TIPE Récupération énergie houle

[invite816ef77c]

Bonjour,

Je suis en CPGE et réalise un TIPE sur la récupération de l'énergie de la houle par induction.
J'ai lu le topic http://www.forums.futura-sciences.co...ne-bobine.html et notamment les explications de PA5CAL qui étaient très intéressantes mais j'aimerais quelques explications complémentaires.

En effet, je projette de faire une expérience en recréant les conditions de la houle, avec un flotteur (bouteille) dans lequel je mettrai un aimant accroché à un ressort oscillant dans une bobine.
- Comment récupérer l'énergie à partir de ce système (utilisation d'un (super)condensateur ou fil électrique imperméable)*?
- Comment modéliser théoriquement cette expérience pour maximiser ensuite la production d'électricité (et donc la tension en sortie), par exemple en trouvant la fréquence de résonance de l'oscillateur ?
- Quelle bobine et quel aimant utiliser et pourquoi*?
- Doit-on utiliser un redresseur pour récupérer une tension utilisable*?

Je joins le schéma de l'expérience que nous envisageons.
Merci d'avance pour vos réponses,
Louis.

P.S. : Le vrai titre est "Vue en coupe du flotteur", désolé pour la coquille, c'est parce que nous souhaitons utiliser une lampe à faraday pour nous procurer certains éléments du flotteur !
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[invite816ef77c]

Quelqu'un pour me répondre ?

[invite6dffde4c]

Bonjour et bienvenu au forum.
Pour être franc, j’espérais que quelqu’un d’autre de dévouerai pour vous répondre.
Je crains que vos sources d’information soient du type Science & Bêtises qui sur-simplient la réalité et vous font penser que l’on peut tout faire dans sa cuisine ou son garage.
Car un montage comme celui que vous montrez ne donnera rien de visible. La tension induite dans la bobine sera tellement faible qu’elle n’atteindra la « tension de seuil » de la diode redresseuse et encore moins la tension pour allumer un LED.
Regardez ce bricolage :
http://phymain.unisciel.fr/la-lampe-de-faraday/

Inspirez-vous de la géométrie : un aimant qui « rentre juste » dans la bobine, et celle-ci avec un nombre de tours conséquent.

Mais la tension induite est proportionnelle (dans ce montage) à la vitesse de l’aimant. Il demande à être secoué rapidement. Avec la fréquence de la houle, 20 à 100 fois plus lente, vous n’aurez rien d’utilisable.

Je ne vois pas, à priori, ce que vous pourriez faire comme modif à votre montage pour qu’il fonctionne.
Au revoir.

[invite816ef77c]

Merci pour votre réponse.

Ce que vous dites est intéressant, nous avions plutôt misé sur une fréquence de l'ordre de 10 fois plus faible que celle de la houle (environ 6Hz pour la lampe à Faraday, la fréquence de la houle peut quant à elle être supérieure à 0,5 Hz).
Nous aimerions tout de même réaliser l'expérience car notre professeur nous a dit qu'une tension très faible, de l'ordre de quelques millivolts, serait visible à l'oscilloscope.

Nous avons donc une autre question :
Serait-il possible, à l'aide du ressort accroché à l'aimant, présent dans le flotteurde créer une résonance, augmentant ainsi la variation du flux dans la bobine ?
Pourrions-nous alors étudier ce phénomène à l'aide d'un simple PFD et par exemple avec les forces suivantes : Coriolis, inertie, inertie d'entraînement, frottement fluide, frottement lié au mouvement de la houle...

Merci d'avance pour votre réponse,
Louis.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Vous avez ici quelques données et explications sur la houle :
http://hmf.enseeiht.fr/travaux/CD989...ome02/pa04.htm

À moins que vous prépariez un exposé pour être admis à la APM (*), oubliez Coriolis et autres forces inutiles.
Vous avez de simples oscillations forcées d’un système masse-ressort avec amortissement (la récupération de l’énergie).

Si vous voulez compliquer le système pour faire plus savant (et plus réaliste) il faut considérer le flotteur qui oscille verticalement par rapport à la surface de l’eau, plus l’oscillation du ressort et la masse à l’intérieur.

Commencez par calculer un ressort avec une masse accrochée en bas et dont l’autre extrémité (en haut) est soumisse à un mouvement sinusoïdal. Ajoutez une force de friction proportionnelle à la vitesse de la masse.
Puis calculez l’oscillation d’un corps de masse M et volume V, partiellement immergé, et dont la profondeur d’immersion n’est pas, au départ, celle d’équilibre.

Quand vous aurez compris ces deux systèmes, vous serez mur pour accrocher votre ressort à l’intérieur.

Votre prof a raison. La tension induite avec 100 tours et un aimant de 1 T avec un diamètre de 1 cm, sera de l’ordre de 10 mV. C’est visible à l’oscillo.
Au revoir.

(*) Association de Physiciens Masochistes.

[invite816ef77c]

Bonjour,

Merci pour votre réponse.
Nous avons appliqué vos conseils et trouvé une oscillation du ressort donnant une amplitude maximale lorsqu'elle est égale à la pulsation de la houle (avec ajout de la force de frottement dont vous nous avez parlé).
Cependant, nous n'avons pas compris la dernière étape de votre message, à savoir "Puis calculez l’oscillation d’un corps de masse M et volume V, partiellement immergé, et dont la profondeur d’immersion n’est pas, au départ, celle d’équilibre." Pourriez-vous préciser cette consigne ?

Nous vous joignons notre travail et la résolution de l'équation différentielle déduite du PFD, ainsi qu'un schéma.

Merci d'avance pour vote réponse,
Louis.

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[inviteede7e2b6]

en principe , les générateurs à houle sont fixés au fond , ce qui simplifie le schmilblick (pas besoin de cette usine à gaz à ressorts)

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Prenez une forme facile : un cylindre vertical de masse M et de section S. Moins dense que l’eau. Il flottera partiellement enfoncé dans l’eau.
Supposez qu’on le soulève d’une distance ‘x’. La poussée d’Archimède diminuera de ρxS, ou ρ est la densité (masse volumique) de l’eau. Cela veut dire que ρxS = -Md²x/dt². C’est l’équivalent d’un système formé d’une masse M avec un ressort de constante ρS
La solution est un mouvement oscillant. Il sera amorti, si on tient compte des frottements.
Maintenant on fait la même chose que pour le ressort : c’est le niveau de l’eau qui oscille sinusoïdalement à fréquence ω1.
Au revoir.

[invite816ef77c]

Bonjour,
Nous avons appliqué votre méthode, néanmoins nous ne comprenons pas le bilan des forces. En effet, nous pensions plutôt à:
pxSg - Mg = -Md²x/dt²

Merci d'avance pour votre réponse !
Louis

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Regardez ce que donne votre équation pour l’équilibre (d/dt = 0) : x_o = M/(ρS).
Vous trimbalerez cette constante dans vos calculs.
Elle n’est pas très gênante, mais elle complique les expressions inutilement. Autant utiliser cette valeur d’équilibre comme départ des coordonnées.
Au revoir.