/décharge)
- du moteur + organes de régulation
- de la transmission

# Pour des véhicules "électro-pneumatiques" MDI, on a des pertes au niveau :

- des centrales électrique
- lors du transport de l'électricité et des transfo traversés,
- du compresseur
- du moteur (pertes thermodynamiques + mécaniques)
- de la transmission

# Pour des véhicules essence/Diesel on a des pertes au niveau :

- moteur
- transmission

....

Bon, bref, et pour MDI ça donne quoi

Prenons le cas d'une CityCAT mono-énergie embarquant 300 l. d'air comprimé à 300 bars càd 52 MJ max. récupérables dans le cas d'une détente idéale isotherme (avec échange maximal de chaleur avec le milieu ambiant).
Autonomie : disons 120 Km en cycle mixte (hypothèse basse "anti-sceptiques" Wink

inférieure à l'autonomie théorique calculée ci-dessous)

Cliquer sur la zone blanche pour voir le détail de l'estimation d'autonomie...

Spoiler:

CAS MINIMAL, considérant les rendements des technologies actuelles
-----------
Si rendement (rdt.) compresseur = 55%
Energie électrique requise = 52/0.55 = 95 MJ
Rdt. véhicule = 120 / 95 = 1.26 km/MJ
Rdt. [Well (puits) => Station] = 0.41 (rdt. moyen centrales électriques USA)
Rdt. [Well (puits) -> Wheel (roue)] = 1.26 x 0.41 = 0.52 km/MJ
==> GNV, PAC H2, Diesel, essence < 0.52 km/MJ < Hybride Gaz/elec. , Roadster Tesla (0.89 km/MJ)
Pour une même qté. d'énergie consommée à la prise électrique, le Roadster Tesla parcourt +71% de distance par rapport à une CityCAT.

Pour une même qté. d'énergie primaire (pétrole) consommée pour alimenter les centrales ou moteurs thermiques, la CityCAT parcourt à peu près la même distance que les motorisations essence et Diesel.

Rejets de CO2 similaires, contrôle cependant plus facile au niveau de quelques centrales plutôt qu'au niveau de millions de pots d'échappement !

CAS OPTIMAL, considérant les rendements des technologies "dernier cri"
-----------
Si rendement compresseur=78% (pistons liquides S.LEMOFOUET)
Energie élec. requise = 52/0.78 = 67 MJ

30% d'économie sur la facture électrique ! Smile

Rdt véhicule = 120 / 67 = 1.79 km/MJ
Rdt [Well (puits) => Station] = 0.525 (haut rdt. si centrale gaz dernière génération)
Rdt [Well (puits) -> Wheel (roue)] = 1.79 x 0.525 = 0.94 km/MJ
==> GNV,H2 PAC, Diesel, essence, Hybride Gaz/elec. < 0.94 km/MJ < Roadster Tesla électrique.
Pour une même qté. d'énergie consommée à la prise électrique, le Roadster Tesla parcourt seulement +21% de distance par rapport à une CityCAT.

Pour une même qté. d'énergie primaire (pétrole) consommée pour alimenter les centrales ou moteurs thermiques, la CityCAT parcourt 80% de distance en plus que les motorisations essence et Diesel ! Smile

On voit ici tout l'intérêt d'améliorer les rendements énergétiques des différents maillons de la chaîne entre le puits et les roues, ici les turbines à gaz à haut rendement dans les centrales thermiques et le compresseur haut rendement de S. LEMOFOUET.

...

A suivre...

Houlà, où est l'aspirine ? drunken

Marsupy.

Dernière édition par Marsupy le Dim 30 Mar - 1:01, édité 15 fois

Excellent début ! Merci bcp pour ta contribution et bonne continuation ds les calculs...

Cependant, j'aimerais pouvoir (faire) calculer les différents rendements/étudier la faisabilité selon que l'énergie est produite "loin" donc transportée (p.ex. électricité, essence), ou "près" (éolienne de quartier montée directement sur compresseur local).

Car nom d'un chien il faut à tout prix arriver à récupérer l'énergie locale (vent, soleil, rivières, biomasse...) pour compresser de l'air "près" de chez nous !

Merci jm69 pour ces encouragements Smile

J'ai étoffé mon post mais il est loin d'être complet...
Il est en effet intéressant voire indispensable de se pencher sur les sources d'énergie renouvelables !
Je m'efforcerai de compléter la réflexion en ce sens.

N'hésitez pas à apporter tout complément ou remarque constructive... je ne détiens pas la science infuse ! study

Marsupy.

Excellent, Marsupy...

En fait, le seul reproche que je vais faire à ton étude comparative, c'est qu'il y manque le seul, unique et véritable concurrent de MDI...
Ben oui, elle en est où du puits à la roue, la Motor'air de M. Dupont Question

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Plus tu pédales moins fort et moins tu avances plus vite

mwouarf !

Alors là, on peut créer une rubrique "humour", sûr que tu tiens le haut du classement un moment !!
bounce