Energie-Alternative | Dr. Goulu

Peut-on utiliser une pile à combustible avec de l'essence plutôt que de la brûler dans un moteur pour améliorer son rendement ?

Fri, 14 Feb 2020 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Ah ça c’est une excellente question.

En fait, les ne s’appellent pas “piles à hydrogène” parce que depuis le début de leur développement on aimerait beaucoup qu’elles fonctionnent avec d’autres “combustibles”, si possible liquides ou plus faciles à stocker et à manipuler que l’hydrogène.

Le plus intéressant, ce serait d’utiliser du gaz naturel, du . Il y en a plein, et une mole de méthane (CH4) produit plus du double d’énergie en brûlant (dans une pile à combustible ou ailleurs) qu’une mole d’hydrogène.

Mais ça dégage du CO2. Ca on peut encore le relativiser en prenant conscience que l’hydrogène est actuellement largement produit par , qui produit le CO2 à l’usine, et pas par électrolyse de l’eau.

Le vrai problème, comme me l’a expliqué un chercheur/entrepreneur en une fois, c’est que l’air n’est pas de l’oxygène pur et que le gaz naturel n’est pas du méthane 100% pur non plus. Et toutes les impuretés, notamment les suies de carbone qui se produisent à cause de la “basse” température de la pile colmatent peu à peu les membranes poreuses utilisées dans ces piles.

Alors avec des combustibles aussi variés que l’hydrure de bore ou l’acide formique, qui marchent en laboratoire, mais le chemin vers l’industrialisation d’une solution économiquement viable sera encore très long.

Pour en revenir à votre question, en plus du problème posé par le carbone, l’ est un mélange très variable de toutes sortes de molécules différentes, ce serait l’enfer de faire une pile à combustible qui arrive à les oxyder optimalement toutes à une température raisonnable. Oubliez.

Est-ce que l'hydrogène pourra remplacer les hydrocarbures pour la mobilité ?

Sun, 15 Dec 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Les hydrocarbures se trouvent dans le sol, l’hydrogène pas.

Tout le monde pense que l’hydrogène est produit par électrolyse de l’eau (ce qui nécessite l’énergie produite lorsqu’on brûle l’hydrogène…) , mais ce n’est que très marginalement le cas. On utilise plutôt le :

$CH_4 + 2H_2O \rightarrow CO_2 + 4H_2$

En gros, on produit le CO2 dans l’usine qui produit l’hydrogène, et à partir d’un volume de gaz naturel et d’eau, on vous fournit un volume 4 fois plus grand d’hydrogène difficile et dangereux à stocker …

Bref, c’est techniquement possible, oui, mais économiquement, l .

En passant, la bonne façon d’utiliser l’hydrogène est la , beaucoup plus efficiente que de brûler l’hydrogène dans un piston ou un réacteur. Une fois que je demandais à un spécialiste pourquoi on ne faisait pas de piles à combustible à gaz naturel, il m’a dit “ah, ce serait le Graal qu’on recherche depuis que la NASA a mis des piles à combustible dans les capsules Apollo, mais on a jamais réussi, on a du se rabattre sur l’hydrogène…”

Pourquoi le nucléaire au thorium n'a-t-il pas plus de succès aujourd'hui ?

Thu, 24 Oct 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Parce qu’il faut tout refaire à partir de zéro : toute la filière de combustible, la construction de réacteurs différents, la courbe d’expérience avec les inévitables accidents, la gestion des déchets etc.

Je suis persuadé que si les militaires n’avaient pas encouragé, voire initié toute la filière nucléaire, on aurait choisi le thorium et on aurait eu beaucoup moins de problèmes de sécurité et de déchets.

Maintenant, c’est malheureusement trop tard.

Du moins chez nous, parce que la Chine continue, et même accélère le développement de réacteurs au thorium

Notes de bas de page

Comment réaliser la fusion de l'hélium3 source d'énergie présente sur la Lune ?

Fri, 20 Sep 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

L’intérêt de l’helium 3 est de permettre des réactions de , sans production de neutrons ou d’éléments radioactifs :

$${}_2^3\mathrm{He}+{}_1^2\mathrm{H}\to{}_2^4\mathrm{He}+\;{}_1^1\mathrm{p}+ 18,3 MeV$$$${}_2^3\mathrm{He}+{}_2^3\mathrm{He}\to{}_2^4\mathrm{He}+2\;{}_1^1\mathrm{p}+ 12,86 MeV$$

Malheureusement, en plus du fait qu’il faudrait en effet aller chercher l’héllium 3 sur la Lune, ces réactions nécessitent d’atteindre des températures encore plus élevées que celle nécessaire pour la fusion D+T (Deuterium + Tritium) qu’on n’arrive pas encore bien à faire ailleurs que dans des bombes H…

La fusion nucléaire est-elle une énergie propre ?

Sat, 17 Aug 2019 00:00:00 +0000

Réponse publiée

Ca dépend quels atomes on fusionne.

La que l’on vise en premier parce que c’est la plus facile à faire produit des neutrons rapides et rend donc les matériaux du cœur de la centrale radioactifs. Ce n’est donc pas une énergie propre, bien que beaucoup moins sale que la fission

A plus long terme on peut rêver à la qui ne produit pas de neutrons. La plus simple est deutérium + , un isotope qu’on trouve en grandes quantités sur la Lune…

Quelle est la répartition des sources d'énergie dans le monde ?

Wed, 14 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Pour l’ c’est (en 2015):

Charbon+lignite : 28,1 %
Pétrole : 32,0 %
Gaz naturel : 21,6 %
Nucléaire : 4,9 %
Hydroélectricité : 2,4 %
Biomasse+déchets : 9,6 %
Autres (géothermie, solaire, éolien, chaleur récupérée, etc.) 1,5 %

Mais cette façon de calculer se base sur l’énergie thermique et est défavorable aux sources “directes” d’électricité comme l’hydroelectricité, le photovoltaïques ou l’éolien. En ramenant tout en unités électriques, on obtiendrait environ 6,9 % pour l’hydroélectricité et 3,5 % pour les autres EnR hors biomasse, ce qui porte la part des énergies renouvelables à 20,6 % en 2013.

Si l'homme parvenait à maîtriser la fusion nucléaire, est-ce que cela pourrait sauver la planète ?

Wed, 14 Aug 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

La planète n’est pas en danger, cf autres réponses.
Produire plus d’énergie propre ne réduit pas le CO2. Il faut en produire moins de “sale”…

Donc la bonne question est “quelles sources d’energie sales pourraient être remplacées par la fusion ?”

A mon humble avis, il n’y a aucune chance pour que la fusion fournisse de l’ électricité meilleure marché que le charbon, le pétrole, le nucléaire “fission” ou le solaire ou l’éolien.

Si ça marche, ça ne changera fondamentalement rien à l’horizon de ce siècle.

Quand développerons-nous des stations géothermiques ?

Thu, 20 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Quand ça sera rentable. Aux endroits où ça l’est, il y en a déjà. En Islande par exemple, mais plutôt pour le chauffage que pour l’électricité (pour ça ils ont des barrages hydroélectriques…).

Ailleurs il y a pas mal de pompes à chaleur, au risque de pomper plus de chaleur que le sol ne peut en fournir (0.4 watt/m2 en moyenne selon mon souvenir, c’est vraiment pas beaucoup), et on peut aussi déclencher des tremblements de terre en faisant de la fracturation hydraulique pour augmenter la surface , donc c’est pas la panacée…

Notes de bas de page

Qu'advient il de l'électricité générée/accumulée par un panneau solaire si vous ne l'utilisez pas ?

Mon, 03 Jun 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Excellente question . Un panneau photovoltaïque produit une différence de tension à ses bornes, comme une pile électrique. Si vous ne l’utilisez pas, c’est à dire si vous ne créez pas un courant entre ces bornes, c’est comme pour la pile : la tension reste à sa valeur à vide.

Mais alors ou va l’énergie solaire ? Nulle part, elle ne fait que chauffer votre panneau comme s’il était une vulgaire tuile. Autrement dit quand vous utilisez un panneau photovoltaïque il chauffe moins au soleil que quand vous ne l’utilisez pas, car ~20 % de l’énergie lumineuse est convertie en électricité.

Pourquoi l'utilisation de l'énergie géothermique est-elle limitée ?

Tue, 30 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Parce que la ressource est limitée. produit environ 24 terawatt (24′000 centrales nucléaires…) sur la Terre entière. La planète a une surface de 510 millions de km2 donc le flux d’énergie géothermique moyen par m2 est de 24E12/510E12 = 0.047 W/m2. Seulement.

La cite une source (plus disponible) qui annonce le double (0.1 W/m2) et 0.2 W/m2 a certains endroits favorables mais grosso-modo tout le monde est d’accord : la géothermie est une source de faible intensité. En plus ceci est un flux de chaleur, on ne peut espérer en récupérer que 30% en électricité. En comparaison, un m2 de panneaux photovoltaïques fournit 200 W au soleil et environ 4W en moyenne annuelle, soit environ 100x plus que la géothermie.

Comme pour beaucoup de sources d’énergies, la géothermie n’est exploitable que lorsqu’un phénomène naturel la concentre, par exemple dans les régions volcaniques, et/ou lorsque de l’eau circule pour capter cette énergie sur une grande surface et peut être captée en un point précis.

L’energie infinie est-elle pour bientot et si oui quels seront les principaux enjeux/changements ?

Thu, 25 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

infinie comment ?

L’ ou peut vous intéresser.

Une civilisation de niveau 1 utilise toute l’énergie arrivant sur sa planète. En extrapolant la consommation d’énergie depuis 2 siècles on pourrait y arriver d’ici un siècle ou deux, mais évidemment pas avec les “énergies renouvelables” car il faudrait couvrir la planète de panneaux solaires, océans compris. Ou alors en mettre plein dans l’espace. La fusion thermonucléaire paraît la seule solution.

A ce stade, les enjeux/changements sont qu’on aura complètement terraformé la planète, qu’on pourra modifier le climat (dans les deux sens…) désaliniser de l’eau de mer pour irriguer les déserts et commencer à utiliser la pour recycler les déchets atome par atome …

Au niveau 2, une civilisation utilise toute l’énergie produite par son étoile. Scénario optimiste : dans 1000 ans. Sphère de Dyson, production industrielle d’antimatière, début des voyages interstellaires (à vitesse relativiste, sinon rien)

Au niveau 3, une civilisation maîtrise toute l’énergie produite par sa Galaxie., qu’elle a mis des centaines de millions d’années à conquérir. A part le , on peine à imaginer les technologies accessibles.

Mais c’est pas encore l’énergie infinie…

Quelle est la source d'énergie de la géothermie ?

Fri, 19 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

. La désintégration de l’ 238, du 232 et du produit environ 24 terawatts, soit l’équivalent de 24’000 centrales nucléaires humaines.

Ca parait beaucoup, mais comme la surface de la Terre est de 510,1 millions de km2 ça ne fait “que” 47 kW par km2, soit 470W / hectare.

Ce n’est vraiment pas beaucoup, et ça explique pourquoi la géothermie n’est exploitable que dans des endroits où un phénomène naturel concentre cette chaleur, comme le volcanisme ou la circulation d’eau souterraine.

Ca veut dire aussi que si tout le monde se met à puiser l’énergie dans le sol, dans les zones denses le sol va refroidir et au bout de quelques années, ça ne marche plus.

Quels sont les différents rendements des panneaux solaires à travers le monde ?

Tue, 16 Apr 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Le tableau suivant montre l’évolution des rendements des cellules photovoltaïques .

Mais attention:

Les rendements “record” annoncés à ~46% sont obtenus avec des qui nécessitent des miroirs suivant le soleil etc. Ce n’est pas adapté aux petites installations sur le toit
Les technologies dominantes (bon marché) actuellement sont le Silicium cristallin (bleu) et le “thin film” (vert), avec des rendements annoncés de 20 à 25%.
La manière de mesurer ces rendements est normalisée et la norme ne correspond pas à une utilisation “normale” de grandes surfaces . La norme surestime le rendement réel de 5 à 10% environ.
De plus, comme la Terre tourne, a des saisons etc, sous nos latitudes, on reçoit un rayonnement solaire moyen d’environ 15% du max du 21 juin à midi. ce que confirme une carte comme celle-ci :

En une année l’éclairement n’est que de 1300 kWh/m2 au centre de la France, ce qui fait 150 watt de moyenne d’éclairement alors que le Soleil éclaire avec une puissance de 1300 W/m2… Et votre (bon) panneau va capter 25% de ces 150 watt donc dans les 40 watt par m2 en moyenne sur l’année.

Et si c’était votre question, vous voyez aussi que l’éclairement varie du simple au triple entre l’Afrique du Nord et l’Europe du Nord …

Notes de bas de page

L'hydrogène résoudra-t-il les futurs problèmes d'énergie ?

Tue, 26 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Non, car ce n’est pas un source d’énergie mais un “vecteur”, un moyen de la transporter d’un site de production, à une produisant de l’électricité, et de l’eau.

L’avantage de l’hydrogène sur les autres systèmes de stockage d’énergie est principalement sa par kg qui est nettement supérieure aux batteries. Mais les réservoirs d’hydrogène restent très volumineux, ce qui fait que la densité d’énergie par litre est inférieure aux carburants liquides, qui sont aussi moins dangereux à manipuler.

De plus, il faut être conscient qu’actuellement l’hydrogène est produit par plutôt que par électrolyse, donc du CO2 est produit par la filière hydrogène …

Notes de bas de page

Combien faut-il d'éoliennes pour remplacer une centrale nucléaire ?

Sun, 17 Mar 2019 00:00:00 +0000

Article initialement publié sur

Les éoliennes installées actuellement on une puissance de 1 à 3 MW, les plus récentes et futures seront de 5 MW. Soyons optimistes et comptons 5MW.

Leur est de 20% en moyenne européenne sur 5 ans. Ca signifie que les variations (imprévisibles) du vent font qu’elles produisent en moyenne 20% de 5MW, soit 1MW.

Les ont une puissance électrique nette allant de 880 à 1495 MW. Soyons pessimistes et comptons 1000 MW. Le facteur de charge du nucléaire en moyenne sur 5 ans et de 75%.

On divise 750 MW par 1 MW pour trouver le nombre de grosses éoliennes du futur fournissant la même énergie qu’un réacteur nucléaire d’il y a 30 ans en moyenne sur 5 ans : 750.

Mais avec ça, vous ne remplacez la centrale nucléaire qu’en moyenne, quand il y a du vent moyen. Quand il y a un vent optimal, vos 750 éoliennes à 5 MW pièce produisent 3750 MW, presque l’équivalent de 4 centrales. Mais quand il n’y a pas de vent, elles ne produisent rien du tout. Donc en plus des éoliennes, pour chaque centrale nucléaire vous devez trouver un moyen de stocker grosso modo le triple de la puissance de la centrale pendant plusieurs jours.

Le seul moyen actuel de faire stocker de telles quantités d’énergie est le . En Suisse nous avons construit plusieurs “STEP”, comme vous les appelez. Celle que j’ai visité a coûté plus d’un milliard d’euros pour pouvoir stocker 900 MW pendant 3 jours, si vous voulez vous faire une idée…

Ce genre d’installations étant rares, il arrive de plus en plus souvent qu’une période venteuse provoque une surproduction telle que l’électricité atteint des prix négatifs (!!!) sur le marché européen .

Certains prétendent qu’en réalisant un réseau électrique plus puissant et étendu, on pourrait répartir l’électricité entre les pays qui ont du vent et ceux qui n’en ont pas à un moment donné. Outre le fait que ça demanderait des lignes électriques visibles de l’espace , quand un anticyclone s’installe sur l’Europe il prive tout le continent de vent pour une ou deux semaines… Il faudrait des lignes intercontinentales capables de transporter des centaines de GW. On ne sait pas faire ça.

Ou alors il faudra se réhabituer à quelque chose qui était assez courant dans mon enfance : les coupures d’électricité. On allumait les bougies et on faisait un jeu de société, c’était sympa.

Notes de bas de page