Pour quelle raison l'efficacité des équipements qui particip

  • 03/10/2017 par wiskey 0

    Pour quelle raison l'efficacité des équipements qui participent a la chaine du stockage d'électricité par hydrogène, qui est la même que celle des véhicules a hydrogène , est elle si mauvaise ? A tel point que la chaine hydrogène a une efficacité de l ordre du tiers de celle des piles , il faut donc avec l'hydrogène rentrer 3 fois plus d'energie électrique que pour les piles pour obtenir la même energie électrique en sortie du stockage.

    Ceci condamne a terme la filière d'utilisation de l'hydrogène dans l'energie et les sociétés qui s'entêtent a y croire et aussi celle des véhicules a hydrogène .
    Cette filière n'existe, au Japon que parce qu'elle est lourdement subventionnée, jusqu'a 28500$ par véhicule.
    Dans ce pays les politiciens au pouvoir poussent l'hydrogène , au mieux parce qu'ils ignorent qu'un véhicule a hydrogène consomme 3 fois plus par km qu'un véhicule a piles, au pire parce qu'ils ont directement intérêt au développement de cette filière.

    Les équipements de la chaine du stockage d'électricité par hydrogène sont :

    Electrolyseur qui permet de produire de l'hydrogène vers 30 bar et de l'oxygène a la même pression a partir d'eau liquide , ce dernier gaz est en general rejeté dans l'air .

    Compresseur comprimant l'hydrogène a une pression optimisée pour minimiser le cout par kg d'hydrogène du stockage et de l'électricité consommée pour alimenter le moteur entrainant le compresseur , cette pression est de 700 bar.

    Pile a hydrogène et air qui produit du courant continu et de l'eau liquide, comme l'hydrogène est le combustible qui donne le moins mauvais rendement dans ce type de pile a flux ( pile dans laquelle les espèces qui rentrent en réaction sont amenées sous forme fluide , gaz ou liquide , a une partie fixe et un électrolyte qui permettent la réaction mais restent inchangés dans celle ci ) celle ci est couramment appelé pile a combustible.

    La pile a combustible n'est pas réversible, on ne dissocie pas l'eau en apportant du courant a une pile a combustible, on ne peut pas recharger le réservoir d'hydrogène d'un stockage , avec compression , simplement en branchant la pile sur une source de courant continu et on ne peut recharger un véhicule a hydrogène en le branchant sur le réseau comme on le fait pour un véhicule électrique.

    L'équipement qui produit la réaction chimique en sens inverse de celle de la pile a combustible est l'électrolyseur.

    Le voltage minimum donc l'energie minimum pour l'électrolyse de l'eau ,est lie directement a la variation d'enthalpie libre , qui se déduit des variations d'enthalpie et d'entropie , de la réaction de dissociation de l'eau liquide pour former de l'hydrogène et de l'oxygène a 30bar .

    Le voltage maximum donc l' energie maximum de la pile a combustible est lie directement a la variation d'enthalpie libre de la réaction de formation d'eau liquide a partir d'hydrogène et d'air vers 2 bar, pression des gaz de la meilleure pile a combustible , celle de la Toyota Mirai qui comprend 2 auxiliaires : un compresseur d' air a 2 bar et un circulateur d'hydrogène.

    Hors effetsde concentration ou de pression , les tensions de l'électrolyseur , qui serait de 1.27V pour de l'hydrogène produit a 1 bar , et de la pile pourrait être égales , et l'energie produite par la pile a combustible égale a celle de l'électrolyseur, il n'y a aucune raison thermodynamique pour que cela ne soit pas le cas, le cycle électrolyseur pile a combustible est théoriquement réversible pour des très faibles densités de courants qui permettent de s'affranchir de l'effet Joules.
    Pour les effets de pression et concentration, l hydrogène et l'oxygène sont produits a 30 bar dans l'électrolyseur , ce qui augmente l'energie par mole d'hydrogène de 3/2*RT*logneperien 30 =14 134 Joules et la tension de 14134/ 2/96500 = 0.07V soit une tension théorique de 1.34V

    Dans la pile a combustible les gaz entrant sont a 2 bar ce qui augmente la tension de 0.015Vmais la concentration d'oxygène dans l'air est de 20% ce qui diminue l'energie par mole de H2 de 1/2*RT* logneperien 0.2 ce qui correspond a un baisse de 0.011V de la tension soit une tension theorique de 1.274V .

    Le rendement théorique du cycle de dissociation / régénération de l'eau est en tenant compte des effets de concentration et pression de 1.274/1.34 = 95 % . Ce rendement n'est pas égal a 1 car il y a 2 irréversibilités, irréversibilité de la détente de l'hydrogène qui est produit a 30bar par l'électrolyseur , afin de minimiser l'energie de la compression nécessaire pour le stockage , et est consomme a 2 bar dans la pile a combustible , irréversibilité due a l'utilisation de l'air dans la pile a combustible et non de l'oxygène qui est produit simultanément avec l'hydrogène dans l'électrolyseur.

    Or un électrolyseur, par exemple un électrolyseur Enertrag / Mcphy de 600kW a un rendement de 62% c'est a dire qu'il consomme 1/62% = 1.61 fois plus d'électricité qu'un électrolyseur sans irréversibilités.
    Une pile a combustible comme celle de la Toyota mirai a en tenant compte de la consommation des auxiliaires un rendement de 41 % , et produit donc 41 % de l'électricité que produirait une pile sans irréversibilités. Le rendement du cycle est de 62%*41% =25.4% .

    En prenant en compte la compression de l'hydrogène a 700 barg
    , on consomme par mole d'hydrogène une energie dans un compresseur a 3 etages avec réfrigérations intermédiaires a 40°C :

    3RT*gamma/(gamma-1) /rendement *((701/31)puissance((gamm a-1)/(3gamma))-1)

    avec
    R=8.32Joule par kg et °C
    T=313°K
    gamma =1.4
    rendement = 65%

    soit 15 760 Joules par mole , cette energie qui ne sert qu'a rendre le stockage moins cher et moins volumineux et qui n'est pas recuperee lors de la détente de l'hydrogéne , s'ajoute a celle consommée par l'électrolyseur qui consomme 1.34*2*96500/0.62 = 417 000 Joules par mole , soit 3.77 % d'électricité consommée en plus . Ce qui porte le rendement du cycle a 24.5%.

    On est très loin du rendement théorique de 95% et même très loin du rendement en energie de décharge divise par energie de charge de la plupart des piles réversibles qui est de l'ordre de 75% pour les accumulateurs au plomb , les piles Li Liion, les Li Li Titanate , les piles NiMH , les piles Sodium chlorure , les piles Sodium soufre et bien d'autres.

    Pourquoi cela ? , en comparant avec un type de pile développée par les Russes et utilise pour les satellites artificiels comme Hubble et la navette spatiale pour stocker de l'energie électrique produite par des cellules solaires quand le satellite est du cote du soleil , durée 1 h et le restituer quand le soleil est cache par la terre . Ce type de pile a commence a etre remplace par des piles li li ion récemment, l'astronaute Thomas Pesquet a passe en début d'année 5 heures dans l'espace pour remplacer des piles.

    Il s'agit de piles NiH2 , avec une électrode négative de même nature que celle des piles NiMH , nickel metal hydrure , mais l'hydrogène de l'électrode positive n'est pas contenu dans un hydrure mais est de l'hydrogene gazeux, L'électrode positive est en carbone poreux dans lequel diffuse de l'hydrogène gazeux contenu dans une bouteille sous pression qui enferme la pile, l'électrolyte est une solution de potasse a 20% .

    Lors de la charge l'hydroxyde de nickel Ni(OH)2 se transforme en oxy hydroxyde de nickel NiOOH tandis que l'hydrogène émis par l'anode remplit un réservoir entourant la pile , la pression du gaz passe de 3 bar 82.8 bar lors de la charge . Lors de la décharge l'hydrogène gazeux diffuse sur la cathode pour se faire oxyder par l'oxyhydroxyde sur l'anode.
    Cette pile ou intervient de l'hydrogène gazeux sur l'électrode positive a un rendement en energie décharge / charge de 85% c'est a dire meilleur que la plupart de piles et meilleur que celui de la pile NiMH analogue a NiH2 mais sans hydrogène gazeux.

    Ce n'est donc pas l'hydrogène gazeux qui intervient dans les électrodes positives des électrolyseurs et piles a combustible qui est la raison du rendement épouvantablement mauvais du cycle de l' eau que réalisent ces 2 équipements.
    En fait la différence entre le cycle de l ´eau et la pile NiH2 est que dans l'électrode négative on a de l'oxygène gazeux qui apparait ou disparait tandis que pour la pile NiH2 on a pas de gaz mais un solide en poudre se transformant d'oxyhydroxyde en hydroxyde et inversement , absorbant ou relâchant l'hydrogène sans apparition d'oxygène gazeux.
    L'anode a oxygène gazeux de l'électrolyseur et la cathode a air de la pile a combustible sont responsables par la chute de tension a l' interface solide gaz et irréversibilités dans la diffusion de l'oxygène, la comparaison avec NiH2 ou Ni MH le montre a l' évidence , de plus c'est aussi l'utilisation de l'oxygène gazeux qui empêche l'électrolyseur et la pile a combustible d'être réversibles et ne faire qu'un comme sur la pile NiH2 .

    Alors pourquoi ne pas utiliser des piles NiH2 dans les véhicules, on remplit dans les stations service de recharge les bouteilles des piles et on obtient un rendement qui est celui de décharge de la pile NiH2 soit 92% au lieu de 41% pour une pile a combustible .

    Mais il faudrait aussi remplacer l'hydroxyde de nickel par de l'oxyhydroxyde , de plus la bouteille de NiH2 ne monte qu'a 82bar ce qui est loin de l'optimum économique pour le stockage d'hydrogène .
    Enfin et surtout , le véhicule emporte avec lui l'oxygène qui permet d'oxyder l'hydrogène , ce qui pese déjà 8 fois le poids de l'hydrogène , au lieu de le prendre dans l'air ,il emporte en plus des tas d'espèces qui sont lourdes mais n'interviennent pas dans la réaction tel du nickel , de l'oxygène et de l'hydrogène.
    L'energie massique qui est de 800Wh par kg de stockage d'hydrogène, pour un stockage comme celui de la Toyota Mirai , a 5% d'hydrogène par kg de stockage , ceci est pour l'energie électrique délivrée en aval d'une pile a combustible , elle passe a 60Wh par kg avec NiH2.
    Certains tentent de developper des véhicules a pile NiH2 mais il ne s'agit pas de système a hydrogène mais de véhicule électrique a piles , piles dont l'hydrogène gazeux porte l'energie , comme le lithium metal dans une pile Li Li ion.

    Avec un rendement de 24.5% un véhicule a hydrogène , ou un stockage fixe d'électricité consomment 3 fois plus d'électricité pour la même energie restituée qu' un système a piles , de plus si on tient compte des investissements pour les électrolyseurs dans les station service pour la production d'hydrogène , de l entretien et alimentation en eau , des compresseurs , des réservoirs , des réservoirs et piles a combustibles des véhicules , les systèmes a hydrogène sont plus chers par kWh de puissance électrique sur les moteurs entrainant les roues des véhicules et encore plus cher par kW.
    Ce chiffre de 3 ainsi que le cout condamne quasiment l'hydrogene dans toutes ses utilisations dans l'energie .

    En fixe quasiment personne n'utilise l'hydrogène comme moyen de stockage de quelque MWh d'électricité , en Corse , en Guadeloupe et a la Reunion les systèmes a piles sont utilises pour stocker l'energie solaire .
    Si on regarde les références de Electro power systems en matière de stockage intervenant dans des systèmes de régulation de réseaux :

    http://www.electropowersystems.com/our-installations/

    on voit qu'ils n'utilisent que des piles pour le stockage d'électricité. Ils ont complètement abandonne le système de stockage par hydrogène ... et oxygène gazeux qui avait été leur cheval de bataille lors de leur introduction en bourse .

    Pour les véhicules, les constructeurs japonais sauf Nissan , pousses par le gouvernement qui n'a pas du prendre conscience de l'inefficacité de l'hydrogène. Malgré les avertissements de par exemple Elon Musk qui a déclaré que l'utilisation de l'hydrogène sur les véhicules était particulièrement stupide , les politiciens ont poussé par des subventions , 28 500$ par véhicule ! le pays vers la filière energivore et couteuse de l'hydrogène .

    Les japonais ont pour l'instant construit très peu de voitures puisque l'objectif est de 40 000 véhicules en 2020 sur les routes japonaises.
    Espérons que les gouvernements ne vont pas continuer a subventionner des systèmes inefficaces car consommer 3 fois plus d'électricité que les autres pays pour se déplacer n'est pas tenable.

    Shigeru Shoji, President of Volkswagen Group Japan, says that hydrogen cars will only be successful in the Japanese market because of extensive government subsidies – up to $28,500 per fuel cell vehicle – and assistance in building the infrastructure needed for hydrogen distribution. He believes hydrogen cars will not make it in the marketplace in other countries where the government is not willing to make such major investments to support a hydrogen economy.

    Shoji recently told Bloomberg News that the commitment by Toyota and the Japanese government of Prime Minister Shinzo Abe to hydrogen powered fuel cell vehicles is just another example of “the Galapagos Syndrome” that plagues Japanese manufacturing – a pattern of building products that are only suitable for the Japanese home market.

    Such stinging criticism drew a rebuke from Toyota. Company spokesman Dion Corbett says such massive support from the government is necessary to get hydrogen technology out of the laboratory and into the marketplace. He believes hydrogen will have a bright future not only in Japan but in Europe, California and the East Coast of America as well. Ford CEO Alan Mulally told Bloomberg recently to expect more hydrogen cars in the coming years.

  • 04/10/2017 par duger74 0

    bjr, ....!!!!!!!!!!!!!!
    :p
    non mais franchement ......

    =)

    j'ai indiqué il y a plus de 10 ans, que la motorisation d'avenir serait le moteur éLECTRIQUE ... quand viendra l'installation d'une capacité de stockage AMOVIBLE prête à l'emploi .... comme un plein de carburant avec un prix comparable .... on y viendra d'ici 4 à 5 ans maximum .....!!!!!!!!!!!!!!!!
    le changement de batteries s'opérant à l'aide d'automate (mécanismes automatisés) .....

    =)
    MERCI MONSIEUR THALèS ....
    en (toujours) toute humilité
    rd

  • 04/10/2017 par wiskey 0

    ce que vous avez indique il y a 10 ans ne presente pas d interet , on est aujourd'hui , la source de courant amovible n'est pas une solution appliquee quelque part , elle est assez stupide car il faut 2 sources qui coutent cher , ce serait comme les bouteilles de gaz sauf que les bouteilles ne sont pas identiques on risque d'echanger un pile recente vide contre une pile en fin de vie chargee.

  • 04/10/2017 par duger74 1

    quote name=wiskey date=1507136094]ce que vous avez indique il y a 10 ans ne presente pas d interet , on est aujourd'hui , la source de courant amovible n'est pas une solution appliquee quelque part , elle est assez stupide car il faut 2 sources qui coutent cher , ce serait comme les bouteilles de gaz sauf que les bouteilles ne sont pas identiques on risque d'echanger un pile recente vide contre une pile en fin de vie chargee.[/quote]

    ??????? encore un qui ne risque pas de mourir étouffé .. cédéjàça...
    1 spécialisé .... +2 généralistes ""travaillent"" sur cette idée ...
    l'obstacle principal est une ""base"" ... (Capacité en terme électrique) ..... matière première de stockage ....
    cédiresicéstupide.....
    :-))))))))))))))))))))))) ))))))))))))))

    en (toujours) toute humilité
    rd

  • 04/10/2017 par wiskey 0

    "??????? encore un qui ne risque pas de mourir étouffé "

    que voulez vous dire ? vous ecrivez avec des ???? et des ..... partout mais cela ne fait qu'obscurcir vos propos.

    "1 spécialisé .... +2 généralistes ""travaillent"" sur cette idée ..".

    ah oui c'est qui ce spécialisé et ces 2 généralistes , avez vous des liens ?

    "l'obstacle principal est une ""base"" ... (Capacité en terme électrique) ..... matière première de stockage ...."

    que voulez vous dire encore , obstacle a quoi? une base n'est pas une capacité meme en terme électrique . Que signifie "matière première de stockage " ?

    comprenez vous ce que vous écrivez ou c' est uniquement pour juxtaposer des mots?

  • 05/10/2017 par duger74 0

    wiskeya écrit : "??????? encore un qui ne risque pas de mourir étouffé "

    que voulez vous dire ? vous ecrivez avec des ???? et des ..... partout mais cela ne fait qu'obscurcir vos propos.

    "1 spécialisé .... +2 généralistes ""travaillent"" sur cette idée ..".

    ah oui c'est qui ce spécialisé et ces 2 généralistes , avez vous des liens ?

    "l'obstacle principal est une ""base"" ... (Capacité en terme électrique) ..... matière première de stockage ...."

    que voulez vous dire encore , obstacle a quoi? une base n'est pas une capacité meme en terme électrique . Que signifie "matière première de stockage " ?

    comprenez vous ce que vous écrivez ou c' est uniquement pour juxtaposer des mots?
    bjr, :p
    franchement, certains le situe dans un ""asile"", de mon humble avis l'asile doit commencer par la lettre ... A suivi d'un g puis de ora ....
    en (toujours) toute humilité
    rd

  • 05/10/2017 par Antarès 0

    Bonjour, le développement sur l'hydrogène me paraît intéressant ..

    Les points de vue peuvent être constructifs, loin de moi de vouloir participer aux données techniques, mais une question :
    - la source d'énergie électrique dans l'état de production actuelle en France, sera-t-elle suffisante pour alimenter un parc de voiture tout électrique en France ? ...
    Lorsque l'on sait qu'en heure de pointe de consommation, fin de journée en hiver, on nous demande de restreindre la consommation électrique ...
    Et qu'en est-il de la riadIoactivité supplémentaire, en dehors de celle naturelle toujours mis en avant comme explication rassurante, ainsi que des déchets. Pour vous faire réagir, seriez-vous d'accord pour entreposer ces derniers dans votre jardin ou proche de chez vous ?

    Merci de vos précisions éclairées.

  • 05/10/2017 par duger74 0

    Antarèsa écrit : Bonjour, le développement sur l'hydrogène me paraît intéressant ..

    Les points de vue peuvent être constructifs, loin de moi de vouloir participer aux données techniques, mais une question :
    - la source d'énergie électrique dans l'état de production actuelle en France, sera-t-elle suffisante pour alimenter un parc de voiture tout électrique en France ? ...
    Lorsque l'on sait qu'en heure de pointe de consommation, fin de journée en hiver, on nous demande de restreindre la consommation électrique ...
    Et qu'en est-il de la riadIoactivité supplémentaire, en dehors de celle naturelle toujours mis en avant comme explication rassurante, ainsi que des déchets. Pour vous faire réagir, seriez-vous d'accord pour entreposer ces derniers dans votre jardin ou proche de chez vous ?

    Merci de vos précisions éclairées.
    bjr, la production d'électricité pour recharge de batteries dans l'utilisation actuelle est un éNORME problème, c'est pourquoi le concept de ""fermes"" de recharge (propres, vertes) de Capacité amovible moins lourdes : est "travaillé"", (situées en points stratégiques) il faut un minimum d'autonomie 300/350 km des véhicules, de capacité en passagers 5 (mini) pour un déplacement longue distance, ajouter à cela les études portant sur la possibilité de production ""ergonomique"", les déplacements urbains resteraient sous le concept de petits véhicules rechargeables sur bornes. voila voila ....
    en (toujours) toute humilité
    rd

  • 17/10/2017 par wiskey 0

    antares, mon post concerne l'hydrogene et non le nucleaire, vous parlez de dechets . auriez vous lu mon message ou non ?

    vous vous inquietez de la production qu il faudrait pour charger enormement de vehicule electriques, il est evident que avec des consommateurs supplementaires qui consommait avant de l essence et du gas oil il faudra de l ´energie et de la puissance electrique en plus , mais si on prenait des vehicules a hydrogene c est 3.2 fois plus d'energie et puissance supplementaires qui seraient necessaires.

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez nos CGU et l'utilisation de cookies afin de réaliser des statistiques d'audiences et vous proposer une navigation optimale, la possibilité de partager des contenus sur des réseaux sociaux ainsi que des services et offres adaptés à vos centres d'intérêts.
Pour en savoir plus et paramétrer les cookies...