Je développe une Pile azote liquide de 10 kW et 250 kW pour le stockage d'énergie solaire des centrales au sol ou pour le résidentiel ou comme prolongateur d’autonomie des véhicules électrique. La pile produit de l’azote liquide qui est stocké dans un réservoir cryogénique (-195°c).
La pile comporte un compresseur, un échangeur, un détendeur. Le compresseur comprime l’azote qui est refroidi dans l’échangeur puis détendu dans le détendeur où il se liquéfie.
La densité énergétique de l’azote liquide avec la pile est semblable a une batterie au lithium environ 200 WH par kilo ou 160 Wh par litre d’azote liquide.
La pression dans le réservoir est la pression atmosphérique et la température de l'azote liquide est de -195°C. Le réservoir thermo comporte deux peaux avec un vide d'air entre les deux peaux pour une bonne conservation de l'azote liquide (plusieurs mois).
La vaporisation de l’azote liquide à haute pression entraine le compresseur de la pile et produit de l’énergie électrique via la génératrice. Le compresseur est alimenté en eau par des buse, l’eau est récupérée à la sortie du compresseur pour être réchauffé dans un radiateur a eau et l’air ambiant.
Les avantages de la pile azote liquide
- Le réservoir a azote liquide contrairement à une batterie ne coute pratiquement rien, on peut donc le construire suffisamment volumineux pour stocker beaucoup d’énergie sur une longue période. Produire l’azote liquide en été pour le consommer en hiver par exemple.
- Le cout de la pile de 10 kW est d’environ 50000 € celui de la pile de 250 kW 250000 € pour une production unitaire ou petite série. Ce qui la rend compétitive pour produire de l’azote liquide où c’est principalement le coût de l’énergie associé au rendement qui rentre en jeux
- Le rendement de production d’azote liquide escompté de la pile est très bon, pour les raisons suivantes
- Le compresseur et détendeur est monté sur roulement il y a peu de frottement.
- La chaleur provoquée par la compression est évacuée au fur et a mesuré par la diffusion d’eau froide dans le cylindre, l’effort de compression est faible
- Le cycle thermodynamique est optimisé avec 240 Wh /kg théorique.
- Le cout de production de l’azote liquide est faible, avec un rendement de 80% et un kWh a 5 centimes d’€, le cout énergétique est de 1 centimes € par kg.
- La pile avec 15 kg d’azote liquide fourni l’équivalant de 1 litre d’essence dans un moteur thermique. Ce qui amène le cout de l’essence équivalant à 15 centimes le litre au niveau énergie.