| Accumuler l'énergie des courants lents (suite de juin 2023) |
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Ceci fait suite à un premier article (liens en bas de page), qui proposait un moyen d'accumuler l'énergie des courants lents. Si vous n'y comprenez goutte, c'est que vous n'avez pas lu ce premier article (dans lequel vous devez remplacer mon système un peu ridicule de pignon et de chaîne hélicoïdale par des variateurs coniques, tels qu'on en trouve sur les scooters) Pour certaines applications terrestres, il peut-être judicieux de séparer les pompes du dispositif de récupération d'énergie, en envoyant l'eau montée au niveau supérieur vers un collecteur central. C'est ce à quoi je réfléchis ici, en plaçant une série de pompe en ligne, de part et d'autre d'un collecteur, en bas duquel se trouve l'ensemble constitué par la turbine et les volants d'inertie. La ligne de pompes pourrait pivoter pour s'orienter face au vent. (les pompes et le collecteur étant hermétiques, on pourrait les faire flotter comme un bateau dans un bassin)  Figure 1 : voir en grand dans un nouvel onglet. Changement par rapport à l'article d'origine : 1 : Les pompes de Papin sont placées en ligne de chaque côté d'un collecteur, et l'eau montée dans les réservoirs supérieurs de ces pompes est mise en commun, grâce aux tuyaux horizontaux reliant le bas de ces réservoirs. De même, les réservoirs inférieurs mettent leur eau en commun, grâce à des tubes horizontaux. En effet, dans les réservoirs du bas, l'eau ne peut que monter, et seule la haute pression (HP) d'air nous intéresse, tandis que dans ceux tout en haut où l'eau est au dernier échelon, on n'a pas besoin de recevoir autre chose que de l'air à basse pression (BP). L'eau se répartirait donc à un niveau identique dans les réservoirs du haut. Même chose dans ceux du bas. Il faut veiller cependant à ce que premièrement le volume d'air reste constant dans chaque pompe en toutes circonstances, et deuxièmement à ce que le volume d'eau sortant des pompes par le haut (vidange V1) soit remplacé par un volume d'eau identique entrant dans celui du bas (approvisionnement V1'= V1). 2 : Les rotors d'éoliennes sont multipales, comme ceux utilisés habituellement pour le pompage direct de l'eau. Une réduction mécanique de la vitesse des rotors au dessus des pompes doit être proportionnée pour laisser aux décalages de pression dans les pompes le temps de faire monter l'eau par vent fort, et ainsi on saura que l'eau aura le temps de monter pour toutes les autres forces de vent. Les rotors mettent en rotation un vilebrequin à 2 manivelles, auxquelles sont reliées les tiges agissant sur les 2 soufflets positionnés entre chaque réservoir (une tige montante l'autre descendante pour un bon équilibre). L'air déprimé dans ces 2 soufflets est mis en commun (par les tuyaux figurés en rouges sur la figure 2), tout comme l'air comprimé l'est également, pour qu'au temps 1 du villebrequin, on ait l'air comprimé des 2 souflets envoyés vers le réservoir supérieur et l'air déprimé vers l'inférieur, et qu'au temps 2 ce soit le contraire. Le rotor qui surplombe le collecteur a un autre rôle, qui est de puiser l'air d'un grand vase pour le comprimer dans un second, de sorte à pouvoir provoquer le décalage de pression que l'on souhaite entre les 2 réservoirs du collecteur. (HP en bas et BP en haut hors lâcher d'eau vers la turbine, et le contraire quand on lâche) 3 : Les 2 soufflets entre chaque réservoirs (1 seul figuré sur la figure 1, car vue de profil) sont positionnés différemment : il sont maintenant décalés de sorte à ce que leurs centres soit déportés vers l'extérieur. Les diaphragmes des soufflets (en rouge figure 2) sont actionnés depuis l'extérieur pour que l'air des soufflets ne puisse circuler que par les tuyaux menant à la partie supérieure des réservoirs. Ceci vise à éliminer le problème d'étancheité que posait le passage des tiges motrices au travers des réservoirs. Elles sont maintenant guidée sur le côté des réservoirs, et cela ne doit pas compliquer la construction, car il suffit de prévoir un renfort en triangle de part et d'autre des flasques des soufflets pour les maintenir solidement en place. Objection 1 : la communication entre les réservoirs supérieurs va perturber la montée de l'eau, puisque le réservoir supérieur d'une pompe qui aura reçu de l'eau par le côté et non par le bas, verra son volume d'air plus pressé avant même l'action du soufflet, et donc l'effet "déprimant" du soufflet sera moindre. Je dis qu'il n'y a pas à s'en inquiéter, car même dans le cas extrême (peu probable) où le réservoir supérieur d'une pompe s'est rempli très vite, tandis que celui de la pompe d'à côté est presque vide, alors le réservoir qui aura exporté de l'eau verra sa dépression d'air accentuée, tandis que celui qui en aura reçu verra sa dépression d'air amoindrie (outre le fait que ce surcroit ou ce déficit d'eau ne peut porter que sur la moitié du volume de la différence s'il n'y a que 2 pompes, et que cette moitié de volume en plus ou en moins n'aurait que peu de faculté à comprimer ou déprimer un volume équivalent d'air). Et s'il y a un peu moins d'eau qui monte au temps suivant dans le réservoir qui est anormalement comprimé, pour celui qui anormalement déprimé c'est le contraire, et donc les choses doivent s'équilibrer. J'en conclus que même si les rotors recoivent différentes intensités de vent, chaque pompe peut rester autonome et faire monter l'eau à son rythme, tant que le volume d'eau de toutes les pompes reste constant, et que le volume d'air dans chaque pompe ne varie pas. Objection 2 : s'il y a communication libre entre les réservoirs supérieurs, la vidange du réservoir supérieur que déclenche la pompe qui est la plus proche du collecteur devra attendre que tous les autres réservoirs supérieurs soient au même niveau, donc pleins ou presque. La vidange d'un seul réservoir peut ne pas libérer suffisamment de volume dans tous les autres, pour leur permettre de recevoir ce qu'ils doivent normalement recevoir par le bas. Mais non, car la vidange une fois déclenchée par le capteur, ce sont tous les réservoirs supérieurs qui se dévident librement dans celui qui est le plus proche du collecteur. Et dans ce dernier réservoir, le niveau bas qui déclenchera l'arrêt de la vidange sera aussi celui de tous les autres réservoirs en communication avec lui se trouvant du même côté du collecteur. Une fois la vidange de ces réservoirs supérieurs terminée, l'air qui s'y trouve doit se trouver à une pression proche de celle du collecteur, dans lequel on maintient volontairement une basse pression (hors période de lâchage). Objection 3 au sujet du lâchage vers la turbine : toute la démonstration du premier article repose sur l'idée que la chute d'eau doit être "standard" pour accélérer les volants d'inertie, même si les intervalles de temps entre 2 lâcher peuvent varier. Que se passe-t-il, si le réservoir du collecteur est plein, mais qu'il n'y a pas assez de vent pour déprimer l'air en bas et le comprimer en haut ? Effectivement, il serait utile de prévoir une réserve d'air HP et une autre d'air BP pour s'assurer qu'on peut toujours provoquer le même décalage de pression d'air avant de lâcher l'eau vers la turbine. Il faudrait pour cela que l'éolienne au dessus du collecteur travaille à déprimer et à comprimer l'air de deux grands vases régulateurs, pour que avant un lâcher d'eau, on puisse provoquer rapidement le décalage de pression standard (HP en haut et BP en bas), et qu'une fois ce lâcher d'eau terminé, ces deux réserves d'air rétablissent la situation normale du collecteur, qui est HP en bas et BP en haut.  Figure 2 : voir en grand dans un nouvel onglet. Vincent Rey le O3 07 2023 |