Soulever des pianos à queue avec une éolienne

par Petitagore Jeu 10 Déc 2020 - 16:18

B'jour tout le monde... Je cherche à me faire une idée scientifique pas trop grotesque sur la disproportion entre les rendements de l'énergie éolienne et de l'énergie nucléaire, à grands coups de Wikipédia et de feuilles de calcul.

Autant vous l'avouer tout de suite, la dernière fois que j'ai fait de la physique, c'était vers 1976 (j'ai passé un bac littéraire), et je n'avais pas le sentiment d'être très doué. Mais dès cette époque lointaine, j'aurais voulu pouvoir établir des comparaisons entre, par exemple, des mégawatts-heure et des tonnes d'équivalent-pétrole. Bien sûr, ça ne peut pas être très précis, mais j'estime qu'une marge d'erreur de 60%, c'est quand même bien préférable à une marge d'erreur de 25000 %, spécialement quand on discute avec des propagandistes du nucléaire ou de l'éolien (non seulement les deux existent, mais à vrai dire il n'y a pas grand-chose d'autre sur de tels sujets).

Or donc, je cherche sur Google "puissance d'une éolienne", et le site de Total direct énergie (site pas du tout orienté idéologiquement) m'affirme que "la plupart des éoliennes aujourd'hui installées ont une puissance allant de 1 à 3 MW".

Disons 2 mégawatts à la louche (je fais tout à la louche, j'ai la culture scientifique des détenteurs de bacs littéraires). Une éolienne = puissance de 2 mégawatts.

Donc, si je ne me gourre pas (rien n'est moins sûr), ça devrait vouloir dire qu'une éolienne d'une puissance de 2 mégawatts peut fournir à chaque seconde (quand elle tourne, évidemment) une énergie de deux millions de joules, or chaque joule correspond si j'ai bien compris (rien n'est moins sûr) à l'énergie nécessaire pour soulever d'un mètre une masse de 102 grammes (sur Terre, au niveau de la mer, m'emmerdez pas avec la pesanteur à la surface de la Lune ou de Jupiter).

Je fais une règle de trois là-dessus, et j'en conclus que mon éolienne d'une puissance de 2 mégawatts est censée pouvoir soulever d'un mètre, en une seconde, une masse de 204 082 kilogrammes.

Sachant qu'un piano à queue (j'utilise les unités normalisées des dessins animés de Tex Avery) pèse environ 350 kg, ça semble vouloir dire que mon éolienne pourrait, grâce à la force motrice du vent, soulever d'un mètre en une seconde la bagatelle de 583 pianos à queue.

J'imagine une éolienne façon Tex Avery faisant tourner un gros câble d'ascenseur au bout duquel est suspendue une grosse palette de pianos à queue superposés.

583 pianos à queue, soulevés d'un mètre, en une seconde? Faudrait quand même une éolienne carrément balèze...

Je soupçonne une erreur d'au minimum deux zéros. Mais où?

Donc, ma question à vous, chers zèbres amoureux de physique, c'est: où est l'erreur? Ca serait sympa de me le dire, parce que ça fait deux jours que je m'emmêle les pinceaux avec ce problème, et cette nuit j'ai rêvé de loups de Tex Avery courant dans tous les sens dans des champs d'éoliennes de peur de recevoir sur la tête des pianos à queue par paquets de 583, et vraiment c'est trop affreux, j'en suis malade.

par fift Jeu 10 Déc 2020 - 16:43

1 joule, ce n'est pas plutôt 1g / 1m ?

Sinon, une centrale nucléaire c'est autour de 1 Gigawatt. Soit 500 de tes éoliennes.

par Petitagore Jeu 10 Déc 2020 - 16:53

fift a écrit:1 joule, ce n'est pas plutôt 1g / 1m ?

Un joule, c'est un newton-mètre, et un newton-mètre, c'est 0,102 kilogramme-force (avec la gravitation terrestre)

Sinon, une centrale nucléaire c'est autour de 1 Gigawatt. Soit 500 de tes éoliennes.

De mes éoliennes fictives capables de soulever cinq cents pianos à queue en une seconde, ou de celles qu'on rencontre dans la vraie vie du monde réel? C'est ça la question...

par Confiteor Jeu 10 Déc 2020 - 17:34

Embauche plutôt des Roumains déménageurs, c'est moins cher.

par fift Jeu 10 Déc 2020 - 17:42

Petitagore a écrit:
fift a écrit:1 joule, ce n'est pas plutôt 1g / 1m ?

Un joule, c'est un newton-mètre, et un newton-mètre, c'est 0,102 kilogramme-force (avec la gravitation terrestre)

Wooouuups. Embarassed

par Bimbang Jeu 10 Déc 2020 - 17:53

Il y a quelques données là dedans :

https://www.liberation.fr/checknews/2019/12/01/faudra-t-il-vraiment-3-400-eoliennes-pour-remplacer-fessenheim_1766329

par dr-korbo Jeu 10 Déc 2020 - 19:08

Apparemment la puissance d'une locomotive Diesel ce serait 3 MW donc tes calculs doivent être justes (je vois pas d'erreur en tout cas)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Ordres_de_grandeur_de_puissance#M%C3%A9gawatt_(106_watts)

par Petitagore Jeu 10 Déc 2020 - 19:16

Bimbang a écrit:Il y a quelques données là dedans :

https://www.liberation.fr/checknews/2019/12/01/faudra-t-il-vraiment-3-400-eoliennes-pour-remplacer-fessenheim_1766329

Merci, ça tend à démontrer que le chiffre fourni par Total énergie n'est pas loufoque: une éolienne, ça a une puissance de 3 mégawatts quand on est très optimiste. Moi, qui ne suis pas aussi optimiste, j'avais tablé sur 2 mégawatts... mais 2 mégawatts, à moins que je m'aie complètement gourré dans mes calculs, c'est une puissance théorique permettant de soulever 583 pianos à queue d'une hauteur d'un mètre en une seconde. Vous, je sais pas, mais moi, je n'arrive pas à croire qu'un moulin à vent même super mastard puisse arriver à soulever d'un mètre, en une seconde, plus que quelques pianos à queue -- une demi-douzaine dans mes rêves les plus fous.

Non, mais, sans rire, essayez d'imaginer ça: la force du vent sur un moulin à vent soulevant des pianos à queue: imaginez que l'axe du moulin à vent est le centre d'une grosse bobine de câble placée tout là-haut là-haut, et qu'il y ait un certain nombre de pianos à queue suspendus au bout du câble, grimpant à la vitesse d'un ascenseur plutôt planplan. Vous arrivez à imaginer combien de pianos à queue?

Moi, je dirais: trois, peut-être quatre. Soyons fous et comptons six.

Or, d'après mes calculs (dont je serais ravi qu'on me démontre la fausseté)... 2 mégawatts, ça devrait suffire à soulever non pas quatre, messieurs-dames, non pas six, mais bel et bien (roulements de tambour)... cinq cent quatre-vingt trois pianos à queue. D'un mètre par seconde.

C'est pas possible. Y a une erreur quéque part. Je suis assez modeste pour présumer que c'est dans mes calculs, mais une erreur aussi énorme, ça devrait sauter aux yeux, non? Eh bien, vous la voyez, vous?

par Bimbang Jeu 10 Déc 2020 - 19:22

Il faut voir ça comme une production d'électricité qui peut être transférée à une autre machine, genre un TGV par exemple, et cesser de visualiser une éolienne.

par Petitagore Jeu 10 Déc 2020 - 19:25

dr-korbo a écrit:Apparemment la puissance d'une locomotive Diesel ce serait 3 MW donc tes calculs doivent être justes (je vois pas d'erreur en tout cas)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Ordres_de_grandeur_de_puissance#M%C3%A9gawatt_(106_watts)

Donc une éolienne est censée fournir assez d'énergie pour faire avancer dix ou quinze wagons aussi vite que si c'était une locomotive Diesel qui faisait le boulot?

Je continue avec mes rêves à la Tex Avery: Vil-Coyote a acheté chez ACME une super-grosse éolienne qu'il a installée tout en haut de la falaise d'où il finira forcément par tomber, l'éolienne fait tourner une bobine de câble qui, après avoir parcouru une ou deux poulies, est attaché à un train d'une douzaine de wagons de marchandises. Et voilà-t-il pas qu'une bonne bourrasque se met à souffler (une bourrasque normale, hein, pas un ouragan). Les pales de l'éolienne tournent, le câble s'enroule, le train avance. Franchement, vous arrivez à imaginer les wagons avançant à 60 ou 80 km/h?

Moi, j'arrive à imaginer qu'ils bougent de quatre ou cinq centimètres avant que le câble pète et que le tout tombe sur la gueule de Vil-Coyote...

Edit: Vil-Coyote a été imaginé par Chuck Jones et pas par Tex Avery.

par Petitagore Jeu 10 Déc 2020 - 19:30

Bimbang a écrit:Il faut voir ça comme une production d'électricité qui peut être transférée à une autre machine, genre un TGV par exemple, et cesser de visualiser une éolienne.

Précisément, c'est ça qui me gêne. Ca me fait l'impression que l'essentiel c'est d'y croire alors même que ça paraît complètement invraisemblable.

J'aimerais beaucoup mieux qu'on m'explique où est mon erreur de calcul...

par dr-korbo Jeu 10 Déc 2020 - 19:36

Après les éoliennes en question font plus de 100 mètres de haut et le rotor fait 80m de diamètre.
Et le rendement doit être bien meilleur que celui d'un moulin à vent.

par dr-korbo Jeu 10 Déc 2020 - 19:42

Sans oublier qu'un bon vent ça suffit pour déplacer des bateaux d'assez grandes tailles ^^

par Petitagore Jeu 10 Déc 2020 - 19:44

dr-korbo a écrit:Sans oublier qu'un bon vent ça suffit pour déplacer des bateaux d'assez grandes tailles ^^

Oui mais pas en hauteur, il ne faudrait peut-être pas l'oublier...

J'ai un peu l'impression que la puissance des éoliennes est mesurée par les organisateurs de la manif pro-éoliennes, et ça m'intéresserait de voir aussi les chiffres de la Préfecture de police...

par Topsy Turvy Jeu 10 Déc 2020 - 19:45

Ah, des sciences, trop bien...

Les calculs sont corrects, bravo !

Je propose de regarder ce qui se passe au niveau des pales.

Une éolienne à 2MW aura des pales de ~40 m de longueur.
Donc un rotor (surface couverte par les pales) de ~5'000 m2.
On peut considérer une masse volumique de l'air de ~1.2 Kg/m3.

La puissance P va dépendre du cube de la vitesse du vent en m/s.
Un calcul de la puissance peut s'obtenir avec la formule suivante :
P = 1/2 * surface rotor * masse volumique air * vitesse vent au cube
2MW = 1/2 * 5000 * 1.2 * 666

Il suffit donc que le vent souffle à ~8,5 à 9 m/s (~30 km/h).

disproportion entre les rendements de l'énergie éolienne et de l'énergie nucléaire

Et donc, tu pousses à quelle vitesse ton porte-avion militaire à propulsion nucléaire ?
Nan, je rigole, l'avantage est un peu au niveau de l'autonomie et beaucoup au prestige.

Oui, l’or noir et l’atomique présentent des niveaux d’énergie et de puissance de ouf.
SOS

par fift Jeu 10 Déc 2020 - 20:19

Petitagore a écrit:. Les pales de l'éolienne tournent, le câble s'enroule, le train avance. Franchement, vous arrivez à imaginer les wagons avançant à 60 ou 80 km/h?

Edit: Vil-Coyote a été imaginé par Chuck Jones et pas par Tex Avery.

En même temps, une locomotive a déjà du mal à tirer ses wagons avec une pente de 3%, alors je ne pense pas qu'elle puisse les faire monter à la verticale Very Happy

.

Et un autre truc : ne pas confondre puissance et couple. La puissance, c'est le couple multiplié par la vitesse de rotation.
Ce qui permet de "soulever" quelque chose, c'est le couple.

On peut avoir un moteur extrêmement puissant parce qu'il tourne super vite, mais incapable de tracter un sac de béton de 35kg parce qu'il ne développe pas le couple suffisant.

par Topsy Turvy Jeu 10 Déc 2020 - 20:50

PS : le calcul de la puissance devrait aussi tenir compte du coefficient de performance de l'éolienne, sa capacité à transformer une énergie mécanique en énergie électrique, plus ou moins entre 0.2 et 0.7. S'il est de ~0.5, on a besoin d'un vent de 11 m/s (40 km/h).

par Petitagore Jeu 10 Déc 2020 - 20:58

fift a écrit:Et un autre truc : ne pas confondre puissance et couple. La puissance, c'est le couple multiplié par la vitesse de rotation.
Ce qui permet de "soulever" quelque chose, c'est le couple.

On peut avoir un moteur extrêmement puissant parce qu'il tourne super vite, mais incapable de tracter un sac de béton de 35kg parce qu'il ne développe pas le couple suffisant.

D'accord... Mais la puissance, ça se mesure bien en watts (ou en mégawatts), donc couple ou pas il reste légitime de s'interroger sur les ordres de grandeur.

Bon, d'accord, pas nécessairement en soulevant des pianos à queue. Smile

par **Opossum** Jeu 10 Déc 2020 - 21:15

Je ne vais pas (re-)faire un calcul, je risque de faire plein de fautes et sans un programme pour les récupérer, ça fait mauvaise figure.
Les éoliennes ne tournent pas tout le temps et la puissance, qui dépend de la hauteur (optimale par rapport au site en principe) et de la taille des pâles et de la vitesse du vent, sur les modèles à vitesse variable.
https://www.j3ea.org/articles/j3ea/pdf/2006/02/j3ea06S110.pdf
Après, le problème est que les puissances annoncées sont les puissances à pleine charge, c'est-à-dire, avec un vent optimal, constant 24/7 toute l'année.

@ fift
J'avais toujours considéré que les trains ne pouvaient franchir certaines pentes parce que le contact acier-acier des roues/rails ne permettait pas l'adhérence nécessaire à vaincre l'inertie.
Les trains à crémaillères y arrivent en principe.

par Topsy Turvy Jeu 10 Déc 2020 - 21:23

Il est vrai que les éoliennes ne tournent pas en permanence au max.
Mais la puissance est une capacité de transformation d'énergie (J/s ou Wh/h etc.).
La puissance d'un appareil (d'une centrale) ne dépend pas de la durée d'utilisation.

par **Opossum** Jeu 10 Déc 2020 - 21:31

En effet, c'est l'énergie délivrée qui dépend de la durée d'utilisation, si vitesse fixe.
Dans le cas d'éoliennes à vitesse variable, on a une puissance variable (et des onduleurs, pour redresser au paramètres ad hoc en vue de l'injection sur le réseau).
La puissance maximale développée dépend aussi de la capacité de portance des ailes. Si celle-ci est pleinement développée via un calcul de hauteur d'installation qui "garantit" un flux laminaire sur ces dernières, le rotor tournera à pleine puissance. Sinon, non (l'air ne "poussera pas assez sur les pales, même par vent de vitesse idéale).

Puissance nominale (le chiffre de la pub) > Puissance développable sur site
Energie nominale (à nouveau la pub) // Energie potentiellement délivrable par le site (climat et relief) > Energie fournie par l'installation sur le site (> Energie réinjectable sur le réseau - fonction de la consommation, des capacités de stockage et des autres sources d'énergie)

par Mentounasc Jeu 10 Déc 2020 - 22:19

Hello everybody !

Petitagore, ce problème que tu soulèves est loin d'être farfelu, il est même plutôt courant dans les esprits humains, avec bien évidemment d'autres données, d'autres situations. Il montre en fait trois composantes distinctes, quatre si l'on considère qu'il peut exister une erreur de calculs. Mais on peut négliger ce dernier point dans ton exemple, puisque plusieurs intervenants semblent confirmer que tes calculs sont justes, et de ce fait je n'ai pas vérifié lesdits calculs.

Le premier point qui pose problème dans ce genre de situation, c'est les paramètres. Il arrive souvent qu'on en oublie quelques uns, voire un seul, même tout petit, et là ça foire.
Et il me semble que tu en as oublié un, tout petit, mais dont l'importance est énorme au départ de l'expérience si on la réalise.
Et ce paramètre, c'est FIFT qui te l'a cité, c'est le couple !
Je vais partir sur un autre exemple un peu débile pour te faire comprendre la chose : imagine une voiture-jouet de gosse dont on a enlevé les pédales et sur laquelle à l'arrière on a monté un moteur de formule 1, lequel moteur est en prise directe sur les roues, par le simple biais d'un vilebrequin. On élimine donc tous les "accessoires" comme les différentiels, les satellites et planétaires, les pneus surdimensionnés, la boite de vitesses etc etc...
On peut être tenté de penser que cet engin va atteindre une vitesse faramineuse en quelques instants, et pourtant il n'en serait rien. Au démarrage, les roues vont patiner (manque d'adhérence, insuffisance de poids de l'engin), le moteur va s'échauffer dangereusement et exploser après quelques secondes alors que l'engin aura tout juste parcouru au mieux quelques mètres. Mais si sur cet engin on commence par installer une boite de vitesses, avec un très gros rapport comme première (c'est à dire un tout petit pignon en sortie de moteur et un très gros en prise sur les roues, donc un très gros couple, comme sur un vélo si tu peux visualiser la chose), alors le "bolide" s'élancera bel et bien. Ensuite le moteur explosera quand même par échauffement excessif, parce qu'autres paramètres entreront en jeu comme l'adhérence. C'est aussi le même problème avec un vélo quand on essaie de démarrer en côte. Si le dérailleur est réglé sur le plus grand plateau de pédalier et le plus petit pignon de roue, t'auras beau être Mercks ou n'importe qui, tu démarreras pas : le couple est trop faible, alors que paradoxalement tu as la puissance nécessaire pour monter cette putain de côte tout seul, au besoin en mettant le vélo sur ton épaule...
Et donc, dans le cas de ton exemple, il faut imaginer une boite de vitesses avec un très gros couple au démarrage, puis embrayage direct et rapide sur un couple plus petit permettant d'augmenter la vitesse etc etc... le tout se produisant dans le fameux délai d'une seconde et avec un assemblage technique capable d'empiler 583 pianos à queue et de transmettre le mouvement depuis le moteur alimenté par l'éolienne jusqu'au cable reliant les pianos... Je te dis pas la boite de vitesses, sa taille, sa conception....
Mais en théorie, c'est possible. En théorie...

Le second point qui pose problème, c'est la réalisation pratique d'un modèle théorique, et ça, même de grands scientifiques l'oublient. Il y en a un qui est pourtant resté célèbre pour avoir réussi pratiquement tout seul à surmonter ça, c'est Werner Von Braun, le créateur des tristement célèbres fusées V1, et qui a des mois durant dû transposer la théorie à la pratique en raison des échecs successifs de ses modèles. Mais une fois cet ecueil franchi, il a, comme on dit "passé la surmultipliée" (l'expression est de circonstance !), permettant à l'homme d'aller sur la lune...
Si l'on reprend ton exemple, tu vois bien que la réalisation pratique pose quelques soucis, ne serait-ce que pour pouvoir concevoir la boite de vitesses adéquates permettant de transformer l'énergie en un rapport couple/vitesse acceptable pour la grue démesurée capable de réaliser l'expérience.

Enfin, troisième point à problème, et qui est souvent vécu par les scientifiques, c'est la représentation mentale que l'on se fait d'une expérience. Outre les critères techniques exposés ci-avant, la représentation mentale peut être faussée par divers paramètres : effets d'échelle (une fusée Saturne construite au 1/43ème, comme les modèles réduits, ne pourrait jamais atteindre la lune, même si celle-ci était au 1/43ème de la distance réelle), analogie d'image (la puissance d'une réaction de fission n'a rien de commun avec celle d'une réaction de fusion, et pourtant toutes deux résultent de la décomposition de l'atome), défaut de perception (les pales d'une éolienne font autour de 20 à 40 mètres selon la taille de l'éolienne considérée, alors que les pales d'un moulin à vent ne font au mieux qu'une douzaine de mètres...).
Donc, avec une représentation mentale pêchant en un ou plusieurs endroits, on aboutit forcément à des paradoxes...

J'espère que cette explication aura suffi à te convaincre que théoriquement ce que tu exposes est juste, mais qu'en pratique, le possible devient compliqué, pas impossible, juste compliqué...

par Petitagore Jeu 10 Déc 2020 - 22:34

Bon, ben les copains, je vous remercie d'avoir un peu entamé mon scepticisme vis-à-vis des chiffres de Total Energie... Smile

Topsy Turvy a écrit:Une éolienne à 2MW aura des pales de ~40 m de longueur.
Donc un rotor (surface couverte par les pales) de ~5'000 m2.
On peut considérer une masse volumique de l'air de ~1.2 Kg/m3.

La puissance P va dépendre du cube de la vitesse du vent en m/s.
Un calcul de la puissance peut s'obtenir avec la formule suivante :
P = 1/2 * surface rotor * masse volumique air * vitesse vent au cube
2MW = 1/2 * 5000 * 1.2 * 666

Il suffit donc que le vent souffle à ~8,5 à 9 m/s (~30 km/h).

J'ai rien compris mais tu as l'air de savoir de quoi tu parles, alors je m'écrase. Very Happy

Mentounasc a écrit:Enfin, troisième point à problème, et qui est souvent vécu par les scientifiques, c'est la représentation mentale que l'on se fait d'une expérience. Outre les critères techniques exposés ci-avant, la représentation mentale peut être faussée par divers paramètres : effets d'échelle (une fusée Saturne construite au 1/43ème, comme les modèles réduits, ne pourrait jamais atteindre la lune, même si celle-ci était au 1/43ème de la distance réelle), analogie d'image (la puissance d'une réaction de fission n'a rien de commun avec celle d'une réaction de fusion, et pourtant toutes deux résultent de la décomposition de l'atome), défaut de perception (les pales d'une éolienne font autour de 20 à 40 mètres selon la taille de l'éolienne considérée, alors que les pales d'un moulin à vent ne font au mieux qu'une douzaine de mètres...).
Donc, avec une représentation mentale pêchant en un ou plusieurs endroits, on aboutit forcément à des paradoxes...

J'espère que cette explication aura suffi à te convaincre que théoriquement ce que tu exposes est juste, mais qu'en pratique, le possible devient compliqué, pas impossible, juste compliqué...

Oui, je conçois. Enfin, assez difficilement, mais je crois que je capte l'idée, et en particulier je viens de capter que la surface des pales n'est pas proportionnelle au rayon, mais au carré du rayon, ce qui, évidemment, change beaucoup de choses -- et ça, en plus, je comprends. J'en conclus que, tant qu'à construire des éoliennes, mieux vaut qu'elles soient ENORMES. Bon, OK. J'en prends note et je me sens moins bête. Very Happy

par david50 Jeu 10 Déc 2020 - 22:42

Tu as trouvé la solution au problème du stockage des énergies renouvelables :

On soulève des pianos pour accumuler de l'énergie potentielle disponible quand on a plus assez de vent !!!! Approuve

par Petitagore Jeu 10 Déc 2020 - 22:49

david50 a écrit:Tu as trouvé la solution au problème du stockage des énergies renouvelables :

On soulève des pianos pour accumuler de l'énergie potentielle disponible quand on a plus assez de vent !!!!

Tu plaisantes, mais une des pistes est effectivement de soulever des trucs pour stocker de l'énergie. Simplement, on préfère des décamètres-cube d'eau aux pianos à queue, c'est un peu plus facile à gérer selon la technique chère aux shadoks: en pompant! Ca s'appelle le pompage-turbinage... et ça, ça n'est absolument pas une blague, on utilise bel et bien la technique, d'ores et déjà, pour stocker de l'énergie produite par les centrales (nucléaires généralement) au moment où elles sont peu sollicitées, et pouvoir ainsi réagir très vite en cas de pic de consommation.

Il a bel et bien été envisagé de construire des réservoirs d'eau sur des falaises pour stocker l'énergie produite par des champs d'éoliennes. Si j'ai bien compris, c'est techniquement envisageable... mais carrément pas rentable.

par Mentounasc Jeu 10 Déc 2020 - 22:57

david50 a écrit:Tu as trouvé la solution au problème du stockage des énergies renouvelables :

On soulève des pianos pour accumuler de l'énergie potentielle disponible quand on a plus assez de vent !!!!

Et ensuite, on les laisse retomber brutalement sur les pales d'un alternateur, ce qui produit à nouveau de l'énergie... arf arff arfff

par Philippe Ven 11 Déc 2020 - 0:04

Le pbm que tu poses, Petitagore, c'est un cas particulier de l'intuition physique.

Il me semble que notre cerveau est configuré (par l'évolution, Dame Nature, ou le Créateur, selon les versions) pour appréhender les phénomènes physiques (dont mécaniques) courants dans l'environnement.

Vous êtes-vous déjà douché sous une cascade de 10 m ? (Déjà pas évident de tenir...) 30 m ? 100 m ?!? (On doit être probablement réduit en bouillie) Alors imaginez une cascade d'1km de haut (là à coup sûr !)...
Pour les grandes puissances, et les forts couples, nous ne sommes pas non plus équipés pour visualiser (même si, avec de l'entraînement, ce doit être améliorable, comme presque n'importe quoi).

Dans ma minuscule expérience de vie, pour avoir qqs fois failli me faire casser les poignets/avants-bras avec une grosse perceuse de chantier (genre Hilti) dont le long forêt venait de se bloquer, j'ai une petite idée de ce que 1500 W d'électricité (c'est quoi la puissance d'une grosse perceuse ?) peuvent donner comme puissance de couple...
Et pour avoir vu travailler (et un peu touché à) une pelle mécanique, en particulier pour pousser ou soulever des gros blocs de rochers, que l'on ne fait même pas trembler d'1mm à la main sans un immense et solide levier (+ point d'appui ad hoc), ça donne une idée de la puissance déployée par qqs pistons...

Pour les grosses éoliennes, j'ai pu observer les modèles de 3MW de près. Par vent fort (disons 100km/h), d'un peu loin tu les vois tourner assez tranquillement (vu leur taille, illusion visuelle je parie). Mais de près, on peut voir les bouts de pales qui vont vraiment vite. 200km/h de ce que j'en avais lu, c'est facile à calculer (mais j'ai la flemme ce soir).
Cela pourrait donner une idée du couple développé sur l'axe...

(Pour la petite histoire, il existe des projets d'éoliennes terrestres 200m de haut / 7,5 MW je crois...)

J'aurais « séché » si j'avais dû intuiter le nombre de pianos de concert soulevables. Tu avances 500, ça me semble plausible. Tu dirais 5000, j'aurais eu un plus gros doute, mais mon cerveau aurait répondu que ça sort du domaine d'application de son système 1 (au sens de D. Kahneman) !

Bref, c'est le genre de choses pour lesquelles, hors calcul : point de salut. (ÀMHA, sauf mutant particulier ;-) )

PS : il existe au moins une éolienne d'environ 250m de haut (en bout de pale), si j'en crois cet article de blog.

par Mentounasc Ven 11 Déc 2020 - 2:37

Petitagore a écrit: Si j'ai bien compris, c'est techniquement envisageable... mais carrément pas rentable.

Encore que le terme de "rentabilité" doive être relativisé.
Notamment d'un point de vue écologique.

Ton exemple de réservoir au sommet d'une falaise, enfin, pas trop au bord quand même... est parlant.

Si tu supposes qu'en journée une partie du courant fourni par des éoliennes ou des panneaux photovoltaïques n'est pas utilisé, ce qui doit quand même être fréquent, tu peux concevoir que cette partie de courant serve à faire remonter de l'eau depuis le bas de la falaise jusque dans le réservoir. Et en soirée, lorsque la consommation d'énergie augmente, tu utilises cette eau par le biais de ja gravité pour faire tourner des turbines alternateurs au bas de la falaise, eau qui finit évidemment dans un autre réservoir qui sera pompé le jour etc etc.
La centrale voisine (classique thermique ou nucléaire) utilisera donc moins de ressources pour produire, le gain "de base" est donc écologique.

Se greffent quand même là-dessus deux problèmes importants:
- le premier, essentiel, est le rendement de ces installations "de complément" et leur nombre. On ne peut pas installer partout ce type de dispositif. Par exemple, pour obtenir de l'énergie d'origine hydroélectrique en quantité suffisante pour un hameau d'une vingtaine d'habitations, il faut envisager un débit d'au moins un mètre cube seconde. Et donc, pour une période de 8 heures par exemple, il faudra 8 x 3600 mètres cubes, soit plus de 28.000 mètres cube d'eau, donc un réservoir mesurant par exemple 40 mètres de large sur 70 de long et 10 de hauteur... Pas vraiment facile à caser...

Tout le problème est là : plus les installations de "complément" sont petites, plus elles doivent être nombreuses pour pallier la fourniture de courant, qui, elle, ne s'adresse pas qu'aux particuliers, mais aussi à l'industrie, aux transports, aux communautés urbaines....
Il reste pourtant évident que si les petites installations, y compris individuelles se multiplient, le besoin de faire appel à des sources d'énergie "monstrueusement collectives" diminue d'autant ! Je crois que toutes les autorités du monde sont conscientes de ce problème - mais hélas depuis trop peu de temps - et nous sommes donc en train de négocier un "virage énergétique". Hélas encore trop lentement et depuis trop récemment, mais mieux vaut tard que jamais...

- le second est le coût de ces installations et de leur entretien. Là on a affaire à facteur externe, qui est celui de la vision "à long terme". Les régimes politiques et les idées qui en découlent ont à leur base des humains, qui réfléchissent à court terme pour des raisons électorales évidentes. On ne fait donc que très rarement des plans à long terme (30 ans), essentiellement pour des problèmes de défense (et encore que le vocable "long terme" soit à relativiser, si l'on réfléchit en termes écologiques où les échéances doivent être vues beaucoup plus loin).

Il résulte de ces deux facteurs que tout n'avance qu'à petit pas, car la rentabilité financière "immédiate" n'est pas au rendez-vous. La rentabilité, la vraie, c'est à dire celle qui prend aussi en compte le devenir de la planète, existe, mais elle est très faible. Elle s'accroît avec le temps qui passe, mais pour n'importe quelle installation "écolo", elle nécessite tellement d'immobilisations financières au départ et dans ses débuts d'exploitation qu'elle incite à continuer à utiliser des ressources naturelles. D'autant que certaines installations causent de vraies nuisances, soit esthétiques par leur influence sur le paysage, soit par exemple sonores avec les grandes éoliennes, soit encore sur l'activité humaine, par exemple avec le trafic maritime dévié pour cause d'installations marémotrices. Et ces nuisances sont de nature à faire reculer pas mal de citoyens...

Bref, le mot "rentabilité" doit nous faire dresser l'oreille...

par david50 Ven 11 Déc 2020 - 8:32

par Mentounasc Ven 11 Déc 2020 - 9:42

Merci pour la vidéo David.
Même si ce qui est exposé est déjà "dans les cerveaux" depuis pas mal de temps, et qu'il existe tout plein d'autres pistes (comme par exemple l'usage de la gravité à terre), il ne faut pas non plus négliger des potentialités technologiques prometteuses, si l'on arrive à réaliser certains progrès techniques.

De ce point de vue, la piste apparemment la plus prometteuse est celle de la supraconductivité. Pour ceux qui ne connaissent pas ce phénomène physique, disons pour simplifier qu'il s'agit de créer un matériau capable de n'opposer aucune résistance au courant.
Lorsque les premières applications de supraconductivité ont vu le jour il y a une quarantaine d'années, il était nécessaire à l'époque que le matériau "baigne" dans un milieu d'une température proche du zéro absolu (soit environ "moins 273° Celsius). Depuis de nombreux nouveaux matériaux ont vu le jour dans les nanotechnologies, et, à l'heure actuelle, on sait fabriquer des supraconducteurs fonctionnant autour de -75° Celsius. C'est encore une température trop basse, il faut que les supraconducteurs puissent fonctionner à température ambiante, et leur coût de fabrication est très élevé.
Pour ceux qui ne sont pas versés dans la technique, j'ajoute que l'utilité des supraconducteurs est immense : si l'on peut en mettre un au point qui fonctionne à température ambiante, et dont le coût ne soit pas élevé, on n'a plus aucun problème de transport de l'électricité, et aussi plus aucun problème de stockage. Une batterie de voiture peut alors être ramenée à la taille d'une pile bouton comme sur une montre, les installations de transport d'électricité peuvent être constituées de cables souterrains sans déperdition d'énergie et à peine plus gros qu'un fil de pêche....
Mais pour l'instant, on n'y est pas. Les recherches sont cependant nombreuses, dans tous les grands pays. Celui qui inventera le premier matériau bon marché et supraconducteur à température ambiante deviendra le plus riche ayant jamais existé et de loin, c'est dire que le challenge intéresse beaucoup de monde...

Une autre piste existe aussi pour le stockage de l'électricité, également à l'étude : celle des "supercondensateurs".
Toujours pour ceux qui ne connaissent que peu la technique, on peut schématiser en disant qu'un condensateur est un dispositif qui peut emmagasiner de l'énergie électrique en un temps relativement court (de l'ordre de quelques microsecondes à quelques secondes selon sa conception), et qui, "brutalement", restitue toute cette énergie en une fraction de seconde.
Le problème réside en deux points : le premier est qu'on sait faire des condensateurs puissants, mais plus la puissance augmente, plus le condensateur doit être volumineux. Les condensateurs actuels sont donc essentiellement destinés à l'électronique, notamment pour les appareils électroménagers, et pour des applications d'ingéniérie industrielle ne nécessitant que des courants "brefs".
Car le second noeud du problème est là : on sait forcer un condensateur à restituer l'énergie accumulée, mais on ne sait pas comment faire pour que cette restitution dure bien plus longtemps qu'une fraction de seconde. Même en utilisant des circuits électroniques combinant des tas de de condensateurs, on ne parvient pas à obtenir des restitutions satisfaisantes en termes de durée. Et la puissance reste toutefois relativement minime.
Il se trouve toutefois que la recherche sur la supraconductivité dont je parlais plus haut a permis de trouver de nouveaux assemblages de matériaux permettant de mettre au point des condensateurs d'un type assez nouveau, appelés vulgairement "supercondensateurs". Ils sont hélas encore limités dans leurs propriétés, et encore également trop chers à produire pour pouvoir être utilisés dans le stockage en grande quantité de l'énergie électrique. Il reste toutefois certain qu'une découverte majeure dans le domaine de la supraconduction entraînerait de facto un énorme progrès dans les condensateurs....

J'espère n'avoir pas été trop abscons dans mes explications, et surtout avoir donné envie d'aller fouiller le sujet sur le net, il y a vraiment de quoi se passionner.

par Mentounasc Ven 11 Déc 2020 - 9:56

Au fait, je demande humblement pardon à Petitagore pour avoir dévié de son sujet, mais comme il me semblait que sa question était résolue et qu'on s'orientait vers un "débat énergétique", je n'ai pas trop hésité à jouer le "troll gentil" .... Donc, le "chtiotagore", je m'incline en prononçant de plates demandes d'excuse, si tu me le permets...

par Topsy Turvy Ven 11 Déc 2020 - 10:12

plus aucun problème de stockage

Pour le stockage grâce aux supraconducteurs ou supercondensateurs, je ne trouve pas trop de confirmation de l'intérêt dans un avenir envisageable (mais je n'ai pas cherché loin pour en savoir plus, alors je ne m'avance pas trop et je prends volontiers toute info complémentaire).

[...]
Stockage de l’électricité : Superconducting Magnetic Energy Storage (SMES)

L’énergie peut être stockée par un courant électrique dans une bobine de fil supraconducteur. Un fois la bobine fermée sur elle-même, le courant reste indéfiniment car il n’y a pas de perte. C’est, avec les condensateurs et les batteries, le seul moyen de stocker directement l’électricité. Les pertes sont très faibles par rapport aux autres formes de stockage de l’énergie. Malheureusement, la densité massique ou volumique d’énergie stockée n’est pas très importante. Une bobine produisant 20 teslas stocke une énergie de l’ordre de 45 kwh/m3.

Les bobines D-SMES (Distributed Superconducting Magnetic Storage) sont particulièrement construites pour la stabilité des réseaux électriques. La bobine supraconductrice est connectée au réseau par l’intermédiaire d’un convertisseur alternatif-continu réversible pour transformer le courant alternatif du réseau en courant continu pour la bobine. En cas de chute de la tension d’un réseau, elle injecte immédiatement un supplément d’énergie pour stabiliser le réseau. Elle se recharge en quelques minutes et peut supporter de nombreuses séquences charge/décharge sans dégradation. [...]
https://www.encyclopedie-energie.org/supraconductivite-et-ses-applications/

[...]
Supercondensateur
[...]
Des chercheurs de l’Université de Washington à Saint-Louis dans le Missouri sont ainsi parvenus à créer un matériau de construction, une simple brique, capable d’emmagasiner et de restituer une petite quantité d’électricité. Les résultats de leurs travaux ont été publiés dans la revue scientifique Nature.

Ils sont partis du constat que l’hématite, un oxyde de fer utilisé dans des catalyseurs, aimants et autres alliages, était également présent dans les supercondensateurs, des composants électroniques capables de stocker de l’énergie. Ils se sont mis à chercher un matériau naturellement riche en hématite. C’est le cas de certaines briques rouges de construction.

Pour transformer ces briques en supercondensateur, les chercheurs ont expliqué avoir pulvérisé une substance nommée EDOT (3,4-Ethylenedioxythiophene) qui, en s’oxydant, se transforme en PEDOT (Poly (3,4-ethylenedioxythiophene)), un polymère conducteur. Une fois pulvérisées, les briques peuvent conduire et stocker une charge électrique.

Les chercheurs sont parvenus à alimenter une lampe de bureau LED pendant près d’une heure grâce à 50 de ces briques (voir photo). Ces dernières sont capables d’encaisser plus de 10.000 cycles de charge-décharge.

Le concept est prometteur, même si en l’état actuel, son potentiel semble limité. Mais le directeur du laboratoire ayant mené la recherche, Julio D’Arcy, est très optimiste sur la possibilité d’améliorer le rendement et la capacité des briques. Elles pourraient, d’après lui, emmagasiner autant d’énergie qu’une batterie au lithium classique pour moins cher et avec un impact moindre sur l’environnement. De plus, les supercondensateurs sont plus sûrs, plus fiables et plus rapidement rechargeables que les batteries classiques.

Les supercondensateurs, au lieu de stocker l’électricité sous forme chimique comme une batterie, la stocke dans un champ électrique. Comme il n’y a pas de réaction chimique, ils ne se dégradent pas au fil du temps comme les batteries lithium-ion qui par ailleurs sont grandes consommatrices de métaux. Le vrai avantage des supercondensateurs est qu’ils se chargent très rapidement, en quelques minutes. Mais ils ont aussi de sérieux inconvénients. Ils stockent moins d’énergie avec la même taille et surtout se déchargent en quelques heures.

Cela n’empêche par Julio D’Arcy de considérer que des bâtiments entiers pourraient stocker dans leurs murs avec ces briques de l’électricité renouvelable, solaire par exemple.[...]
https://www.transitionsenergies.com/briques-stocker-electricite/#:~:text=Les%20supercondensateurs%2C%20au%20lieu%20de%20stocker%20l’électricité%20sous,qui%20par%20ailleurs%20sont%20grandes%20consommatrices%20de%20métaux.

par Petitagore Ven 11 Déc 2020 - 10:22

Mentounasc a écrit:Au fait, je demande humblement pardon à Petitagore pour avoir dévié de son sujet, mais comme il me semblait que sa question était résolue et qu'on s'orientait vers un "débat énergétique", je n'ai pas trop hésité à jouer le "troll gentil" .... Donc, le "chtiotagore", je m'incline en prononçant de plates demandes d'excuse, si tu me le permets...

Mais il n'y a absolument pas de mal, j'ai ouvert ce fil pour vérifier que je savais encore compter, dire des âneries sur Tex Avery et Vil-Coyote, comprendre ce qui foirait dans mon raisonnement, et m'instruire un peu. Tout ça a très bien marché jusqu'ici... donc merci à tous! Very Happy

par Bimbang Ven 11 Déc 2020 - 12:44

supraconducteur à température ambiante (15 degrés) mais à très haute pression

C’est un nouveau record pour la supraconductivité : une équipe américaine a réussi à créer un matériau – composé d’hydrogène, de carbone et de soufre – capable de conduire l’électricité sans aucune résistance à température ambiante. Un matériau qui ne survit toutefois qu’à des pressions extrêmement élevées, proches de celles du centre de la Terre… Le physicien Julien Bobroff (Paris-Saclay), auteur de « La quantique autrement » (Flammarion, 2020), commente cette nouvelle qui fait la Une de Nature.

https://www.youtube.com/watch?v=ur2JOnYvvwE

par fift Ven 11 Déc 2020 - 12:58

Les supraconducteurs à température ambiante (ou proche, disons autour du 0°C), ça fait un moment que ça existe. Par contre, entre "exister à l'échelle du labo" et "être utilisable industriellement", il y a une sacré marge.

par Invité Ven 11 Déc 2020 - 15:23

On pas dire que ce fil est du fake, je crois que je vais m'abstenir bien que je ne doute pas de la sincérité de quiconque ici bas.

Y'a plus d'erreurs qu'autre chose. Tous les posts comportent au moins une erreur, y compris le mien

par Invité Ven 11 Déc 2020 - 15:46

Supercondesateur : Pour utilisation pratique:

par Tutti Ven 11 Déc 2020 - 16:49

Pour un usage tout aussi pragmatique...

Spoiler:

par Mentounasc Ven 11 Déc 2020 - 19:42

C'est pour remplacer la masturbation intellectuelle ?

par Topsy Turvy Sam 12 Déc 2020 - 14:59

Je trouverais dommage qu'un sujet sympa reste ici terni de la sorte (oui, il y a un jeu de mot, j'ai beaucoup d'humour, ha ha ha, mdr, lol).

Les calculs effectués en ouverture sont de niveau collège ou lycée, selon la région et selon la filière. Je trouve chouette que quelqu'un qui se dit pas scientifique et plus lycéen depuis longtemps se colle à ce genre d'exercice.

Sinon, oui, dès l'image de Tex Avery ça devient du joke, parce que l'éolienne est un transformateur d'énergie mécanique en énergie électrique, pas un monte-charge.

Mais pour tirer parti de l'exploration d'un peu de physique de base avec Tex Avery, je propose de se pencher sur le problème du décollage des pianos à queue.

Pic au démarrage

Dans certains cas, il faut une grande puissance au démarrage (grande énergie sur une courte durée), pour mettre le système en mouvement, mais une fois le système mis en mouvement, il suffit d'une faible puissance pour entretenir le mouvement. En effet, au départ, la puissance doit combattre toute l'inertie du système ; alors qu'en régime continu il n'y a plus qu'à compenser l'élément dissipatif dû généralement aux frottements. C'est notamment le cas lorsqu'il faut vaincre un frottement sec, une force d'inertie, ou en cas d'effet de seuil (exemples : la vitesse minimale de décollage d'un avion ou d'une fusée).

Par exemple :

- une péniche tirée par un cheval sur un chemin de halage demande, au départ, un très grand effort, afin de vaincre la force d'inertie, avant d'obtenir un déplacement sensible. Ensuite il peut avancer au pas, sans s'épuiser, le long du canal.

- une rame de métro nécessite une puissance d'environ 1 mégawatt pour se lancer, et 10 à 15 fois moins pour maintenir sa vitesse de croisière.

Pour cette raison, la puissance motrice doit alors être surdimensionnée par rapport au strict besoin résultant de la vitesse de croisière ; et inversement, la conduite du système doit prévoir de réduire la puissance après démarrage, afin de ne pas emporter le système au-delà de son régime de fonctionnement normal.

D'autre part, la puissance fournie est donc le produit d'une variable d'effort par une variable de flux, y compris au démarrage d'un système. Si donc au démarrage on impose au système toute la puissance disponible à sa valeur nominale, la « variable d'effort » devra théoriquement prendre une valeur infinie, pour compenser une « variable de flux » initialement nulle. De ce fait, en pratique, la puissance transmise à un système au repos ne peut qu'augmenter progressivement. Mais inversement, une montée en puissance trop rapide peut imposer à la « variable d'effort » un pic instantané sous forme de choc, susceptible de détériorer le système.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Puissance_(physique)

Sans prétention, on est bien d'accord...

par Petitagore Sam 12 Déc 2020 - 15:11

Topsy Turvy (citant Wikipedia) a écrit:Dans certains cas, il faut une grande puissance au démarrage (grande énergie sur une courte durée), pour mettre le système en mouvement, mais une fois le système mis en mouvement, il suffit d'une faible puissance pour entretenir le mouvement. En effet, au départ, la puissance doit combattre toute l'inertie du système ; alors qu'en régime continu il n'y a plus qu'à compenser l'élément dissipatif dû généralement aux frottements (...)

Il y a frottement si l'éolienne Acme essaye de mettre en mouvement horizontal douze wagons, et les wagons une fois mis en mouvement, ben ils vont continuer un certain temps à rouler sur leur lancée même si la force qui les tracte devient faible, d'accord. Mais quand on cherche seulement à soulever des pianos à queue à la vitesse d'un ascenseur mou du genou, il n'y a pas de frottement (ou pratiquement pas: bon, on bouge un peu d'air et un piano à queue ça n'est pas super-aérodynamique, mais ça m'étonnerait que ça joue beaucoup), et si on diminue si peu que ce soit la force initiale, le piano retombe immédiatement (sur la gueule de Vil-Coyote, de préférence).

Bref, on continue de s'instruire et c'est déjà pas mal, mais je pense quand même qu'on sort des conditions du problème.

par Invité Sam 12 Déc 2020 - 15:22

On avance... Allez, je vais arrêter de troller et je vous fais confiance, l'essentiel c'est d'y croire et d'être sincèrement à la tâche.

Allez un p'ti coup d'niaule symbolique, j'offre une tournée pas 2 :

- Considérez avant tout le rendement. C'est universalisant quelle que soit la forme d'énergie en théorie mais aussi en pratique. Restez donc tant sur la théorie que sur la pratique, du moins pour ce qui est de la physique non abstraite. De ce fait, vous ne serez pas vraiment à côté de la plaque dès lors que cous resterez sur des formes d'énergies exploitées par les humains donc avec perte (la plupart du temps par conséquences thermodynamiques mais peu importe).

A la bonne votre !

par Topsy Turvy Sam 12 Déc 2020 - 15:30

Pas de frottement, mais de l'inertie.

Si donc au démarrage on impose au système toute la puissance disponible à sa valeur nominale, la « variable d'effort » devra théoriquement prendre une valeur infinie, pour compenser une « variable de flux » initialement nulle. De ce fait, en pratique, la puissance transmise à un système au repos ne peut qu'augmenter progressivement. Mais inversement, une montée en puissance trop rapide peut imposer à la « variable d'effort » un pic instantané sous forme de choc, susceptible de détériorer le système.

Dans les conditions du problème, le cable est sûrement enroulé à une certaine distance de l'axe de l'éolienne (j'imagine que la rotation des pales fait bouger le câble), car vu la vitesse de rotation des pales, ça peut être difficile d'obtenir un mouvement d'un mètre en une seconde. Je me demande qu'est-ce qui va péter en premier au moment du choc. Le coyote se prendra plus probablement un bout de câble ou d'éolienne que des pianos. D'ailleurs, pour qu'il se prennent tous les pianos d'un coup, il faudrait les empiler, ça fait quelle hauteur de pianos ?

Edit : rectification de la définition d'éolienne comme transformateur d'énergie : "une éolienne est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, dite énergie éolienne, laquelle est ensuite le plus souvent transformée en énergie électrique. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées aérogénérateurs, tandis que les éoliennes qui pompent directement de l'eau sont parfois dénommées éoliennes de pompage".

par Topsy Turvy Sam 12 Déc 2020 - 16:30

Je propose que bip bip attaque vil coyote à coup de pales, sans passer par les pianos.

Pour ce faire, quelques données de balistique (voir le document complet) et d'aérodynamique en cas de rupture au niveau des pales. On y apprend par exemple que l’envergure d’un aérogénérateur (d'ancienne génération) est semblable à celle de l’Airbus A380 (80 mètres d’envergure, 80 mètres de long et 8 mètres de haut à l’empennage). Ces valeurs correspondent à celles utilisées dans mon calcul plus haut, avec pales de ~40 m de longueur.

LA SÉCURITÉ PUBLIQUE DES CENTRALES ÉOLIENNES INDUSTRIELLES constat de carence
Extrait et mise à jour le 05/03/2018 du rapport rédigé en 2007 par Jean-Pierre Abalain Ingénieur Général du Génie maritime Jean-Yves Chazal Ingénieur École Navale Bernard Schumpp Ingénieur INSA-Lyon
[...]
L'aérodynamique

Une pale est analogue à une aile d’avion. Dans le cas d’une rupture d’extrémité de pale, à la loi balistique précédente, il faut ajouter les effets de l’aérodynamique. Le projectile planera et verra la portée atteinte se majorer notablement par rapport à celle mise en évidence par les considérations précédentes.

Voici quelques éléments d'aéronautique permettant de comparer un aérogénérateur à un avion.

L’envergure d’un aérogénérateur est semblable à celle de l’Airbus A380 (80 mètres d’envergure, 80 mètres de long et 8 mètres de haut à l’empennage). Pour les éoliennes les plus puissantes actuelles, c’est comme si on faisait pivoter la voilure de l’Airbus A380 sur elle-même ; la masse n’étant toutefois pas la même. La caractéristique principale d'un planeur, en termes de performance, est sa finesse exprimée par un nombre : le quotient de la distance parcourue par la hauteur perdue.

Par exemple, un Airbus, moteurs coupés, plane à 16 de finesse, c'est à dire qu'il peut parcourir 16 kilomètres à une altitude de départ de 1.000 mètres. Les meilleurs planeurs ont une finesse maximale de 60. Les planeurs monoplaces de Classe Standard - 15 mètres d'envergure - pèsent environ 240 kg à vide et peuvent voler entre 70 et 280 Km/h, avec une finesse de 42

Rupture par défaillance à la vitesse nominale

Proche d'un bon planeur, un morceau de pale représentant 1/10ème de celle-ci (soit environ 3 m2 et 300 kg) aura une finesse de 30 et se détachant à 100 m du sol pourra planer sur 3.000 m de distance. Ceci, sans tenir compte de la vitesse initiale, de son incidence au moment de la rupture. Bien que les éléments aient perdu une grande partie de leur énergie, il n’en reste pas moins que l’arrivée d’une multitude de débris sur une voie rapide ou sur une propriété fera des dégâts non négligeables voire mortels (cas de sur- accidents sur voie rapide à ne pas négliger). Il serait dangereux d'autoriser l'implantation d'aérogénérateurs à proximité de voies de circulation.

Détachement d’un bout de pale en cas de survitesse

La tendance des constructeurs est d’abandonner les freins aérodynamiques (car ils sont trop fragiles, compliqués à mettre en œuvre et financièrement coûteux), pour adopter un système de freins électromagnétiques.

En cas de défectuosité d'un capteur de pilotage, de coupure de courant et de panne du freinage, c'est l’emballement et l’accident.

En survitesse, les limites de résistance des pales sont très rapidement dépassées. Elles explosent et projettent une multitude de débris à très grande vitesse et à de fortes distances. Bien qu'assez rares, nous avons plusieurs exemples d'aérogénérateurs dont le bout de pale a dépassé la célérité du son avant de se désintégrer : dans la Drôme plusieurs dizaines de minutes en survitesse et en Aquitaine avec passage du mur du son.
[...]
http://epaw.org/documentspdf/securite-eoliennes-2018-fed.pdf

par Mentounasc Sam 12 Déc 2020 - 17:05

Merci Topsy

Merci car quand j'évoquais des nuisances possibles pour les installations écologiques de production d'électricité et que je citais notamment le bruit des éoliennes, je n'avais même pas songé à tous les dangers éventuels causés par les pales en cas de rupture. Et au vu de l'article que tu nous présentes, j'ai bien l'impression que les "accidents de pales" sont bien plus possibles (et donc certainement plus fréquents aussi) que ce que l'on pourrait penser...

Brrrr, fait pas si bon que ça d'habiter à moins de 3 km d'une éolienne...

par Topsy Turvy Sam 12 Déc 2020 - 17:23

Pas bon, en effet. Je précise que le mérite d'en parler revient à Stegos, qui m'avait un jour parlé de balistique liée aux éoliennes. Pour les questions de balistique, il vaut mieux voir directement avec le maître.
Dent pétée

par Topsy Turvy Sam 12 Déc 2020 - 18:08

Je me découvre un intérêt pour les éoliennes.
Pété de rire

Plus sérieusement, ayant évoqué ci-dessus quelqu'un de plus rigoureux que moi en technique, je précise que la puissance "reflète la vitesse à laquelle un travail est fourni. C'est la quantité d'énergie par unité de temps fournie par un système à un autre. [...] La puissance correspond donc à un débit d'énergie" plutôt qu'à une transformation d'énergie comme je le dis souvent.

"Par abus de langage, on attribue la puissance à l'objet qui la transforme, par exemple :
un moteur de 100 ch ;
une lampe de 100 W.
Dans ce cas il peut s'agir de :
la puissance maximale (moteur à plein régime, ou à régime donné) ;
la puissance nominale sous condition de fonctionnement (par exemple lampe à incandescence alimentée en 230 V)."

"Dans le système international d'unités, une puissance s'exprime en watts, ce qui correspond à des joules par seconde, ou de façon équivalente à des kg⋅m2⋅s−3. Une unité ancienne était le cheval-vapeur, où la capacité de traction d'une machine à vapeur était comparée à celle d'un cheval de trait."

"Curieusement, on utilise encore le cheval-vapeur dans le cas des moteurs thermiques :
1 ch = 736 W environ."

(Et là vous aurez reconnu mon ami wiki.)

par Topsy Turvy Jeu 11 Mar 2021 - 8:33

J'ai de la suite des les idées qui vont dans tous les sens (faut juste pas être pressé).

Quelle est la puissance d'un éclair d'un orage?

Le champ électrique atmosphérique sous nuage orageux est de l'ordre de 20kV/m. Donc la différence de potentiel nuage-sol avoisine 100MV. En moyenne, un éclair transporte 5 C. L'énergie d'un éclair est donc: 100 MV x 5 C = 500 MJ.

Un éclair dure en moyenne 25ms si on ne tient compte que d'un coup unique sans réilluminations. Donc, la puissance moyenne d'un éclair = 500 MJ/25 ms = 20 GW. Ampérage = 20 GW / 100MV = 200 A

Quelle est l'énergie moyenne produite par un orage ?

Un orage a un nombre d'éclairs très variable, entre 10 et plusieurs milliers. Disons en moyenne 100 éclairs. Donc, l'énergie moyenne d'un orage est d'environ: 50 GJ.

Quel est le nombre d'habitants que cette énergie pourrait alimenter en électricité pendant un an ?

Il y a environ 1 million d'éclairs par an sur la France. L'énergie annuelle reçue de la foudre au sol avoisine: 500 TJ.
Ramenée à une puissance moyenne (sur 365 jours), cela donne: 20 MW. Cela permettrait la consommation maximale d'environ 5000 foyers.
[...]
http://www.pfgtechnologie.be/Energie/Divers/Foudre/foudre.htm

par Petitagore Jeu 11 Mar 2021 - 8:41

Topsy Turvy a écrit:J'ai de la suite des les idées qui vont dans tous les sens (faut juste pas être pressé).

Merci, c'est passionnant. J'aime les gens qui essaient de comprendre les ordres de grandeur. Smile

par fift Ven 26 Mar 2021 - 12:49

Tiens, j'ai pensé à ce sujet en voyant ceci :
https://www.swissinfo.ch/fre/energy-vault_la-batterie-des-%C3%A9nergies-renouvelables-dans-une-tour-en-b%C3%A9ton/45380792