éolienne et hydrolienne

[doryphore]

Veuillez rester courtois, il n'y a pas d'argent en jeu !
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[Alexander]

Deux petites questions naïves.

Pourquoi n'y a-t-il qu'une hélice par éolienne ?
Quelles sont les modifications nécessaire pour adapter ce système en mileu sous-marin avec un courant horizontal ?

Bonsoir,

Il y en a...un propriété intéressante de l'eau est que sa densité massique est un peu plus de 850 fois plus élevée que celle de l'air et la puissance développée par une éolienne est proportionnelle à cette densité et au cube de la vitesse du fluide arrivant (air ou eau, même combat)...donc potentiellement pas mal d'énergie, pour des dimensions plus modestes que les éoliennes classiques et un avantage énorme sur les usines marée motrices est le coût d'installation reste relativement faible, l'attente moins longue pour en tirer de l'énergie et le fait qu'il n'y ait pas besoin de barrage avec tous les inconvénients qui peuvent accompagner ce genre de construction.

Un des projet les plus avancé sur ce site : http://www.marineturbines.com d’autres info ici : http://www.bwea.com/marine/devices.html

Les usines marée motrices utilisent la différence de hauteur d’eau des marées pour générer de l’électricité, les « hydroliennes » utilisent les courants ce qui est différent.

Alexander

[michel dhieux]

bonsoir a tous:
bonsoir eurole, dans ton post (n13) tu dis"une tour eolienne
peut faire la meme chose".et tu dessine (en 18)une eolienne avec ancrage au fond,
non je n est pas mal lu, mais ton eolienne a changer de sens( inversé), je me pose une question,maintenant, puisque l eau n est pas l air(850 fois different d aprés alexander,et bravo alexander), tout comme ,les roues hydrauliques(roues a aubes),ton hydraulienne,a le meme defaut, c est a dire,qu une petite partie des pales vont etre motrices( 20 pour cent, sur tout le tour)car l eau va pousser une rangée sur la hauteur,mais, celles qui sont en aval, non.mieux, cette derniére devra etre en effacement,totalement libre, au risque de prendre de l energie, comme toute les autres, a contre courant.
en 2 , les données de doryphore sont:je cite "je cherche un systeme hydrolien arrimé au fond, plus facilement déployable aprés amérrissage" donc un systeme compact
solide et indeformable!!! et largable!!!
donc pour moi, comme au canada, quand ils plantent,
leur immense foret par avion,(larguage des plants en vol)
il faut une hydrolienne, qui se "jete"d un transport aerien
qui penetre l eau sans degat , se plante au fond(si il le faut),se stabilisent et les systemes s ouvrent , pour etre fonctionnel,et ce n est pas un cadeau
bonsoir;michel

[Eurole]

bonsoir a tous:
bonsoir eurole, dans ton post (n13) tu dis"une tour eolienne
peut faire la meme chose".et tu dessine (en 18)une eolienne avec ancrage au fond,
non je n est pas mal lu, mais ton eolienne a changer de sens( inversé), je me pose une question,maintenant, puisque l eau n est pas l air(850 fois different d aprés alexander,et bravo alexander), tout comme ,les roues hydrauliques(roues a aubes),ton hydraulienne,a le meme defaut, c est a dire,qu une petite partie des pales vont etre motrices( 20 pour cent, sur tout le tour)car l eau va pousser une rangée sur la hauteur,mais, celles qui sont en aval, non.mieux, cette derniére devra etre en effacement,totalement libre, au risque de prendre de l energie, comme toute les autres, a contre courant.
en 2 , les données de doryphore sont:je cite "je cherche un systeme hydrolien arrimé au fond, plus facilement déployable aprés amérrissage" donc un systeme compact
solide et indeformable!!! et largable!!!
donc pour moi, comme au canada, quand ils plantent,
leur immense foret par avion,(larguage des plants en vol)
il faut une hydrolienne, qui se "jete"d un transport aerien
qui penetre l eau sans degat , se plante au fond(si il le faut),se stabilisent et les systemes s ouvrent , pour etre fonctionnel,et ce n est pas un cadeau
bonsoir;michel

Bonsoir Michel.

J’espère que ma « pique » ne t’a pas vexé. Sinon je la retire.

Effectivement j’ai dessiné des tours éoliennes (= tour hydrolienne) tournant en sens horaire (dextrogyres) et d’autres tournant en sens antihoraire (sinistrogyre).
Les deux sont possibles. Le sens de rotation dépend de l’angle initial de tension des pales.

Je ne suis pas d’accord sur la comparaison avec une roue à aubes, dont les pales sont fixes.
Les pales d’une tour éolienne ou hydrolienne sont comparables à une grand-voile sur une bôme tendue.
Si je reprends ce schéma dextrogyre:

1. les pales EST sont ce que les marins appellent vent debout, puis au plus près : efficacité proche de zéro, en + ou en –
2. Les pales SUD reçoivent le vent (ou courant) de bâbord : 50 %
3. Les pales OUEST reçoivent le vent (ou courant) arrière : 100 % (en plus il y a là une accélération par changement de cycle des pales)
4. Les pales NORD reçoivent le vent (ou courant) de tribord : 50 %

Autre caractéristique : si la profondeur de l’eau le permet, la tour hydrolienne peut être de forme allongée
1. augmentation de la stabilité giratoire
2. utilisation de courants de sens divers en surface et au fond

La tour hydrolienne peut être transportée sur place par un simple remorquage.
L’installation est limitée à l’ancrage.
La maintenance est simple.

Le coût n’a rien de comparable avec les tours fixes (très intéressantes) indiquées par Alexander.

L’ennemi commun est la tempête.
Personne n’est sûr d’en sortir indemne.
C’est un risque à calculer.

[doryphore]

S'agit-il d'une tension élastique pour assurer le retour entre la position Ouest et Nord.
Existe-t-il des butées pour les position Ouest et Sud ?
Comment la voile passe-t-elle de la position Sud à la position Ouest ?

La dernière question est selon moi cruciale car elle détermine la cyclicité...

[michel dhieux]

bonsoir a tous
bonsoir eurole,l eau n est pas l air, je cite encore alexander"la différence,entre l air et l eau est environ de 850 fois",ce qui veut dire que seule la pale ouest est motrice, la pale nord est pertubatrice de rendement,celle-ci agit comme une rame ,elle pousse de l eau alors quelle ne devrait pas. elle devrait etre exactement paralléle aux lignes jaunes, tout comme les pales est et sud
je compare avec une roue a aubes, parceque, seule une faible partie de ton hydraulienne est motrice(la pale ouest, 25 pour cent seulement),et de plus une roue a aubes a l avantage d avoir les autres aubes (non motrices) dans l air avec une faible différence de potentiel,ce qui ne pertube pas le rendement moteur,mais dans ton hydraulienne, toutes les pales sont dans l eau...elle ont intéret a "s effacer" si, non motrice
bonsoir, michel

[Alexander]

Bonsoir à tous,

Masse volumique de l'eau de mer = 1025kg/m³
Masse volumique de l'air = 1,2kg/m³

L'hydrolienne à même échelle devrait fournir plus de puissance avec l'eau de mer que l'air mais les coût d'installation et de maintenance seront plus élevés...il faudrait voir du coté de la couche limite et du lieu de sa séparation du panneau, ie à quel angle d'incidence du panneau/fluide on a un décrochage dans l'eau (ce sera différent de l'air je suppose étant donné le changement de densité, de viscosité donc du nombre de Reynolds) pour savoir à quel angle il faut ajuster les panneaux en fonction de leur position (N, S, E, O).

Concernant le coût des MCT (marine current turbines), il faut garder à l'esprit que c'est le premier engin à échelle indstrielle...et qu'elle produit 1MW...

Désolé de ne pas en écrire plus ce soir, rude journée d'exams, Morphée m'attend...

Alexander

[Eurole]

S'agit-il d'une tension élastique pour assurer le retour entre la position Ouest et Nord.

Il s’agit toujours d’une tension élastique pendulaire. J’ai pensé à plusieurs systèmes sans en avoir encore arrêté un :

ressorts
aimants
gravité
...

Existe-t-il des butées pour les position Ouest et Sud ?

Non, pourquoi ?
En cas de tempête il paraît important de permettre éventuellement (en fait très rarement) un cycle complet d’une pale, pour éviter la casse ou le bruit.
L’augmentation de la tension diminue proportionnellement l’angle d’oscillation de chaque pale (chaque pale est un « pendule horizontal ») et sa résistance à la poussée

Comment la voile passe-t-elle de la position Sud à la position Ouest ?
La dernière question est selon moi cruciale car elle détermine la cyclicité...

Question importante.
Elle arrive au sud tendue vers l’intérieur de babord
En position sud-ouest elle « change de bord », passe à tribord en tension externe (assez brutalement mais sans butée) comme une bôme en vent arrière.
C’est une source d’accélération.

C’est un processus complexe qui dépend également de la force centrifuge des pales ... tension ...

J’ai expliqué ce phénomène ici

http://forums.futura-sciences.com/thread115867.html

par ce schéma du message 6

[Eurole]

bonsoir a tous
bonsoir eurole,l eau n est pas l air, je cite encore alexander"la différence,entre l air et l eau est environ de 850 fois",ce qui veut dire que seule la pale ouest est motrice, la pale nord est pertubatrice de rendement,celle-ci agit comme une rame ,elle pousse de l eau alors quelle ne devrait pas. elle devrait etre exactement paralléle aux lignes jaunes, tout comme les pales est et sud
je compare avec une roue a aubes, parceque, seule une faible partie de ton hydraulienne est motrice(la pale ouest, 25 pour cent seulement),et de plus une roue a aubes a l avantage d avoir les autres aubes (non motrices) dans l air avec une faible différence de potentiel,ce qui ne pertube pas le rendement moteur,mais dans ton hydraulienne, toutes les pales sont dans l eau...elle ont intéret a "s effacer" si, non motrice
bonsoir, michel

Je pense que ma réponse à Doryphore comporte des réponses à tes questions.
Considère chaque pale comme un pendule.

La pale nord est très efficace, comme une queue de poisson ou une pale d'hélice classique (je ne discuterai pas le pourcentage)


.

[Eurole]

Bonsoir à tous,

Masse volumique de l'eau de mer = 1025kg/m³
Masse volumique de l'air = 1,2kg/m³

L'hydrolienne à même échelle devrait fournir plus de puissance avec l'eau de mer que l'air mais les coût d'installation et de maintenance seront plus élevés...il faudrait voir du coté de la couche limite et du lieu de sa séparation du panneau, ie à quel angle d'incidence du panneau/fluide on a un décrochage dans l'eau (ce sera différent de l'air je suppose étant donné le changement de densité, de viscosité donc du nombre de Reynolds) pour savoir à quel angle il faut ajuster les panneaux en fonction de leur position (N, S, E, O).

Concernant le coût des MCT (marine current turbines), il faut garder à l'esprit que c'est le premier engin à échelle indstrielle...et qu'elle produit 1MW...

Désolé de ne pas en écrire plus ce soir, rude journée d'exams, Morphée m'attend...

Alexander

Good morning Alexander.
J'avais l'habitude de compter mentalement la densité de "l'eau" 1000 fois celle de "l'air" (plus chaud chez moi).

A quelle vitesse de courant les MCT prduisent-elles 1 MW ?

*

Morphée ... Alexander ... racines grecques.
Tu connais bien sûr celle de ton nom ...


.

[doryphore]

A quand une maquette dans ta baignoire ?

[Alexander]

Bonsoir,

Good morning Alexander.
J'avais l'habitude de compter mentalement la densité de "l'eau" 1000 fois celle de "l'air" (plus chaud chez moi).

La densité de l'eau ne varie pas tant que ça, il vaut mieux mieux prendre 1025 kg/m³ pour tes calculs.

A quelle vitesse de courant les MCT prduisent-elles 1 MW ?

La limite de Betz est à environ 59% mais ces MCT ont une efficacité de 40% (d'après Dr Les Duckers, mon prof pour l'energie hydraulique, mais il a tendance à ne pas donner de références ce qui m'énerve un peu), en supposant une disponibilité de 90% (les MCT sont bi-directionnelle, ie dans les deux sens de la marée), il suffit de résoudre l'équation suivante:

0,9x0,4x0,5xρxSxV³=0,5x10⁶W

Avec ρ=1025 kg/m³ et S=π.15²/4 la surface du disque balayée par les pales d'un des deux rotors de 15m de diamètre; 0,5MW étant la moitié de la puissance annoncée sur leur site, une moyenne de la fourchette qu'il donne en fait (la moité parce que je ne considère qu'un des deux rotors dans le calcul).

On trouve donc une vitesse du courant V=3,64m/s, ce qui est en accord avec une étude de sites qui a été réalisée au Royaume Uni pour ce genre de technologie et qui a établit des vitesses maximum entre 2.5m/s et 6m/s. La fourchette de puissance donnée est de 750kW à 1250kW, ce qui correspond à une fourchette de vitesse de 3,3m/s à 4,94m/s, en supposant que l'efficacité ne varie pas avec la vitesse du courant...ce qui est faux mais on peut tout de même faire ces calculs pour se faire une idée de la validité des données qu'il fournisse sur leur site.

La zone entre la bretagne et la péninsule du Cotentin est un bon endroit pour ce genre d'engin.

Morphée ... Alexander ... racines grecques.
Tu connais bien sûr celle de ton nom ...

Aucune racines grecques...racines irlandaises et françaises...avec un peu de belge du coté français , très européen en somme...quant à mon nom j'en connais bien entendu les origines grecques, bien que son orthographe soit latine .

Cordialement,
Alexander

[Eurole]

A quand une maquette dans ta baignoire ?

Aujourd’hui.



Voici quatre tours plongées dans mon immense baignoire,
suspendues par quatre coussins d’air et lestées dans leur partie inférieure.
Deux tournent dans le sens horaire, deux dans le sens anti-horaire.
Chaque tour est une colonne de couronnes reliées entre elles par des cardans centraux ou par leur circonférence.

*

Je vais les ancrer par le haut contrairement aux hypothèses précédentes,
les ancrer à une pyramide à base carrée.
Vu par hélicoptère, l’ensemble présente l’aspect suivant :




*

Rêvons un moment.
Si ma baignoire était un des océans terrestres,
chaque colonne pourrait avoir une hauteur de plusieurs centaines de mètres
(dans un lieu ou les sous-marins ne se promènent pas, Alexander).

1km2 de pales oscillantes. Un courant de 3 m/s

J’utilise cette formule
http://www.windpower.org/fr/stat/betzpro.htm
avec un coefficient de 1/3
En calcul mental (je ne suis pas ingénieur, mais ex-juriste ...)
je trouve une puissance de l’ordre de 400 MW, suspendue à de simples coussins d’air circulaires
Etes-vous d’accord sur le calcul approximatif ?

Une douche froide pour se réveiller ....

*

Il y a quelques mois il m’a été suggéré de donner des conférences sur l’éolien à des enfants à l’Aquarium de la Rochelle. A l’époque je ne me sentais pas prêt.

J’aimerais le faire maintenant, et je pense que certains espaces de l’aquarium sont parcourus par des courants.

Ce serait un bon endroit pour tester une maquette.

[doryphore]

Pourquoi avoir choisi ces sens de rotation ?

[Alexander]

Bonsoir,

Ca donne 13,8GW...mais il faut voir le profil de vitesse qui variera avec la profondeur et les effets de perturbations dans le sillage des différentes tours.

A noter également qu'en haute mer la vitesse des courants est moins importante que celle proche du littoral.

De plus je ne sais pas si cette formule est applicable à autre chose qu'à un rotor...hum je suis curieux de le savoir, je vais demander à un de mes profs.

Ce serait sympa de pouvoir faire une maquette en effet, pense à filmer son fonctionnement si cette réalisation a lieu

Cordialement,
Alexander

[fishingmanager]

Bonsoir,
La question que je me pose est de savoir quels seraient les efforts sur les ancrages en particulier en cas de grosse tempete.

[Eurole]

Pourquoi avoir choisi ces sens de rotation ?

Pour éviter des collisions éventuelles entre deux tours contiguës, dans l'hypothèse d'une grande longueur.

Cela suppose un nombre pair (4, 6, ..).

Il y a peut-être mieux à faire

.

[Eurole]

Bonsoir,

Ca donne 13,8GW...mais il faut voir le profil de vitesse qui variera avec la profondeur et les effets de perturbations dans le sillage des différentes tours.

A noter également qu'en haute mer la vitesse des courants est moins importante que celle proche du littoral.

De plus je ne sais pas si cette formule est applicable à autre chose qu'à un rotor...hum je suis curieux de le savoir, je vais demander à un de mes profs.

Ce serait sympa de pouvoir faire une maquette en effet, pense à filmer son fonctionnement si cette réalisation a lieu

Cordialement,
Alexander

Merci Alexander.

Cette réponse dépasse mes attentes.
J’ai testé il y a plusieurs années (j’étais en activité professionnelle à l’époque) une éolienne de ce type d’environ 6m de diamètre sur 1m.50 de hauteur. J’ai été surpris de sa puissance : elle a creusé un puits de 6 m de profondeur sur 30 cm de diamètre en quelques semaines. J’ai dû arrêter sur un banc de silex. Ensuite j’ai abandonné faute de temps, et presque oublié.

Je vais donc penser à cette maquette,. Je pense que ce serait bien si c’était possible dans le cadre de l’Aquarium de la Rochelle. Je vais reprendre contact

.

[Eurole]

Bonsoir,
La question que je me pose est de savoir quels seraient les efforts sur les ancrages en particulier en cas de grosse tempete.

Bonsoir fishingmanager,

Je me pose la même question.
La première version était ancrée par le bas.
La dernière est simplement suspendue à la surface, où elle peut être soit amarrée, soit remorquée, soit motorisée.

Je pense que chaque fois la réponse dépendra du contexte local.

Et ça me rappelle Ésope et la Fontaine :
le chêne et le roseau

[inviteb791d74d]

bonjour je pence que votre discution n'est pas tres utile car inventé des eoliennes qui ne produise pas beaucoup d'energie c'est inutile l'urgence pour la planette c'est la polution

stuart

[Alexander]

Merci Alexander.

Cette réponse dépasse mes attentes.
.

Bonsoir,

Ne prend pas cette réponse comme définitive, ce chiffre de plusieurs GW est énorme et me parrait peu crédible à cause de son énormité justement...je vais plancher dessus ce week end.

Cordialement,
Alexander

[doryphore]

Je pense qu'il va falloir un dispositif "d'ancrage" similaire en bas de l'édifice pour assurer sa stabilité...

[Eurole]

bonjour je pence que votre discution n'est pas tres utile car inventé des eoliennes qui ne produise pas beaucoup d'energie c'est inutile l'urgence pour la planette c'est la polution

stuart

Bonjour Stuart.

As-tu lu Don Quichotte ? C'est une oeuvre universelle toujours d'actualité.

Je ne suis pas de ta génération.
On dit de la tienne qu'elle lit mieux et comprend mieux ce qu'elle lit que la mienne.
Qu'en penses-tu ?

Elle écrit plus mal ...
Les fautes d'orthographes sont une pollution de notre esprit


.

[Eurole]

Bonsoir,

Ne prend pas cette réponse comme définitive, ce chiffre de plusieurs GW est énorme et me parrait peu crédible à cause de son énormité justement...je vais plancher dessus ce week end.

Cordialement,
Alexander

J'ai pensé la même chose.

[Eurole]

Je pense qu'il va falloir un dispositif "d'ancrage" similaire en bas de l'édifice pour assurer sa stabilité...

Ma première idée pour ce type entièrement suspendu était un lest important en bas de chaque tour. On peut se le permettre car il est toujours équilibré par un coussin d'air non limité.

Cette couronne inférieure de lest pourrait également être ancrée

Bon week-end à Tous


.

[Eurole]

.


Bonjour Tous.

J’espère qu’Alexander n’a pas passé un trop mauvais Dimanche.
Nous ne sommes pas au Stock Exchange, ni dans les mines de Californie ...

Que va-t-il rester de nos billions de watts ?

*

Le chiffre qu’il a exprimé correspond à mon sens à la

puissance totale du flux d’eau exercée sur la surface théorique des pales.

Je pense que c’est un bon départ pour une tour hydrolienne, bien que différent du raisonnement
sur le site Windpower :

l’ensemble des pales est considéré comme le piston d’un vérin hydraulique.

La puissance d’un vérin hydraulique dans notre cas dépendrait :

1. de la pression du courant marin 1/2 M V²
2. de la surface en M² opposée à ce courant (le « piston »)
3. de la longueur de la course en 1 seconde

Les données étaient

1. 1/2 M V² = 0,5 * 1025 * 3*3 = 4612
2. 1 KM ²= 1 000 000 M²
3. la course en 1 seconde est 3 M

Les trois données multipliées donnent bien 13 800 000 000

*

Reste à calculer nos pertes
et à améliorer le système

.

[Eurole]

Bonsoir.

Le silence dans ce fil ouvre la porte aux questions.

Personnellement je vais me consacrer maintenant à la réalisation et l’étude d’une maquette dont j’ai plusieurs plans possibles en tête.

*

Que devient Alexander ?

*

Question pour Doryphore (s’il la juge utile) :

Hypothèse :
1. Deux coordonnées cartésiennes x et y de centre O
2. Un cercle de rayon r ayant O pour centre.
3. Un point A du cercle tourne dans le sens horaire.

Les abscisses et ordonnées de A sont deux sinusoïdes qui se croisent cycliquement.

Question :
Ce point A étant une pale pendulaire tournant autour de O,
et un pendule décrivant un secteur de cercle,
comment ce deuxième mouvement s’intègre-t-il dans le premier ?


.

[doryphore]

Le point A représentant le pivot de la pale a pour coordonnée dans un repère catésien: x(t)=r cos(t) et y(t)=- r sin(t) où t représente l'angle orienté xOA.

Quand aux coordonnées du point B caractéristique de l'orientation de la pale, elles se calculent à partir d'une fonction intermédiare que tu dois me donner qui est l'angle orienté T(t)AB(t) que fait la pale avec la tangente au cercle en A quand le point A est en A(t).

Sinon en coordonnée circulaire, on a aussi pour A(s) où s est un paramètre angulaire:
r(s)=r et t(s)=s

Le paramètre angulaire ne peut être remplacé par un paramètre temporel que si la norme de la vitesse du point A est constante.

[Eurole]

Le point A représentant le pivot de la pale a pour coordonnée dans un repère catésien: x(t)=r cos(t) et y(t)=- r sin(t) où t représente l'angle orienté xOA.

Quand aux coordonnées du point B caractéristique de l'orientation de la pale, elles se calculent à partir d'une fonction intermédiare que tu dois me donner qui est l'angle orienté T(t)AB(t) que fait la pale avec la tangente au cercle en A quand le point A est en A(t).

Sinon en coordonnée circulaire, on a aussi pour A(s) où s est un paramètre angulaire:
r(s)=r et t(s)=s

Le paramètre angulaire ne peut être remplacé par un paramètre temporel que si la norme de la vitesse du point A est constante.

Bonjour.

Voici une première réponse graphique simple, extraite d’une situation réelle complexe.



***

La situation réelle peut être définie ainsi :

Rayon OA de la couronne hydrolienne: 15 m
Chaque couronne de 94,25 m de circonférence est munie de 25 pales rectangulaires de 3,13 m2 (AB)
La position initiale de chaque pale, tendue comme un pendule, est représentée en pointillé bleu clair.
n couronnes sont empilées dans le courant.

Vitesse du courant marin : 3m/s, de source sud.
La tour hydrolienne est en rotation horaire.
Elle est supposée avoir acquis une force d’inertie de 300 000 N.

***

La première réponse concerne une pale ouest

Sous l’effet de la poussée du courant, cette pale AB est déviée de –45° et devient
perpendiculaire à la tangente.

La poussée qu’elle reçoit s’ajoute au point A à la force d’inertie de l’ensemble.
Cette poussée hors pertes est
½ * M * S * V³ = ½ * 1025 * 3,13 * 27 = 43 311 watt

***

Une vue complète suppose le même raisonnement pour chacune des 25 pales.
Je me propose de la faire ultérieurement pour les cas nord, est et sud, selon ce que Doryphore va conclure de ce premier pas.

Peut-être une autre hypothèse de départ serait-elle préférable ?

***

Je me pose une autre question parallèle : la loi de Lentz n’est pas applicable dans ce cas.

Quelle est la loi applicable ?

.

[Eurole]

.......................
Je me pose une autre question parallèle : la loi de Lentz n’est pas applicable dans ce cas.

Quelle est la loi applicable ?

.

Je voulais dire loi de Betz

http://www.windpower.org/fr/stat/betzpro.htm