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Hydrogène Usage et Production.

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Hydrogène Usage et Production. Empty Hydrogène Usage et Production.

Message par Beochien Mer 17 Nov 2021 - 15:14

L'Hydrogène, oui, bien sûr !

On en parle beaucoup pour l'aviation (Et le reste), mais ... il faudra en produire des qty !
H2, C'est certainement une solution ... Pour des écos planétaires de CO2.
Toutefois à condition de le produire, ce H2 sans générer de CO2, et là il n'y a que qq réponses ... Atomiques et vertes !
Utiliser de l'énergie "Verte" c'est idéal pour éponger les "Pics" Sauf qu'on est trés loin du compte pour le basique, alors, parler de pics, hum ....
Ou l'énergie atomique, surtout en heures creuses.


À la différence des centrales à charbon, les mini-centrales nucléaires produisent de l’électricité sans émettre de dioxyde de carbone et “sont considérées par de nombreux experts comme une étape nécessaire dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre pour lutter contre le changement climatique”.


J'ai un peu regardé les diverse solutions proposées, pas toujours avancées (Plus ou moins claires aussi côté techno) pour des mini réacteurs de tous ordres, de 200 à 6-800 MW
Ca se promène entre des procédés classiques à eau pressurisée "Downsizé", plus ou moins miniaturisés disons, parfois des dérivés de coeurs en service embarqués sur des PA ou SM.
Voir aussi les initiatives sur la fusion plasma chez LM, d'autres, et aussi ITER qui est encore bien loin.


Ce qui retient today mon attention ...C'est l'initiative Bill Gates / Warren Buffet.
Du sérieux, et avec des moyens importants ... Une technique partiellement issue des Sous Marins US. Le SeaWolf ??
De TerraPower. Le Natrium, c'est son nom ... EIS dans 7 Ans, ce serait avant 2030 ??

Noter 2-3 points d'intérêt.

Des centrales utilisant des sels de sodium à prés de 800° K (4-500°C) comme fluide caloporteur, ce qui autorise un stockage énergétique important, hors pression dans des réservoirs auxilliaires spécialisés.
Un coeur juste amorçé par un mélange suffisamment enrichi en U235 le pétard de démarrage (C'est cher, mais un mélange qu'on utilise couramment.)
Une énorme charge périphérique de U238, qui s'irradie par vagues, ce sont des déchets sans valeur, il existe des centaines de milliers de tonnes de U238 accumulées wwide !
Une seule charge pour 40-60 ans ou plus ... On allume le pétard, ça progresse lentement vers la périphérie, et ça peut chauffer jusqu'à 100 ans, on fabrique du plutonium 239 au passage.
Ca fonctionne un peu comme une hutte à charbon de bois ... Seul défaut ... A mon idée ca ne doit pas s'arrêter facilement. Ils proposent une chaudière enterrée, just in case ??

D'où l' idée de faire de l'électrolyse à proximité, pour utiliser l'énergie invendue pendant les périodes creuses. (Et ravitailler les avions en H2 entre autres  Wink)
Pour l'histoire, Bill Gates s'était associé aux Chinois, mais Trump s'est opposé aux transferts de techno. BG avance aussi maintenant avec Toshiba, mine de rien !

L'impression que "Notre" Surgénérateur à Creiss Malville avait 40 ans d'avance !
Un malheureux loupé, tant politique que technique (Cuves à Sodium, soudures inox, et même béton) du récurrent dans notre industrie atomique.
Bon, notre Président veut du mini nucléaire, il devrait nous lire  Twisted Evil

https://www.courrierinternational.com/article/energie-la-premiere-mini-centrale-nucleaire-de-bill-gates-en-fonction-dici-sept-ans-aux
https://www.terrapower.com/our-work/natriumpower/
https://en.wikipedia.org/wiki/TerraPower
https://www.courrierinternational.com/article/2013/10/10/sur-la-piste-de-l-atome-vert
https://en.wikipedia.org/wiki/Toshiba_4S

Bonne lecture.
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Message par eolien Dim 21 Nov 2021 - 10:16

Bonjour Beochien,

Pas de bol !

tiré de Wiki :

En 2014, la France est nette importatrice de sodium, d'après les douanes françaises. Le prix moyen à la tonne à l'import était de 2 000 


Décidément, on est toujours perdant.


Sauf quand on met une rouste aux Blacks !! (tous les 10 ans ...Razz)


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Message par Beochien Dim 21 Nov 2021 - 13:04

Bon, pour les fluides caloporteurs trés chauds, on fait le plein du coeur et des éventuels réservoirs une foi ... et ça ne s'évapore pas (Trop)
Pour les divers sels de Sodium et autres, du moins, juste faire les niveaux de temps en temps, ce n'est pas de l'eau !

Du sodium solidifié, il doit en rester qq centaines de tonnes au fond de la cuve de Creiss Malville, on peut toujours essayer de les récupérer.  Razz
Je me rappelle avoir fabriqué et essayé les scaphandres super spéciaux qu'EDF nous avait commandé, pour envoyer du monde photographier les défauts du barillet pour leurs assurances et le procés contre les fabricants Allemands qui l'avaient sous traité en Italie .

EDF et le mngt des sous traitants ... Une histoire qui dure depuis plus de 50 ans ...
Peut être un excés de densité de X au M2
gocek
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Message par gocek Lun 22 Nov 2021 - 17:25

Eolien, c'est bien du sodium (métal) qui est utilisé dans les surgénérateurs (Superphénix) en France et au Japon, mais le réacteur dont parlait Béochien utilise des sels de sodium, un produit plus banal. Et le prix moyen de 2000$ qui est cité est sans intérêt si vous ne faites pas la distinction entre les différentes qualités : le grade chimique (souvent fabriqué en Mongolie intérieure) est vendu à vil prix mais ne peut pas être utilisé en pharmacie ni dans le nucléaire, un petit marché mais très pointu. Je crois que le site de Plombières en Savoie produisait pratiquement 100% du sodium de qualité nucléaire consommé dans le monde. Production française entièrement exportée au Japon ou aux Etats-Unis à l'époque (au début du siècle). Je doute que le savoir-faire et les installations aient disparu ou que les chimistes chinois se soient mis à produire de la qualité 'nucléaire'. Pas de déficit commercial de ce côté.

Pour revenir à l'hydrogène et l'aviation, je voudrais citer deux articles, certes anciens mais encore pertinents, parus dans la lettre de l'Association Aéronautique Astronautique de France (3AF) en octobre 2020. Il s'agit de :

L’AVION À HYDROGÈNE : AMBITION OU ILLUSION ? par Eric Dautriat, membre 3AF et vice-président de l'Académie de l'Air et de l'espace

et de

De l’art délicat de qualifier l’hydrogène sur les aéronefs de demain par Daniel Gaffié, ingénieur expert chargé de mission propulsion aéronautique au département multi-physique pour l’énergétique de l’ONERA

https://www.3af.fr/global/gene/link.php?doc_id=4234&fg

Le deuxième article est plus technique, moins général, et plus centré sur la motorisation, en particulier sur les problématiques liées à la chambre de combustion et à la gestion des forts gradients de température. Il se trouve qu'il s'agit des deux sujets de recherche les plus intéressants du projet Enable H2 (développé, entre autres, à l'université de Cranfield): fuel system heat management (WP2) et hydrogen micromix combustion(WP3).
https://www.enableh2.eu/technologies/

Malheureusement, le site ne fournit qu'une présentation très succincte de leurs travaux. J'ai pu assister à une conférence intéressante en juillet, mais ils n'ont pas encore mis la vidéo en ligne. Suivez le site de la RAeS, elle y sera peut être postée un jour.
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Message par Beochien Lun 22 Nov 2021 - 19:07

L'article de D.Gaffié semble bien intéressant ! Je l'ai parcouru et je vais le relire.
Il se centre plutôt sur le long range !

Il semble que les projets en cours pour cette décennie, tournent autour des piles à combustible pour de petits avions, type régional où même plus petits.
De ce que j'ai compris, les moteurs seraient à priori électriques, plus qq batteries d'appoint pour le décollage et la montée.
Les piles à combustible et les moteurs électriques commencent à apparaître, restent les résevoirs, à bien structurer et qualifier pour l'hydrogène liquide.
3-4 poches ou bacs isothermes bricolés, à la place des sièges des derniers rang, pour le H2, c'est bien pour valider, ce sera autre chose pour sécuriser et certifier.!

Pour les WB et le long range, les moteurs thermiques à l'hydrogène, s'ils sont retenus, promettent du boulot côté RD...
Pas étonnant que ce soit pour dans 20 ans ou plus. Tous les avions pour cette génération seront d'un désign nouveau. Plus question de modifier l'existant.

Donc, je vois venir 2 étapes ... Du moins, pour ce que je comprend ...

Les "Petits Avions" avec des  piles à combustible,  et des moteurs électriques,  avant la fin de cette décennie ... Pour commencer avec des sctructures existantes, aprés, on verra.
Les "Gros Avions" avec des moteurs à hydrogène pour carburant, une structure nouvelle, ce sera pour la décennie suivante ...
Reste à voir les limites des 2 types .... Et ça peut évoluer.
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Message par Beochien Lun 6 Déc 2021 - 16:09

Bien, les GB consacrent qq millions dans la prospective de l'aviation à l'hydrogène à travers les etudes FlyZero, on parle maintenant de 3 technos distinctes, Piles à combustible/Moteurs électriques ... Moteurs thermiques et la 3 ème , peut être un mix ???

Un FG que je n'ai pu lire ... Si qq'un y arrive ?? Je n'ai pas (Plus) envie de me faire envahir par leurs com's ....
Simple flying qui décrit bien les réservoirs de H2 Criogéniques (Dans les joues et dans la queue rien dans les ailes ...) Des  moteurs thermiques à l'oeil !
Et RenewablesNow, qui annonce une com importante demain ...

Bonne lecture.

https://renewablesnow.com/news/uk-flyzero-project-presents-concept-for-liquid-hydrogen-plane-764204/

https://simpleflying.com/flyzero-zero-emission-concept/

https://www.flightglobal.com/aerospace/trio-of-flyzero-concepts-taking-shape-as-project-reveals-mid-market-design/146737.article

Hydrogène Usage et Production. ATI_FlyZero_Individual_OnGround_FZM_WEB-1000x676
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Message par Beochien Lun 6 Déc 2021 - 16:55

J'ajoute ...
Je vois pour le moment 2-3 PB à dominer ... (Il y en aura d'autres !)

1/ La re-gazification de l'H2 liquide ... pour les piles à combustible ou les moteurs.
Par réchauffage de l'H2 liquide, ce sera à doser avec précision, et réactivité à la seconde, surtout pour l'alimentation directe de moteurs thermiques (En cas de remise de gaz par exemple), un gros réservoir intermédiaire HP et "Tampon" pourrait être nécessaire ?? Pour le tout électrique, des batteries peuvent aider !

2/ La sécurité des réservoirs en cas de crash ou rupture, c'est carrément explosif (CF le Hindenburg). Bonjour les certifications !

3/ Le management des réservoirs froids, pendant une escale longue (Overnight) ou l'arrêt de l'avion, pour x jours, power off ...
Il faudra récupérer l'H2 qui s'évapore, bonjour les tuyaux, vers une réutilisation possible du genre géné électrique ou autre, ou simplement drainer le H2 trés froid et le re-stocker (Pas si simple, mais assez effectif)
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Message par Beochien Mar 7 Déc 2021 - 9:49

Et Boeing est peu (Pas trop) pressé de s'attaquer à un PB qui prendra une à 2 génération pour peut être se généraliser !
Suivi technologique pour le H2, oui, mais pas de projets sérieux today !

https://simpleflying.com/boeing-no-hydrogen-focus/

Par Joanna Bailey.

Why Boeing Isn’t Focusing On Hydrogen As A Fuel


-----------------------------------


Et le projet officiel Allemand par la DLR.
Une motorisation Electrique/ Fuel /Cell 
Un moteur de 600 HP sur l'aile d'un Dornier 228
MTU fournira les fuel cells !


https://www.hydrogenfuelnews.com/hydrogen-fuel-cell-dlr/8550367/
massemini
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Message par massemini Mar 7 Déc 2021 - 10:55

Il y a déjà pas mal d' années, Boeing avait projeté de stoker de l' hydrogène visqueux dans un projet d' hypersonique, H2 qui en circulant à proximité des zones les plus chaudes de la cellules (bords d' attaques, pointe AV, le rendrait utilisable (liquide), peu av d' alimenter le ou les statoréacteurs.
Vaste programme qui n' a pas fait l' objet d' un démonstrateur même de petite taille...
Paul
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Message par Paul Mar 7 Déc 2021 - 13:39

Produire de l'hydrogène grâce à des centrales au charbon ce n'est pas très productif...
eolien
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Message par eolien Mer 8 Déc 2021 - 23:01

Quel dilemme cruel pour les écolos ...Very Happy fabriquer de l'hydrogène acec du charbon ...Laughing


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Message par Beochien Lun 13 Déc 2021 - 14:33

Chez Techno Science, des infos sur les études Airbus concernant la crio du H2, dirigée vers les TurboFan pour les LC/WB

https://www.techno-science.net/actualite/comment-stocker-hydrogene-liquide-vol-zero-emission-N21516.html

Noté : 
1 L de kéro = 3000l de H2 détendu pour l'efficacité ! Liquide sous - 253° C (Point de gazification)
Airbus bénéficie de son implication avec Ariane, pour ne pas partir de zéro en RD !
D'abord un réservoir métallique, puis une évolution vers les composites à Stade et Getafe.
Des essais plus proches que je ne le pensais, 2023 au sol et 2025 en vol (TurboFan je crois ..)
Le tuyau de "Refuel" et d'extraction. Donc la facilité de vidange est prévue. Reste à voir si elle sera systématique ou juste quand nécessaire.

Hydrogène Usage et Production. 20211381_Infographics_LiquidH2Tank_V1
Paul
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Message par Paul Lun 13 Déc 2021 - 15:02

Donc si je comprends bien, on inverse les rôles: le carburant dans le fuselage et les passagers dans l'aile? Very Happy
Paul
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Message par Paul Lun 13 Déc 2021 - 15:08

Trêve de plaisanterie mais à peine. On voit que l'avion d'aujourd'hui n'est pas du tout adapté pour l'hydrogène. Si c'est vraiment l'avenir de l'aviation, il faudra une révolution sur le design des nouveaux avions, je crois qu'on a trouvé un "business case" pour le BWB.
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Message par Beochien Lun 13 Déc 2021 - 16:14

Oui Paul, ils ont le temps d'y penser d'ici 2035 .... Voir 2040.

Pourquoi pas les bagages dans les ailes d'un BWB et peut être qq réservoirs ......

Les réservoirs d'H2 ont une bonne chance d'être pour une part "Conformal" en plus, pas forçément tous cylindriques.
On a vu une image d'Airbus trés "Joufflu" aussi.
Le volume d'H2 froid sera de 3-4 fois moindre, vs le kéro, donc une grosse 30 taine de M3 contre 120 pour un gros Bi. Erreur ! Les poids oui, le volume non ...
Mais gare au volume et épaisseurs des isolants ... Qui s'ajoutent !
Ils vont commencer avec plus petit (Régional et peut être MC), en xx moteurs tout électrique et piles à combustible.

Pour moi, le plus dur sera le couple sécurité / certification.  Wink
L'effet Zeppelin !  What a Face Vaporisation du H2 contre ruissellement pour le kéro. La combustion est plus locale pour le kéro, un nuage pour le H2.

J'ajoute qu'une explosion d'hydrogène largement répandu dans le milieu, peut priver d'oxygène la même zone, et durablement (QQ minutes) s'il n'y a pas de vent. 
Plus de moteurs thermiques pour les secours, et le votre dépendant de son circulant, vous resterez conscient pour 2-3 minutes, surtout sans trop d'efforts, aprés on éteint la lumière et on compte les étoiles !

Et derrière...

-Production WWide d'H2 crio à un coût raisonnable.
-Logistique WWide dans tous les aéroports ... Réservoirs réfrigérés etc ...
-Matos de stockage/dé stockage dans les aéroports, véhicules de "Fuel" spécialisés etc ...
-Equipements de sécurité dans l'Aeroport, à commencer par les pompiers.

Une bonne idée pourrait être un système de moteurs "Mixtes" compatibles H2, et Kéro ou SAF, là ce n'est pas gagné non plus ...

On n'est pas couché .... Sleep


Dernière édition par Beochien le Lun 13 Déc 2021 - 21:51, édité 1 fois
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Message par Zebulon84 Lun 13 Déc 2021 - 20:21

Beochien a écrit:Le volume d'H2 froid sera de 3-4 fois moindre, vs le kéro, ...
Cela me surprends car pour les fusées, les réservoirs de Kérosène sont plus petits que ceux d'oxygène, alors que ceux d'hydrogène sont trois fois plus gros. Par exemple on peut comparer le premier et le deuxième étage de Saturn V
Hydrogène Usage et Production. Saturn-v-color-cut-away-1536x1248
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Message par Beochien Lun 13 Déc 2021 - 21:49

Oui, 

Mais c'est ce qu'ils disent dans l'article (Non finalement je me suis planté!) ... Je l'entendais au Kg pas au litre jusqu'ici. ...
Bon, c'est moi qui me suis paumé, entre rendement et volumes qq part. Pas sur non plus que leurs articles tiennent la route ... Finalement, beaucoup plus de M3 à prévoir. (Mais sûrement pas 4X  )

Pour revenir à notre exemple, quatre litres d'hydrogène liquide équivaudraient à un litre de carburéacteur standard.

Densité du LOX 1,141
https://fr.wikipedia.org/wiki/Oxyg%C3%A8ne_liquide

Et côté H2 Wikip dit ... 0.071
https://fr.wikipedia.org/wiki/Hydrog%C3%A8ne_liquide#:~:text=L'hydrog%C3%A8ne%20liquide%20est%20le,LH2%20pour%20les%20applications%20astronautiques.

L'hydrogène liquide est le dihydrogène refroidi en dessous de son point de condensation, soit 20,28 kelvins1 (−252,87 °C) à pression atmosphérique (101 325 Pa). Il a alors une masse volumique de 70,973 kg/m3.
Il est généralement désigné par l'acronyme LH2 

A lire aussi !
https://www.polytechnique-insights.com/dossiers/planete/aviation-decarbonee/hydrogene-le-carburant-de-laviation-de-demain/

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