Re: co-développement du spatial et du terrestre.

**Giwa** Donateur Messages : 12848 Inscrit le : 15/04/2006

lambda0 a écrit:
Blindside a écrit:
Oui, j'avais en tête les caractéristiques de base de la 4G et j'avais fait de vagues équivalences d'output et de coût de construction. Qui n'est pas directement proportionnel, parce que c'est avant tout du béton, et qu'il n'y en a pas bcp moins...
Je reviens bientôt avec 2 petites analyses (dirigeables et avions basse conso), souvenirs de vies antérieures et de discussions avec des petits camarades toujours dans le métier... Si les modérateurs sont OK pour rester proches du plancher des vaches un moment. J'ai une bonne excuse : des grosses capacités de production d'H2 et l'industrialisation des technos cryo, qui restent de l'artisanat pour le moment, pourraient nous faire progresser vers la notion 'd'ascenseur spatial' et sortir de 'l'espace incertain et dangereux'...

Bah, avec l'aéronautique, on reste dans les trucs qui volent, certe un peu moins haut que les fusées.
Pour les ballons, on a même déjà un peu abordé le thème :
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/Technique-c5/Propulsions-et-lanceurs-f18/In-memoriam-von-Zeppelin-p617.htm

A+

Des dirigeables martiens même s’ils sont 50 fois plus volumineux à charge égale que sur Terre, seraient peut-être viables car si l'atmosphère martienne moins dense réduit la poussée d'Archimède, elle réduit dans les mêmes proportions la traînée aérodynamique donc la puissance propulsive nécessaire ( il faut remarquer de plus...que plus un engin est volumineux, plus le rapport de la surface au volume diminue ce qui réduit encore le ratio puissance motrice à la masse transportée )

giwa a écrit:
lambda0 a écrit:
Blindside a écrit:
Oui, j'avais en tête les caractéristiques de base de la 4G et j'avais fait de vagues équivalences d'output et de coût de construction. Qui n'est pas directement proportionnel, parce que c'est avant tout du béton, et qu'il n'y en a pas bcp moins...
Je reviens bientôt avec 2 petites analyses (dirigeables et avions basse conso), souvenirs de vies antérieures et de discussions avec des petits camarades toujours dans le métier... Si les modérateurs sont OK pour rester proches du plancher des vaches un moment. J'ai une bonne excuse : des grosses capacités de production d'H2 et l'industrialisation des technos cryo, qui restent de l'artisanat pour le moment, pourraient nous faire progresser vers la notion 'd'ascenseur spatial' et sortir de 'l'espace incertain et dangereux'...

Bah, avec l'aéronautique, on reste dans les trucs qui volent, certe un peu moins haut que les fusées.
Pour les ballons, on a même déjà un peu abordé le thème :
http://www.forum-conquete-spatiale.fr/Technique-c5/Propulsions-et-lanceurs-f18/In-memoriam-von-Zeppelin-p617.htm

A+
Des dirigeables martiens même s’ils sont 50 fois plus volumineux à charge égale que sur Terre, seraient peut-être viables car si l'atmosphère martienne moins dense réduit la poussée d'Archimède, elle réduit dans les mêmes proportions la traînée aérodynamique donc la puissance propulsive nécessaire ( il faut remarquer de plus...que plus un engin est volumineux, plus le rapport de la surface au volume diminue ce qui réduit encore le ratio puissance motrice à la masse transportée )

A la réflexion, les dirigeables martiens devraient être environ 100 fois plus volumineux plutôt que 50 fois. En effet la pression atmosphérique proche du sol est environ 1/160 de celle de la Terre (celle régnant vers 30 km d'altitude chez nous pour le moment ;) ), mais comme c'est du CO2 (44g/mol au lieu de 29 ) la densité martienne est d' environ 1% de la nôtre. C'est techniquement encore réalisable car les dimensions n'augmentent en plus que de 2 ^ (1/ 3 ) ou racine cubique de deux et en tout de 100^(1/3) soit environ 4,64 ( entre 4 à 5 fois plus grand)
En effet l'erreur est de tenir compte de la plus faible gravité de Mars qui n'offre aucun avantage pour un aéronef archimédien car malheureusement le poids du fluide déplacé est diminué dans les mêmes proportions

.

giwa a écrit:L'utilisation en soi de l'hydrogène ne semble donc pas poser de problème majeur ; mais c'est surtout sa production qui réclame de l'énergie et demandera nécessairement le recours à des centrales nucléaires en grand nombre, et en particulier à des H.T.R. surrégénérateurs ( il va y avoir des tabous écolos à briser). Mais, comme vous le faites comprendre, la partie ne sera pas gagner pour autant et il faudra peut-être envisager que l'avion soit utilisé en priorité pour les longues distances et que pour les courtes et moyennes distances, on utilise des moyens de transport plus économes en énergie.

Je viens de passer quelques heures à chercher des analyses systématiques sur le transport aérien dans 50 ans (mon fils a 2 ans, donc ça m’intéresse). Je n’en ai trouvé aucune – elles existent certainement, mais dans des think-tanks qui ne publient pas. Rand, par exemple, n’a rien sur le sujet. C’est dommage, parce que l’A380 et le 787 voleront encore (enfin, s’ils peuvent faire le plein).

Comme le dit lambda0, les avionneurs travaillent, mais des développements nouveaux sont chers, l’A380 est vraiment difficile à justifier, et il n’y a pas de pression réelle pour développer des nouvelles générations à ce stade.

Si on reprend le schéma avion H2 ci-dessus, on voit qu’il s’en faut d’un bon facteur 10 pour retrouver une économie de transport aérien qui tienne la route. Peut-on trouver ce facteur 10 ? Peut-être. Sur un coin de table, je tenterais les hypothèses suivantes.

L’idéologie actuelle est de dire « on ne pourra plus voler en avion, car les combustibles fossiles s’épuisent, que le dégagement de CO2 est un problème, et qu’il faudrait une chaîne de production H2 probablement inacceptable : 1100 centrales de 4e génération ».
Or ce raisonnement ne tient pas compte de deux inélasticités.
a. d’abord, on peut trouver un équilibre plus bas (qui gérerait par la pénurie la demande en explosion, au moins au prix actuel du billet). Que donnerait un billet moyen à 150% ou 300% du prix actuel ?
b. ensuite, le prix cassé du pétrole depuis 50 ans a poussé l’avion optimum vers le jet à mach 0,9 et 11 000 m. Mais à 450 km/h et 7000m, la consommation / km / siège est divisée par 3 à 4

Imaginons un B777 hydrogène. Il vole à 500 km/h, avec 2 ou 4 jets à très forte dilution ou plus sûrement de bonnes hélices, emporte toujours 500 passagers, et se contente de 40 à 50t d’H2 pour 18000 km. Baisser la vitesse, voler plus bas (à la fois pour optimiser le fonctionnement de moteurs adaptés aux basses vitesses, et pour dégager de la vapeur d’eau, issue de la combustion de l’H2, à basse altitude, où son impact sur l’effet de serre devient négligeable (ce dernier point à vérifier)) sont les 2 seules voies possibles de basse consommation. Les projets de type « aile volante qui fait gagner 30% de consommation » imposent quand même des avions de l’ordre de 150m d’envergure pour être aérodynamiquement efficaces. On gagnera 10%.

Imaginons que mon billet vaut durablement 150% de l’actuel ; on doit pouvoir retrouver un équilibre à 50% du trafic actuel (donc 25% des besoins au prix actuel dans 15 ans) et faire voler un plus petit nombre d'avions plus lents à basse consommation.

Voyons même ce que ça donne sila consommation de carburant se stabilise à 200 M t kéro-équivalent par an, soit les 80 M t d’H2 de Lambda0. On a plus d’avions, ou plus gros, qui volent plus lentement - mais sans réduire par rapport au trafic actuel - on peut même faire voler jusqu'à 2 fois plus de passgers, si mon 777 H2 devient la norme.

Je vois mal 1100 centrales, dont 400 aux USA et 300 en Chine. Même regroupées... Mais la surface nécessaire en centrales de production solaires (à concentration) serait de l’ordre de 13000 km2 si on les met toutes en zone ensoleillée ; et 20 000 km2 si on arrive à optimiser avec des centrales en zone tempérée. Ou 10 000 km2 en zone soleil et 300 centrales à répartir au Nord. Les conséquences seraient intéressantes :
- les routes devraient tangenter souvent les zones équatoriales pour optimiser le refueling, la consommation, et quand même prendre les passagers là où ils sont (en zone tempérée)
- il y aurait des hubs à Agadir, Malte, Miami et des liaisons transversales AR moyen-courrier vers les zones plus froides (ou TGV)
- l’investissement sur 20 ans (plus un peu d’exploitation) serait du même ordre en nucléaire qu’en solaire : entre 500 et 1000 Md euros, ce qui ramène le km H2 entre le niveau de prix du km kérosène aujourd’hui et celui qu’il aura dans 5 à 10 ans.
- Mais le nord ne voudra probablement pas autant de centrales nucléaires, alors que le sud sera content (?) à la fois de l’investissement et du trafic, si on implante du solaire dans de telles quantités…
- Alors que, sinon, le soleil du sud reste inexploité (l’électricité et l’H2 ne se transportent pas bien)
- En zones côtières, les stations attireront aussi les navires qui pourraient passer H2.
- Il restera une petite flotille de jets d’affaires et d’avions militaires, qui fonctionneront au gaz (pas longtemps), au charbon distillé, au biocarburant ou au jus d’échalotte.

20000 km2, c’est beaucoup mais pas irréalisable. On peut même imaginer faire voler les avions plus vite, mais je pense que mach 0,9 est une anomalie coûteuse.

On peut aussi imaginer avoir des billets à 50% et moins du prix actuel pour du tourisme de masse en dirigeable ; mais il faut de longues vacances (une semaine pour aller et revenir des US…) et ce n’est pas la tendance. Une petite note sur le dirigeable à venir.

Question subsidiaire : pourquoi se créerait une filière H2, à part pour faire plaisir à M. Rifkin ? Quel serait le déclencheur ? Pour moi, pas les déplacements terrestres. Je ne vois toujours pas pourquoi on dégraderait le vecteur « électricité », qui sait tout faire sauf pousser des bateaux et faire voler des avions, pour fabriquer de l’H2 qu’il faut transporter et consommer, avec des pertes de rendement inacceptables sur la chaîne.

En fait je ne vois pas d’autre application significative, susceptible de développer la filière, que de pousser des gros objets : bateaux, avions (et lanceurs). Seulement après on pourra trouver des applications industrielles (turbines à gaz), et peut-être alors, les bus et camions. Bien sûr, si l’H2 est produit à Agadir, on ne propulsera que les bus d’Agadir à Casablanca.

Pardon de ce long post, mais je me suis un peu lâché, car encore une fois je n’ai trouvé d’analyse prospective complète et indépendante nulle part.

Blindside a écrit:
Je viens de passer quelques heures à chercher des analyses systématiques sur le transport aérien dans 50 ans (mon fils a 2 ans, donc ça m’intéresse). Je n’en ai trouvé aucune – elles existent certainement, mais dans des think-tanks qui ne publient pas. Rand, par exemple, n’a rien sur le sujet. C’est dommage, parce que l’A380 et le 787 voleront encore (enfin, s’ils peuvent faire le plein).
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Question subsidiaire : pourquoi se créerait une filière H2, à part pour faire plaisir à M. Rifkin ? Quel serait le déclencheur ? Pour moi, pas les déplacements terrestres. Je ne vois toujours pas pourquoi on dégraderait le vecteur « électricité », qui sait tout faire sauf pousser des bateaux et faire voler des avions, pour fabriquer de l’H2 qu’il faut transporter et consommer, avec des pertes de rendement inacceptables sur la chaîne.

En fait je ne vois pas d’autre application significative, susceptible de développer la filière, que de pousser des gros objets : bateaux, avions (et lanceurs). Seulement après on pourra trouver des applications industrielles (turbines à gaz), et peut-être alors, les bus et camions. Bien sûr, si l’H2 est produit à Agadir, on ne propulsera que les bus d’Agadir à Casablanca.

Oui, il y a toutes sortes de variables d'ajustement. Noter que des avions volant à 500 km/h perdent peut-être leur dernier avantage par rapport au train pour les voyages terrestres. Reste donc les vols intercontinentaux.
Ce qui est quand même surprenant est que dans le résumé de l'étude cryoplane que j'ai référencé plus haut, les auteurs envisagent une croissance en "business as usual" du transport aérien, jusqu'à ce que les chinois se déplacent autant que les américains de cette façon. Ils évitent aussi soigneusement de parler d'énergie nucléaire et considèrent que tout le H2 peut provenir des renouvelables, ce qui n'est pas très convaincant en regardant les chiffres.
S'il n'y avait que l'aviation, pourquoi pas, mais il faut tenir compte de la compétition (sur l'énergie primaire, pas forcément sur le H2) avec les autres usages : même problème, par exemple, avec le parc automobile (plus de 800 millions de véhicules actuellement).

Pour la filière H2 en général :
Je te conseille la lecture de ce petit livre, qui fait le point sur le sujet.
http://www.amazon.fr/r%C3%A9volution-lhydrog%C3%A8ne-%C3%A9nergie-propre-performante/dp/2866456165
Il y a en fait une multitude d'applications, et un des arguments des promoteurs de l'"économie hydrogène" est que ce vecteur permet de mieux utiliser des sources d'énergie primaires un peu capricieuses et intermittente, en se stockant mieux que l'électricité, et se prête aussi à une production locale. Mais il ne cache pas non plus les nombreuses embûches.
En attendant, les recherches sur la production, le stockage, l'utilisation de l'hydrogène semblent très actives.

A+

**Socrates** Messages : 557 Inscrit le : 27/06/2006 Localisation : Bordeaux

Produire du méthane à partir de l'H2 est facile et présenterait de sérieux avantages... de stockage, de transport, d'utilisation, de sécurité, de performance etc...
limiterait les modifications industielles (utilisation des moteurs actuels de voitures, camions etc... avec seulement des modifications mineures), réservoirs de taille comparitivement plus modeste, disparition des contraintes basse température et même peut-être limitation de notre dépendance au gaz Russe...
Proposition de socrates: lancement de la construction d'une centaine d'EPR d'ici à 2022... soit 6 à 7 par an en moyenne...

Socrates a écrit:Produire du méthane à partir de l'H2 est facile et présenterait de sérieux avantages... de stockage, de transport, d'utilisation, de sécurité, de performance etc...
limiterait les modifications industielles (utilisation des moteurs actuels de voitures, camions etc... avec seulement des modifications mineures), réservoirs de taille comparitivement plus modeste, disparition des contraintes basse température et même peut-être limitation de notre dépendance au gaz Russe...
Proposition de socrates: lancement de la construction d'une centaine d'EPR d'ici à 2022... soit 6 à 7 par an en moyenne...

Tout à fait, la filière hydrogène peut être en amont d'autres filières comme le méthane ou même le méthanol qui, en aval, peuvent s'avérer beaucoup plus pratiques et sûrs. Ceci serait d'ailleurs aussi valable sur la planète Mars où il n'y a pas que H2O, mais aussi CO2 qui permet, après décomposition de H2O pour produire l'hydrogène, de faire réagir ce dernier sur CO2 pour produire du méthane...il faut tout de même envisager d'autres planètes que la Terre sur notre forum, même si la Terre, après tout, elle est dans l'espace ;)

Tout à fait d'accord à l'usage. Le problème se situe au niveau de la fabrication, toujours dans l'hypothèse des solutions "durables" et de volumes très importants (des centaines de millions de tonnes) : il faut disposer d'une source de carbone non fossile, facilement accessible, qui ne dépend pas de la photosynthèse (sinon autant utiliser des biocarburants, et les volumes augmentant, on entre en compétition avec les cultures alimentaires, ou on défriche des forêts).
Reste le CO2 atmosphérique, mais tant que je n'aurais pas vu quelques chiffres montrant combien il en coûte en énergie de capter le CO2 atmosphérique, j'aurais une petite réserve là dessus.
En cherchant un peu, on doit trouver le coût énergétique de fabrication du CH4 envisagé dans Mars Direct à partir de H2, mais ce sera encore un minorant parce que la pression de CO2 sur Mars est supérieure à la pression partielle de CO2 sur Terre.

Tiens, au passage, je viens de recevoir l'Usine Nouvelle de cette semaine, consacré à l'aéronautique, et il y a un article en page 98 sur les carburants du futur pour l'aviation.

A+

giwa a écrit:
Socrates a écrit:Produire du méthane à partir de l'H2 est facile et présenterait de sérieux avantages... de stockage, de transport, d'utilisation, de sécurité, de performance etc...
limiterait les modifications industielles (utilisation des moteurs actuels de voitures, camions etc... avec seulement des modifications mineures), réservoirs de taille comparitivement plus modeste, disparition des contraintes basse température et même peut-être limitation de notre dépendance au gaz Russe...
Proposition de socrates: lancement de la construction d'une centaine d'EPR d'ici à 2022... soit 6 à 7 par an en moyenne...
Tout à fait, la filière hydrogène peut être en amont d'autres filières comme le méthane ou même le méthanol qui, en aval, peuvent s'avérer beaucoup plus pratiques et sûrs. Ceci serait d'ailleurs aussi valable sur la planète Mars où il n'y a pas que H2O, mais aussi CO2 qui permet, après décomposition de H2O pour produire l'hydrogène, de faire réagir ce dernier sur CO2 pour produire du méthane...il faut tout de même envisager d'autres planètes que la Terre sur notre forum, même si la Terre, après tout, elle est dans l'espace ;)

Nota bene : sur Mars, ça se complique un peu, car il ne faut pas oublier l'oxydant qui peut être l'oxygène produit à partir de H2O ou peut-être plus pratique à stocker de l'eau oxygénée concentrée ou peroxyde d'hydrogène H2O2

lambda0 a écrit:Reste le CO2 atmosphérique, mais tant que je n'aurais pas vu quelques chiffres montrant combien il en coûte en énergie de capter le CO2 atmosphérique, j'aurais une petite réserve là dessus.
A+

Effectivement il y a un gros point d'interrogation :?: à ce sujet. Il me semble que les recherches actuelles ne portent surtout que sur le stockage du CO2 et non sur son recyclage qui demanderait des sources primaires d'énergie en amont très puissantes... Peut-être que cela sera d'actualité dans un siècle si nous nous maîtrisons la fusion nucléaire sur la Terre. Nous utiliserons alors peut-être le savoir-faire acquis sur Mars ou sur Vénus, on ne sait jamais!
Pour la récupération proprement dite du CO2 atmosphérique, à part le problème de l'énergie nécessaire, elle ne devrait pas être trop difficile puisque celui -ci est bien soluble dans l'eau froide et peut être dégazé dans l'eau chaude. On peut d'ailleurs peut-être faire mieux en utilisant les propriétés acides de CO2 au moyen de réactions acido-basiques.

Récupérer le dioxyde de carbone aussi bien dans l'atmosphère terrestre que martienne devrait être étudié plus à fond. Sur la Terre on peut envisager dans un premier temps uniquement que de stocker ce dioxyde de carbone dans des réserves géologiques et plus tard si on peut avoir de l'énergie à profusion justement par la fusion nucléaire le retransformer en hydrocarbures et dioxygène: les recherches et les usines qui suivraient pourraient être financées par la taxe carbone et les achats de droits à polluer d'entreprises émettrices de dioxyde de carbone. Pour Mars, il y a deux bénéfices en tirer :
-la fabrication du méthane comme ergol
-mais aussi l'alimentation en dioxyde de carbone pour des végétaux sous serres.
Pour Mars la Nasa a déjà fait des recherches sur des membranes sélectives qui laissent passer préférentiellement le dioxyde de carbone

htt p://www.cidehom.com/science_at_nasa.php?_a_id=171

toute l'actualité : astronautique Aller sur Mars
http://science.nasa.gov/headlines/y2003/images/membranes/MTF_membrane_holder.jpg
http://science.nasa.gov/headlines/y2003/images/membranes/MTF_schematic.jpg

On peut aussi sur Terre utiliser l'eau comme solvant du dioxyde de carbone à basse température et sous forte pression suivi de son dégazage à plus haute température et sous pression réduite

co-développement du spatial et du terrestre.