[Innovation] Centrale électrique à énergie osmotique

Zozo_MP · 26/01/2011 - 20h41

Bonjour à toutes et à tous

Je reprends un article de futura-sciences de novembre 2007 qui a trouvé une réalisation inauguré en 2009 en Norgève.

Cette centrale à pour objet de poursuivre les essais, mais avec une taille dépassant le stade du laboratoire. L'objectif étant d'avoir vers 2015 une usine fiable ayant un puissance 25MW de façon à maîtriser tous les problèmes techniques.

L'enjeu est important comme toujours pour ces nouvelles sources d'énergies. Le potentiel pour l'énergie d'origine osmotique et de 1500 TWh/an, mais il y a loin de la coupe aux lèvres.
L'osmose est un processus courant de notre environnement et il est déjà exploité par l'homme pour dessaler l'eau de mer, mais dans ce cas ce n'est pas ce qui est recherché.

Comment cela fonctionne :

Cette technologie méconnue du grand public permet de transformer en énergie la différence de salinité entre eau douce et eau de mer.

Lorsque deux masses d'eau, l'une douce, l'autre salée, sont mises en contact à travers une membrane. Il y a alors migration de l'eau douce vers l'eau salée ce qui génère une surpression, qui peut être utilisée par une turbine produisant de l'électricité.
La pression osmotique entre des liquides serait de 25 bars.

Les difficultés techniques

La surface de membrane nécessaire pour produire 1MW serait de 150 000 m² donc la technique d’enroulage divers est un enjeu important.
Le colmatage nécessite d’utiliser de l’eau douce non chargée de particules donc décantée et pré-traitée, ce qui est bien pour la Norvège à l’eau pure mais l’est moins pour le Rhône par exemple.
Les membranes sont d’un coût très élevé et ne dure qu’une dizaine d’année.

Qui peut expliquer
On indique que la pression osmotique entre eau douce et eau salé serait de 27 bars.

Sur wiki
« Si le réservoir contenant l’eau salée est à une pression supérieure à celle de l’eau douce, l’eau douce migre vers l’eau salée tant que la différence de pression n’excède pas une valeur limite (limite théorique avec l'eau de mer : 2,7 MPa, soit 27 bars) ; la surpression ainsi créée peut être utilisée pour actionner une turbine. Dans la pratique, on envisage d'opérer avec une surpression de 1 MPa (10 bars) ; un débit d’eau douce de 1 m3⋅s-1 générerait alors 1 MW. »

La question
Comment la surpression peut se faire sans que l’eau de mer est tendance à remonter vers la pompe, puisque la pression aval est plus forte que la pression amont.

Pour Polo974 il était question que dans ta belle île l'on fasse quelque chose comme ça vers le port de St Rose. Peut être pourras-tu nous dire si le projet à vu le jour.

Cordialement

Sources :

Futura-Sciences
Magasine Energie et développement durable (hors série N°12)
wiki

verdifre · 26/01/2011 - 22h31

Bonjour,
on peut craindre que si cette innovation était utilisée à l'estuaire des fleuves cela pose de gros soucis concernant la biodiversité de ces milieux.
Je pense que c'est une question qu'il faudra au minimum se poser avant d'entammer une telle réalisation
il faudra aussi envisager l'aspect lié au depot de alluvions et à la modification générale du cours d'eau
A part cela , cela semble en effet une technique prometteuse
fred

**papykiwi** · 27/01/2011 - 09h25

Bonjour

Comment la surpression peut se faire sans que l’eau de mer ait tendance à remonter vers la pompe, puisque la pression aval est plus forte que la pression amont.

Entre les deux solutions à concentration différente de sels il y a une membrane "semi-perméable" (qui utilise la propriété de certains corps chimiques "ad-hoc en fonction des sels existants" retenus dans un support textile) qui se comporte comme un clapet anti- retour en hydraulique ou une diode en électronique.
Comme dans tout article d' "info" de chez nous, il n'y a rien qui permette de comprendre et encore moins de quantifier.
Il y en a un peu plus là:
http://www.waterpowermagazine.com/st...ryCode=2056046
Et une photo (de journal)
http://www.greenfudge.org/2010/02/01...c-power-plant/

A+

Zozo_MP · 27/01/2011 - 14h39

Bonjour Papykiwi

d'accord pour le clapet anti retour entre eau douce et salée, mais si l'on regarde les schémas (cf à la page 7) et ici aussi l'eau dans un bassin est à une certaine pression et si on augmente le volume l'eau (pression augmente) il ne peut aller que vers l'aval (la turbine) ou vers l'amont. Donc comment fait on pour que l'eau ne remonte pas vers l'amont.
Quelque chose m'échappe !

Cordialement

PS ; mais que font les scientifiques et Polo qui se la coule douce

.

polo974 · 27/01/2011 - 15h06

pour Ste-Rose, pas entendu parlé, mais avec la sécheresse actuelle (on ne rigole pas, c'est pas drôle), c'est pas le moment...

Sinon, ailleurs, on peut lire que la pression osmotique de l'eau de mer est de 1.2Mpa, et non 2.7...
qui croire...

Mais j'ai du mal à m'imaginer de l'eau qui remonte de 12m, rien que pour se saler un peu... c'est assez étrange comme vision... (bon, on a bien vu qu'on peut aller plus que le vent en vent arrière...)

Sinon, j'ai trouvé cette plaquette avec un joli dessin...

Ouk A Passi · 28/01/2011 - 20h22

Bonjour à tous,

Je découvre ce fil de discussion, et j'éprouve quelques difficultés à ouvrir certains liens qui y sont donnés.

j'ai du mal à m'imaginer de l'eau qui remonte de 12m, rien que pour se saler un peu...

Où avez-vous lu que la saumure remontait de 12 mètres? Merci.

S'agirait-il d'une élévation de niveau d'un mètre par "cellule" osmotique, multiplié par 12 "cellules"?
A moins qu'il ne s'agisse d'un delta de hauteur de 1 cm x 120 "cellules" ... ou bien 1 mm x ...

Cependant la pression osmotique n'est pas négligeable.
Je ne sais si ce lien a déjà été cité.

Osmosis' power was shown in 1748 when French physicist Jean-Antoine Nollet put a pig's bladder filled with alcohol in a trough of water. The bladder swelled and burst -- the more concentrated liquid draws pure water into it.

Traduction:
La force de l'osmose a été mise en évidence en 1748 quand le physicien français Jean-Antoine Nollet mit une vessie de porc remplie d'alcool dans une cuvette d'eau. La vessie gonfla et éclata -- le liquide le plus concentré attire l'eau pure.

En Norvège, il faut utiliser 2 000 m² de membranes pour obtenir l'équivalent énergétique d'une chute d'eau haute de 270 mètres

Ah, quand même

**Tropique** · 28/01/2011 - 21h33

Envoyé par Zozo_MP

Bonjour Papykiwi

d'accord pour le clapet anti retour entre eau douce et salée, mais si l'on regarde les schémas (cf à la page 7) et ici aussi l'eau dans un bassin est à une certaine pression et si on augmente le volume l'eau (pression augmente) il ne peut aller que vers l'aval (la turbine) ou vers l'amont. Donc comment fait on pour que l'eau ne remonte pas vers l'amont.
Quelque chose m'échappe !

Cordialement

PS ; mais que font les scientifiques et Polo qui se la coule douce

.

Quand on demande gentiment à Wikipedia, on a des réponses:
http://en.wikipedia.org/wiki/Osmotic_power
Ici, c'est le PRO qui nous concerne, et cela ne semble pas un processus très linéaire ni très lisse: il faut pomper de l'eau dans des chambres, etc.
Mais, bon, j'imagine que quelqu'un trouvera une solution plus fûtée, comme de mettre l'installation à une profondeur suffisante pour avoir une pression d'eau salée suffisante, ou quelque chose de similaire.
Les autres techniques semblent assez anecdotiques pour l'instant.

polo974 · 29/01/2011 - 09h40

Envoyé par Ouk A Passi

Bonjour à tous,

Je découvre ce fil de discussion, et j'éprouve quelques difficultés à ouvrir certains liens qui y sont donnés.
Où avez-vous lu que la saumure remontait de 12 mètres? Merci.
...
Ah, quand même

Mes excuses, comme c'est 1.2Mpa, soit 12 bars, j'aurais dû écrire 120m (cent vingt mètres), ce qui est encore plus étonnant...

Je comprends maintenant pourquoi je dois arrêter le beurre demi-sel...

Zozo_MP · 29/01/2011 - 11h45

Bonjour Tropique

Merci pour le lien et il est vrai que je ne cherche jamais les informations en anglais.

Je dois dire que c'est à peine plus clair.

Voilà ce que je serais tenté de comprendre après avoir lu cet article.

C'est que le chambre une fois remplie serait fermée puis l'osmose (que j'avais bien compris ) fait monter la pression jusqu'à 12 bars.

Une fois cette pression atteinte on ouvre une vanne qui va vers la turbine dès que la pression arrive en dessous d'un certain seuil (lequel ???)c'est une autre bache qui prend le relais. La première bâche est à nouveau remplie d'eau de mer puis fermée pour que le cycle puisse recommencer.
Donc selon vous quelle serait la plage d'utilisation utilise entre 12 bars et "N" bars.
Comment faire pour avoir une pression relativement constante dans l'alimentation de la turbine qui même pelton ne doit pas être pratique pour produire un courant stable avec des vitesses très variables.
Le schéma et les informations ne sont pas explicites sur ce point et cela se comprend on oublie de mettre la bonne information ce qui est de bonne guerre vis-à-vis des concurrents.
L'astuce doit être dans le "pressure exchanger".
Je vais me fendre d'un petit schéma pour avis mais j'aurais besoin de votre aide pour définir la pression d'usage en tête de la turbine (ils disent 10 bars mais est-ce la pression à l'entrée de turbine ou pression dans les bâches ???)

Qu'en pensez vous ?

Cordialement
.

polo974 · 29/01/2011 - 12h16

Le principe est très simple:
un volume équipé d'un accumulateur.
branché dessus:
une arrivée d'eau douce au travers d'une membrane permettant de maintenir 12 bar. débit: disons 1000l/mn
une arrivée de saumure concentrée (ou de sel carrément, mais sous forme de saumure, ça doit être plus facile à faire). débit: disons 100l/mn avec 40kg de sel de charge.
une sortie au travers d'une turbine avec réglage du débit à 1100l/mn dès lors que la pression est de 12bars.

donc en entrée, on a 1100 l/mn, dont 100l/mn doivent être pompés à 12 bar.
en sortie 1000l/mn sous 12bar de pression
résultat:
bilan énergétique positif.

Ici, ils donnent la formule de la pression osmotique, et donnent 29 bar en résultat...
ça permettrait d'augmenter sérieusement la production d'électricité sur les centrales hydro en bord de mer (sauf qu'il faut du sel (donc des marais salants)), et que les turbines ne travailleraient plus seulement en eau douce...

**Tropique** · 29/01/2011 - 12h48

Je verrais l'échangeur osmotique placé à une centaine de m de fond: l'eau douce, dans sa descente fait tourner la turbine et est évacuée au fur et à mesure dans l'eau de mer.
Cela permet un process linéaire et continu, sans nécéssiter de pompage auxiliaire.

polo974 · 29/01/2011 - 16h32

Je préfère avoir une usine en surface, d'autant que pour amorcer la chose, il faudrait pomper de l'eau douce dans la colonne...

Michel S. · 29/01/2011 - 18h00

Envoyé par Tropique

Je verrais l'échangeur osmotique placé à une centaine de m de fond: l'eau douce, dans sa descente fait tourner la turbine et est évacuée au fur et à mesure dans l'eau de mer.
Cela permet un process linéaire et continu, sans nécéssiter de pompage auxiliaire.

Bonjour Tropique et les autres,le problème est que si tu mets l'installation en profondeur (en mer pour le sel), l'augmentation de pression côté sel va contrer la pression osmotique et il n'y aura plus de consommation d'eau douce...
En fait si je comprend bien le schéma ce qu'ils appellent "échangeur" de pression sur l'entrée "salée" serait en fait un peu comme les turbots où les gaz d'échappement sont source d'énergie pour augmenter la pression d'admission; donc on injecte du "salé" (sous pression) qui par osmose augmente de volume(par dilution) et alimente la turbine; on peu aussi comparer avec les pompes à chaleur qui fournissent plus d'énergie qu'elles consomment (en électricité), le reste provenant de l'environnement...

**Tropique** · 29/01/2011 - 18h18

Envoyé par Michel S.

Bonjour Tropique et les autres,le problème est que si tu mets l'installation en profondeur (en mer pour le sel), l'augmentation de pression côté sel va contrer la pression osmotique et il n'y aura plus de consommation d'eau douce..

Rien n'oblige à descendre l'installation sous le niveau où la pression de la mer est plus grande que la pression osmotique.
C'est pour cette raison que j'ai parlé d'une centaine mètres.

polo974 · 30/01/2011 - 06h48

La menbrane osmotique va créer un flux qui permet de contrer une pression de 10 à 29 bars (on ne chipote pas là dessus).

Si on met ça à 100m de fond (ou 290 pour les optimistes), ça permet un flux d'eau douce depuis la surface.

Mais pour exploiter ce flux, il faut turbiner juste à coté de la membrane donc au fond, car si on le fait en surface, on fera de la cavitation géante.

Car c'est comme un barrage de hauteur, on met les machines en-bas.