Stokage énergie solaire

[invité576543]

On utilise la formule E = m x g x h

Si h=67 m, ce n'est valable que pour le haut de la couche d'eau.

Si le réservoir est cylindrique, faut diviser par 2, plus généralement faut un facteur correctif...
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[invité576543]

Cette énergie pourrait donc être stockée tous les jours et restituée toutes les nuits.

Uniquement s'il y a un réservoir inférieur de même capacité. Sinon, c'est le volume du réservoir inférieur qui limite l'énergie électrique qu'on peut stocker/restituer/stocker/etc.

[invite897678a3]

Bonjour,

Uniquement s'il y a un réservoir inférieur de même capacité. Sinon, c'est le volume du réservoir inférieur qui limite l'énergie électrique qu'on peut stocker/restituer/stocker/Vetc.

C'est bien le but recherché pour le barrage de Grand Maison, avec l'usine du Verney

[zyket]

Bonjour,

et merci pour cette précision. Je fais des calculs savants et je ne sais même pas comment ça marche.

Plus j'avance, plus je présent de nouveaux problèmes.

A+

[invité576543]

C'est bien le but recherché pour le barrage de Grand Maison, avec l'usine du Verney

Certes, mais c'est un bon exemple où c'est le volume du réservoir inférieur qu'il faut prendre en compte (14 Gm³), nettement plus petit que celui de la retenue principale (137 Gm³) si on veut calculer la capacité en stockage jour/nuit. Non?

[zyket]

Me revoilà

Sur le site http://clients.rte-france.com/lang/f...e_j_plus_2.jsp
j'ai trouvé le beau graphique de l'évolution de la puissance électrique "absorbée" par la France au cours d'une journée. On peut donc en mesurant l'aire orange sous la courbe avoir une bonne estimation de la quantité d'énergie consommée en une nuit en France cf pièce jointe (attention l'axe des abscisses n'est pas à 0 Mw mais 41500 MW)
Après moultes conversions de pixels en MW, je trouve une consommation électrique de la France pendant une nuit de 675 961 MWh.

Conclusion : si mes calculs ne sont pas faux, il faudrait 675961 barrages comme Génissiat pour stocker une nuit de consommation électrique en France. Ca va faire beaucoup de vallées inondées et de réservoirs inférieurs !!

Comme le savait déjà LPFR le stockage de l'énergie c'est un vrai casse tête.

A propos de la remarque de Michel

Si h=67 m, ce n'est valable que pour le haut de la couche d'eau.

Si le réservoir est cylindrique, faut diviser par 2, plus généralement faut un facteur correctif...

Le correctif est-il vraiment nécessaire ? La hauteur de chute dans un barrage ne peut-elle pas être considérée comme constante : la variation d'altitude de la surface devant être faible par rapport à la hauteur de chute. Le correctif dont il est question tient-il compte des pertes de charges (dont il est vrai je ne me suis pas soucié, ni d'aucun rendements d'ailleurs) ?


Tous mes beaux calculs se sont fait à partir des données du barrage de Génissiat qui n'a pas une hauteur de chute extraordinaire puisqu'il n'a pas été conçut pour cela. Quand serait-il avec des hauteur de chutes de l'ordre de centaines de mètres : par exemple 700 m pour simplifier les calculs ? Le nombre de barrages serait divisé par 10 mais serait quand même de l'ordre de plusieurs dizaines de milliers. Je doute qu'il existe autant de sites possibles en France.

A bientôt

[calculair]

Bonjour,

La consommation pour une nuit est bien de l'ordre de 500 000 MWh

Le volume de la retenue de Genissiat serait de l'ordre de 50 M m3

m g h en prenant h = 50 m, g = 10 donne 25000 G Joules

Si on tire dessus pendant 10 h àu 36 ks ( kilosecodre )

Cela fait environ 700 MW

Il faut donc prés de 1000 barrages

En superficie de retenue d'eau, peut être celle de la France ?


Même si on augmente la hauteur, d'un facteur 10 cela reste difficile à realiser

[YBaCuO]

Bonsoir,

Le volume du réservoir du barrage de Génissiat est de 56 Mm³. Si on considère une variation de volume admissible de 10% , cela permet de stocker de l'ordre de 1GWh.

La production annuelle du barrage est de 1,7 TWh/an (d'après le wiki allemand, les 17 GWh du wiki français me paraissent fantaisistes), cela nous fait une puissance moyenne de 200 MW.
La puissance maximale du barrage est de 420 MW.
Cela nous laisse 220MW de marge de puissance par rapport au débit moyen du fleuve.

1GWh permet donc de faire fonctionner la centrale à plein régime pendant environ 4h et demi, sous réserve que l'hypothèse de variation de 10% du volume soit réaliste.

[calculair]

Bonsoir,

Le volume du réservoir du barrage de Génissiat est de 56 Mm³. Si on considère une variation de volume admissible de 10% , cela permet de stocker de l'ordre de 1GWh.

La production annuelle du barrage est de 1,7 TWh/an (d'après le wiki allemand, les 17 GWh du wiki français me paraissent fantaisistes), cela nous fait une puissance moyenne de 200 MW.
La puissance maximale du barrage est de 420 MW.
Cela nous laisse 220MW de marge de puissance par rapport au débit moyen du fleuve.

1GWh permet donc de faire fonctionner la centrale à plein régime pendant environ 4h et demi, sous réserve que l'hypothèse de variation de 10% du volume soit réaliste.

BOnjour,

Tes chiffres paraissent réalistes, mais c'est terrible pour les ecolo 100% ..... , il reste les accumulateurs chimiques qui ont fait des progrés extraordinaires ces dernières années....

[invité576543]

Le correctif est-il vraiment nécessaire ? La hauteur de chute dans un barrage ne peut-elle pas être considérée comme constante :

On peut le négliger si on ne vide pas totalement le réservoir.

Ma remarque portait sur le calcul initial qui cherchait à calculer le total de l'énergie potentiel disponible pour le réservoir, en multipliant par gh la masse totale d'eau dans le réservoir.

[invité576543]

En superficie de retenue d'eau, peut être celle de la France ?

Loin de là...

Si on prend 500 GWh, cela fait disons 2 PJ.

Sur 50 m de chute, cela représente 4 T(kg) d'eau, soit 4 Gm³.

Sur une épaisseur de 10 m, cela donne 0,4 G(m²), soit 400 (km)².

Autre calcul, prenons le lac Léman.

570 (km)², la surface à 372 m au-dessus de la mer Méditerranée. Le mètre supérieur correspond à une énergie potentielle de 572 (km)² x 1 m x 1000 kg/m³ x 372 m x 10 m/s² = 2 PJ

Cordialement,

[zyket]

Bonjour,

@calculair

Bonjour,

...

Le volume de la retenue de Genissiat serait de l'ordre de 50 M m3

...

pourquoi 50Mm^3 de volume de retenue pour le barrage de Génissiat ? sur le site http://fr.structurae.de/structures/d...fm?ID=s0003829

on donne : volume de retenue 56.00hm^3.

Moi je lis hm^3 comme des hectomètres cubes et 56.00hm^3 comme 56 hectomètres cubes soit 56 x10^2 m^3.

Ce qui fait un cube d'un peu moins de 18 m de côté ce qui j'en conviens est fort peu(ce que j'aurais du vérifier avant de poursuivre dans mes calculs), Merci de me préciser mes erreurs et tes sources.

A+

[zyket]

Rebonjour

@calculair

..
La consommation pour une nuit est bien de l'ordre de 500 000 MWh

Le volume de la retenue de Genissiat serait de l'ordre de 50 M m3

m g h en prenant h = 50 m, g = 10 donne 25000 G Joules

...

Donc la quantité d'énergie de niveau pouvant être stockée par Génissiat est de 25000GJ.

En convertissant 25000 Giga Joules en Wh, sachant que 1Wh équivaut à 3600 Joules, j'obtiens : 25000 x 10^9 /3600=7 x 10^9Wh soit 7GWh

Donc la quantité d'énergie de niveau pouvant être stockée par le barrage de Génissiat est de 7GWh

Combien de barrages comme Génissiat représente la consommation française d'une nuit ?

consommation électrique d'une nuit : 500 000 MWh = 500 GWh

500/7=71

D'après mon calcul il ne faudrait donc que 71 barrages comme Génissiat pour stocker l'énergie électrique consommée en une nuit en France.

Nous ne sommes pas du tout dans les mêmes ordres de grandeur !!

Après il est vrai qu'il faudrait augmenter sûrement le nombre de turbines pour augmenter la puissance de ces barrages. Est-ce techniquement possible ?

En tout cas que penser de mon calcul ?

A+

[calculair]

Bonjour,

Pour info;
Données sur le barrage de Genissiat
http://fr.wikipedia.org/wiki/Barrage_de_G%C3%A9nissiat

tu liras aussi
Le débit turbinable total de la centrale hydroélectrique est de 750 m3/s.

[calculair]

Re bonjour

750m3 /s sur 60m cela fait pour mgh

750x 10³ x 10 x 60 = 450 M J/s ou 450 MW seulement....

[zyket]

Bonsoir à tous,

me revoilà avec les données du barrage de Grand'Maison trouvées sur

http://www.musee-hydrelec.fr/HTML/grandmaison.html

Comme il est mentionné sur le site, le complexe industriel de Grand'Maison est une Station de Transfert d'Energie par Pompage (STEP). C'est exactement ce que je cherchais pour répondre à mon problème de stockage d'énergie solaire.

Les données :

Puissance : 1820 MW
Volume réservoir amont : 137 Mm^3
Volume réservoir aval : 13.7 Mm^3 (cf remarque de Michel (mmy))
hauteur de chute brute Grand'Maison (production électricité) : 817 m à 922 m
hauteur de chute brute Verney (pompage) : 821 à 955 m

On a donc :
- une hauteur de chute, h=850 m en moyenne
- un volume d'eau pouvant être pompé de 13.7 Mm^3 (cf remarque de Michel (mmy)) soit une masse, m=13.7 Gkg
- l'accélération terrestre, g=10m/s²

D'où l'énergie potentielle de niveau pouvant être stockée de :
E=m x g x h

de l'ordre de :

E=13.7 x 10^9 x 10 x 850 = 11645 x 10^10 Joules

E=1.16 x 10^14 Joules

Conversion des Joules en Wh
E=1.16 x 10^14/3600=3.23 x 10^10 Wh soit E=32.3 GWh


1ère conclusion :
La quantité d'énergie de niveau (potentielle de niveau ? je ne sais pas comment on doit dire) pouvant être stockée par la STEP de Grand'Maison/Verney est de 32.3 GWh.



On a vu la quantité d'énergie électrique consommée en 1 nuit par la France : de l'ordre de 500 GWh.

Combien de STEP comme Grand'Maison pour stocker l'énergie électrique consommée en 1 nuit en France ?

500/32.3= 15 STEP


2ème conclusion :
15 STEP comme Grand'Maison suffiraient donc pour stocker une énergie solaire produite pendant la journée pour être consommée en 1 nuit pour toute la France.



Le stockage de l'énergie est une chose, mais la puissance à fournir en est une autre. Vu le graphique de la variation de la puissance électrique consommée en France au cours d'une journée, on voit que les pics de consommation approchent les 70 000 MW soit 70 GW en hiver (cf
http://clients.rte-france.com/lang/f...e_j_plus_2.jsp
la journée du 12/12/2009)

La puissance de Grand'Maison est de 1820 MW soit 1.82 GW.

Il faudrait donc 70/1.82 = 38 STEP comme Grand'Maison pour pourvoir aux pics de consommation électrique.


Que penser de ce nombre de 38 Stations de Transfert d'Energie par Pompage qui pourraient subvenir aux besoin énergétique en électricité de la France dans une optique de production tout solaire ?
Quel coût ? Quel impact sur l'environnement ? Le nombre de sites potentiels existe-il ?

Pour ma part je pense que 38 STEP est un nombre qui peut se concevoir et qu'il n'est pas un facteur limitant au tout solaire.

Dans l'attente de vos remarques, cordialement.

[Gilgamesh]

Pour atteidre les 1400 W/m² la temperature doit atteindre les 125°C environ

soit prés de 2 fois plus la temperature pifomètrique des 75°C

125°C (398 K) n'est que 14% plus élevé que 75°C (348 K).

a+

[calculair]

125°C (398 K) n'est que 14% plus élevé que 75°C (348 K).

a+

bonjour

Amusant cette vision physicienne ....

[stefjm]

Amusant cette vision physicienne ....

Je n'en vois pas d'autre possible?
Si?

[calculair]

Bonjour

1 grand maison = 1 grande centrale nucleaire

Quelle surface pour capter cette energie solaire pendant 1 une journée de soleil moyenne ??

[calculair]

Je n'en vois pas d'autre possible?
Si?

Bonjour

Tu vis en Bretagne ?

10% d'ecart de temperature pour se baigner dans la mer c'est acceptable pour l'homme de la rue 20°C à 22°c

Pour le physicien baigneur entre 273°K et 296 °K devrait lui faire le même effet. Peut être si il est breton .....

[zyket]

Bonjour,

Quelle surface horizontale faut-il pour capter une journée d'énergie solaire équivalent à l'énergie de niveau stockée dans le barrage de Grand'Maison ?


Energie de niveau pouvant être stockée en 1 jour par Grand'Maison : 32.3 GWh (cf ci-dessus)

Energie solaire reçue pendant un an par 1 m² : 1300 kWh/m²/an (ADEME) soit 1300/365=3.5 kWh/m²/jour

D'où surface nécessaire : 32.3 x 10^9 / 3.5 x 10^3 = 1 x 10^7 m² (ou encore sachant que 1 hectare = 10^4m² , 1000 ha)


A titre de comparaison surface de la ville de Lyon :
http://www.lyon.fr/vdl/sections/fr/d...ie_1/?aIndex=1

4 575 hectares fleuves non inclus.

Donc la surface nécessaire pour recevoir l'énergie solaire journalière correspondant au stokage d'énergie de niveau par le barrage de Grand'Maison correspond à 1/4 de la surface de la ville de Lyon. Il est certain que si l'on devait installer une zone de captage de cette taille cela prendrait de la place, mais dans une ville les toits des bâtiments représentent des surfaces pouvant accueillir ce captage d'énergie solaire.

Comment estimer la surface de toits d'une ville ?
A partir d'une photo satellite (aérienne ?) de la ville de Lyon trouvée avec le site Géoportail

http://www.geoportail.fr/) et grâce au logiciel libre

"mesurim" http://svt.ac-rouen.fr/tice/logitheq...logiciels5.htm on peut estimer à 25% la surface des toitures par rapport à la surface totale. Donc (25% x 4.5 = 1.125) la surface totale des toits de Lyon serait capable de capter un peu plus de 32.3 GWh d'énergie solaire.


On peut aussi à partir de la surface au sol d'une maison individuelle, de l'ordre de 100m², en déduire qu'il faudrait équiper 100 000 maisons individuelles pour capter la quantité d'énergie solaire équivalente à une STEP de 32.3 GWh.

En conclusion : en reprenant mes 38 STEP nécessaires pour stocker et produire la quantité d'énergie électrique pour une nuit d'hiver en France, la surface de toiture à équiper serait de l'ordre de : 38 villes comme Lyon ou 3 800 000 maisons individuelles de 100m² au sol. Ce qui commence à faire sachant que dans le même temps il aura fallut équiper des toitures pour la consommation de jour.



Ce qui serait intéressant de connaître ou d'estimer, c'est l'emprise au sol de toutes les surfaces disponibles pour ce captage d'énergie solaire lumineuse : toitures, mais pas seulement. Je pense par exemple aux bords des autoroutes, sachant que l'on compte à peu près 4 hectares de dépendance verte pour 1 km d'autoroute h(http://www.arehn.asso.fr/dossiers/au...autoroute.html) cela donne pour le réseau autoroutier français d'une longueur au 1er janvier 2003 de 11 980 km (http://fr.wikipedia.org/wiki/Autoroute) une surface de l'ordre 44 000 ha. Ces dépendances vertes ne sont actuellement pas valorisées, on chercherait même par tous les moyens à ce que la production de biomasse y soit la plus réduite possible pour éviter une maintenance (tonte, taille) trop coûteuse.

Ces 44 000 ha pourraient donc capter l'équivalent 44 STEP de 32.3 GWh chacune, soit 1 421 GWh. On est assez loin des 483.9 TWh d'électricité produite par EDF en France en 2008

(http://www.edf.com/html/RA2008/corpo...?onglet=&page=)
mais que donnerait l'estimation de la surface des toitures françaises ?

Tous ces chiffres étant basés sur une énergie solaire reçue pendant un an par 1 m² de 1300 kWh/m²/an, il a été abusif tout au long de mon calcul de parler de "captage" d'énergie solaire, en fait le rendement actuel des panneaux photovoltaïques étant de l'odre de 10%, il faudra diviser par 10 la quantité d'énergie solaire reçue par cette surface pour avoir un ordre de grandeur de la quantité d'énergie électrique pouvant être produite actuellement grâce au photovoltaïsme.

Alors à quand une technologie qui nous permette de récupérer un peu plus que ces minables, mais inépuisables, 10% ?

Cordialement.

[calculair]

bonjour,

Si on tient compte du rendement de 10 % il faudrait 380 villes comme lyon....

A part Paris, Lyon Marseille ,Toulouse, Bordeaux Lille...., peut être encore quelques villes, en recuperant les surfaces des banlieux, on aura du mal a trouver les surfaces necessaires....

[zyket]

Bonjour,

toujours à la recherche de surfaces possibles pour capter l'énergie solaire, j'ai trouvé ce chiffre : 750 000 km de routes en France
http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9..._fran%C3%A7ais
Si l'on s'intéresse à l'énergie reçue par une bande de 2 mètres de large sur tous les bas côtés du réseau routier français, on obtient une surface, S=7,5 x 10^8 x 2 x 2 = 30 x 10^8 m².
A raison de 1 300 kWh/m²/an ces bandes de 2 m de large reçoivent donc une énergie solaire de, E=1,3 x 10^6 x 30 x 10^8 = 39 x 10^14 Wh/an.

Soit 3 900 TWh/an à comparer aux 483.9 TWh produits par EDF en une année. En considérant un rendement de 10% des panneaux photovoltaïques, les bas côtés des routes françaises couvriraient donc environ les 3/4 de l'électricité consommée en France. Mais bonjour le décor, l'entretien, ...

De plus ce chiffre,3 900 TWh/an, est une valeur maximale :
- il ne tient pas compte des zones d'ombre possibles
- il suppose une condition guère réalisable : si tous les bas côtés étaient équipés ...

Il n'empèche qu'il donne une idée du gisement solaire existant !!

A bientôt.

[Gilgamesh]

bonjour

Amusant cette vision physicienne ....

Ben c'est de la physique ça : "Pour atteindre les 1400 W/m² la temperature doit atteindre les 125°C environ soit prés de 2 fois plus la temperature pifomètrique des 75°C".

Multiplier une température en degré celsius ça n'a vraiment aucun sens...


a+

[zyket]

Bonjour,

je ne sais s'il fallait ouvrir une nouvelle discussion ou si relancer une discussion abandonnée depuis un mois est pertinent, mais je reviens à la charge avec ma recherche de surfaces pour capter l'énergie solaire.

Le réseau autoroutier français a une emprise au sol concéquente :

Au 31 décembre 2008, il comporte 11 042 kilomètres d'autoroutes http://fr.wikipedia.org/wiki/Autoroute#En_France

.
En prenant une largeur moyenne de 30m (photosatellite geoportail autoroute 4 voies) on obtient 30x11x10^6=3.3X10^8 m².

Or d'après la donnée de l'ADEME, l'énergie solaire reçue par une surface horizontale est de : 1300kWh/m²/an.
Ces 3.3X10^8 m² d'autoroutes reçoivent donc 1300x3.3X10^8 = 4.29x10^11 kWh/an.
Résultat à comparer avec la consommation énergétique finale annuelle française :

144.7 MTEP en 2008 (cf http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_en_France)
soit 6058.3 PJ/an ou encore 6.0583 x 10^18 Joules.

Conversion de 4.29x10^11 kWh en Joules
1kWh = 3,6x10^6 Joules d'où 4.29x10^11 kWh = 1.54 x 10^18 Joules

1ère Conclusion
L'énergie solaire reçue annuellement par la surface des autoroutes françaises correspond à 1/4 de sa consommation énergétique annuelle.

2ème calcul
En supposant toute cette surface recouverte de panneaux photovoltaïques d'un rendement de 10%, on pourrait produire 4.29x10^10 kWh/an d'électricité.
A comparer à la production électrique annuelle française : 483.9 TWh d'électricité produite par EDF en France en 2008.
(http://www.edf.com/html/RA2008/corpo...?onglet=&page=)

Conversion des 4.29x10^10 kWh en TWh

4.29x10^10 kWh = 4.29x10^13 Wh = 42.9 TWh


2ème conclusion
La surface des autoroutes françaises pourrait produire moins d'un dixième de la production électrique française.

Je suis déçu, je m'attendais à plus. Me suis-je trompé dans mes calculs ? Le rendement de 10% des panneaux photovoltaïques est-il basé sur les 1300 kWh/m²/an ?

Quelqu'un aurait-il des informations à ce sujet, merci.