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 centrale solaire sans miroir?

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ji_louis

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MessageSujet: centrale solaire sans miroir?   Lun 10 Juin 2013 - 17:02

Les projets de centrales solaires actuels sont soit photovoltaïques, soit basés sur la réflexion des rayons lumineux par des miroirs vers un dispositif de concentration.

D'autre part, tout le monde sait qu'une plaque de métal posée au soleil chauffe bien au delà de la température ambiante.
Est-il possible de concevoir un dispositif de récupération de cet "excédent de chaleur" qui n'emploie pas de miroir.

Le but étant de s'en servir dans des zones particulièrement difficiles tels que les déserts chauds, où les vents de sables abîmeraient les miroirs.
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buck



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Lun 10 Juin 2013 - 17:51

En theorie oui: par exemple on a le metal d'un cote et de l'autre un fluide caloporteur qui circule le long du metal (meme systeme que les miroirs)
En pratique il me semble que ca soit moins efficace que les miroirs (montee en temperature du fluide bcp plus haute pour miroir)
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Anthracite

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Lun 10 Juin 2013 - 19:40

C'est utilisé dans certains systèmes de chauffage solaire des piscines.
basé sur le principe des corps noirs qui ne réémettent pas l'énergie reçue (le contraire des miroirs quoi)
Reste à savoir s'il y a beaucoup de piscines dans les déserts...
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buck



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Lun 10 Juin 2013 - 20:48

Anthracite a écrit:
C'est utilisé dans certains systèmes de chauffage solaire des piscines.
basé sur le principe des corps noirs qui ne réémettent pas l'énergie reçue (le contraire des miroirs quoi)
Reste à savoir s'il y a beaucoup de piscines dans les déserts...
autant que d'oasis sous l'effet d'un mirage Wink
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narduccio



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Lun 10 Juin 2013 - 21:11

Les miroirs servent à concentrer qur une petite surface l'intensité lumineuse reçue sur une surface plus grande.

_________________
Une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable
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ji_louis

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mar 11 Juin 2013 - 2:28

Donc un serpentin d'eau (ou d'autre fluide caloporteur) intégré à une plaque métallique noire permettrait de récupérer une partie de cette chaleur.

Dans l'hypothèse de départ, j'imagine le système pour un endroit désolé, donc le système doit être le plus rustique possible, c'est à dire simple à monter, et avec le moins de maintenance possible.

Quel est le meilleur système (efficacité, rusticité) pour transformer ce fluide chaud en mouvement ou en électricité (ou les deux) ? J'imagine un système stirling, ou encore une turbine à vapeur, mais je ne connais pas les équations de rendement de ces systèmes, ni leur difficultés de maintenance.
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Steph



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mar 11 Juin 2013 - 9:44

Effectivement utilisé pour chauffer les piscines et l'eau de consommation dans les pays chauds comme en Autriche ;-)
Il suffit de prendre des vieux radiateurs et de les peindre en noir. J'ai eu de l'eau à 85°C avec une tel système.
Jamais essayé avec un autre liquide colporteur que l'eau.
Idéalement pour le désert il faut un système qui utilise la chaleur du jour et le froid de la nuit ;-)
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Anthracite

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mar 11 Juin 2013 - 19:07

Steph a écrit:
Effectivement utilisé pour chauffer les piscines et l'eau de consommation dans les pays chauds comme en Autriche ;-)
Il suffit de prendre des vieux radiateurs et de les peindre en noir. J'ai eu de l'eau à 85°C avec une tel système.
Jamais essayé avec un autre liquide colporteur que l'eau.
Idéalement pour le désert il faut un système qui utilise la chaleur du jour et le froid de la nuit ;-)
Mais l'eau est presque le liquide idéal pour ça !
Je dis presque vu que c'est limité autour des cent degrés.
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ji_louis

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mar 11 Juin 2013 - 20:20

Anthracite a écrit:
Mais l'eau est presque le liquide idéal pour ça !
Je dis presque vu que c'est limité autour des cent degrés.
Erreur: L'eau à plus de 100°C est utilisée dans des centrales à vapeur à haute pression.

Le problème viendrait plutôt de la limite basse, et la dilatation de la glace dans les tuyaux qui est susceptible de faire beaucoup plus de dégâts que la vapeur.
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Anthracite

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mar 11 Juin 2013 - 20:30

ji_louis a écrit:
Anthracite a écrit:
Mais l'eau est presque le liquide idéal pour ça !
Je dis presque vu que c'est limité autour des cent degrés.
Erreur: L'eau à plus de 100°C est utilisée dans des centrales à vapeur à haute pression.

Le problème viendrait plutôt de la limite basse, et la dilatation de la glace dans les tuyaux qui est susceptible de faire beaucoup plus de dégâts que la vapeur.
Relis- toi et par la même occasion ce que j'ai noté et que tu as recopié !
Surtout la dilatation de la glace dans les tuyaux parce que là on peut se demander à quoi servent lesdits tuyaux.
Désolé, mais quand tu as raison, je l'admets.
Mais, revers de la médaille quand tu as tort... je l'admets également. Smile
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narduccio



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mer 12 Juin 2013 - 1:09

Anthracite a écrit:
Steph a écrit:
Effectivement utilisé pour chauffer les piscines et l'eau de consommation dans les pays chauds comme en Autriche ;-)
Il suffit de prendre des vieux radiateurs et de les peindre en noir. J'ai eu de l'eau à 85°C avec une tel système.
Jamais essayé avec un autre liquide colporteur que l'eau.
Idéalement pour le désert il faut un système qui utilise la chaleur du jour et le froid de la nuit ;-)
Mais l'eau est presque le liquide idéal pour ça !
Je dis presque vu que c'est limité autour des cent degrés.

Comme évoqué par ji-louis, on peut augmenter le rendement en augmentant la température d'ébullition en montant la pression. Mais, ça devient vite une contrainte pour le matériel. De plus, l'augmentation du rendement diminue avec l'augmentation de al température et au-dessus de 500°C, ce n'est plus top. Mais, il existe peu de caloporteurs avec une telle plage de fonctionnement.

On pourrait donc augmenter la température dans les collecteurs que sont des radiateurs peints en noir si on préssurise le circuit d'eau. Mais on peut augmenter la surface d'échange air-métal en soudant des ailettes autour du radiateur. Seul bémol, si on pressurise le circuit, il faut des joints de meilleure qualité, voire passer en mécano-soudé.

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Le Vieux

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mer 12 Juin 2013 - 11:20

Salut

Il avait aussi un projet sur papier de construire une tour très haute, qui servirait de cheminée, à la base l'on construirait une immense serre qui serait chauffée par le soleil et la température élevée créerait une convection qui pourrait servir a faire tourner des turbines dans la tour. Je pense que si le toit de laserre est en verre ou en métal, cela ne devrait pas faire grande différence

Le Vieux

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Anthracite

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mer 12 Juin 2013 - 19:43

Le Vieux a écrit:
Salut

Il avait aussi un projet sur papier de construire une tour très haute, qui servirait de cheminée,  à la base l'on construirait une immense serre qui serait chauffée par le soleil et la température élevée créerait une convection qui pourrait  servir a faire tourner des turbines dans la tour. Je pense que si le toit de laserre est en verre ou en métal, cela ne devrait pas faire grande différence

Le Vieux

Du solaire qui marcherait également la nuit grâce à des réserves d'eau (piscines) qui tiendraient une température suffisante la nuit.
En théorie ça n'est pas mal.
Pour la pratique on verra peut-être.
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ji_louis

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mer 12 Juin 2013 - 20:47

@Anthracite
Je ne comprends pas ta remarque (sauf que nous savons admettre nos torts).

@narduccio
J'imagine plutôt une surface plane au soleil et des tubulures avec viscosités (vues longitudinalement comme une fleur à pétales) pour que la plus grande surface d'échange soit avec l'eau et non pas l'air.

Pour la pression, j'imagine une régulation par clapet de surpression (au vase d'expansion ou au niveau de la turbine), et embout pour pompe à main (à la limite, pompe à vélo) pour remettre en pression de bon matin.

Pour le moteur stirling, il faut une source chaude (on l'a) et une source froide, quelle pourrait-elle être?
Pour la turbine, il faut une différence de pression. Comment obtenir la basse pression? La source froide suffirait-elle?
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narduccio



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mer 12 Juin 2013 - 21:32

ji_louis@narduccio a écrit:
J'imagine plutôt une surface plane au soleil et des tubulures avec viscosités (vues longitudinalement comme une fleur à pétales) pour que la plus grande surface d'échange soit avec l'eau et non pas l'air.

En fait, il faut multiplier la surface d'échange avec la source chaude, donc avec l'air. Car, on veut puisser un max de calories. L'eau est un bon caloporteur. Donc, elle puisse bien mieux les calories qu'un gaz qui est plus diffus. Si on veut améliorer les choses, il faudrait passer à un liquide plus dense, mais, on ne pourrait pas le vaporiser.

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ji_louis

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Jeu 13 Juin 2013 - 12:15

La source chaude, c'est la plaque de métal, pas l'air, d'où la plaque plane orientée vers le soleil, et les tubulures à pétales.

Pendant Serval, les soldats dans le massif des Ifoghas disaient qu'il faisait environ 50° à l'air au soleil, et encore plus sur les rochers. De même, mon frère a eu à travailler sur des avions au soleil au Tchad par 45°C à l'ombre des ailes, et 70°C sur les ailes.

Pour le liquide caloporteur, on peut envisager une huile, mais ça renchérit de suite le système, et je ne suis pas sûr que ce soit valable pour la maintenance dans le désert. C'est ce qui est utilisé dans les centrales solaires à miroirs concaves.
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Steph



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Lun 8 Juil 2013 - 9:31

J'en avais déjà parlé sur le forum, à Vienne on érige des usine à énergie solaire grâce à la contribution (volontaire) de la population. La première expérience fut très positive: des milliers de panneaux ont été vendus en quelques jours.
A travers un référendum, la population a exprimé le voeux de continuer dans ce chemin: on prévoit donc une nouvelle usine. Chacun peut acheter un panneau pour 950 Euros et recoit 3,1% de son investissement p.a. (min. 5 ans).
A la fin de la durée de vie du panneau (estimée à 25 ans), la société de production d'électricité rachète le panneau (reste à savoir si le prix d'achat est indexé).

http://science.apa.at/rubrik/politik_und_wirtschaft/BuergerInnen-Solarkraftwerk_Wien_Mitte/SCI_20130703_SCI39491352013531742

Poudre aux yeux ou réelle partie d'une solution globale indépendante des énergies fossiles et atomiques?

Sur le site ils disent que la production annuelle pour 2012 était de 335 GWh mais ca ne m'aide pas beaucoup si je ne connais pas la consommation totale annuelle.

EDIT: je me suis renseigné et la consommation d'électricité pour 2011 était de 63 TWh. Si c'est le cas, les 335 GWh ressemblent à une goutte dans un océan
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ji_louis

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Lun 8 Juil 2013 - 11:46

Dans une discussion passée, j'avais déjà fait remarquer que pour couvrir les besoins en électricité de la France seule, il faudrait couvrir l'Europe entière de panneaux photovoltaïques. Je tirais déjà cette comparaison d'un article de journal (et j'ai la flemme de le chercher de nouveau).

Donc oui, la goutte d'eau dans un océan de consommation électrique.
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Steph



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Lun 8 Juil 2013 - 15:25

Ach tu fais la même erreur que beaucoup de détracteurs du renouvelable: ils prennent chaque énergie renouvelable à part et estiment qu'à elle seule elle est incapable de couvrir l'entièreté de la consommation. Personne n'a jamais affirmé une telle chose!
La stratégie du renouvelable repose sur la complémentarité de plusieurs technologies mises ensemble. Le mélange des technologies doit se faire en fonction des ressources locales mais aussi de la rentabilité.
Personnellement je pense que le solaire est plus adapté à la décentralisation et qu'il est préférable d'installer 100 000 petites installations que 1 seule grande, mais je ne suis pas spécialiste. En attendant si 100 000 foyers pouvaient diminuer leur ponction du réseau en produisant 20% de leur consommation, ca serait déjà un grand pas en avant. Mais est-ce réaliste? je n'en sais rien.

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Anthracite

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Lun 8 Juil 2013 - 20:12

Steph a écrit:
grande, mais je ne suis pas spécialiste. En attendant si 100 000 foyers pouvaient diminuer leur ponction du réseau en produisant 20% de leur consommation, ca serait déjà un grand pas en avant. Mais est-ce réaliste? je n'en sais rien.

Ben, vu la politique fluctuante de nos gouvernements et le prix de revient réel du kWh photovoltaïque, des problèmes techniques posés par le refoulage sur le réseau, ce n'est, actuellement, pas très réaliste.
Bien qu'on sente bien que c'est par là qu'il faudra passer...
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ji_louis

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Lun 8 Juil 2013 - 22:20

Le problème des énergies renouvelables, c'est qu'elles sont TOUTES dérivées de l'énergie solaire:

  • photovoltaïque et solaire thermique, bien sûr
  • éolien, parce que l'absorption anarchique de l'énergie solaire thermique par les sols et l'eau provoque des gradients de températures et de pression atmosphérique
  • énergie des vagues, parce qu'elles sont elles-même dues à l'action du vent sur la mer
  • hydraulique, parce que cela résulte de l'évaporation de l'eau
  • la biomasse, parce qu'elle absorbe l'énergie solaire pour la stocker sous forme d'énergie chimique

Il n'y a guère que les énergies marémotrices et courantomotrices qui ne sont pas dues au soleil (ou du moins, pas au même niveau que celles précédemment citées).

Le soleil distribue environ 1kw/m² sous nos latitudes. Il ne reste plus qu'à comparer la surface de l'Europe, celle que l'on peu accepter de RÉSERVER EXCLUSIVEMENT à la production électrique (via diverses centrales dédiées à l'exploitation des énergies susnommées) et la consommation actuelle pour se rendre compte du monde promis par le tout renouvelable.

Tout champ cultivé ne peut être utilisé pour capter l'énergie solaire, toute zone de pêche maritime itou (il faut laisser pousser les plantes et le plancton), les montagnes ne sont pas propices aux installations (sauf les barrages hydroélectriques, mais le potentiel est déjà exploité), les zones urbaines sont difficiles à organiser pour ça (il faudrait SÉRIEUSEMENT se mettre à installer des panneaux solaires sur les toits). Bref, seuls les déserts chauds sont propices, mais par définition, ils sont éloignés des concentrations de populations humaines.
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Steph



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mar 9 Juil 2013 - 9:30

Selon le site dont j'ai mis le lien (presse officielle), l'énergie solaire qui atteint la terre pendant 3 heures suffirait (pour autant que l'on puisse l'utiliser à 100%) à couvrir les besoins de l'humanité pendant 1 an.
Mais honnêtement je ne peux pas le confirmer.
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ji_louis

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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mar 9 Juil 2013 - 15:09

CNRS a écrit:
Moyennée sur l’année et sur l’ensemble de la Terre, l’énergie solaire qui arrive est de 342 watts par m2
source
Le calcul pour retrouver cette valeur est .

calculis a écrit:
La terre est considérée grossièrement comme une sphère de rayon R égal à 6371 km ; l'aire de la surface de la terre est égale à 4 × pi × 6371² = 510 064 471.91 km² soit 510 millions de km²
source

J'en déduis que l'énergie solaire reçue sur Terre est en moyenne de 342 x 1000² x 510 064 471,91 = 174 442 049 393 220 000 ~= 174,4 Péta watts ou 174 442 Térawatts

Consommation énergétique mondiale
en 2005
Pétrole ~= 5 Térawatts
Charbon ~= 4 Térawatts
Gaz ~= 3,3 Térawatts
Nucléaire ~= 0,9 Térawatts
Hydro ~= 0,4 Térawatts
source
Ensemble ~= 23,6 Térawatts

Il faudrait donc que (23,6 x 100) / 174 442 = 0,0135% de la surface terrestre soit dévolue à la captation de cette énergie (avec un taux de conversion de 100%), soit 6 885 000 km² (1,5 fois l'Union Européenne à 28 pays).
la Croatie, ça change quoi?

Il y a 24*365,26 = 8766,24 heures par an, il faudrait utiliser toute la Terre pendant 8766 x 0,0135% ~= 118 heures pour capter suffisamment d'énergie solaire pour alimenter l'humanité pour une année (avec un taux de conversion de 100%)
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Steph



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mar 9 Juil 2013 - 16:22

Tes liens sont très intéressants et montrent la complexité du problème.
Je note que le flux solaire est beaucoup plus faible et l'albedo beaucoup plus élevé aux poles. Ceci fait chuter le flux moyen sur toute la terre. Or, il est évident qu'on n'installera pas de panneaux solaires aux poles.
Il serait intéressant, à titre d'exemple, de calculer par exemple le flux solaire moyen entre les 2 tropiques.
D'ailleurs je me demande pourquoi le fait que la terre tourne joue un rôle dans le calcul, parce qu'en fait on s'en fout si la terre tourne ou pas, si on calcule le rayonnement global de toute la circonférence et non d'une aire particulière.

Ensuite il faut se mettre d'accord si on parle de consommation énergétique ou de consommation électrique.
Il va être difficile de faire voler les avions à l'électricité et pour chauffer les maisons il existe des modèles écologiques qui ne font pas intervenir l'électricité.
Si on arrivait à produire toute l'électricité voulue avec du renouvelable, ca serait déjà un fameux pas en avant.
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Steph



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MessageSujet: Re: centrale solaire sans miroir?   Mar 9 Juil 2013 - 17:45

Ca y est je re-cauchemardise. En cherchant la consommation mondiale d'électricité je tombe sur le chiffre de 20 000 TWh et toi tu me donnes un chiffre en TW!!! Ca me donne la nausée.
Et comme le rayonnement solaire est en watt/m², je n'ai foutrement aucune idée de comment faire pour savoir s'il suffit à alimenter les 20 000 TWh de consommation mondiale.

http://lenergeek.com/2011/11/07/consommation-et-production-d%E2%80%99electricite-dans-le-monde/
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