La technologie



La pile cryogenique c'est d'abord une machine mécanique frigorifique qui comprime et détend de l'air en passant dans un échangeur. Le rendement global de la pile, l'energie necessaire pour la charger et l'energie que l'on peu en retirer dépend de nombreux parametres.Pour chaque brique technologique qui constitue le systeme il ya une perte de rendement qui mis bout a bout donne le rendement global du systeme. 


Génération d'azote liquide
Restitution 
d'energie
Production de l'azote: Afin d'assurer la securité du stockage l'air, avant liquefaction, est debarassé de son oxygene par un filtre à adsorbsion
2%

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Compression isotherme: Lors de la compression ou de la détente, de l'eau en fine goutelettes est diffusé dans les cylindres, il en resulte une depense d'énergie pour actionner la pompe et aussi parceque la compression n'est pas totalement isotherme.4%4%



























 Le principale est la compression isotherme du compresseur, faire que pendant la compression de l'azote celui ne s'echauffe pas pour ne pas transformer unitilement de l'energie en chaleur.


La compression isotherme


La compression isotherme réduit l’effort de compression. Quand un fluide est comprimé il s’échauffe et son volume augmente. Hors l’effort de compression d’une masse d’air dépend directement du volume occupé par le gaz, plus l’air est froid, plus il est dense et plus il est facile a comprimé parce que il occupe moins de volume, le compresseur a besoin de tourner moins vite pour comprimer la même masse d’air. Inversement si l’air s’échauffe, il augmente de volume et l'energie necessaire pour le porter a une certaine pression peut doubler ou tripler.

Pour réduire l’effort de compression, la chaleur provoqué par la compression est régulièrement évacué par un fluide caloporteur , de l’eau froide, diffusé dans le cylindre en très fine goutte par des buses. On dit alors que la compression est isotherme. La temperature de l'air reste constante pendant toute la duree de la monté du piston qui comprime le gaz.

Piston a vitesse progressive

L’échauffement provoqué par la compression n’est pas régulier. Au début de la compression quand la pression est faible il y a peu d’échauffement, il faut peu d'energie, c’est lorsque le piston arrive en fin de course  que l’échauffement devient le plus important et qu’il faut davantage d’eau.

La diffusion d’eau dans le cylindre consomme de l’énergie. Il est nécessaire de produire de fines gouttelette dont la taille dépend de la pression avec laquelle l’eau traverse la buse. Plus les gouttelettes sont fine et plus leurs surfaces d’échange est importante et mieux elles seront a même d’éviter l’échauffement de la compression en un temps très cour. 

Il est difficile de faire varier le debit de l'eau diffusé dans le cylindre durant un tour de vilbrequin et donc, pour augmenter la vitesse du moteur/compresseur on s’arrange pour que la vitesse du piston soit progressive en fonction de l'effort qu'il doit fournir pour comprimer le gaz.

Pendant que l’échauffement est faible, qu'il ya peu de pression, le piston va plus vite et quand il y a un effort important de compression que le piston arrive en fin de course et que la pression est tres élevé, le piston va moins vite.

Pendant l’aspirationde l'azote pour remplir le cylindre  ou l’échappement et qu'il n'y a pas besoin d'évacuer de la chaleur, on accélère la vitesse du piston, ainsi le piston met plus de temps a monter qu’a descendre ou inversement.

Le rapport entre l’énergie nécessaire pour créer l' échangeur éphémère durant un tier de seconde( les gouttelettes d’eau dans le cylindre)  et son efficacité ( une grande surface d’échange le plus longtemps possible) est ainsi optimisé.

La compression ou detente progressive augmente l'efficacité des petites machines qui tournent plus vites. Si la machine mettait 20 seconde pour faire un tour, il est bien evident que la compression isotherme serait presque parfaite.Hors sur une machine de 250 kw où la course du piston serait de 60 cms , on cherche a avoir une vitesse de rotation plutot de 1 ou 2 tours par secondes.

Si on tourne trop lentement la compression isotherme est bonne mais apres on perd de l'energie dans le multiplicateur de vitesse pour mettre l'alternateur en rotation a une vitesse suffisante où il est efficace.