Projet : éolienne + stockage gravitationnel

[YourLAB]

Bonjour à tous,

Je suis en train de réaliser un projet en vue d'en faire un atelier pour notre FabLab, mais certaines choses me paraissent encore floues...

Je souhaite réaliser une éolienne "de balcon" (capable de fournir assez d'électricité pour alimenter de la petite électronique), ressemblant à ce modèle ou à celui-ci.

Mais seulement, au lieu d'y connecter une batterie qui sert de stockage, je voudrais la relier à une grue (basée sur Arduino ou Raspberry Pi par exemple) qui stockerait l'énergie produite sous forme d'énergie potentielle (en soulevant des blocs), et pourrait la restituer à la demande (en redescendant les blocs).
Voir pour illustration ce projet dont avait parlé Futura Sciences.

Je ne pense pas avoir de problème pour réaliser les 2 éléments individuels, mais là où c'est encore flou, c'est la manière de connecter les 2 ensembles...

Contrairement au tutoriel Skavenji (partagé plus haut), où il redressent le courant afin qu'il soit continu en input pour la batterie, je pense qu'ici le courant alternatif généré par la rotation de la turbine peut directement être "en input" du moteur de la grue qui va monter les blocs?
(Je pensais aussi à une sorte de "petite batterie tampon" qui assure d'une énergie suffisante pour pouvoir monter le bloc suivant complètement, mais s'il y a un autre moyen, je préfère ne pas devoir utiliser de batterie, donc les empreinte carbone et environnementales sont assez élevées...)

Voilà, j'espère avoir exprimé assez clairement l'objet de ma demande : auriez-vous en tête le genre de circuit qui conviendrait pour cette application?

J'en profite pour faire part d'une autre question : quel est le meilleur moyen pour restituer l'énergie en courant continu pendant que les blocs sont descendus par la grue? Existe-t-il des système de "freinage" mécanique (poulies, ...) assurant une vitesse constante, ou bien faut-il brider la rotation du moteur d'une manière ou d'une autre?

Je vous avoue que je patauge encore un peu...j'apprécie grandement toute information utile de vos parts qui pourrait m'éclairer!

D'avance, un immense merci aux futurs contributeurs!

Bien à vous
-----

[Dynamix]

Salut

Donc , tu transformes l' énergie mécanique de l' hélice en énergie électrique que tu transformes en énergie mécanique que tu transforme en énergie électrique .C' est fou ce qu' on peut faire avec un ardumachin
Tu as calculé le poids des "blocs" (blocs de quoi ?)
Et si le "bloc" tombe , quelle sécurité as tu prévu ?

[FC05]

Et avant tout, quelle énergie tu veux stocker ?
De quelle hauteur tu disposes ?
Du coup à quelle masse ça correspond ?

D'abord des ordres de grandeur, après on discute ... ou pas.

[f6bes]

Bsr Yourlab,
Pour faire joujou....pourquoi pas ! On peut toujours s'amuser !
Mais si c'est pour passer au stade "industriel"....combien va couter la grue et autres sécurités nécessaires.
C'est pour un jouet ou ....dr'autres vues ?
Bonne soirée

[A voir en vidéo sur Futura]

[goaoute]

Et si le "bloc" tombe , quelle sécurité as tu prévu ?

Pas d'inquiétude, vu l'énergie d'une éolienne de balcon, ça ne pourront êtres que de très minuscules blocs.

[YourLAB]

Bonjour,

Merci pour vos réponses!
Je prévois de pouvoir stocker 20.000 Joules, soit environ l'équivalent d'une recharge complète de GSM.
Ce la correspond à X blocs de Y kgs à une hauteur Z, où XYgZ = 20.000 J

(Par exemple 20 blocs de 15kg à 5m)

[YourLAB]

"tu transformes l' énergie mécanique de l' hélice en énergie électrique que tu transformes en énergie mécanique que tu transforme en énergie électrique "

Ben oui...je me le suis dis...mais je vois mal comment utiliser directement la rotation de la turbine pour monter les blocs...il faut bien transformer l'énergie...et puis les rendements mécaniques sont très bons, de l'ordre d'au moins 90% à ma connaissance...
Vous voyez une solution plus otpimale?

[YourLAB]

"Mais si c'est pour passer au stade "industriel"....combien va couter la grue et autres sécurités nécessaires."

Je n'envisage pas de stade industriel, ça restera prototypage/production de quelques exemplaires au mieux...

[YourLAB]

(ou 80 blocs de 5 kg à 5m de hauteur en moyenne)

[YourLAB]

Il est aussi envisageable de mettre une cuve de 500L à 5m du sol et de pomper de l'eau...(sur un toit plat)

[YourLAB]

@dynamix

Désoléj'ai oublié des réponses...
Je n'ai pas encore déterminé la nature des blocs. Je sais qu'ils doivent être le plus dense possible, si possible pas en béton (empreinte carbone)...peut-être des pierres naturelles, ou des sacs de sable?

si un bloc tombe...je ne suis pas encore à ce niveau de détail, je verrai en fonction du mécanisme retenu quel est le niveau de risque, et je prévoirai des sécurités en fonction. Mais je me dis que c'est encore trop tôt pour y penser en détail...(peut-être ai-je tort?)

Je préfère m'assurer qu'il n'y aie plus de zones d'ombres au niveau de l'électronique entre l'éolienne et la grue/pompe...avant de dépenser du temps et de l'énergie dans la conception en détail de la grue. Pour le moment, une grue en boîte noire, ça me suffit (du moins la géométrie)...J'aimerais savoir comment amener un signal adéquat au moteur principal de la grue (celui qui soulève) pour qu'elle soit assurée de pouvoir monter un bloc complètement avant de commencer le mouvement...
J'imagine qu'il y a une histoire de capacité...

[YourLAB]

J'aimerais préciser que c'est sciemment que je préfère concevoir de manière paramétrique, afin de ne garder des degrés de libertés dans la conception...
Je suis plus intéressé par les relations entre les différentes grandeurs, que par leur valeur absolue...
Mais ça n'empêche pas d'estimer quelques applications numériques lorsque cela est nécessaire...
Merci d'avance! J'espère avoir éclairci les choses pour les contributeurs

[f6bes]

"tu transformes l' énergie mécanique de l' hélice en énergie électrique que tu transformes en énergie mécanique que tu transforme en énergie électrique "

Ben oui...je me le suis dis...mais je vois mal comment utiliser directement la rotation de la turbine pour monter les blocs...il faut bien transformer l'énergie...et puis les rendements mécaniques sont très bons, de l'ordre d'au moins 90% à ma connaissance...
Vous voyez une solution plus otpimale?

Bjr à toi,
Et tu penses que le stockage par ce processus est plus "efficasse" que la charge de batteries ,
tant qu'à faire de disposer d'une éolienne?
J'ai un léger doute, vue la technologie des batteries actuelles.
Bonne journée

[Dynamix]

les rendements mécaniques sont très bons, de l'ordre d'au moins 90% à ma connaissance...

Quel optimisme !
Dans ces tailles la c' est plus proche de 75%

si un bloc tombe...je ne suis pas encore à ce niveau de détail

Alors que c' est justement ce genre de détail qui condamne définitivement ton projet .
Tu es complètement inconscient et totalement détaché des réalités mais tu refuses d' en prendre conscience (en faisant des calculs , par exemple)

[YourLAB]

Hahaha
Je ne sais pas pour qui vous vous prenez, mais vos tons sont assez condescendants, en avez-vous "consicenssse"?
Je ne crois pas que je trouverai une aide sur ce forum, je cherchais des personnes compétentes en électroniques, pas des inspecteurs des travaux finis.
Et je ne parle pas d'efficacité des batteries, je parle d'empreinte carbone, boomer
Pitoyable Je demande de l'aide sur un truc relativement précis, et les gens ils se contentent de critiquer.

[f6bes]

Je préfère m'assurer qu'il n'y aie plus de zones d'ombres au niveau de l'électronique entre l'éolienne et la grue/pompe...avant de dépenser du temps et de l'énergie dans la conception en détail de la grue. Pour le moment, une grue en boîte noire, ça me suffit (du moins la géométrie)...J'aimerais savoir comment amener un signal adéquat au moteur principal de la grue (celui qui soulève) pour qu'elle soit assurée de pouvoir monter un bloc complètement avant de commencer le mouvement...
J'imagine qu'il y a une histoire de capacité...

REmoi,
Donc comme tu as "résolu" l'empreinte carbone, pour AMENER un signal adéquat (pour moi c'est l'énergie NECESSAIRE
au fonctionnement de ta grue) SUFFIT donc de conducteur électrique pouvant transporter l'énergie nécessaire au moteur.
A toi de fournir cette énergioe à ton moteur.
Si ton éolienne en est capable...c'est parfait, sinon comme tu ne veux PAS de stockage dans une batterie...ben faudra attendre que le vent
souffle plus fort.

[f6bes]

Remoi suite
De plus :
(.....je pense qu'ici le courant alternatif généré par la rotation de la turbine peut directement être "en input" du moteur de la grue qui va monter les blocs?
(Je pensais aussi à une sorte de "petite batterie tampon" qui assure d'une énergie suffisante pour pouvoir monter le bloc suivant complètement, mais s'il y a un autre moyen, je préfère ne pas devoir utiliser de batterie, donc les empreinte carbone et environnementales sont assez élevées...)

Un courant alternatif ne se stocke pas " dans une batterie tampon " sinon tu montes une usine à gaz !!
Donc ton moteur est ALTERNATF ou à courant CONTINU.


Bonne....continuation
.A+

[polo974]

Bonjour,
...
Je prévois de pouvoir stocker 20.000 Joules, soit environ l'équivalent d'une recharge complète de GSM.
...

(ou 80 blocs de 5 kg à 5m de hauteur en moyenne)

sauf que sur ma batterie, c'est marqué 9.88Wh, soit quasiment le double... 35000 joules et qu'elle fait environ 20 à 25 cm³ donc doit peser 50 à 100 gr (grosse louche).

allez hop, on passe à 10m de haut... de toute façon, il faut monter haut pour avoir du vent correct... sauf qu'ensuite, il y a la réglementation...

bref, tu construis un château d'eau (avec un réservoir bas en plus) avec un éolienne dessus tout ça pour charger un phone...

au fait, une fois toute cette masse, en hauteur, comment tu charges ton phone?

je pense que tu risques de dépenser plus d'énergie à monter ton truc qu'il n'en produira jamais...

[YourLAB]

Bonjour,
Merci pour vos réponses!

"Un courant alternatif ne se stocke pas " dans une batterie tampon " sinon tu montes une usine à gaz !!"
N'y aurait-il pas moyen de stocker une charge électrique suffisante en sortie de la turbine, dans une sorte de "batterie de condensateurs", et de la restituer par "paquets" suffisants pour monter un bloc complet?
Je ne sais pas trop, mais par exemple, avec deux jeux de "batteries de condensateurs", lorsque le premier est saturé : a) le circuit alterne sur le second b) la grue monte un bloc c) la grue attend que le 2ème jeu soit saturé d) le circuit re-passe sur le 1er jeu e) la grue monte un bloc, etc...

[YourLAB]

Pour être sûr de bien me faire comprendre:

Imaginons qu'un bloc pèse M kg, et qu'il faut le monter à une hauteur de Z mètres.

Il faut donc une énergie MgZ Joules.

Si en sortie de turbine, on place une batterie de condensateurs de Farad, elle pourra accumuler une énergie de .

Donc en choisissant de telle sorte que , ça devrait être possible non?

[goaoute]

Bonjour,
Merci pour vos réponses!

"Un courant alternatif ne se stocke pas " dans une batterie tampon " sinon tu montes une usine à gaz !!"
N'y aurait-il pas moyen de stocker une charge électrique suffisante en sortie de la turbine, dans une sorte de "batterie de condensateurs", et de la restituer par "paquets" suffisants pour monter un bloc complet?
Je ne sais pas trop, mais par exemple, avec deux jeux de "batteries de condensateurs", lorsque le premier est saturé : a) le circuit alterne sur le second b) la grue monte un bloc c) la grue attend que le 2ème jeu soit saturé d) le circuit re-passe sur le 1er jeu e) la grue monte un bloc, etc...

Tu peux laisser tomber la batterie de condensateurs; les condensateurs ne sont pas des batteries.

[YourLAB]

Je vois pourtant qu'il y a des applications qui ressemblent à ce que je voudrais faire...
https://fr.wikipedia.org/wiki/Déchar...n_condensateur

[YourLAB]

"Tu peux laisser tomber la batterie de condensateurs; les condensateurs ne sont pas des batteries."

Je ne veux pas stocker longuement l'énergie, c'est le temps d'accumuler assez de charge pour monter un bloc...

Et que des supercondensateurs pour le stockage d'énergie existent:
https://www.icar.com/fr/prodotto/unc...kage-denergie/

https://www.science.lu/fr/electroniq...-condensateurs

On parle même de stockage de l'électricité avec des condensateurs classiques:
https://www.energuide.be/fr/question...ectricite/231/

Si je vous croyais sur parole, je n'aurais pas trouvé ces liens...

[f6bes]

Remoi,
ON stocke du courant continu, en courant alternatif tu ne stocke rien
Ca tu ne l'a pas encore compris
Avant d'aller plus loin: il serait bon de conneitre la technoogie de ton moteur ? ( continu/alternatif ) ?
De meme connaitre sa tension de fonctionnement et sa consommation ? (inconnu)
Stocker de l'élezctricité dans des condos, oui ça existe, encore faut il avoir en tete qu'elle quantité on peut obtenir
Enfin la tension stockée dans un condensateur ne reste pas constante (diminue trés vite)
Avant de vouloir se lancer dans qq chose, il est toiujours bon de connaitre les principes de bases
Sinon on se prend le mur en pleine face


Le super condi ça fonctionne en courant continu pas alternatif
Cr'est pas parce que tun trouves des lliens , que tu ton raisonnement est bon!Mais tu peux toujours persévérer si tu penses etre sur la bonne voie, la réalié te rattrapera
Il n'est pas interdit d'essayer
A propos de que tu appeles "turbine" dans ta réalisation c'est quoi un ALTERNATEUR (alternatif ) ou autre chose

[polo974]

Là, comme ça pour rire, j'ai trouvé un chargeur solaire 10W sortie usb (donc parfait pour charger un phone) à moins de 30 euros.

il suffit donc moins d'une heure de soleil pour charger ton phone. ça se pose à même le sol ou sur la table, etc...

ok, c'est pas éolien, c'est pas diy, mais ça marche...

le petit éolien, c'est très réduit comme capacité de production.
le stockage gravitaire, c'est très encombrant et lourd.
les passages d'une énergie à l'autre, c'est bourré de pertes (mauvais rendement).

bref, le concept de base est peu pertinent.

le passage par un séquençage de montées de blocs ajoute une complication assez extraordinaire (et pourtant, c'est déjà pas simple au début).

enfin, on ne sait toujours pas, une fois toute cette masse en hauteur, comment tu charges ton phone ?

[XK150]

enfin, on ne sait toujours pas, une fois toute cette masse en hauteur, comment tu charges ton phone ?

Tu la laisses carrément tomber sur le phone : E = mc2 !

[polo974]

Tu la laisses carrément tomber sur le phone : E = mc2 !

Carrément ! ! !

Il faut quand même le laisser tomber de très haut pour atteindre c...

[YourLAB]

Merci pour vos contributions,

@polo974
Mais j'ai l'impression que vous vivez dans un monde où il ne faut pas être obsédé par l'empreinte carbone...
J'ai expliqué dès le premier message le but de la démarche : avoir un impact environnemental minimal.
Et vous me parlez de gadgets électroniques fabriqués en Chine....

"enfin, on ne sait toujours pas, une fois toute cette masse en hauteur, comment tu charges ton phone ?"
Si c'est une vraie question...la réponse est en transformant l'énergie potentielle en énergie cinétique, puis en électricité...

"bref, le concept de base est peu pertinent."
Allez dire ça à l'entreprise dont parle l'article de Futura dans mon 1er message?

[antek]

Si l'entreprise était venue demander un avis sur le forum . . .
On ne va pas s'ébouriffer à chaque fois qu'une startup pond une niaiserie subventionnée.

Pour un rotor rustique et bas carbone, un fût en acier coupé en deux et hop . . . un rotor Savonius.

[YourLAB]

@antek,

Quelle est le principal point faible de cette niaiserie selon vous? Où le bas blesse-t-il?

Pourquoi associer "rustique" et "bas carbone"? Vous ne préférez pas construire un imaginaire où "bas carbone" est associé à "progrès", "innovation" et "intelligence"?