Globi Boulga d'un étudiant de physique en L1:

[Luwalker1]

Bonjour à tous !

J'aimerai vous parler d'un projet étudiant que j'ai avec une équipe international. Le but serait d'obtenir l'électricité la plus verte possible grâce à l'énergie du soleil, et ce sans passer par des panneaux solaires.
J'ai eu l'idée l'année dernière, et je l'ai proposé à un groupe d'étudiant pendant un Hackaton et depuis nous travaillons à connaître la faisabilité du montage + l'amélioration de l'idée --> Nous cherchons donc un Mentor pour pouvoir nous aiguiller (quelques profs de physique semblent intéressé mais aucun n'ont vraiment le temps)

Voici l'idée (d'abord le montage optique) :

- Un premier miroir parabolique immense, mais pas parfait (le but n'étant pas de faire un télescope haha), qui fait converger sa lumière blanche (oui blanche car dans le cadre de l'expérience le LARES aurait accès à toutes les longueurs d'onde du soleil [donc surement plusieurs composant différents seront nécessaire à la réflexion totale]), ...

- Dans une première grosse lentille correctrice (si cela existe) dont le but sera de concentrer la lumière sur une...

- Seconde lentille qui sera l'entré du LARES. Une fois passée cette lentille, la lumière formera un cône dont au sommet il y a aura l'ouverture (ouverture dont la taille doit être minimale compte tenue des longueurs d'ondes en jeux). Autour de ce cone et de la lentille nous avons une paroi qui suit parfaitement la forme du cône. La pointe de ce cône donne vers...

- Une sphère de miroir ou les photons vont être bloqué pour quelques dizaines de rebonds selon leurs angles d'incidence avant de faire le chemin inverse.

Maintenant que nous avons ce montage le but va être de récupérer l'énergie des photons entrant dans la sphère. Pour ce faire voici ce que nous avons imaginer :

Nous introduisons en vortex rétrécissant, des atomes d'un gaz sensible à la lumière, au niveau de l'entré du LARES, afin que chaque particules baignent dans le cône de lumière.
Une fois le sommet atteint le gaz devrait être partiellement ionisé à cause de la concentration de lumière à ce point là (qui est l'entrée et la sortie de tout photons du système).
Ainsi le gaz entre dans la sphère en étant un peu ionisé. Tout autour de l'entrée il pourrait y avoir des cathodes absorbant les électrons et ne laissant passer que les ions et les atomes. Le but sera ensuite de maintenir cette ionisation à l'intérieur de la sphère, en appliquant un champs magnétique, augmentant les chances de collisions, en continuant le vortex à l'intérieur.

Maintenant comment extraire l'énergie du système :

- Dans un premier temps j'avais imaginé 2 solutions mélangé:
- une fois le gaz chauffé à son maximum, envoyer les ions sur une turbine à très haute vitesse (grâce à deux grillages différemment chargé, comme dans certains moteurs ionique)
- extraction des électrons du gaz. Grâce à des électrodes sur les parois et ou dans une second chambre, récupérer tous les électrons afin de créer un courant électrique.

- Magnétohydrodynamique et moteur dynamo ? J'ai cru comprendre en parlant avec quelqu'un que l'on pouvait "accrocher" magnétiquement un moteur à un gaz ionisé, entraînant le moteur sans qu'il y est de contact, grâce au champ magnétique du dit plasma.

Cependant on m'a dit que jamais grâce au pouvoir du soleil je ne pourrai ioniser suffisamment le gaz afin de le manier en vortex dans la sphère.


ps: si l'on utilise de la lumière polarisé, et qu'on construit un "one-sens filter" (je sais pas si ça éxiste), la lumière arriverait avec le bonne angle de polarisation, et une fois dans la sphère on le dépolariserait, puis il rebondirait sur le filtre jusqu'à rechanger de polarisation, pour avoir la bonne.

pss: j'ai pleins d'autres axes de réflexion autour de ce sujet donc si je suis pas clair vous pouvez me poser des questions même si j'imagine que déjà à ce stade j'ai déjà fais des bourdes de raisonnement.

Bref tout ça pour dire :
- J'aimerai bien ioniser un gaz avec la lumière blanche du soleil est ce possible ?
- Une fois ioniser comment récupérer l'énergie ainsi libéré ?

Désolé d'être aussi long, et merci d'avoir pris le temps de lire, encore plus merci si vous comptez répondre !

Bien cordialement!
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[coussin]

En effet, le rayonnement solaire n'est pas ionisant. Différents mécanismes (couche d'ozone, etc...) contribuent à ça et c'est pour ça que la vie a pu se développer sur Terre

[Opabinia]

Bonjour,

Un inconvénient majeur de ton projet est l'intervention de lentilles de grand diamètre, capables d'intercepter et de transformer de larges faisceaux de rayonnement solaire:

- Un premier miroir parabolique immense, mais pas parfait (le but n'étant pas de faire un télescope haha), qui fait converger sa lumière blanche (oui blanche car dans le cadre de l'expérience le LARES aurait accès à toutes les longueurs d'onde du soleil [donc surement plusieurs composant différents seront nécessaire à la réflexion totale]), ...

- Dans une première grosse lentille correctrice (si cela existe) dont le but sera de concentrer la lumière sur une...

- Seconde lentille qui sera l'entré du LARES. Une fois passée cette lentille, la lumière formera un cône

Leur fabrication est très délicate, extrêmement coûteuse; leur transport et leur installation pose d'énormes problèmes techniques.
On sait qu'elles s'affaissent lentement, au cours du temps, sous l'effet de leur poids, ce qui modifie leurs propriétés optiques; c'est pourquoi tous les grands télescopes utilisent des miroirs paraboliques.

[Deedee81]

Salut,

Avec des hautes températures on peut ioniser mais il faut une surface considérable de miroirs (pour reprendre la remarque de Opabinia, en général de nombreux petits miroirs plans envoyant la lumière sur un grand miroir parabolique). Et plus la technologie imaginée (envoi des ions etc...) est extrêmement difficile (faut des champs électriques intenses, surtout si on sépare les électrons comme indiqué). Franchement, si c'est pour exploiter l'énergie solaire il vaut mieux du simple thermique ou alors une exploitation chimique (synthèse de méthane par exemple, mais ça aussi c'est difficile et franchement pas au point niveau rendement, mais au moins ça existe ). Et tout ça est très vert (le thermique a même un plutôt bon rendement)

De plus, il y a des trucs franchement bizarre dans la description : "nous introduisons un vortex" par exemple. Tel quel ça ne veut pas dire grand chose. De même plus loin. Les histoires de polarisation c'est pas mieux.

Bon, c'était pas la question posée mais (en ajoutant ce qui a été dit ci-dessus par coussin et Opabinia) mon avis sur ce projet est que :
- tel quel il est irréaliste et sans intérêt (mais il est facile de corriger le tir par exemple en s'orientant vers : https://fr.wikipedia.org/wiki/Centra...aire_thermique )
- tel qu'il est décrit c'est brouillon et par moment même du grand n'importe quoi (bon, le titre donnait la couleur ). Puisque cela semble un projet étudiant, faut réécrire tout ça clairement, rigoureusement, avec les bons mots en leur attribuant la bonne définition.... sinon c'est zéro pointé.

Ceci dit, bon courage, fabriquer un dispositif de récupération de l'énergie solaire, ça peut être un très beau projet.

[A voir en vidéo sur Futura]

[penthode]

sachant que chaque miroir ou lentille va bouffer une bonne part de l'énergie , on se demande ce qui va rester....

vous pouvez vous inspirer des projets

d'ODEILLO : https://www.pyrenees-cerdagne.com/de...es/heliodyssee

ou des centrales ibériques : http://www.actinnovation.com/innovat...agne-2465.html

[Luwalker1]

Dans le cadre de l'expérience de pensée, la machine serait placée en orbite ou sur la lune, et recevraient donc tous les photons émit par le soleil.

[Luwalker1]

Un jeux de miroirs parabolique peut corriger l'angle et focaliser la lumière ?

[Luwalker1]

Désolé pour la bassesse du niveau d'écriture, c'était la 3e fois que je réécrivais le message (j'ai eu des bugs et ça a supprimé mes messages), j'en avais un peu marre...

[Luwalker1]

Merci beaucoup pour les liens.

[penthode]

Dans le cadre de l'expérience de pensée, la machine serait placée en orbite ou sur la lune, et recevraient donc tous les photons émit par le soleil.

la aussi , il y a des précédents , au moins littéraires :

https://www.noosfere.org/livres/niou...?numlivre=3001

attention aux idées géniales ! il est parfois utile de se renseigner

[Deedee81]

EDIT croisement avec pm42, holà, ce truc m'avait échappé. Misère
EDITbis pas pm42, mais penthode

Un jeux de miroirs parabolique peut corriger l'angle et focaliser la lumière ?

Il est plus simple d'avoir un jeu de miroirs plans, bien orientés, envoyant le tout sur un petit miroir parabolique.

Désolé pour la bassesse du niveau d'écriture, c'était la 3e fois que je réécrivais le message (j'ai eu des bugs et ça a supprimé mes messages), j'en avais un peu marre...

Ca je peux comprendre Mais ce n'est pas la bassesse du niveau d'écriture qui pose problème, il y a vraiment des passages qui sont irréalistes, des passages qui sont du grand n'importe quoi (vortex, polarisation). Franchement, même un étudiant (bon en physique) en secondaire n'écrirait pas des trucs pareils.

Pour du L1, il faut tout de même un projet plus réaliste, sérieux et rigoureux que ça. Sinon tu vas de faire tacler. C'est pour ça que je proposais de se réorienter vers du solaire thermique, vraiment intéressant et abordable. Les ions, oublie, même un gros laboratoire aurait du mal avec ça (sans compter à vue de nez un rendement d'une médiocrité énorme)

[coussin]

Dans le cadre de l'expérience de pensée, la machine serait placée en orbite ou sur la lune, et recevraient donc tous les photons émit par le soleil.

On se rapproche de l'idée de la sphère de Dyson.

[Deedee81]

On se rapproche de l'idée de la sphère de Dyson.

En effet, et ça c'est pas seulement irréalisable, c'est carrément de la S.F.

[Luwalker1]

tous je voulais dire toutes les longueurs d'ondes

[Deedee81]

tous je voulais dire toutes les longueurs d'ondes

ah oui, c'est déjà mieux

Bon, en thermique c'est relativement plausible (sauf les grandes longueurs d'onde, mais il n'y en a pas des tonnes pour le Soleil). On repasse juste au projet totalement irréalisable

[albanxiii]

Bonjour,

Que veut dire LARES ?


ps :

Désolé pour la bassesse du niveau d'écriture, c'était la 3e fois que je réécrivais le message (j'ai eu des bugs et ça a supprimé mes messages), j'en avais un peu marre...

Pro-tip : écrivez-le dans votre éditeur de texte favoris sur votre PC et une fois que c'est prêt, un simple copier-coller sur le forum suffit.

[Deedee81]

Que veut dire LARES ?

Il me semble que c'est ne nom qu'ils ont donné à leur "machin", Luwalker1 confirmera ou pas.

[Luwalker1]

Merci beaucoup en tout cas pour cette aide précieuse !

[Pio2001]

Bonjour Luwalker1,

Maintenant comment extraire l'énergie du système :

L'énergie à l'entrée du système est une énergie radiative. Il faut regarder en quel type d'énergie elle se transforme. Le but est d'obtenir un meilleur taux de récupération que celui qu'on a déjà avec le photovoltaïque (panneau solaires) et le solaire thermique (miroirs concentrant le rayonnement solaire vers un fluide caloporteur, dont l'énergie thermique est ensuite convertie en électricité dans des turbines).
Je pense que les vidéos Youtube de la chaîne "Le réveilleur" donnent ces informations.

- Dans un premier temps j'avais imaginé 2 solutions mélangé:
- une fois le gaz chauffé à son maximum, envoyer les ions sur une turbine à très haute vitesse (grâce à deux grillages différemment chargé, comme dans certains moteurs ionique)

Après ionisation, l'énergie a pris deux formes :
-thermique : la température du gaz a augmenté
-énergie d'ionisation : les charges + et - ont été séparées et possèdent de l'énergie potentielle récupérable lorsqu'elles se réuniront.

Accélérer les ions pour récupérer de l'énergie cinétique ne récupère aucune de ces deux énergies : l'énergie dépensée pour accélérer est juste restituée au freinage dans la turbine.
Par contre, l'énergie thermique est récupérable. C'est ce qui est déjà fait dans les centrales solaires thermiques.

- extraction des électrons du gaz. Grâce à des électrodes sur les parois et ou dans une second chambre, récupérer tous les électrons afin de créer un courant électrique.

Pareil, pour extraire les électrons, il faut dépenser de l'énergie pour les éloigner du plasma : on sépare les charges + et -. Le courant électrique obtenu ne fera que restituer l'énergie utilisée pour extraire les électrons.
Ce qu'il faut c'est récupérer l'énergie d'ionisation.

Reste à voir si le mécanisme chauffage + ionisation -> refroidissement + neutralisation permet un meilleur rendement que le simple mécanisme chauffage -> refroidissement.
En effet, l'énergie d'ionisation ne s'ajoute pas à l'énergie thermique, elle diminue l'énergie thermique emmagasinée.
Autrement dit, avec la même énergie solaire, tu peux soit chauffer 2 kg de gaz, soit chauffer et ioniser 1 kg de gaz.

- Magnétohydrodynamique et moteur dynamo ? J'ai cru comprendre en parlant avec quelqu'un que l'on pouvait "accrocher" magnétiquement un moteur à un gaz ionisé, entraînant le moteur sans qu'il y est de contact, grâce au champ magnétique du dit plasma.

Je ne connais pas le principe. La question est de savoir si ioniser un gaz en le chauffant convertit ou non l'énergie solaire en énergie magnétique, en plus de l'énergie thermique et de l'énergie d'ionisation.
Et même si c'est le cas, là encore, ce n'est pas de l'énergie en surplus, c'est de l'énergie prise sur la part d'énergie thermique pour une masse de gaz non ionisée.

Cependant on m'a dit que jamais grâce au pouvoir du soleil je ne pourrai ioniser suffisamment le gaz afin de le manier en vortex dans la sphère.

Le chauffage par rayonnement solaire est fondamentalement limité en température : même avec des panneaux réfléchissants grands comme un continent et qui concentrent l'énergie du Soleil sur 1 mm carré, la température ne depassera pas 5200 K, qui est la température de la surface du Soleil (probablement moins après passage à travers l'atmosphère terrestre).
La formidable concentration d'énergie sera immédiatement réémise en sens inverse vers le miroir parabolique, qui la renverra vers le soleil. Même avec des filtres absorbants, les filtres monteront en température jusqu'à devenir incandescents et ainsi réémettront l'énergie reçue.

J'ignore si cette température suffit à ioniser un gaz.