ENERGIES
- Tour solaire qui dit mieux ?
- L'énergie qui vient du large.
- Les brunos.
- Variations climatiques, déclin des hydrocarbures, l'énergie
qui viendra des végétaux.
- Plus chaud que cent soleils.
Tour
solaire qui dit mieux ?
Les temps des tours solaires est arrivé. Inventions françaises,
conçues il y a une cinquantaine d'années, ces centrales électriques
à air chaud, construites à partir de gigantesque cheminées,
s'avèrent des sources d'énergie inépuisable et non polluante…
En théorie, car aucune ne fonctionne aujourd'hui. Gaz à effet
de serre et crise du pétrole aidant, le concept suscite à nouveau
l'intérêt.
De nouveaux projets fleurissent,
à la recherche de financement.
Imaginez une tour. Une tour creuse et haute de plusieurs centaines de mètres,
tendue vers le ciel et ses nuages, surgissant d’un tapis de dalles transparentes.
Une vaste verrière circulaire, de plusieurs km2 et tendue à
quelques mètres à peine au-dessus du sol. Cette colonne étrange,
érigée en plein désert, est ce qu’on appelle une
tour solaire. Un nouveau modèle de centrale électrique, inépuisable,
actionnée à l’air chaud et conçue comme un conduit
cheminée géant.
Comme une éolienne dans une cheminée
“La puissance installée pourrait être de plusieurs centaines
de mégawatts” m’explique Alain Coustou, “de l’ordre
de 500 MW en fonctionnement optimal avec une trentaine de degrés d’écart
entre l’air de la base et celui du sommet, pour une tour de 300 mètres
de haut.” Professeur d’université en économie du développement
à Bordeaux et climatologue amateur, Alain Coustou est à l’origine
avec Paul Alary d’un nouveau projet de tour solaire.
A ce jour, il s’agit sans doute de la version la plus complète
et la plus raisonnable. Nettement optimisé et intégré
à l’environnement industriel, le modèle de tour Coustou-Allary,
sous brevet, a retenu l’attention du bureau d’études Technicatome,
en relation avec des groupes comme EDF et Areva. Appelé tout autant
centrale aérothermique, cheminée solaire ou tour à vortex,
le principe de la tour solaire est simplissime. Il repose sur la mise en synergie,
l’effet conjugué de plusieurs forces fondamentales.
Des système d’énergies renouvelables, éprouvées
et mis en œuvre depuis des siècles : la serre, la cheminée
et l’éolien. Constituée d’une mosaïque de plaques
de verre tendue quelques mètres au-dessus du sol, la serre collecte
les rayonnements solaires et retient leur chaleur. La masse d’air qu’elle
contient se réchauffe alors peu à peu, entraînant une
surchauffe souvent supérieure de 20 à 30° à la température
extérieure.
Une force de cyclone
La présence du tube, dressé vers le ciel au centre de la serre,
provoque un effet d’aspiration : c’est l’effet cheminée.
L’air sous serre s’y engouffre et devient un courant d’air
ascendant, d’une vélocité estimée par exemple à
un peu plus de 50 km/h (environ 15 m/s). Une montée “d’autant
plus rapide que la cheminée est haute et que l’écart entre
les températures de l’air à la base et au sommet est élevé”
précise l’inventeur bordelais. Un vent assez puissant pour mettre
en rotation, à l’intérieur du cylindre, une trentaine de
turbines productrices d’électricité.
Mais pour accroître la puissance de la tour, et atteindre les 300 ou
500 MW qu’il a prévu, la tour Coustou exploite deux autres lois
naturelles : les effets Coriolis et Venturi. Celles-ci sont induites par la
présence, à la base de la tour, de baies d’arrivée
d’air composées de cloisons courbes et éventuellement prolongées
à l’extérieur.
Ces cloisons déflectrices guident l’air qui entrent et l’orientent
de façon à lui faire amorcer un mouvement tourbillonnaire, amplifié
par la force de Coriolis (celle qui est à l’origine du sens de
rotation des cyclones comme des maelströms marins). “Nous obtenons
de cette manière une tornade captive et autoentretenue. L’air
chaud ne se contente plus de monter mais se trouve animé d’un
rapide mouvement de rotation dans le même sens que celui prévu
pour les étages de turbines” explique l’inventeur.“
L’effet Venturi (qui accélère le débit d’un
cours d’eau lorsqu’il son passage se rétrécit, ndr)
est généré par l’architecture particulière
de la tour, évasée à la base, son diamètre intérieur
se rétrécissant au fur et mesure que l’air monte par effet
cheminée. Cette caractéristique entraîne une accélération
considérable du flux d’air ascendant et en rotation. (...) Avec
un diamètre intérieur dans la partie haute de la tour égal
- par exemple - au 1/7ème de celui de la base, et un écart de
température d’une trentaine de degrés, la vitesse de la
colonne d’air peut atteindre plusieurs centaines de Km/h.” L’énergie
véhiculée par ce vortex artificiel devient alors considérable,
bien supérieure à celle obtenue par une cheminée cylindrique,
diamètre constant.L'énergie qui vient du large.
Entre les sautes de vent intempestives, et les frilosités des riverains,
le développement des éoliennes trouvera vite ses limites sur
la Terre. L'avenir c'est la mer… mais de différentes manières.
Extrait d'Effervesciences N°44 Vous pouvez commander ce numéro ICI
L’énergie viendra du large !
Des 4/5 du globe
sans habitants, où l’on peut choisir au mieux ses emplacements.
L’éolien a le vent en poupe (eff n° 19 - juillet 01), c’est
une technologie désormais mature, contrairement à l’énergie
des vagues ou de la houle, encore mal maîtrisée. Les conditions
sont différentes entre un site à terre et un site offshore -
surtout la “rugosité” du terrain. Le terrain en amont d’une
éolienne peut être divisé en parties suivant le type de
surface. Les parties sur lesquelles le vent souffle sur la mer sont appelées
“étendues de mer” et celles sur lesquelles le vent souffle
sur la terre “étendues de terre”.
Chacun de ces secteurs a des profils de vitesse du vent différents
suivant la hauteur. Un premier avantage d’une “étendue de
mer” est l’augmentation de la vitesse du vent ; des augmentations
de 5 à 45 % ont été suggérées par plusieurs
études. Comme la puissance éolienne croît avec le cube
de la vitesse du vent, l’augmentation de puissance résultant d’une
augmentation de 10 % (par exemple) est significative. Un second avantage d’une
“étendue de mer” est que les vents offshore sont moins turbulents
que les vents sur terre.
Une plus grande turbulence implique une production moindre et des contraintes
plus fortes (“fatigue”) sur les composants de l’éolienne
comme les pales; “L’intensité de turbulence” est le
rapport entre l’écart type de la vitesse du vent et sa vitesse
moyenne sur un intervalle de temps donné. Elle est nettement plus faible
(20 à 30 %) sur les sites offshore. En troisième point, une
faible rugosité implique une faible augmentation de la vitesse du vent
avec la hauteur.
Cela signifie que la hauteur du moyeu peut être diminuée pour
obtenir la même vitesse du vent ou réciproquement que la vitesse
du vent sera supérieure pour une hauteur donné au moyeu. Dans
la pratique cela donne une plus faible hauteur pour une conception optimale.
Par exemple, une étude danoise a montré qu’une éolienne
optimisée devrait avoir une hauteur de moyeu de 48,4 mètres,
valeur inférieure de 13,9 mètres à celle d’une éolienne
terrestre comparable. En résumé, les conditions offshore de
vent - plus fortes vitesses de vent, turbulence plus faible, et augmentation
de la vitesse avec la hauteur plus faible - peuvent induire une plus grande
quantité d’énergie produite et des conceptions optimisées
peuvent permettre de compenser les coûts supplémentaires d’une
installation en mer (production annuelle moyenne supérieure de 32 %
à celle d’une éolinne optimisée à terre).
A l’inverse, la mise en place de champs d’éoliennes offshore
implique de sérieuses contraintes en terme d’ingénierie
et d’exploitation : la structure offshore ne doit pas seulement être
conçue pour résister à des vents, comme pour les éoliennes
à terre, mais aussi aux forces dûes aux vagues extrêmes
et, pour certains sites, à la glace.
Devant résister à ces différents efforts, la structure
doit être de plus calculée de manière à ce que
sa fréquence propre (résonnance) ne corresponde pas à
la fréquence des efforts du vent et des vagues. Si la fréquence
propre de la structure est égale à celle des fréquences
liées à l’environnement, les vibrations résonantes
de la structure peuvent augmenter jusqu’à sa rupture. Les structures
porteuses entrent pour 35 % dans le budget des centrales offshore. Elle comprennent
le mât et les ancrages dans le fonds de la mer.
Extrait d'Effervesciences N°45 Vous pouvez commander ce numéro ICI
Les
brunos
Briquettes élémentaires
de l'univers.
Par l'étude du vortex électromagnétiques créateur
de matière, Jean-Claude Villame nous entraîne à la découverte
de la dynamique interne des constituants intimes de la matière, en
démontrant leur filiation commune. Il s'agit d'une explication naturelle
de la constitution du vivant à partir de la monade de matière
énergie.
Par l’étude du vortex électromagnétique de l’atome,
Jean- Claude Villame nous entraîne à la découverte de
la dynamique interne et de la structure fine des électrinos, photons,
électrons, des protons, atomes, neutrons, puis des éléments,
molécules et cellules, en démontrant leur filiation commune.
S’agissant d’une démystification totale de leur composition
et de leurs transmutations réciproques, il nous livre une explication
naturelle de la constitution du vivant à partir de la monade de matièreénergie.
A partir d’une amorce centrale dont la première monade est au
centre de la sphère atomique, 0,86 Yotta monades de matière/énergie
électrique s’enroulent suivant une spirale logarithmique en 22
spires sphériques, de plus en plus composites et de plus en plus épaisses.
Chaque ‘spire’ s’empile de façon continue en couche
pseudo ‘concentrique’.
A l’image d’un tourbillon ou cyclone, d’une ammonite ou d’un
jeu de l’oie... mais dans un volume sphérique. D’une spire
à la suivante, en partant de l’amorce centrale, le nombre d’agrégats
(amas corpusculaires sphériques) est multiplié par le coefficient
: embrassades + 1 (l’objet central embrassé).
Cette incrémentation de base, régulière et continue,
correspond à la moyenne statistique issue des résultats expérimentaux
les plus précis obtenus par la physique nucléaire depuis un
siècle et demi. Elle est spécifique au vortex électronique
- protonique constituant le tronc commun du vortex atomique.
La complexité du phénomène corpusculaire dans le vortex
composite (spirale et quasi sphérique de couche en couche) ne peut
s’étudier qu’en mode statistique. Ainsi pour les quatre premières
couches ‘sphériques / spiralées’ s’empilant à
partir de l’amorce centrale, le dénombrement (statistique) de
leur population s’évalue réciproquement de la façon
suivante. - La couche spirale A comprend :
Les couches spiralées des agrégats subatomiques et atomiques.
12,2453 brunos.
- La couche spirale B comprend :
(1 x 12,245) + (11,245 x 12,245) = 12,245 x 12,245 = 149,947 brunos.
- La couche spirale C comprend :
149,947 + (11,245 x 147,947) = 12,245 x (12,245)2 = 1836,149 brunos.
Et ainsi de suite, soit : population de la spire sphérique d’indice
(n) = [valeur de la base] (n) ; correspondant au nombre de egb +/- (n) o 12,2452987
n.
Au niveau n = 19 correspond la couche spirale S, le vortex concentre 4,692
1020 brunos (egb +/-) *note 3 ; ce qui constitue le contenu de matière/
énergie électrique d’un électron.
Au niveau n = 22 correspond la couche spirale V, le vortex concentre 8,616411
1023 brunos (egb +/-) ; ce qui constitue le contenu de matière/énergie
électrique d’un proton. Tous les amas sont plus ou moins mobiles,
tous sont en interaction électromagnétique mutuelle, et la force
d’agrégation globale rapportée au barycentre est proportionnelle
au nombre total de brunos.
*note 4 * * L’atome ‘théorique’ de Bohr se constitue
sur la périphérie extérieure du niveau 22 :“ amas
V “.
En effet dès qu’un agrégat - amas équivalent à
l’électron se présente au seuil du niveau 23 “ amas
W “, cet amas S, gravitant à la périphérie extérieure
du vortex protonique, forme avec le proton, l’atome de Bohr. [L’amas
électronique, formé dès le niveau 19 (amas S), se retrouve
à tous les niveaux supérieurs en plus grande quantité,
variant exponentiellement ; comme cela est le cas pour tous les amas.] **Un
deuxième agrégat électronique (identique au précédent)
permet la transmutation de l’atome de Bohr en un premier élément
naturel de la ‘matière ordinaire’ : l’atome d’hydrogène
(H1, qui comporte donc 2 électrons.
**Un troisième agrégat électronique (identique aux deux
précédents) permet la transmutation de l’atome d’hydrogène
(H1) en un neutron, qui comporte donc 3 électrons. Pour seulement trois
électrons supplémentaires, la transformation / transmutation
du proton en atome (Bohr ou H1 ou neutronique) s’effectue à la
périphérie extérieure du niveau V (niveau 22).
C’est-à-dire : sur une légère extension de ce niveau,
juste après la frontière avec le niveau 23, en constitution.
Cette description du vortex protonique / atomique est la justification théorique
des valeurs de masse et d’énergie mesurées pour le proton,
le neutron et l’atome d’hydrogène, dans tous les laboratoires
mondiaux.
L’électron, amas composite (S.6d) et le proton, amas composite
supérieur (V.7d) sont constitués des mêmes sous amas comme
il vient d’être montré.
Extrait d'Effervesciences N°46 Vous pouvez commander ce numéro ICI
Variations
climatiques, déclin des hydrocarbures, l'énergie qui viendra
des végétaux.
Nos végétaux de cultures ont avant tout une utilité alimentaire
: ils ont un métabolisme élaboré pour produire sucs et
protéines savoureuses et nutritives. D'un point de vue énergétique,
c'est un gros gâchis. Les substances énergétiques : cellulose
pure et lipides.
2006, ça chauffe !
Les productions agricoles traditionnelles subissent le réchauffement
qui s’emballe et les zones de production ne correspondent plus vraiment
aux écosystèmes évolutifs (toujours plus haut, en altitude
comme en altitude...). Les Anglais envisagent de planter des vignes, l’Espagne
se tropicalise... Les bio majors, à l’affût, annoncent qu’ils
ont des solutions génétiquement modifiées, tant pour
des végétaux alimentaires que pour des productions à
visée énergétique... Car c’est une nouvelle donne
qui se profile pour l’agriculture : on attend désormais du monde
paysan qu’il mette en production des plantes qui transformeront H2O +
CO2 en substances qui se substitueront aux hydrocarbures déclinants.
Avec un baril à 30 dollars, c’était une plaisanterie. A
60 dollars, tout le monde en veut. Alors, on va chercher dans de vieux dossiers
qui remontent parfois aux années 70, lorsque de doux rêveurs
ou des inventeurs géniaux proposaient des énergies naturelles
alternatives.
Les critères : pouvoir utiliser l’énergie solaire actuelle
(qui aurait tendance à se renforcer), si possible en marge des productions
en place, ne nécessitant que peu d’eau, et avec le meilleur rendement
énergétique pour en tirer le substrat carboné : cellulose
la plus pure possibles, huiles faciles à extraire, et avec une rotation
des cultures la plus rapide... Le colza et le tournesol sont en piste en tant
qu’oléagineux, et l’on teste tous les sous-produits agricoles
pour en distiller de l’alcool-carburant. Mais ce sont de réelles
ruptures qui s’annoncent, dans le choix des espèces végétales
exploitées, comme dans les process de valorisation. Et l’on note
un retour, prévisible, vers des types de végétaux les
plus simples possibles,
dont le métabolisme consiste en une croissance effrénée
de matériaux simples et faciles à extraire. Bien sûr,
au plus simple, on trouve les algues unicellulaires, les premiers végétaux
installés sur Terre, championnes incontestées pour produire
des huiles.
Pour la cellulose,
ce sont les grandes herbacées (déjà présentes
à l’Ere Primaire) qui portent le pompon, comme l’herbe à
éléphants, ou Miscanthus. tonnes/an) mais aussi en Allemagne
et au Danemark. On l’appelle herbe à éléphants,
ou encore roseau de Chine. Cette plante est une graminée vivace à
rhizome (puissante tige souterraine pérenne : il ne s’agit pas
d’une racine) qui possède un métabolisme de photosynthèse
très efficace permettant d’atteindre des rendements de 14 à
18 tonnes de matière sèche à l’hectare, selon la
maturité de la plante et les conditions climatiques.
Pour un agriculteur céréalier, la culture du miscanthus est
relativement simple. Après implantation des rhizomes au printemps,
la plante pousse et se développe intensément jusqu’à
4 m de hauteur). A l’automne, la croissance est stoppée, et des
feuilles se dessèchent et tombent pour former plante installe un rhizome
de bonne qualité. Cette plantation n’est pas mécanisable.
Les plants doivent être mis en terre à la main, dans un sol aéré
et creusé de sillons.
Mais ces coûts de mise en place sont ensuite étalés sur
(au moins) 20 ans, puisque les repousses annuelles ont lieu à partir
du même rhizome, sans traitement particulier en engrais ou en phytosanitaire
: c’est pratiquement un travail de forestier qui attend ces nouveaux
céréaliers...
Extrait d'Effervesciences N°48 Vous pouvez commander ce numéro ICI
Plus
chaud que cent soleils
Une découverte inattendues des laboratoires Sandia permet d'orbtenir,
sur Terre, une température de plus de 2 milliards de degrés,
recréant sur terre les conditions règnant au cœur des étoiles
en explosion…
Au Nouveau Mexique, sur le site historique de Los Alamos, là ou fut
fabriquée la première bombe atomique, la USA ont installé
depuis 1949 les laboratoires Sandia, qui travaillent dans le domaine de la
défense nationale sur les armes nucléaires et plus généralement
tous les systèmes de haute technicité. Ces derniers ont rendu
public des résultats d’un grand intérêt scientifique
et technique, générant une effervescence certaine sur internet
(et une indifférence tout aussi certaine dans nombre de médias
scientifiques...). Voyons de quoi il retourne exactement avant, c’est
de circonstance, de nous enflammer...
Toujours l’inattendu arrive... Tout commence avec la construction d’un
générateur de rayons X de forte intensité destinés
à tester la résistance des têtes nucléaires à
l’usure. En effet, le plutonium qu’elles contiennent émet
en continu des rayonnements susceptibles de dégrader fortement le fonctionnement
de leur électronique embarquée ainsi que leurs performances.
De plus, la résistance au “flash” X permet de tester leur
comportement vis à vis d’éventuels systèmes antimissiles.
A partir de ces dispositifs ont été mises au point les machines
à “striction axiale” (dites aussi “Z-pinch”, c’est
à dire à pincement de l’axe magnétique) qui génèrent
d’intenses rayons X en vaporisant des fils métalliques avec une
impulsion électrique brève (100 ns) mais d’une intensité
faramineuse: plus de 20 millions d’ampéres! Cette impulsion électrique
génère un champ magnétique qui permet la compression
brutale des plasmas issus des fils en un tube qui s’effondre jusqu’à
ce que l’énergie cinétique de ses constituants soit convertie
en rayonnement X. La puissance habituellement libérée est alors
voisine de 300 TW, ce qui permet d’envisager d’utiliser ce type
de confinement, au delà de sa fonction première de générateurs
de rayons X, pour obtenir la fusion nucléaire d’une cible de Deutérium/Tritium
placée au centre du dispositif (1).
Jusqu’à ces derniers mois, les spécialistes de ce type
de fusion visaient l’obtention d’un plasma à 3 millions de
degré, mais la donne vient de changer brusquement: l’équipe
de Sandia a obtenu, de façon surprenante, un plasma mille fois plus
chaud que celui tant espéré ! L’équipe de Sandia,
dirigée par C. Deeney, utilisait pour fabriquer leur plasma des fils
en tungstène dessinant une petit cage cylindrique de 2 cm de diamètre.
Afin d’améliorer la précision de leurs mesures, ils ont
remplacé ce dispositif par des cages de fils d’acier d’un
diamètre allant de 60 à 80 mm. Et ce fut une surprise de taille:
au lieu d’obtenir une température de quelques millions de °C,
l’équipe a eu la surprise d’obtenir un plasma à plus
de 2 milliards de degrés! Il faut savoir que, dans les recherches sur
la fusions nucléaire (1) par compression de plasma, cette équipe
espérait parvenir, dans le futur, avec un nouvel appareillage et des
impulsions de 60 millions d’ampéres, à une température
de 3 millions de degrés seulement… a peine plus du millième
de ce qui a été obtenu! Le résultat était si surprenant
que le chef du projet a du réitérer plusieurs fois l’expérience
avant d’en croire ses instruments. L’ensemble du travail a été
ensuite validé par des simulations et de nouvelles mesures. Il fallu
alors bien se rendre à l’évidence: on avait obtenu sur
Terre, dans un volume de la taille d’un spaghetti, une température
de 2 milliards de degrés. Et alors, direz vous ?
Et bien, l’obtention de cette température change bien des choses
dans le petit monde de la fusion, et risque de reléguer notre glorieux
ITER à l’état de pétard mouillé. Voyons pourquoi.
Extrait d'Effervesciences N°48 Vous pouvez commander ce numéro ICI