Hydraulique, éoliennes, géothermie, énergies marines, biogaz...Site eolien et limite de Betz

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Bibiphoque
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Site eolien et limite de Betz

Message non lupar Bibiphoque » 30/04/04, 11:00

:P
Salut,
J'ai trouvé ce site/ forum, c'est pas mal du tout ! :D

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Ce n'est pas parce qu'on dit depuis toujours que c'est impossible qu'il ne faut pas essayer :)
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Message non lupar Christophe » 01/05/04, 21:34

pas mal en effet, au hasard je click et je peux lire :

La limite de Betz est applicable à tout type de capteur de l'énergie cinétique d'un fluide en mouvement.

Cette valeur vaut 16 / 27 soit 0,59259

On ne peut capter que 59,259 % de l'énergie cinétique d'un fluide (air, eau, ...) en mouvement.




Or certaines pompes (beaucoup) on un rendement superieur a 60% idem pour les turbines (pelton par exemple)....peut etre est ce parce qu'une partie de l'énergie captée par les turbine hydraulique est également potentielle... ?

Pour completer ton lien : http://fr.wikipedia.org/wiki/Limite_de_Betz
Dernière édition par Christophe le 08/01/10, 12:56, édité 1 fois.
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Message non lupar Stato » 09/05/04, 03:49

Salut,

Effectivement, les rendements de certaines turbines hydrauliques (les pompes, ne récupérant pas d'énergie, ne se prêtent pas à des considérations "betziennes"... ) peuvent atteindre des valeurs supérieures aux "fatidiques" 59% de la limite de Betz, en raison de la différence de pression qui existe entre les écoulements amont et aval infinis à la pompe (loin de la turbine). De ce fait, ces écoulements fermés permettent de récupérer, en plus de l'énergie cinétique (pression dynamique=1/2.rhô.V²), l'énergie de pression (pression statique=P), ou encore l'énergie potentielle (rhô.g.h) contenues dans le fluide. Ceci est impossible à réaliser avec les écoulements ouverts: les pressions statiques en amont et en aval du disque rotror restent sensiblement égales à la pression atmosphérique (10exp5 Pascals). Le saut de pression utilisé dans la démonstration de Betz ne considère que les pressions mesurées à proximité immédiate du disque rotor.

Petite précision à apporter aux rendements des éoliennes: leurs valeurs s'expriment toujours en fonction de cette limite de Betz, et non en fonction de la puissance de référence. Je m'explique: pour une surface de référence (ou maitre-couple) correspondant à la surface balayée par le rotor, et notée S, la puissance "transportée" par le vent vaut Pref=1/2.rhô.S.V3. La puissance maximale pouvant être récupérée par une éolienne vaut donc Pbetz=Pref.0,59. Soit une éolienne de puissance Peol. Son rendement vaut alors Peol/Pbetz, et non pas, comme on pourrait le penser, Peol/Pref.....ce qui en a induit plus d'un en erreur, moi le premier....
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Message non lupar Christophe » 09/05/04, 11:45

merci pour ces précisions !

Concernant la pompe/turbine meme si l'une recupere et l'autre fournie de l'energie au fluide, les calculs de dimensionnement et la théorie générale reste la meme !

Ok pour le rendement relatif à la limite de Betz...ceci signifie que pour avoir le rendement "absolu" il faudrait appliquer un coef. de 0.6 aux rendement donnés en éolien ?
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Message non lupar Stato » 10/05/04, 15:18

Pas exactement...

...Ce que je veux dire, c'est que deux cas se présentent : soit le rendement annoncé est déjà calculé par rapport à la limite de Betz (rendement = Peol/Pbetz), soit il est calculé par rapport à la puissance globale (rendement = Peol/Pref), et il faut alors multiplier ce rendement global par 1,67 (1/0,6) pour retomber sur le rendement basé sur Betz (car Pbetz=0,6.Pref). Donc, le rendement d'une éolienne est 1,67 fois plus élevé quand on le calcule par rapport à la limite de Betz. Ce qui correspond d'une part à une démarche logique, puisqu'une partie de la puissance de référence (0,4.Pref) ne pourra jamais être récupérée, mais d'autre part à des valeurs de rendement plus élevées à présenter aux acheteurs d'éoliennes....attention, tout le monde le fait, nous y compris...

Par exemple, une éolienne récupérant 30% (pour les meilleures...) de la puissance globale sera considérée comme ayant un rendement de 50% par rapport à la limite de Betz. Par ailleurs, ce rendement varie bien évidemment avec la vitesse du vent, ce qui signifie qu'un rendement doit être impérativement associé à une vitesse de vent.

En fin de compte, ce qui compte n'est pas vraiment un bon rendement à une certaine vitesse, mais plutôt un rendement correct pour toute la gamme de vitesses de la machine. Ce qui conduit à une production annuelle optimale d'énergie: on se fiera plutôt aux kW.h produits qu'aux puissances instantanées (kW).....car n'oublions pas que ce sont bien des kW.h qu'EDF rachète (ou que nous consommons...), et pas des kW....C'est pourquoi il faut prendre en compte plus de paramètres que le rendement ou encore la courbe de puissance d'une éolienne pour étudier la faisabilité d'une implantaion. En effet, il faudra par exemple choisir correctement le modèle d'éolienne qui sera adapté aux types de vents rencontrés sur tel ou tel site, ou encore positionner la machine de manière judicieuse, car un mauvais emplacement peut conduire à des écarts de productions considérables.
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Message non lupar Christophe » 10/05/04, 21:08

Donc en parlant de mon coef de 0.6 j'étais bien dans le juste...:)


Concernant kwh et kw entierement d'accord malheureusement cela ne semble pas etre la politique de développement actuelle qui prone des puissances installé de plus en plus gigantesques et donc forcément inacessibles aux particuliers....et ou en est le micro éolien récupérant les vents de faible puissance ?
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Message non lupar Stato » 13/05/04, 16:39

Pas très loin à vrai dire....

Comme vous l'avez très bien souligné, ce sont les "gros projets" qui ont les faveurs des bureaux d'études, et surtout des investisseurs....normal, ce sont les plus rentables, puisqu'ils offrent les retours sur investissement les plus faibles (environ 5 ans sur un parc de 2-3MW). A l'inverse, le petit éolien destiné aux particuliers ne permet pas (pas encore...) d'atteindre un tel seuil de rentabilité, que ce soit avec de l'éolien classique à hélices ou autre. Bien entendu, l'aspect financier ne devrait pas être le premier argument d'une étude de faisabilité, mais les mentalités actuelles nous ramènent brutalement sur terre. Surtout en France, où la première question que l'on nous pose est : "combien ça coûte et combien ça rapporte", sans savoir si on va pouvoir réduire les émissions de CO2, sans savoir qu'on sera capable de produire une énergie inépuisable....bref, les mentalités sont loin de changer. Sans compter que la législation n'a pratiquement rien prévu au niveau des aides (ADEME, Europe...) destinées à promouvoir le petit éolien chez le particulier, comme c'est le cas pour le photovoltaïque....c'est pas gagné....

Par ailleurs, je vous vois souvent parler des faibles vitesses de vent, et des moyens à mettre en oeuvre pour les récupérer. Sachez que nous (GUAL Industrie / www.gual-industrie.com) ne partageons pas le même avis, d'autant que les fabricants d'éoliennes à hélices y gagnent à le laisser croire (limitation des puissances dès 15m/s, à cause des efforts sur les pales...). En effet, un exemple "tout bête" va sûrement vous faire changer d'avis...

Prenons la puissance transportée par le vent, et traversant une surface unitaire (1m²). Cette puissance est alors égale à 1/2.rhô.V3 (car S=1m²). Comparons la quantité d'énergie totale (en kW.h) pouvant être récupérée sur une année, en considérant deux cas différents : soit on observe un vent constant de 5m/s toute l'année (12 mois), soit un vent de 10m/s pendant 6 mois et un vent nul les 6 autres mois.Bien évidemment, la vitesse moyenne annuelle reste la même (5m/s). Dans le premier cas, on obtient une puissance instantanée de 0.5*1.225*5*5*5=76.56 W, soit une énergie produite de P*temps(24*365 heures)=76.56*8760=671 kW.h environ. Dans le deuxième cas de figure, Pinstant = 0.5*1.225*10*10*10 = 612.5 W, et une énergie P*temps(24*182.5 heures)=2683 kW.h....donc 4.4 fois plus d'énergie. On voit tout de suite l'intérêt de récupérer les vitesses de vent élevées lorsqu'on transpose cet exemple à ce qui se passe au cours d'une heure de vent, surtout quand celui-ci est très turbulent et que l'on observe des rafales très violentes: l'énergie produite va dépendre fortement des pics de puissance enregistrés...si tant est que l'on puisse les récupérer....ce qui n'est bien sûr pas le cas de toutes les éoliennes. Un bémol cependant : pouvoir récupérer "plus" de puissance instantanée permet bien sûr de produire plus sur une année, mais cela implique une électronique de puissance surdimensionnée, techniquement, mais financièrement également.....il faut donc faire un compromis entre le surcoût d'une chaîne d'une telle puissance (générateur, onduleur...), et les bénéfices qu'elle va permettre de réaliser lors de vents violents qui sont évidemment plus rares. De telles considérations conduisent, en considérant les données fournies par Meteo France sur un site donné, à des améliorations de 30 à 40% de la production annuelle : récupérer plus mais moins souvent est plus rentable....
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Message non lupar Bibiphoque » 14/05/04, 08:40

:P
Salut,
Une petite question en passant, existe-t-il des études techniques sur des génératrices à haut rendement, utilisant par exemple des aimants au neodyme ?
A+ :D
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Message non lupar Stato » 19/05/04, 10:04

Salut,

Oui oui, il en existe......bien planquées dans les cartons des constructeurs....
Je veux parler soit des constructeurs de génératrices (sychrones au néodyme à entraînement direct par exemple), soit des constructeurs d'éoliennes eux-mêmes. En même temps, si nous avions développé de telles machines, nous serions bien contents d'être les seuls à en profiter....

Voilà pourquoi il est si difficile de trouver des études détaillées là dessus, sans compter que certains fabricants de génératrices (LS pour ne citer aucun nom...) signent des contrats d'exclusivité avec des constructeurs d'éoliennes, ce qui élimine toute chance aux autres ne serait-ce que d'obtenir des renseignements sur leurs produits...là encore, c'est de bonne guerre, mais c'est pas la guerre (économique bien sûr...) qui va faire avancer les ENR...
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Message non lupar Misterloxo » 19/05/04, 10:59

Merci pour ces précisions Stato. Cette tribune t'es grande ouverte pour partager ton savoir.

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