bouilloire mécanique

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Bonjour,

J’ai en projet de réaliser une bouilloire mécanique (à pédale). Parce que je suis écolo, mais surtout parce que j’aime bien les défis rigolos.

La solution la plus simple serait de mettre un alternateur en sortie du vélo et d’y brancher une résistance plongée dans l’eau à chauffer.

Mais, je vous ai dit que j’aime bien les défis rigolos. J’aimerais donc transformer l’énergie mécanique en énergie thermique sans passer par l’énergie électrique.

Pour ce faire, il existe la machine de Joule qui semble la solution la plus simple. Il s’agit de faire tourner des pales dans un liquide. Les frottements des pales dans le liquide créent de la chaleur.

J’aimerais bien ne pas passer 2h à chauffer mon café. Il faut donc optimiser l’ensemble du système.

Je vois 5 axes possibles d’optimisation :

  1. limitation des pertes thermiques du système (isolation thermique)
  2. maximisation de la transmission thermique (du système au liquide à chauffer)
  3. limitation des pertes mécaniques
  4. viscosité du liquide de la machine de Joule
  5. démultiplication mécanique (le dérailleur)

Pour les 3 premiers axes, l’optimisation est simple et ce sont d’autres critères (coût, praticité…) qui créeront des limitations. Par exemple, plus j’isole thermiquement mon système mieux c’est d’un point de vue rendement. En revanche, au bout d’un moment, ça coûte cher et ça prend beaucoup de place. Mais, je vois vers quoi il faut tendre.

Pour les 2 derniers axes, en revanche, ça me semble plus compliqué : si je prends un liquide de viscosité nulle, je ne vais pas me fatiguer, mais je ne vais pas produire beaucoup de chaleur car les frottements dans le liquide seront nuls. A contrario, si j’augmente la viscosité, il va arriver un point où les pales ne pourront plus tourner et je ne produirais pas non plus de chaleur. En tout cas pas dans le système. Il s’en créera peut-être dans l’arbre de transmission par torsion et très probablement dans mes jambes, mais ce n’est pas l’objectif.

Il en va de même pour la démultiplication.

Ces 2 axes sont d’ailleurs liés : je peux augmenter la viscosité et diminuer la démultiplication ou l’inverse.

Mais comment trouver le juste milieu. Je cale un peu !

Si vous aviez des pistes.

Merci

J’aimerais bien ne pas passer 2h à chauffer mon café. Il faut donc optimiser l’ensemble du système.

Un calcul rapide au doigts mouillé montre que l’énergie mécaniques produite par un humain qui pédale est d:un ordre de grandeur inférieure à l’énergie électrique consommée par la bouilloire (disons, 200 W contre 2000 W).

Quel que soit le système, il te faudra donc environ 10 fois plus de temps pour chauffer ton café avec ton système qu’à la bouilloire. Ça risque d’être vite long et pénible :(

Mais l’idée est amusante.

L’ordre de grandeur donné par SpaceFox est correct. Ça va être fatigant et bien sportif (ou trop lent) !

On peut faire un petit calcul d’ordre de grandeur. On peut considérer un mug d’environ 200 millilitres (soit environ 200 grammes). On veut chauffer ce volume d’eau de disons la température ambiante (20°C) à l’ébullition environ (100°C). La capacité thermique de l’eau est de 4 185 joules par kelvin par kilogramme. Pour faire ça, il faut fournir environ 67 kilojoules à l’eau.

1 watt, c’est un joule par seconde. Autrement dit, pour fournir 67 kilojoules à l’eau, il faut fournir environ 70 watts pendant 1000 secondes (entre 15 et 20 minutes), ou 140 watts pendant la moitié de ce temps. Autant 70 watts, c’est un effort qu’on peut faire assez facilement, autant 140 watts, ça commence à être sportif. Il y a de quoi transpirer et s’essouffler. Au delà de cette puissance, à moins d’être vraiment athlétique, ça commence à être assez intense.

Pour produire cette puissance efficacement (i.e ne pas avoir trop chaud), il faut pédaler sur ton optimum. Le plus simple est probablement un vélo normal avec une transmission relié d’une manière ou d’une autre à ton dispositif.

(À noter que c’est pas forcément écologique selon ce que tu manges, à moins que ça remplace ton sport ou que tu aies du poids à perdre. :D)

OK. J’étais parti sur une puissance développée plus importante (250 W). Mais, effectivement, c’est plutôt pour un très bon cycliste, que je ne suis pas.

On pourrait alors imaginer une bouilloire éolienne ?! Du coup, c’est pas très grave que ça prenne du temps (dans la mesure où l’eau ne refroidit pas plus vite qu’elle n’est chauffée quand même !!).

Et mes problèmes demeurent les mêmes : quelle sont la viscosité et la démultiplication optimales ? La réponse n’est sans doute pas la même que pour la solution à pédales.

Bon, je sais, ma bouilloire risque de prendre un peu de place. Mais c’est pas grave, j’aime bien les défis rigolos…

OK. J’étais parti sur une puissance développée plus importante (250 W). Mais, effectivement, c’est plutôt pour un très bon cycliste, que je ne suis pas.

On pourrait alors imaginer une bouilloire éolienne ?! Du coup, c’est pas très grave que ça prenne du temps (dans la mesure où l’eau ne refroidit pas plus vite qu’elle n’est chauffée quand même !!).

Et mes problèmes demeurent les mêmes : quelle sont la viscosité et la démultiplication optimales ? La réponse n’est sans doute pas la même que pour la solution à pédales.

Bon, je sais, ma bouilloire risque de prendre un peu de place. Mais c’est pas grave, j’aime bien les défis rigolos…

Olivier44

Avec une éolienne, on peut envisager des puissances plus élevées qu’avec un vélo. Mais il faut du vent …

Sinon, tu peux aussi penser à une bouilloire solaire (mais il faut du soleil).

Tu peux aussi imaginer une pompe à chaleur mue par un vélo, mais ce n’est pas évident en DIY.

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Sinon faire des infusions à froid pendant la nuit, ça marche très bien (si on laisse plus de temps pour infuser) pour du thé, de la tisane ou du café par exemple.

Après si on a envie de boire chaud, et pas seulement infusé, visiblement "bouilloire solaire" donne des résultats, par exemple cette page sur un chauffe-eau solaire.

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