TPE : Remonter de l'eau (énergie solaire)

[invite9fe30202]

Bonjour, je travail sur un tpe qui a pour sujet d'alimenter un village de 120 habitants (dans un désert) en eau.

L'eau est à 20 metres de profondeur.
L'énergie E pour récupérer l'eau est de 6,7.10^6Joules/jour, ou 2kWh.
A la sortie du panneau solaire, on obtient une puissance de 24W (15% de 162),
a la sortie du moteur, 12 W (50% de 24)
a la sortie de la pompe, 9,6 W (80% de 12).
...
Le panneau délivrerait alors 24W. On a cherché, et on trouve des panneaux solaires de 50 cm de coté...
LE PROBLEME, c'est que d'après nos profs, il faut aussi mettre l'eau sous pression (3 bars : 1 bar par 10 metres, + 1 bar pour la pression atmosphérique)
et on a besoin de trouver l'énergie pour mettre un litre d'eau sous 3 bars :
Voila ce qu'on a déjà fait :
Pour remonter 1L, E_1L=1 Kg x 10 (g) x 20 (mètres) = 200 Joules, MAIS il faut ajouter l'énergie nécessaire pour mettre 1 L d'eau sous pression, c'est ça, on trouve pas

Merci d'avance, et n'hésitez pas à demander s'il manque des informations ^^ !
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[invite948de9fa]

bonjour,
la solution est simple: il suffit d'appliquer le principe des chateaux d'eau au lieu de monter l'eau de 20 m il suffit de la monter plus haut (par exemple 40 m) et comme ca vous aurez une pression liée a la hauteur d'eau dans votre chateau d'eau (en gros 1bar tous les 10m supplémentaires)
par contre il faut mettre un trop plein au chateau d'eau pour que la pression ne déteriore rien, ni fasse exploser le réservoir, et qui permet d'avoir déja la pression athmosphérique qui veut faire sortir l'eau, et donc dont vous n'aurez plus a tenir compte vous
ensuite, l'avantage du chateau d'eau c'est qu'il créera un réservoir , et donc que si l'arrivée d'eau a un problème ca laisse un peu de temps pour la réparer sans que personne ne manque d'eau.

[inviteabd566ec]

Bonjour,

heu, je ne vois pas trop en quoi un château d'eau va pouvoir faire remonter l'eau depuis 20m sous terre...
Par contre pour augmenter la pression en sous sol, y'a pas cinquante solutions, il faut envoyer quelque chose dans le sous-sol (les pétroliers utilisent de l'eau, dans votre cas je pencherais plutôt pour de l'air). Ensuite un peu de thermo devrait vous permettre de calculer le travail pour faire passer un volume d'air V à la pression atmosphérique P à un volume d'air V' à la pression P'.

[invite9fe30202]

Ok, merci de vos réponses : j'ai vu mes profs, et ils m'ont dit que l'énergie nécessaire pour mettre 1 L d'eau sous pression est négligeable...
vous en pensez quoi ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite948de9fa]

j'ai vraiment du mal a cerner le probleme.
pour sortir l'eau du sol il a une pompe. donc il suffit juste de faire un deuxieme trou dans la nappe phréatique histoire que la pompe a eau ne devienne pas une pompe à vide, et le tour est joué ou alors j'ai vraiment rien compris
peut-etre en uilisant les relations de bernouilli (relation de mécanique des fluides niveau terminale STL), sachant qu'il y a un terme de pression statique (pression de l'air), un therme de "pression cinétique" qui vient du débit d'eau et un troisieme terme a propos de hauteur, énergie potentielle. cette relation se transforme à souhait en énergie et en pression peut-etre te sera-t'elle utile,la formule est sur wikipedia. si tu l'applique aux 2 extrémités de ton tube déja tu risque d'obtenir ce que tu cherche.

en plus si tes profs ont dit que c'est négligeable je vois pas pourquoi tu ne leur fais pas confiance.

[inviteabd566ec]

@remace
en fait, ce que tu dis ne fonctionne pas dès que l'eau est à plus de 13 mètres de profondeur. Tu ne peux pas pomper juste en aspirant dans ce cas, car le poids de la colonne d'eau que tu aspire devient supérieur au poids de la colonne d'air (pression de l'air) au dessus de ta nappe phréatique, et le système a alors tendance à créer une poche de vide au dessus de la colonne d'eau. C'est exactement le principe du baromètre (sauf qu'en général on utilise plutôt du mercure parce que des baromètres de 13m ... dans le cas du mercure il n'est ainsi pas possible de pomper de plus de 73cm environ si mes souvenirs sont bons).
Donc pour monter l'eau plus haut que ça, soit tu mets sous pression ta nappe phréatique (ou alors elle est à la base sous pression), soit tu utilise autre chose qu'une pompe (vis sans fin par exemple, ça a été utilisé à Versaille il me semble).

[invitee0b658bd]

bonjour,
la solution generalement employée dans ce cas la, c'est de descendre la pompe, on peut refouler beaucoup plus haut qu'on ne peut aspirer
fred

[invite9fe30202]

Je vous remercie de vos réponses !

Nous pensons en fait, mettre la pompe dans le sous-sol, car sinon, il faudrait créer du vide, pour aspirer l'eau, ce qui difficile, et en plus, vous avez bien expliqué. Donc, en fait, on va pousser l'eau vers le haut ^^.

[inviteabd566ec]

@verdifre
Tiens oui c'est pas bête ça, j'y avait pas pensé !

[invite9fe30202]

Donc, en fait, c'est bon, nos calculs sont justes ^^ merci à vous ^^

[invite897678a3]

Bonjour à tous,

en fait, ce que tu dis ne fonctionne pas dès que l'eau est à plus de 13 mètres de profondeur.

Juste une petite précision...
Si nous admettons que la pression atmosphérique "normale" est de 101 396 Pa, soit 76 cm de Hg, alors la hauteur maxi d'aspiration d'une pompe de surface est de 10,33 mètres.