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12 janvier 2008 6 12 /01 /janvier /2008 10:19
D’après wikipédia, la température de fusion du CO2 (à la pression atmosphérique) est de -78,5 C. Toujours sur wikipédia, on apprend que l’on a eu un record de température mesurée en l’Antarctique dans la base de Vostok à -89,2 C. Donc, il arrive parfois (rarement) sur Terre que le gaz carbonique de l’atmosphère « gèle » et il peut neiger du CO2. Il y a eu des périodes glaciaires (plus froide) donc, il est possible que ces événements rares pouvaient être plus fréquents alors.
 
Je me demande si dans l’énorme masse de l’inlandsis antarctique, il pouvait y avoir de la neige carbonique. Elle serait restée emprisonnée. Comment est le profil de température de l’inlandsis ?
 
Il existe des lacs sub-glacières. Est-ce que c’est dû à une remontée de la température ou uniquement à l’augmentation de pression ? On évoque des épaisseurs de 3 km de glace, cela correspond à environ 300 atmosphères
Sur le site http://www.futura-sciences.com/fr/sinformer/actualites/news/t/physique-1/d/la-z-machine-de-la-glace-plus-chaude-que-de-leau-bouillante_10550/ on peut avoir des informations sur le diagramme de phase de l’eau. Ce n’est pas si simple !
300 atmosphères, c’est 3 E+7 Pa ; on voit que l’on reste dans le domaine de la glace « normale », et la température de fusion reste autour de 0 degré C.
 
Pour en revenir à l’antarctique, s’il y a des lacs sub-glacières, c’est que la température « remonte ». Il est évoqué des températures moyennes de -35 C. On peut imaginer que le profil de température de la glace part de -35C en surface pour remonter doucement vers un peu moins de 0 (en profondeur) où l’on peut trouver de l’eau.
 
Si c’est le cas, les rares « microcouches » de neige carbonique ne restent pas et se retransforment rapidement en gaz (prisonnier éventuellement de la glace).
La remontée de température serait d’origine géothermique.
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8 janvier 2008 2 08 /01 /janvier /2008 09:05

Difficile de trouver une référence sur le rendement énergétique d’un moteur
 
Il apparaît que c’est très variable. 15 % si le moteur est peu sollicité. Jusqu’à 42 % pour un diesel à pleine charge.
 
On ne parle pas ici des « gros diesels industriels ».
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24 décembre 2007 1 24 /12 /décembre /2007 10:02
Etonnamment, une unité de « consommation » est apparue et tend à supplanter le bon vieux « litre au 100 km » (C1). Il s’agit bien sûr du g de CO2 au km (C2). 
 
On peut reconnaître que cela homogénéise les différents types de carburant. En effet, le GPL par exemple est moins dense que l’essence et présente une consommation en « litre au 100 km » plus élevé.
 
Pour un carburant donné, il y a une forte corrélation entre les 2 chiffres C1 et C2.
Pour un moteur diesel, le gasoil est un mélange de longue chaîne carbonée (CH2)n (masse 14n) de densité d’environ 850 g/l. « Un » « CH2 » donne « un » CO2 (masse 44g). Donc un litre, soit 850 g produit 44 * 850 / 14 = 2670 g de CO2. Pour ce type de carburant C2 = 26,7 * C1. Une consommation courante de 7 litres au 100 km donne 187 g/km.
Pour l’essence, la formule chimique et la densité sont grossièrement les mêmes, on a donc la même formule.
 
Il semble que la Prius soit annoncé à 105 g/km. Soit 4 l/100 km. Comme d’habitude, ces chiffres sont en dehors de la réalité. Ils proviennent d’une mesure « en laboratoire » (C’est vrai pour toutes les voitures). Il faut savoir que notamment, en laboratoire, la voiture ne « bouge » pas. Les caractéristiques aérodynamiques ne sont donc pas prises en compte.
Il n’est pas facile de trouver des informations sur le cycle standardisé de « comment se fait la mesure ».
www.inrets.fr/ur/lte/publications/publications-pdf/Joumard/these_Bourdeau.pdf. Les vitesses moyennes (18 et 60 km/h) expliquent en partie pourquoi la consommation mesurée est moindre que la « nôtre ».
Ces cycles très courts sont une aubaine pour la Prius. Elle peut en faire une partie sur sa réserve d’énergie électrique. Il est possible pour elle de « tricher » (moins d’énergie dans les batteries après le test qu’avant).  Je retiens les 5,2l/100 km « constatés » de mon site fétiche. Ce n’est déjà pas si mal. Mais 5,2 l/100 km c’est 139 g/km et là, il n’y a plus de prime.
 
Par ailleurs, il est toujours étonnant que l’Allemagne qui est présentée comme « verte » (abandon du nucléaire, les éoliennes,…) soit l’origine de critique sur la taxe sur l’émission de CO2 (parce que les grosses allemandes en émettent plus). Le vert, c’est jamais noir et blanc.

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14 décembre 2007 5 14 /12 /décembre /2007 08:57
Après avoir examiné les énergies sources, et les énergies intermédiaires, regardons maintenant les formes de consommation de l’énergie. Finalement, pourquoi on a besoin de tout cela ? Les formes de consommation de l’énergie sont : calorifique, « anticalorifique », motrice, chimique, électronique, lumineuse.
 
La forme calorifique est sans doute celle qui représente la plus grosse part de la consommation. C’est le chauffage de l’air (des bâtiments) et de l’eau (sanitaire), des aliments (cuisine), le chauffage de certains processus industriels (fabrication du ciment).
 
La forme anticalorifique est le besoin de froid. En pratique, on utilise des machines frigorifiques et cela rejoint le besoin « moteur ». Mais il pourrait y avoir d’autres possibilités (effet peltier par exemple).
 
La forme motrice est très importante et très variée. Transports, machines domestiques et industrielles, explosifs, machines frigorifiques...
 
La forme électronique est apparue en dernier. Nos gadgets électroniques ne sont pas les plus gros consommateurs. Ils peuvent chauffer, mais ce n’est pas ce que l’on attend d’eux.
 
La forme lumineuse, c’est le feu (bougie, torche), l’ampoule à incandescence, le « néon », le laser, et la LED. On peut esquisser le besoin de façon plus abstraite : éclairer les habitations, les véhicules, les rues etc. une partie de la nuit locale.
 
La forme chimique se traduit généralement par une « réduction » (le contraire de l’oxydation). On le trouve surtout en métallurgie (Haut fourneau et industrie de l’aluminium).
 
Cette séparation peut s’avérer artificielle. Dans certains usages, on veut 2 utilisations à la fois.
Le lieux de cette consommation sont variées (maison, véhicule, industrie,…), ainsi que les moments (plutôt en cours de journée).
 
L’équation du besoin de l’énergie de l’humanité c’est la rencontre entre ces énergies consommées et des énergies sources par le biais des énergies intermédiaires. Je n’ai fait que poser le problème. Les « apôtres » de notre futur énergétique devrait résoudre cette équation ans ces termes plutôt que de faire de la communication.

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12 décembre 2007 3 12 /12 /décembre /2007 09:40

 

Après avoir examiné les Energies sources, examinons les intermédiaires de l’énergie. Ces intermédiaires sont intermédiaires entre l’événement d’exploitation d’énergie (lieu et heure producteur) et l’événement de consommation d’énergie (lieu et heure client). Ils peuvent jouer 2 rôles : un stockage transitoire et le transport. Electricité, énergie chimique, énergie potentielle de pesanteur, Fluide comprimé, énergie calorifique (chaleur), inertie, énergie élastique, énergie électromagnétique.
 
L’électricité est l’intermédiaire le plus courant. Très bien pour le transport (avec perte) mais quasiment nul pour le stockage.
 
L’énergie chimique se présente sous des formes très variables. On retrouve le méthane et le propane, mais aussi les carburants classiques, l’alcool, les explosifs, et… l’hydrogène. A ce titre, chaque fois que l’on parle de « la solution hydrogène », il faut bien avoir conscience que ce n’est qu’un choix d’énergie intermédiaire. Ces formes d’énergie intermédiaires se transportent bien et se stockent plutôt bien (à ce titre, l’hydrogène est plutôt une exception : il n’est pas facile à stocker).
 
L’énergie potentielle de pesanteur utilise quasiment toujours de l’eau retenue par un barrage de chute. A titre anecdotique, c’était l’énergie des anciennes horloges : là c’était la « chute » d’une masse solide qui était utilisée. Cette forme se transporte mal : c’est surtout du stockage.
 
Dans la catégorie « fluide comprimé », on retrouve mon air comprimé. Le transport en est médiocre et le stockage n’est pas idéal. C’est surtout les engins de travaux publics (et les commandes d’aviation) qui utilisent cette forme.
 
La forme « énergie calorifique » comprend les « chauffe-eau », dans les circuits de chauffage urbain. On le trouve aussi dans des processus industriels (centrale électrique par exemple). Le transport est médiocre et le stockage aussi.
 
L’inertie c’est surtout le volant d’inertie. Le transport est médiocre et le stockage moyen. Il est difficile d’atteindre de grandes valeurs.
 
L’énergie élastique se trouve dans des ressorts (les montres). Transport médiocre et stockage moyen. Là encore, ce n’est possible que pour des valeurs faibles d’énergie.
 
La forme électromagnétique est utilisée marginalement dans les transmissions (fibre optique, onde radio, usages des lasers) et il y a des tentatives de l’utiliser pour de la « puissance » afin de se passer d’une ligne électrique (île de la réunion). Elle ne se stocke pas.
 
A ma connaissance, les formes d’énergie nucléaire (force forte et force faible) ne sont pas utilisées comme « intermédiaire ».
 
En conclusion, pour des usages importants, c’est l’électricité et le stockage chimique qui prime. Le choix du combustible mériterait un dossier à part.
 
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11 décembre 2007 2 11 /12 /décembre /2007 12:01

 

Mon article du 20/10/2006 faisait le point sur les énergies « renouvelables » à disposition de l’espèce humaine sur Terre..
Energie de radiation du soleil 3,9 E+24J/an.
Energie interne provenant de la Terre (essentiellement thermique). 1,2E+23 J/an
Variation d’énergie de la mécanique Terre-Lune (essentiellement marémotrice). 8E+19J/an
Energie des « météorites » : inconnu.
 
C’est évidemment l’énergie solaire qui est la plus importante. On va la retrouver sous différentes formes : solaire radiatif (photovoltaïque), solaire thermique (four, centrale solaire à cheminée, chauffe eau, énergie thermique des mers, pompe à chaleur,…), éolien, énergie des courants marins, hydraulique, biomasse (bois, paille, autres végétaux, force musculaire des animaux,…). C’est l’hydraulique et la biomasse qui sont les principales utilisations de cette catégorie d’énergie actuellement.
 
Dans la catégorie d’énergie non renouvelable, il y a 3 types :
 
A/ Le stock de biomasse de l’histoire de la terre : ce sont les hydrocarbures. Pétroles, charbons, gaz. Ce stock est limité. Personne n’en connaît vraiment la limite. Les prix d’extraction varient beaucoup et le prix de l’énergie montant, il devient rentable d’exploiter certains gisements.
 
B/ Le stock « d’énergie nucléaire ». Ils sont de 3 sortes.
1/ Les produits fissibles (Uranium ou Thorium) présents sur Terre (en pratique sur la partie supérieure de la croûte terrestre). Pour simplifier, on peut dire qu’ils sont là « depuis le début de la Terre ». Leur quantité va en s’amenuisant lentement. La quantité est très importante mais très disséminé.
2/ On a aussi les autres radioactifs naturels (C14 et K40) : à ma connaissance, on ne sait pas récupérer l’énergie de désintégration. Nota : le C14 provient de l’action des rayons solaires sur la haute atmosphère et devrait être classé dans la catégorie « renouvelable ».
3/ Enfin, on a les produits dont la fusion est intéressante. En théorie, c’est au moins tout H voire He, mais on ne sait pas faire. Ce qui est « envisageable » (cf ITER) c’est d’utiliser le deutérium. Il est présent comme 0,015% de l’hydrogène. Le volume de l’océan est d’environ 1,3 E+18 m3. 1m3 c’est environ 1 tonne d’eau (molécule H20 de 18g) soit 1,3 E+24 /18 = 7,2 E +22 mole d’H20 soit 1,4 E+23 moles d’H soit encore 2,1 E+19 moles de deutérium. La fusion de 2 deutérium produit environ 20 MeV.= 3,2 E-12 J. 2 moles de deutérium pourrait donc fournir 3,2 E-12 * 6 E+23 = 1,9 E+ 12 J. Le deutérium contenu dans les océans pourrait donc fournir 2,5 E+ 31 J. Cela représente des milliards d’année de notre consommation actuelle. Bref, si l’on savait faire, le problème énergétique serait résolu pour très longtemps.

C/ Le stock "d'energie interne de la Terre".
1/ C'est l'énergie potentiel contenue dans les relief (il en faut pour soulever les montagnes !). On ne sait pas la récupérer.
2/ La chaleur "actuelle" de la Terre. On ne sait pas la récupérer et il serait sans doute déraisonnable de chercher à la faire.
Voilà ! Mis à part une percée scientifique de premier ordre, on a fait le tour : il n’y a rien d’autre.
 
 
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10 décembre 2007 1 10 /12 /décembre /2007 09:47
Concernant l’énergie et sa consommation, on a le schéma :
Energie source ---àEnergie intermédiaire ---à Energie consommée
   I                                  └--------------------↑              
  └-----------------------------------------------------------------┘
Selon le premier principe de la thermodynamique, il y a « équivalence des énergies », donc on pourrait imaginer passer de l’une à l’autre librement. Mais selon le second principe, il y a une qualité de l’énergie. En pratique, chaque transformation va générer des pertes et certaines transformations ne sont pas réalistes.
Je vais successivement examiner les énergies sources, les énergies intermédiaires et les énergies consommées.
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5 décembre 2007 3 05 /12 /décembre /2007 08:43

Il me semble que les problèmes de ressources auxquels nous faisons face actuellement et qui contribuent au slogan erroné « sauvons la planète », sont essentiellement dû à l’effectif de la population humaine.

Et puis, j’ai lu ici ou là des articles qui indiquaient que la surpopulation n’était pas si grave que cela, que la croissance démographique était en train d’atterrir. On citait 9 milliards pour 2050 alors que j’avais dans l’idée 12 milliards. On conviendra que cela n’est pas pareil.
Alors, j’ai cherché la référence en la matière. On la trouve ici http://www.un.org/esa/population/publications/wpp2006/wpp2006.htm
C’est « l’executive summary ». En français ! Le graphe « cœur »  se situe page 7. On voit différentes projections pour 2050. La projection varie de un peu moins de 8 milliards à 12 milliards.
Ce document date de 2006. Etonnamment, il semble déjà faux pour 2007. En effet, il semble que la population mondiale en 2007 soit de 6,6 milliards, alors que le graphe indique plutôt 6,4.
Si l’on s’en tient à cette courbe, on constate qu’elle est assez droite depuis 1970. L’hypothèse « raz des pâquerettes » serait de prolonger la droite. Cela ne correspond à aucun scénario. Le chiffre de 2050 est alors de 10,5.
Si l’on veut faire plus sophistiqué, l’hypothèse serait de considérer que la natalité « continue comme maintenant ». Dans ce cas, on tombe sur les 12 milliards.
Si l’on veut faire encore plus sophistiqué, c’est de considérer que les natalités décroissent dans tous les pays comme ce que l’on a constaté dans les pays développés. On tombe là sur le chiffre 9 milliards.
Le rapport n’est donc pas si explicite que cela sur le chiffrage 2050. Comment vont évoluer les natalités ?
 
Il est intéressant de s’intéresser aux rapports passés. Le plus ancien que j’ai trouvé en ligne date de 2001 http://www.un.org/esa/population/publications/wpm/wpm2001.pdf
Les 4 projections pour 2007 (graphe p 10) sont proches. 3 se superposent, l’une est en dessous. Le chiffre « réel » de 2007 (6,7 milliards) se situe plutôt au dessus de ces 4 courbes. Le constat du passé laisse penser que les hypothèses hautes sont plus probables.
En tout cas, rien n’indique un atterrissage en douceur de la croissance démographique.
En parcourant, le différents rapport, il semble que les prévisions n’évoluent pas beaucoup (depuis 2000). Il semble aussi que l’on tienne peu compte du « constaté ».
 
Lorsque j’ai gamin (c’était il n’y a pas si longtemps), je lisais que la population mondiale était de 4 ou 4,5 milliards. Paf, je lis qu’elle est de 6,7 soit + 2,2. En 2050, c'est-à-dire dans 43 ans, elle n’aurait augmenté que de 2,3 pour arriver à 9 ? J’en doute.
 
Au-delà de tout cela, ce n’est pas le chiffre 2050 qui me semble important. C’est de savoir si la population mondiale va atteindre un « plateau ». Et si oui quelle sera son niveau : 8, 9 , 10, 12, 15 milliards ?
En terme de ressource : peut on « consommer » en moyenne des ressources à la manière d’un américain (ou d’un européen, ou d’un chinois) moyen actuel avec cet effectif ? Comment faire ?
Si comme type de ressource, on se focalise sur l’énergie. L’américain utilise 245GJ/an, l’européen 105 et le chinois 46. Avec ces hypothèses Le besoin énergétique annuel du futur varie donc entre 8* 46 = 246 E+18 J = 2,5 E+20 J et 15 *245 = 3675 E+18 J = 3,7 E+21 J (actuellement 4,7 E+20 J). A condition de limiter la population est de consommer comme un chinois de 2004, on peut rester au niveau de consommation énergétique actuel. Si la population monte à 15 milliards et que tous consomment comme un américain de 2004, alors la consommation énergétique sera multipliée par 7. A 12 milliards et comme un européen cela donne 1,3 E+21 J, c'est-à-dire une consommation énergétique multipliée par 3.
 
Il est clair que le facteur démographique est de première importance dans les perspectives de gestion des ressources et de l’environnement.
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28 novembre 2007 3 28 /11 /novembre /2007 09:29
Le moteur hybride me chiffonnait de puis quelque temps. J’avais beau lire des articles à ce sujet, je ne captais pas. Il m’était difficile de le positionner. Est-ce une véritable innovation ? Est-ce un effet de mode ? Du point de vue énergétique, d’où vient le gain ? Et puis j’ai fini par trouver http://web.univ-pau.fr/~roby/vrac/cmh/fra/c_m_h_fra.html (en référence). Je recommande la lecture de ce site qui est bien plus complet que la synthèse que je dresse ici.
Fondamentalement le moteur hybride est une « perfection » du moteur thermique (essence actuellement, cela pourrait être diesel). La perfection essentiel c’est de faire en sorte que le moteur thermique tourne « presque toujours » à son niveau d’efficacité maximale (vers 30% alors que classiquement cela oscille entre 10 et 30%). Il y a un petit bonus qui est la récupération d’une partie de l’énergie de freinage.  Bref, c’est l’aboutissement ultime du moteur thermique.
Ce type de moteur n’est pas particulièrement efficace pour les courts trajets. Par contre, il l’est sur tous les autres types de trajet (ville ou route ou autoroute).
Technologiquement, il n’y a pas « sur sophistication ». Les nouveaux composants sont : des batteries dont la taille et la masse sont raisonnables, 2 moteurs électriques, la transmission à variation continue et l’électronique pour piloter tout cela. On gagne la boite de vitesse et l’embrayage !
Pour le conducteur, c’est moins de consommation, le confort de la transmission contenu et parfois des plages de silence.
 
Le principe est donc de disposer d’un « tampon » d’énergie. En l’occurrence, l’ensemble dynamo + batterie + moteur électrique. Ce tampon stocke l’énergie excédentaire et la restitue en cas de carence. Cela permet de faire fonctionner le moteur thermique de façon « optimum ». En pratique, on n’hésite pas à faire tourner ce moteur « à fond » ou à l’arrêter. Le fait de choisir la solution électrique présente plusieurs avantages : dynamo et moteur sont les mêmes, l’efficacité du moteur électrique est forte (celle de la dynamo ? celle de la batterie ?), le moteur électrique est très « souple ». Simple mais il fallait y penser (et il fallait sans doute les technologies électriques et électroniques nécessaires).
Le choix « électrique » pour le tampon n’est pas le seul possible. On peut imaginer « mon » air comprimé (le compresseur peut il être alors aussi le moteur ?). J’ai des doutes sur l’efficacité globale du système. Je songe aussi à un volant d’inertie ou à une énergie potentiel de pesanteur (mais là je n’y crois pas pour un véhicule). On peut aussi imaginer un stockage chimique (L’hydrogène par exemple) : Cela ne me semble pas très pertinent.
Ce principe de tampon peut s’appliquer à autre chose qu’un véhicule automobile. Je songe par exemple au besoin énergétique domestique. L’échelle temporelle est tout de même trop différente.
 
Nota : le site fait référence au cycle de Miller qui participe à l’optimisation du moteur. Je dois dire que cela reste obscur.

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21 novembre 2007 3 21 /11 /novembre /2007 10:16

Parmi les arguments cités, il y en a un qui m’a semblé particulièrement intéressant à analyser. Le documentaire montre les astronautes en train de marcher et dit que cela correspond à une prise de vue terrestre d’un homme qui court et ralentit 2 fois. Il m’a semblé que le fait d’être sur la Lune induit une dynamique de la marche qui peut s’analyser. Je vais tenter une telle description.

 

Supposons que l’on ait affaire à une marche faite de (petits) bonds : c’est ce que suggèrent les films lunaires. Alors la trajectoire de chaque bond est parabolique. Les équations sont :

V = Vo –gt

X = Vot -1/2gt2

Le point « haut » de la trajectoire est à V1 = 0 et  t1 = V0/g

X1 = ½ Vo2/g

Le point de chute est à V2 = –V0 et X2 =0

Il se produit au temps T2 = 2Vo/g = 2 * racine (2X1/g)

On s’est ainsi débarrasser de V0.

 

Ces 2 calculs sont valables sur Terre où gT = 9,81 N/kg et sur la Lune ou gL  = 1,62N/kg

On dit de façon courante que gT = 6 gL.

 

Cette dynamique est indépendante de la masse du marcheur. On peut reproduire sur terre une telle marche pour que X1sur Terre = X1 sur la Lune.

Alors T2L/T2T = racine (gT/gL) = racine(6) = 2,5

 

La vitesse du film aurait donc été ralentie 2,5 fois.

 

Donc, la dynamique de la marche en elle-même ne permet pas de trancher. Ce calcul n’est pas sorcier et il a pu être fait à l’avance. Il a donc été possible de filmer sur Terre et de ralentir 2,5 fois. A l’inverse la coïncidence remarquée par la vidéo s’explique tout à fait.

Ce calcul s’applique aussi à la « poussière lunaire » projetée par la marche et surtout par la jeep. A-t-on une cohérence pour ces objets ?

De façon plus sophistiquée et à condition de connaître les caractéristiques de suspension de la jeep (raideur du ressort et masse), il est aussi possible de vérifier la cohérence de la période d’oscillation de la jeep.

On peut aussi examiner tout autre mouvement (mouvement de bras par exemple) pour voir si il n’a pas subit le ralentissement artificiel du film.

 

La dénonciation faite par les auteurs de la vidéo aurait été plus crédible si elle précisait les incohérences de cette dynamique et non simplement une image. La NASA pourrait étayer sa bonne foi en montrant la cohérence. Mais ce ne sera jamais suffisant : on pourra toujours dire que la tromperie a été bien faite.

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