Micro éolienne par impression 3D pour charger une goPro

[Etudiant_Polytechnique]

Bonjour à tous,

Dans le cadre d’un projet scientifique à l’Ecole Polytechnique nous (5 étudiants de 2e année) souhaitons réaliser une micro éolienne par impression 3D, pour charger une goPro (caméra portable utilisée dans de nombreux sports extrêmes tels le parachutisme, le ski, la moto cross, le VTT etc) ou autre appareil électronique de petite autonomie.

IMPORTANT : nous ne déposons aucun brevet pour ce projet, notre but est de travailler en total open source, afin que les gens se sentent libres de nous aider gratuitement pour ensuite reprendre nos travaux à leur compte. Toutes nos avancées seront publiées en temps réel pour que chacun puisse aider et utiliser nos travaux à sa mesure.

OBJECTIF : fabriquer une micro-éolienne, moins de 1,5 cm dans sa dimension la plus grande, en plastique léger et résistant, afin de la fixer sur un boitier goPro pour la charger en cours d’utilisation.

MOYENS : Nous souhaitons réaliser cette micro-éolienne par impression 3D pour des questions évidentes de coût de prototypage. En effet, réaliser un prototype d’un objet très petit et minutieux coûte cher. Surtout si il faut le modifier maintes fois. c’est pourquoi l’impression 3D nous semble le plus adapté, sachant que nos composants seront de la taille du mm ou moins pour certains.

NOS QUESTIONS : Pour ce faire, nous devons résoudre certaines interrogations, et c’est là que vous intervenez !

1) Quel matériau : il existe plusieurs plastiques dispo pour l’impression 3D, il nous faut un matériau léger et surtout très solide pour résister à des conditions de vent très violentes (imaginez un skieur, un parachutiste etc ...).

2) Quelle forme donner à nos pales pour d’une part tourner dès des vents faibles, respecter les dimensions très petites que nous souhaitons : pas plus de 1cm de diamètre. De plus elles doivent résister à des vents et vitesses de rotation extrêmes, donc avoir une certaine souplesse.

3) Quel moteur utiliser ? Nous devons en effet charger une batterie de goPro ou téléphone mobile. Existe-t-il des moteurs capables de générer des courants de l’ordre de quelques dizaines voire centaines de mA ?

MERCI beaucoup pour vos éventuels commentaires, suggestions et remarques pour nous aider !!

Ce projet peut être utilisable pour ne nombreuses autres applications (alimenter des guirlandes en hauteur, profiter des multiples petits courant d’air qui se faufilent partout et ainsi profiter de sources d’énergies insoupçonnées etc).
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[harmoniciste]

Bonjour,
Un calcul grossier de la puissance maximum délivrable par une éolienne (limite de Betz) montre qu'un diamètre de 1cm à 10 m/s ne permet pas d'espérer mieux que 10 mW, et sans doute encore bien moins, à cause du faible nombre de Reynolds. Or, charger 100 mA sous 5volts nécessite 500 mW, non?

[fabang]

Il faudrait dire quelle est la vitesse minimum. Comme deja dit, à 36km/h une helice présentant une surface 50 fois plus grande. Si la vitesse est de 200k/h on pourra gagner un peu.

[azad]

Salut.
Je note dans les sports extrêmes cités la présence de "parachutisme".
Méfiez-vous des polytechniciens, ils sont pire que les énarques et faire sauter en chute libre un parachutiste de 9000 m d'altitude dans le seul but de recharger une batterie (que je suppose être " à charge rapide") n'est sans doute à leurs yeux qu'un problème annexe. L'idée d'utiliser des batteries un peu plus conséquentes que nécessaire ne pouvant émaner que du lot des béotiens que nous sommes, ne peut qu' être jugée à la fois triviale et anachronique et donc à écarter. Que l'on puisse charger une batterie sur un VTT ou une moto (même cross) est un sujet d'étude pour la troisième année. Patience, la Dynamo X va voir le jour en 2016.

GG
PS C'était pour rire, pardon.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Etudiant_Polytechnique]

Merci harmoniciste et fabang pour vos réponses si rapides.

Il est vrai que notre plus gros défis sera sans doute d'atteindre une puissance convenable pour charger la goPro. Cependant notre principal atout est la condition d'utilisation : on peut presque toujours espérer un vent >= 10m/s.

En faisant le calcul de la limite de Betz, on obtient (si je ne me suis pas trompé) : P= 8/27 x 1,20 (masse vol de l'air) x 0,0003 (surface pour 1cm de diamètre) x 1000 (v au cube) soit 0,10 W.

Or, n'excluant pas de mettre jusqu'à 3 micro éoliennes en série les unes à côté des autres, je pense qu'on peut espérer charger la batterie dans des conditions certes inférieures à un cable usb, mais suffisantes à un utilisateur longue durée pour augmenter considérablement la vie de sa caméra.

Je prends note de la difficulté que cela peut représenter d'obtenir un rendement suffisant, quitte à rogner sur le style et augmenter très légèrement la surface.

Encore merci pour vos réponses.

[wizz]

Bonjour à tous,

Dans le cadre d’un projet scientifique à l’Ecole Polytechnique nous (5 étudiants de 2e année)


OBJECTIF : fabriquer une micro-éolienne, moins de 1,5 cm dans sa dimension la plus grande, en plastique léger et résistant, afin de la fixer sur un boitier goPro pour la charger en cours d’utilisation.

ETAPE PRELIMINAIRE : CALCULS THEORIQUES (même avec estimation à la louche)

NOS QUESTIONS : Pour ce faire, nous devons résoudre certaines interrogations, et c’est là que vous intervenez !

1) Quel matériau : il existe plusieurs plastiques dispo pour l’impression 3D, il nous faut un matériau léger et surtout très solide pour résister à des conditions de vent très violentes (imaginez un skieur, un parachutiste etc ...).

2) Quelle forme donner à nos pales pour d’une part tourner dès des vents faibles, respecter les dimensions très petites que nous souhaitons : pas plus de 1cm de diamètre. De plus elles doivent résister à des vents et vitesses de rotation extrêmes, donc avoir une certaine souplesse.

3) Quel moteur utiliser ? Nous devons en effet charger une batterie de goPro ou téléphone mobile. Existe-t-il des moteurs capables de générer des courants de l’ordre de quelques dizaines voire centaines de mA ?

MERCI beaucoup pour vos éventuels commentaires, suggestions et remarques pour nous aider !!

5 étudiants, et autant de crétins
la moindre des choses, c'est de commencer par une estimation du résultat
si c'est très négatif, alors inutile de passer à ces questions ci-dessus
si c'est super positif, alors on fonce (après avoir revérifié les calculs....)
et si c'est 50/50, alors il faudra affiner les calculs avec des paramètres plus précis et non plus des estimations à la louche

Par exemple, j'ai 30000€. Alors ça serait bien d'investir. Mais si les premiers calculs donnent un rendement de de 0.5% par an sur un contrat bloqué pendant 8 ans, alors tout de suite, on peut laisser tomber ce projet d'investissement et placer cette somme sur des livrets A
En revanche, si les premières estimations donnent un rendement annuel de 6%, alors on peut passer à l'étape suivante, et poser des questions

Alors, une micro éolienne de 1cm de diamètre (qu'on dira que c'est une section 100% utile), ça donne quoi comme énergie, et sous quelles conditions?
Bref, tracez une courbe Energie/vitesse vent
Puis analysez les conditions d'utilisation d'une Go Pro par la plupart des gens (tout le monde ne fait pas des sauts parachute...). Dans quelle plage de vitesse du vent se retrouvent ils? Combien de personnes pourraient bénéficier l'emploi d'une telle éolienne (selon son énergie produite)
Et enfin....comparer avec la solution basique adoptée par les gens pour avoir davantage d'autonomie: acheter une deuxième batterie


Vous êtes dans une prestigieuse école. Vos profs ne vous jugeront pas uniquement sur vos compétences techniques pour trouver une solution. On vous jugera aussi sur votre analyse, votre pertinence, vos approches...
On vous demandera de concevoir des roues carrées pour des voitures, et vous seriez surement capables de parvenir à un résultat. Mais il manquera la remarque "mais à quoi ça sert des roues carrées..."

[DAUDET78]

"mais à quoi ça sert des roues carrées..."

A faire du business !

Le marché est colossal

[azad]

Ha, on n'avait pas pensé à la vitesse du vent. Ce que c'est que d'être monotechnicien. Reste plus qu'à prier Sainte Lucie de Syracuse, patronne des électriciens, pour qu'elle intercède avec Eole afin qu'il souffle dans le bon sens.

[Etudiant_Polytechnique]

Bonjour Wizz, merci pour votre coup de fouet qui ne manquera pas de nous motiver à travailler.

Notez juste que notre projet ne s'inscrit pas dans une démarche lucrative, mais purement technologique. Bien qu'une étude de marché reste indispensable, en réaliser une sur les goPro resterait beaucoup trop restrictive. En effet comme nous l'avons précisé dans notre premier message, nous souhaitons réaliser une éolienne ayant un rapport énergie/taille maximal, pas forcément pour la goPro. Le champ des possibles est infini car tout le monde est libre d'utiliser notre produit pour une quelconque application industrielle ou particulière.

Quant aux potentiels utilisateurs goPro cherchant à allonger la durée de vie de leur batterie de manière écologique dans de bonne conditions de vent, nous pensons avec confiance qu'ils existent : un marin sur son bateau à voile (Route du Rhum et Volvo Ocean Race en ce moment à l'appui), un skieur de randonnée, un treck en VTT ou moto, un chercheur/scientifique sur le terrain pour quelques temps, une journée à ski, une journée en planche à voile etc ...

Par ailleurs, à propos de la roue carrée, j'ai des amis qui planchent sur le sujet en 3e année (c'est hors programme pour les 2e année, car trop de calculs théoriques) !

[DAUDET78]

un marin sur son bateau à voile

Ca existe déjà :
Avec de l'air http://www.accastillage-diffusion.co...liennes,10682/
Avec de l'eau http://www.watt-water.com/

[Etudiant_Polytechnique]

Oui merci, je parlais des utilisateurs goPro : une goPro fixée sur le bateau qui se recharge indépendamment du système de charge des batteries de service et de moteur. Relier ces gros engins à la goPro n'aurait pas beaucoup d'intérêt, autant brancher la goPro sur la prise 12V du bord.

[WizardOfLinn]

Au fin fond de la savane africaine, les pasteurs Masais chargent leur téléphone portable avec une petite dynamo à manivelle...
"écologique" et "éolienne" sont seulement des mots clés à la mode.

Pour ce qui est du prototypage en impression 3D : j'utilise souvent ce procédé, entre autres, et je doute un peu que vous arriviez à produire ainsi des composants mécaniques de taille millimétrique ainsi, à moins d'avoir vraiment accès à des machines "haut de gamme". La plupart des impressions 3D restent assez grossières.
En plastique, les imprimante 3D "grand public" utilisent surtout de l'ABS, qui n'est pas particulièrement résistant, ou des plastiques biodégradables.
Pour du solide, il faudrait du polycarbonate, par exemple, mais je n'en ai pas vu utilisé en impression 3D. Et s'il y a des pièces en mouvement relatif, avec des frottements, il y a encore d'autres plastiques mieux adaptés, minimisant les pertes par frottement.

[wizz]

Bonjour Wizz, merci pour votre coup de fouet qui ne manquera pas de nous motiver à travailler.

Notez juste que notre projet ne s'inscrit pas dans une démarche lucrative, mais purement technologique.

Bien qu'une étude de marché reste indispensable, en réaliser une sur les goPro resterait beaucoup trop restrictive.

En effet comme nous l'avons précisé dans notre premier message, nous souhaitons réaliser une éolienne ayant un rapport énergie/taille maximal, pas forcément pour la goPro. Le champ des possibles est infini car tout le monde est libre d'utiliser notre produit pour une quelconque application industrielle ou particulière.

le business, la commercialisation, la production, c'est plus tard
MAIS pour commencer, ON FAIT DES CALCULS, un dimensionnement
ils sont où ces calculs préliminaires

c'est bien de souhaiter une éolienne ayant un rapport énergie/taille maximale, avec votre question n°3. Mais ce moteur, cet alternateur ne pourra pas produire plus d'énergie électrique que lui même aura reçu en énergie mécanique (et après les pertes de rendement). L'énergie est conservative, ça ne vous rappelle rien comme notion? Rien ne se crée, rien ne se perd....

bref, faites 2 calculs, 2 graphes
le premier donne l'énergie MECANIQUE produite par une éolienne en fonction de sa taille, pour une vitesse du vent donnée
le deuxième donne l'énergie mécanique produite en fonction de la vitesse, pour une taille donnée
ce n'est qu'ensuite que vous pourrez avancer

[PIXEL]

hello ,
il "semble bien" que c'est une gopro qui a esquinté Shumacher...
si , en plus , on ajoute des bricolos scabreux sur cette caméra , ça va être l’hécatombe !

[harmoniciste]

En faisant le calcul de la limite de Betz, on obtient (si je ne me suis pas trompé) : P= 8/27 x 1,20 (masse vol de l'air) x 0,0003 (surface pour 1cm de diamètre) x 1000 (v au cube) soit 0,10 W.

Vous vous êtes malheureusement trompé deux fois :
1) 1 cm de diamètre correspond à une surface de 0,000075 m2, soit quatre fois moins que votre surface.
2) Le coef 8/27 de la limite de Betz se rapporte à la puissance théorique ½ ρ S V3 et non à ρ S V3 comme vous l'avez supposé.

[Zozo_MP]

Bonjour

Je n'ai pas réagis tout de suite car je risquait d'être très désagréable.

Comme l'on dit mes collègues de forum vous prenez le problème à l'envers on ne cherche pas la référence du plastique avec une printer3D (ça fait geeck).

Vous avez trois problèmes théoriques et pratiques à résoudre et quelques problèmes annexes.

Commencez par faire la liste des problèmes à résoudre tout en les classant par ordre décroissant d'importance. et pour chaque item mettre les difficultés à résoudre Après nous pourrons discuter de chaque point.

Premièrement abandonné l'idée d'éolienne ce qui est absurde pour quelque chose d'aussi petit mais parlez plutôt de système permettant de récupérer l'énergie du vent.
Deuxièmement Concentrez vous sur le bidule qui va produire l'électricité est-ce un micromoteur transformé en générateur ou est-ce plutôt un autre système bien plus porteur et technique par exemple.
Dans les difficultés à résoudre si vous vous obstinez sur un système rotatif (moteur générateur) vous allez avoir un problème mécanique extrêmement difficile à résoudre (même avec ball bearing montée en X), c'est ! c'est !

Oui c'est tout simplement la vitesse de rotation car au lieu de vous focaliser dès le départ sur la vitesse minimale pour la mise en production c'est plutôt sur la vitesse max qui est le problème.

Pourquoi la V max est elle un problème je vous laisse trouver et au cas ou vous ne sauriez pas répondre posez la question ici.

Nous verrons le troisièmement plus tard ainsi que les ièmement suivants

Il y a pas mal de chose à mettre dans la liste de PB

Cordialement

[Dynamix]

Salut
Le but à atteindre est de charger une LiPo de 1,05 mAh .
Ce genre d' accu ne supporte pas les charges lente , soit 0,5C minimum , ce qui donne 0.5025 A avec une tension moyenne de 3,8 V (un peu plus que le nominal 3,7)
Compte tenu d' un rendement du circuit de charge de 80% , il faut donc produire 2,4 W pendant 2 Heures .
A qui il faut ajouter le rendement médiocre du générateur .
De plus pour que l' hélice ait un rendement correcte dans toutes les conditions de vent et n' atteigne pas des vitesse de rotation délirantes (500 000tr/min) il faut un pas variable .
Bon courage dans votre utopie .

[Jaunin]

Bonjour, Etudiant_Polytechnique,
Un lien qui peut vous intéresser.
Cordialement.
Jaunin__

http://www.heliciel.com/helice/calcu...ce%20ailes.htm

[polo974]

à mon avis, c'est des élèves d'une école genre hec ou scipo qui se font passer pour des X pour les descendre...

c'est pas possible autrement...

(enfin, j'espère...)

[DAUDET78]

à mon avis, c'est des élèves d'une école genre hec ou scipo qui se font passer pour des X pour les descendre...

Moi, je pensais élèves en MathSup(1)
(1) Maternelle supérieure

[Zozo_MP]

Bonjour à Tous

en tout les cas pas très assidu sur ce fil, trop intelligent comme d'hab pour venir s'abaisser à comprendre ce que les mécaniciens et autres techniciens pointus de ce forum savent chacun dans leur métier .

Si ça continue on va porter plainte contre X

[Sanglo]

Bonsoir à tous

en tout les cas pas très assidu sur ce fil ...

Normal.

Dans le cadre d’un projet scientifique à l’Ecole Polytechnique nous (5 étudiants de 2e année) souhaitons réaliser une micro éolienne par impression 3D

Ils ont vu le fil de Daudet qui rend l'impression 3D obsolète ... alors les polytechnichiens ont trouvé un autre os à ronger

A++

[Zozo_MP]

Bonjour

Les hyper brillants étudiants de l'X et grands donneurs de leçon aux autres lorsqu'ils sont terminés leur cursus ont dû être satellisés en position géostationnaire (donc très loin) de la piétaille que nous sommes à leurs yeux.

Cordialement

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