•             Dans mon dernier article, nous avons vu les avantages et inconvénients d’une voiture électrique, parlons maintenant des voitures hybrides.

             En fait les voitures hybrides ne sont pas des voitures électriques, ce sont des voitures à moteur thermique, dans lesquelles un petit moteur électrique vient assister le moteur thermiques dans certains cas et si l’on voulait circuler en tout électrique, on ne ferait que quelques kilomètres. D’ailleurs elles ne se rechargent pas pour la plupart.

            Comment cela fonctionne t’il. ? Disposant du schéma d’une BMW, c’est à partir de là que je décrirai un fonctionnement qui toutefois n’est pas général.

     

            D’abord quel est le but poursuivi : pas de se propulser à l’électricité, mais d’éviter de faire fonctionner le moteur thermique de la voiture dans des plages où son rendement n’est pas bon (à basse vitesse principalement),  et d’autre part de récupérer de l’énergie au freinage au lieu de la dissiper en chaleur dans les freins.

            On peut ainsi diminuer la consommation d’essence, et donc la production de CO2, voire se contenter d’un moteur un peu moins puissant car quand son rendement est trop faible le moteur électrique l’assiste

     

            Dans certaines voitures un moteur électrique est intégré dans la boîte de vitesse du moteur thermique, et fournit la propulsion quand la demande de puissance est faible, (et que le rendement du moteur thermique est mauvais), ou ajoute son énergie quand le demande est importante mais la vitesse de la voiture faible (démarrage, côte..).

            L’énergie électrique est fournie par une batterie et un ordinateur gère la contribution de la batterie à la propulsion

            Lorsque la puissance demandée est inférieure à celle fournie par le moteur thermique (vitesse constante sur route) ou que le moteur freine la voiture, un alternateur charge alors la batterie, en récupérant l’énergie superflue du moteur thermique ou celle de freinage. La batterie est relativement modeste en coût et en poids.

            C’est donc un système complexe et cher, en espérant qu’il soit fiable et en tout électrique on ne fait que 2 ou 3 km..

     

             Mais on peut faire mieux et plus cher comme « usine à gaz », si on veut faire une voiture hybride « rechargeable qui ait une autonomie électrique de 20 ou 30 km.

             On peut d’abord augmenter les batteries, mais cela augment le poids et le coût.

             Mais c’est trop simple et c’est tellement mieux de faire compliqué.

             Alors on propulse la voiture séparément par un moteur thermique et un moteur électrique. Le moteur thermique est, à l’avant, relié normalement au train avant et le moteur électrique est sur l’essieu arrière (voir schéma ci-dessous).

            On peut fonctionner avec un seul moteur ou avec les deux, l’ordinateur gérant alors la contribution de chacun.


     

    Les hybrides ne sont pas de vraies voitures électriques.

                Les gains en carburant sont plus importants, on peut se servir en ville du tout électrique et de ses avantages, mais le coût de la voiture est notablement plus élevé.

            C’est ce que l’on appelle une « hybride parallèle ».

            Le moteur thermique recharge les batteries, mais lentement et donc si l’on fait beaucoup de tout électrique, il faut recharger la batterie la nuit.

     

            On aurait pu faire plus simple, ce que l’on appelle les « hybrides série », mais pour le moment, les constructeurs n’utilisent pas cette technique, sauf exception dans des voitures de luxe très chères 

            Là c’est simple : c’est une voiture électrique avec des batteries très importantes lourdes et chères, et deux moteurs électriques sur les roues.

            En plus on a un petit moteur thermique qui fonctionne à vitesse constante et recharge les batteries, comme si on avait un groupe électrogène à bord.

            Là c’est simple, c’est une vraie voiture électrique, qui peut rouler en électrique en ville et faire des centaines de kilomètres sur route à condition de mettre de l’essence dans le réservoir. Malheureusement cette voiture n’existe pratiquement pas et elle est hors de prix.     On espère tout de même que ce sera l’hybride de demain à un prix plus raisonnable.

           Mais actuellement son poids et son prix ne la rendent pas rentable par rapport à une voiture à essence.

     

           La voiture hybride est donc un engin compliqué, extrêmement cher, pour personnes riches passionnées d’écologie.

           Demain si les voitures hybrides parallèles se développent, elles seront techniquement bien plus intéressantes, mais le problème du prix reste pour le moment entier.

          Tout dépend aussi de l’autonomie que pourront avoir des voitures entièrement électriques avec de futures batteries et moteurs, et de leur prix

     

           Mais actuellement aucune hybride n’est rentable par rapport à une voiture à essence, en raison de son  prix. Il faut faire plus de 15 000 km de ville par an pour la rentabiliser et encore, ce n'est pas sûr, car les consommations réelles sont deux fois supérieures à celles annoncées dans des tests normalisés absurdes et non représentatifs de la réalité.


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  •           Il y a quatre ou cinq ans, on, nous prédisait un essor important de la voiture électrique, puis des voitures « hybrides ». En fait on s’aperçoit qu’il n’en est rien et que si les voitures électriques en location en ville sont relativement utilisées, les acheteurs de voitures électriques sont peu nombreux et ceux de voitures hybrides ne le sont pas plus.

           En fait la voiture électrique n’a qu’une autonomie très limitée et ne peut servir qu’en ville, et la voiture hybride n’est pour le moment qu’un gadget qui n’a rien d’une voiture électrique et est d’un coût prohibitif, donc pas rentable.

          Je vais d’abord parler de la voiture électrique puis dans un prochain article, des hybrides.

          Je ne vous parlerai pas des divers modèles, vous pouvez les trouver sur internet.

     

          En fait le moteur électrique est très supérieur au moteur thermique car il a un bien meilleur rendement aux basses vitesses et peut fournir un  couple important.; un stator fixe produit un champ magnétique fixe piloté par le courant continu qui le traverse, et un rotor va subir une force sous l’effet de ce champ magnétique, qui le fait tourner quand on le fait traverser par un courant. On maîtrise le couple fourni par le moteur en maîtrisant les deux courants de l’inducteur (stator) et de l’induit (rotor).

          On n’a donc pas besoin d’un changement de vitesse, et de plus en inversant le courant on peut freiner la machine et récupérer de l’énergie.

          On sait faire maintenant des moteur relativement petits au rendement supérieur à 90 %, à comparer à des rendements des moteurs thermiques de l’ordre de 40 %.

          Ce ne sont plus des moteurs à courant continu, mais des moteurs asynchrones car on s le courant continu en alternatif grâce à un onduleur. Le stator est souvent un aimant permanent.

          Actuellement les moteurs sont assez volumineux et sont placés soit à l’avant du véhicule avec une transmission aux essieux, soit sur l’essieu arrière. Il est probable que dans le futur des moteurs plus petits seront implantés dans les roues.

     

    Pourquoi les voitures électriques ont elles peu de succès ?Pourquoi les voitures électriques ont elles peu de succès ?

     

     

             

     

     

     

     

     

     

     

          J’ai eu l’occasion de conduire une voiture électrique.

          Quand vous entrez dans l’habitacle, ce n’est pas différent d’une voiture normale, si ce n’est qu’il n’y a pas de changement de vitesse.

          Quand vous démarrez l’absence de bruit est bizarre car on est tellement habitué à surveiller le moteur à son bruit.

          Mais l’accélération est rapide et la voiture est souple Tout va bien.

          Par contre la première fois où vous vous arrêtez, vous avez intérêt à le faire dans un endroit snas autre voiture ! Il faut perdre l’habitude de lacher l’accérateur d’un coup pour passer sur la pédale de frein.  Dès que vous lachez l’accélérateur, le moteuyr freine énormément. Sauf freinage d’urgence, vous n’avez presque pas besoin de vous servir du frein : un peu en fin de course pour s’arrêter. Et si vous freinez comme sur une voiture normale, on risque de vous renter dans l’arrière. Mais on s’habitue vite.

          Bref en ville c’est aussi agréable qu’une voiture normale. Il faut simplement faire attention car piétons et cyclistes ne vous entendent pas arriver.

          Sur autoroute on peut atteindre sans problème les 130kmh.

          Mais le problème est l’autonomie. En ville c’est de l’ordre de 70/80 km, mais sans chauffage, radio, essuie-glaces et autres accessoires.

          Sur autoroute à 130, je ne sais pas le chiffre exact, mais plus de moitié moins. 

          On peut charger la batterie en 6h sur une prise 16A domestique et sur les prises spéciales disponibles da,s les rues en 2h environ.

          Pour une voiture de ville notamment pour son travail c’est vraiment très commode.

          Mais évidement pas question d’aller en vacances avec !!

          Le prix est très cher, même avec les aides actuelles et ce n’est rentable que si l’on fait à peu près 15 à 20 000 km par an en ville.

          Que se passera t’il dans les prochaines années ? On annonce des voitures à plus grande autonomie; mais les chiffres annoncés résultent de tests standardisés en laboratoire. En fait la pratique semble assez différente d’après les journaux d’automobiles.

          Les 300 ou 400 km annoncés se réduisent à moins de 100 si vous roulez à 130 sur autoroute, en utilisant quelques accessoires.

          Le poids des voiture a augmenté, (batteries) le prix aussi. Plus de 25000 € pour une petite voiture.

          Surtout vous ne pouvez plus recharger totalement la batterie en une nuit chez vous, sauf achat d’une borne et installation d’un compteur 36 kVA, ce qui est fort onéreux : de l’ordre de 3000 € en plus. Donc il faut utiliser les bornes des villes et des routes et pour le moment, le réseau n’est pas suffisant.

     

          Finalement bien que la voiture électrique soit très agréable à conduire, elle reste aujourd’hui, très chère avec une autonomie limitée. C’est donc soit une très bonne voiture de ville pour des riches, soit une voiture rentable en ville pour une société ou une personne qui fait plus de 20 000 km par an en ville, ce qui reste assez rare, et sans faire plus de 50/60 km par jour.

        Pas étonnant que les ventes ne dépassent pas 0,5% des ventes de voitures neuves.


       Dans le prochain article, je parlerai des voitures hybrides
     

     


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  •            Une correspondante me demande de lui expliquer ce qu’est un e chaudière à condensation.
              Je vais essayer de le faire mais avant il faut que j’explique comment est organisée une chaudière normale.

              Les chaudières qui ont une dizaine d’années n’étaient pas des chaudières à condensation.  Elles sont constituées de 5 éléments :

                    • Une enveloppe extérieure, en acier ou en fonte, qui conserve mieux la chaleur. Elle comporte une isolation thermique intermédiaire, en général en laine de roche, pour limiter les pertes de chaleur de la chaudière vers l’atmosphère de la chaufferie.
                    • A l’intérieur de l’enveloppe un  réservoir d’eau avec des compartiments successifs dans lesquels l’eau circule et va se réchauffer.
                   • Le brûleur dont l’électronique va réguler la combustion, de fioul ou de gaz, et va permettre de faire varier la puissance de la chaudière en fonction des besoins de chauffage.
              Les chaudières à gaz ont une rampe analogue aux feux d’une cuisinière; les chaudières à fioul ont des gicleurs qui pulvérisent le combustible en fines gouttes. Par ailleurs le brûleur est muni d’une soufflante qui envoie l’air nécessaire à la combustion, par son oxygène.
              L’électronique du brûleur comporte des systèmes de contrôle qui garantissent la sécurité - notamment pour le gaz, le fioul liquide étant moins dangereux (incendie mais pas d’explosion).
                   • Le corps de chauffe qui est une chambre d’acier ou fonte, où la flamme produite par le brûleur transfère l’énergie de combustion aux éléments métalliques de la chaudière et à l’eau de chauffage. C’est là que sont créent les fumées de combustion composées principalement de CO2 et d’eau et de quelques impuretés telles que les oxydes d’azote.
                   • Les conduites de fumées internes : les fumées circulent dans la chaudière dans des tuyauteries de faible diamètre, et transfèrent également une partie de leur énergie à l’eau. Les tuyauteries font circuler plusieurs fois (en général trois fois) les fumées pour qu’elles cèdent le maximum d’énergie.

    Qu'est ce qu'une chaudière à condensation ?                    A l’extérieur de la chaudière les fumées sont conduites par une tuyauterie vers la cheminée. Dans le cas d’évacuation de vapeur d’eau (gaz notamment), la cheminée doit être tubée intérieurement grâce à un tube en inox, pour éviter les dégradations.

              L’eau chaude qui sort de la chaudière est envoyée par une pompe dans un circuit primaire. Sa température est régulée par un thermostat qui actionne le brûleur. Elle est dans la plupart des cas entre 70 et 90 d°C.
              Certaines chaudières fonctionnent à température plus basse, mais il faut alors dans les locaux un chauffage par le sol ou des radiateurs spéciaux
              L’eau du circuit primaire est mélangée à l’eau qui revient des radiateurs par une vanne « 3 voies », et réchauffe cette eau qui est renvoyée dans les radiateurs à une température qui est en général fixée par une régulation électronique, et qui dépend d’une part de la température extérieure météorologique, et de la température que l’on veut avoir dans les pièces.

    Qu'est ce qu'une chaudière à condensation ?

     Qu‘est ce qu’une chaudière à condensation ?

               Les pertes principales de chaleur d’une chaudière classiques sont la chaleur emportée par les fumées, qui peuvent sortir de la chaudière entre 150 et 300 d°, d’où l’idée d’essayer d’utiliser cette chaleur dans un échangeur, pour en récupérer une partie.
                Dans les fumées, il y a du CO2 chaud qui peut céder de la chaleur et de la vapeur d’eau : si on pouvait la liquéfier à nouveau on récupère alors de la chaleur : la chaleur latente de condensation.

                On fait donc passer dans les tuyauteries d’évacuation des fumées, l’eau à basse température de retour des radiateurs. Cette eau récupère une partie de la chaleur du CO2 et, si elle arrive à suffisamment basse température et peut amener la condensation de la vapeur d’eau des fumées, elle va récupérer la chaleur de condensation.
               On réduit alors en réchauffant ainsi l’eau de retour des radiateurs, l’effort demandé à la chaudière pour la chauffer à la température voulue.
               La température des fumées envoyées dans la cheminée peut être réduite à 70 à 90 d°C.

    Qu'est ce qu'une chaudière à condensation ?

                Les publicités annoncent des économies énormes qui sont erronées.

               L’économie de consommation est de l’ordre de 5% avec une chaudière au fioul et de 10 % avec une chaudière au gaz.
              L’investissement est important, car outre le prix de la nouvelle chaudière, il faut modifier de façon importante le circuit de retour de l’eau des radiateurs.
              Par ailleurs si la température de retour des radiateurs est trop élevée  (notamment lorsqu’il fait très froid, la température de rosée n’est pas atteinte et l’efficacité de la chaudière à condensation baisse et donc également le gain de consommation.
              Le tubage en inox est indispensable et il faut recueillir l’eau de consensation provenant de la cheminée.
              En fait la chaudière à condensation est adaptée aux locaux ayant un chauffage à basse température.

               Dans les installations classiques à chauffage en acier pour lesquelq par grand froid la température de retour sera de l’ordre de 50 à 55 d°, les gains ne dépassent pas 10% au mieux et souvent pas plus de 5%, ce qui n’est pas suffisant pour amortir les frais de l’installation si elle entraîne des modifications importante.
               Donc, ne pas croire les publicités et faire étudier son cas particuier par un chauffagiste sérieux.


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  •             On parle beaucoup écologie et économies d’énergie, et évidemment le chauffage est un facteur important de consommation. Les thermostat sont censé réguler la chaleur à notre place et économiser l’énergie.
               On m’a demandé comment ces instruments fonctionnaient. Je vais essayer de l’expliquer dans trois cas : le réfrigérateur ou le radiateur électrique, les robinets thermostatiques des radiateurs à eau et les vannes thermostatiques des mitigeurs de douche.

               Les thermostats d’appareils électriques utilisent en général des thermostats bilames.
               Le principe en est tout simple : deux lames métalliques de métaux ayant des coefficients de dilatation différents, souples, sont soudées dans le sens de la longueur. Avec les variations de température, les deux lames se dilatent différemment et les lames soudées se déforment, en se bombant. Elles peuvent alors déclencher un contact électrique (schéma ci-dessous, à gauche).

              La double lame peut aussi être un disque, qui se bombe plus ou moins ou dont la convexité s’inverse brutalement. (schéma ci-dessous, à droite).

    Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

     Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

     

     

     

     

             
                Cette déformation est réversible : après avoir été chauffé, un bilame retrouve sa forme initiale en refroidissant. 
               Entre le bilame et le contact électrique, une pièce de céramique assure une isolation électrique et thermique.

               Dans le cas du disque le basculement se fait à une certaine température, c’est un interrupteur. Dans le cas de la lame rectangulaire, on peut faire varier la distance lame contact et selon la distance, le contact ne se fait pas à la même température : c’est un thermostat réglable.
              Le contact n’est pas toujours franc et se fait lentement et les parasites créés limitent leur utilisation.

              Pour permettre de meilleures performances, on capte en général l’information de température dans un tube capillaire renflé à son extrémité (un « bulbe »). La sonde est reliée à une membrane métallique souple ou un soufflet qui joue le rôle du bilame :  l'ensemble contient un fluide (liquide ou gaz), qui réagit aux différences de température. Quand la température baisse à l'intérieur de l'appareil, le volume du fluide varie. Cette variation agit sur la membrane qui ouvre le contact électrique.

            Les robinets thermostatiques de radiateurs à eau chaude sont très différents.            Le schéma ci-dessous représente un robinet ordinaire et un robinet thermostatique de radiateur.

    Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

              Tous deux comportent une veine de circulation de l’eau chaude comportant une chicane qu’un pointeau peut obstruer plus ou moins. Lorsque le pointeau est contre son socle, l’eau ne circule plus. L’ouverture progressive augmente le débit et donc le chauffage, la quantité de chaleur cédée par le radiateur à la pièce étant égale à tout instant au débit que multiplie la différence de température de l’eau entre l’entrée et la sortie du radiateur.
              Pour actionner le pointeau et régler le débit, il faut tourner le robinet à la main dans l’appareil non-automatique, une vis faisant avancer le pointeau. dans le cas du robinet thermostatique, un gaz se dilate avec la chaleur dans un réservoir et fait avancer le pointeau en fonction de la température ambiante. Le robinet règle la position initiale du pointeau par rapport à la tige du réservoir et fixe donc la température de coupure.

            Un robinet thermostatique de douche est encore très différent, et contrairement à ce que l’on pense couramment, il ne comporte aucun thermostat.
              Il comporte deux réglages aux deux extrémités du cylindre horizontal de l’appareil : un réglage de mélange de l’eau froide et chaude et un réglage du débit de l’eau mélangé à la température requise.
             Le schéma ci-dessous montre cette organisation :

    Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

              Le clapet anti-retour atténue les effets d’une baisse de pression (en cas de prise d’eau chaude à un autre robinet) et surtout si le robinet est réglé sur eau froide évite la sortie de cette eau dans le circuit d’eau chaude.
              Un mauvais fonctionnement de ce clapet peut provoquer des écarts de température sur d’autres robinets ou des baisses temporaires de température de mélange.
              Le fonctionnement de la cartouche thermostatique est le suivant :

     

    Les thermostats, comment cela fonctionne t'il ?

               Il n’y a pas de thermostat mesurant une température.
              Un piston est positionné entre les arrivées d’eau froide et chaude en fonction du réglage du robinet de température. Cela a nécessité un réglage préalable température position du piston.
              Ensuite un petit corps dilatable plongé dans l’eau mitigée se dilate en fonction de la température de celle-ci et corrige donc d’éventuelles variations de température en déplaçant légèrement le piston. Là encore un  tarage sur place est nécessaire.
              Une erreur ou variation de l’étalonnage de température initial, induira des écarts entre l’affichage et la température réelle de l’eau, mais le décalage sera relativement permanent.
              Par contre un mauvais fonctionnement du corps dilatable peut entraîner des variations passagères.

              Par ailleurs ces robinets sont beaucoup plus sensibles à l’encrassement du piston par le calcaire, et à des impuretés solides dans l’eau (calcaire, rouille) provenant surtout de l’eau chaude, qui peuvent obturer provisoirement le côté correspondant du piston et donc provoquer des diminutions passagères de la température de l’eau.
             Dans un tel cas il est recommandé d’ouvrir à fond le robinet et de déplacer le réglage de température au maximum, au minimum, puis à nouveau au maximum, pour déplacer au maximum piston et clapet anti-retour et évacuer ainsi sous la pression et le débit de l’eau, les impuretés qui se seraient bloquées.
            Si cette opération ne suffit pas, il faut alors démonter la cartouche, voire la changer. C’est un travail assez difficile pour un non-professionnel. (on trouve des modes opératoires sur internet).

            J’espère avoir ainsi renseigné mes correspondants et notamment celui qui avait un problème avec son robinet thermostatique.

     

     


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