Combustion instantanée solaire

[Minkovclub]

Je suis nouvelle sur votre forum que je trouve très intéressant même si je ne comprend pas tout, j'espère m'élevée scientifiquement au fur à mesure de mes lectures. N'étant pas du tout de formation scientifique je pense être parfois un peu à côté de la plaque...et je réagie peut aux discussions.

Mais cette fois je me dois de vous faire partager ça : j'aimerai vous faire part d'une vidéo assez incroyable qui je pense va révolutionner notre vision de l'énergie et donc du monde.

http://www.koreus.com/modules/news/article8703.html

Je crois que le solaire à encore beaucoup à nous apprendre comme le montre cette expérience. Au vue de l'accent du scientifique qui nous explique le phénomène je crois même que c'est une expérience Française !!! C'est le moment d'être fière de notre recherche !

Cette découverte donnerait une nouvelle dimension à des technologies comme la combustion des déchets, les méthodes de déboisement et même le forage de tunnels souterrains.

Qu'en pensez vous ?

Ce type est un génie !

[dedeleco]

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[chatelot16]

bin y u sacré ramassis d'anerie sur les commentaire de ta page !

n'importe quel concentrateur solaire que ca soit lentille ou reflecteur parabolique atendrait 6000° au foyer si la qualité optique etait parfaite

3500°c c'est pas mal mais pas une prouesse extraordinaire et il ne faut pas confondre temperature et puissance : une petite lentille de 10 cm de tres grande qualité fera la meme temperature sur un foyer minuscule

un refecteur parabolique de 100m2 concentrera au foyer la meme puissance que celle recuperé par 100m2 de capteur plan a eau chaude : simple difference avec les capteur plan on ne peut faire que du chauffage , avec la haute temperature du concentrateur on peut faire marcher un moteur thermique a haut rendement

[Flytox]

Pas toutes jeunes les expérimentations avec le soleil ( Wikipedia)

Le siège de Syracuse et les miroirs d'Archimède [modifier]
Utilisation du soleil pour défendre Syracuse

Lors de l'attaque de Syracuse, alors colonie grecque, par la flotte romaine, la légende veut qu'il ait mis au point des miroirs géants pour réfléchir et concentrer les rayons du soleil dans les voiles des navires romains et ainsi les enflammer. Cela semble scientifiquement peu probable car des miroirs suffisamment grands étaient techniquement inconcevables, le miroir argentique n'existant pas encore. Seuls des miroirs en bronze poli pouvaient être utilisés.

Une expérience menée par des étudiants du Massachusetts Institute of Technology (MIT) en octobre 2005 semblait démontrer que cette hypothèse était réaliste. Le professeur David Wallace et ses étudiants parvinrent en effet à enflammer une reconstitution de bateau romain à 30 mètres de distance en dix minutes. Cependant, cette expérience avait été menée hors de l’eau, sur du bois sec, sur une cible immobile et à l’aide de miroirs ordinaires et non de miroirs en bronze comme ceux de l’époque d’Archimède.

L’expérience fut renouvelée lors de l’émission de télévision Mythbusters sur Discovery Channel en janvier 2006 ; le professeur Wallace et l’équipe d’étudiants du MIT furent invités à prendre part à cette nouvelle tentative. Cependant, cette reconstitution fut recréée dans des conditions beaucoup plus réalistes et donna des résultats très différents.

Tout d’abord, l’équipe de Mythbusters choisit pour cible un véritable bateau dont la coque était par conséquent gorgée d’humidité. Celui-ci restera totalement immobile pendant toute l'experience. Ensuite, les participants utilisèrent des miroirs de bronze poli, les seuls disponibles à l’époque d’Archimède. Après plusieurs essais à l’aide de différents miroirs, les participants furent incapables de bouter le feu au navire à 30 mètres de distance, réussissant simplement à faire fumer la coque sans qu’elle prenne feu et à condition que le bateau reste strictement immobile. Une tentative menée sur les voiles du navire n’aboutit tout simplement à aucun résultat, les voiles blanches renvoyant la chaleur des rayons lumineux et sortant constamment du foyer en raison du vent.

Enfin, une nouvelle tentative à 20 mètres à l’aide de miroirs ordinaires et sur un navire toujours immobile parvint à enflammer péniblement la coque après quelques minutes.

Les nombreuses difficultés rencontrées lors de l’expérience montrent selon toute vraisemblance que la légende des miroirs d’Archimède est irréaliste. Plusieurs facteurs tendent à prouver cela :

* Syracuse fait face à la mer par l’Est, ce qui aurait forcé Archimède à utiliser les rayons du soleil du matin, moins puissants que ceux de midi.
* Les miroirs ne peuvent fonctionner que lorsque le soleil est visible, ce qui rend cette « arme » peu fiable car entièrement à la merci de l’état du ciel.
* Les navires romains étaient vraisemblablement en mouvement, ce qui complique fortement la tâche pour trouver le foyer. Pour être efficaces, les miroirs auraient dû fonctionner très rapidement, ce qui ne fut pas le cas lors de la reconstitution.
* Les voiles n’auraient pas pu être prises pour cible, car leur couleur claire renvoie mieux les rayons lumineux et ne concentre pas la chaleur aussi bien que la coque ; de plus, les voiles sont constamment en mouvement à cause du vent et par conséquent, sortent sans cesse du foyer.
* Historiquement, il n’est fait mention de l’utilisation de miroirs lors du siège de Syracuse que 800 ans après les faits, ce qui rend l’anecdote assez douteuse[13]. Plusieurs auteurs plus anciens relatant cet épisode ne mentionnent ni les miroirs, ni même l’incendie des navires romains. L'historien Tite-Live (XXIV-34) décrit le rôle important d'Archimède comme ingénieur dans la défense de sa ville (aménagement des remparts, construction de meurtrières, construction de petits scorpions et différentes machines de guerre), mais il ne dit pas un mot de ces fameux miroirs. De même, il raconte la prise de Syracuse, organisée pendant la nuit non par crainte du soleil, mais pour profiter du relâchement général lors de trois jours de festivités (généreusement arrosées) en l'honneur de la déesse Diane. (XXV-23)
* L’utilisation de miroirs mobiliserait un grand nombre de personnes pour des résultats peu probants. 300 miroirs furent ainsi utilisés pour la reconstitution lors de l’émission, et à la fin de l’émission, un vent assez faible en renversa un grand nombre, dont plusieurs furent brisés par la chute.

Les organisateurs et les participants à l'émission en conclurent que les miroirs d'Archimède utilisés pendant le siège de Syracuse n'étaient qu'une légende.

[cheval]

Cher Chatelot,

Je me permet juste d'apporter quelques précisions par rapport à certaines inexactitudes de ton précédents post.

Tu mentionnes dans ton message la fameuse température de 6.000°C qui découle tout simplement de la seconde loi de la thermodynamique. Comme tout le monde le sait (mais je le rapelle quand même puisqu'il semble que ça ne soit pas évident pour tout le monde ici), la température de l'image d'un objet ne peut pas être plus élevée que la température de l'objet lui-même, sans quoi il y aurait detruction d'entropie, ce qui est contraire à la seconde loi de la thermodynamique qui stipule que l'entropie globale associée à toute transformation d'un système thermodynamique ne peut que croitre (voir le bouquin "thermodnamique:Principes et Applications" (P. Infelta, M. Graetzel) au chapitre 4) . Ceci conduit a déterminer une limite thermodynamique de concentration du flux solaire qui correspond à un facteur de concentration de 46.200 soleils (un corps noir placé au foyer d'un tel concentrateur aurait effectivement une température égale à la température de surface du soleil, soit 6.000K environ). Or on démontre aisément que le facteur de concentration maximal d'un concentrateur parabolique n'excède pas 1/4 de la limite thermodynamique de concentration du flux solaire (soit légèrement moins de 12.000 soleils, dans le cas d'une parabole dont la qualité optique serait parfaite). On est donc bien loin de la densité de puissance solaire requise pour atteindre 6.000°C (Pour des explications plus détaillées, merci de se réferer par exemple au chapitre 11 du livre "Handbook of photovoltaic Science and Engineering" édité par Luque (p. 481), ou le facteur de concentration d'un concentrateur parabolique est clairement établi (en 2D et en 3D). Pour des explications encore plus pointues, jetez également un coup d'oeil au bouquin de R. Winston "Non imaging optics" qui, quoi que un peu ardu, aborde également la question dans le sous-chapitre très intéressant dédié aux limitations des systèmes à concentration (chapitre 4, p44).
En ce qui concerne les lentilles, auxquelles tu fais également allusion dans ton post, c'est encore pire puisque les performances optiques de ces systèmes sont généralement très mauvaises dès lors que les facteurs de concentration visés dépassent quelques centaines de soleils (typiquement au delà de 500 soleils) du fait des abberations chromatiques, causées par la variation de l'indice de réfraction du matériau constituant la lentille en fonction de la longueur d'onde.
Je tiens quand même à te remercier pour avoir edité partiellement ton post et notamment l'origine "supposée" des fameux concentrateurs que l'on voit dans la vidéo (il ne s'agit aucunement de paraboles de téléscopes mais de mirroirs de la DCA utilisés par l'armée allemande pendant la seconde guerre mondiale comme "projecteur").
En conclusion, je voudrais juste inviter chacun d'entre vous a essayer de faire preuve d'un maximum de rigueur scientifique sur ce forum. La crédibilité du G2P ne doit pas être entachée par certaines interventions scientifiquement discutables que je peux lire régulièrement sur ce forum.

D'avance, merci.

Cheval

[dedeleco]

Conclusion cheval pro en toute conscience sort volontairement des bizarres affirmations sans que 46.200 soleils lui aient tapés sur le crane !!

[chatelot16]

cheval j'ai l'impression que tu repond plus a dedeleco qu'a moi ... qui ait dit a peut pres la meme chose que toi : que 6000 degré est le resultat maximum d'un hypothetique concentrateur parfait , et que 3000 degré est le resultat normal d'une bonne optique

chez moi avec parabole de television et mirroir auto collant la concentration est beaucoup plus faible !

[dedeleco]

Les 46200 soleils ont vaporisé mon post !!!

[Le_Gaulois]

Bonjour Cheval,

Ton post me semble relativement précis, mais toutefois quelques points me paraîssent encore quelque peu obscurs...

D'après ce que tu dis, la limite thermodynamique théorique de concentration est de 46.200 soleils, ce qui me est déjà très élevé par rapport à ce que nos scientifiques sont capables de faire aujourd'hui.

J'imagine que la concentration thermodynamique maximale réelle, que tu situes autour de 12.000 soleils, est en partie dûe à la fameuse "approximation corps noir". En effet, bien que cette approximation soit très utile dans le cadre de calculs basiques, tels que l'on peut faire au niveau L3 ou M1, elle devient caduque pour des calculs plus précis. S'il est tout à fait envisageable de disposer de matériaux s'approchant (et encore...) des propriétés corps noir pour une longueur d'onde donnée, l'intégration de ces propriétés sur un plus large panel de longueurs d'ondes, même restreint uniquement au visible, reste encore du domaine de l'utopie scientifique. De fait, l'une des grandes limites doit se trouver dans cette approximation, beaucoup trop imprécise pour ce qui est des calculs sérieux à grande échelle.

La qualité du concentrateur optique utilisé influe également sur le taux de concentration obtenu. Il est en effet évident que les défauts de la lentille peuvent facilement amener à une dispersion ou à une diffusion des rayons lumineux :
- qualité de surface du matériau réflecteur utilisé
- propreté de surface (il est trivial que, à ce niveau de précision, la moindre poussière de l'ordre de la dizaine de micromètre, voire moins, provoque une diffusivité non tolérable)
- défauts spéculaires, notamment dans notre cas où la longueur d'onde du rayonnement considéré correspond au visible
- ...
Si ces défauts peuvent être considérablement réduits (matériaux de haute facture, travaux en atmosphère stérile et filtrée...), ils ne peuvent en aucun cas être annulés.

De plus, je suppose qu'il faut tenir compte ici de l'approximation de Gauss, que je ne rappellerai pas ici pour ne pas surcharger inutilement ma question. Si elle est valable dans la plupart des situations (notamment dans le cadre de l'étude d'un concentrateur de qualité médiocre, tel qu'une loupe), il est possible qu'à des niveaux élevés de concentration, que l'on ne peut atteindre qu'avec du matériel de pointe (je pense notamment aux installations de la DLR ou à la plate-forme d'Almeria, qui atteignent allègrement plusieurs milliers de soleils), la moindre approximation angulaire ait des conséquences importantes sur le facteur de concentration réel, du fait des aberrations géométriques induites.

Ceux deux derniers points m'amènent à penser qu'il est nécessaire d'observer la distribution des flux sur la surface secondaire de concentration. En effet, un système parfait permettrait d'obtenir une concentration ponctuelle, ou éventuellement si on veut coller à la réalité une concentration parfaitement uniforme sur un dS donné. Néanmoins, du fait des défauts basiques que j'ai précédemment cité, il semble difficile d'obtenir une concentration parfaitement uniforme, même sur un dS micrométrique, et ce quel quelle que soit la taille primaire. Si une distribution gaussienne peut être envisagée dans le cadre d'un dS "important", cette notion restant à quantifier, si l'ordre de grandeur de la longueur d'onde du rayonnement n'est pas négligeable devant ce dS, une approximation gaussienne devient impossible, car trop approximative. Il devrait toutefois être possible de déterminer une approximation plus "juste" en utilisant la méthode de Monté-Carlo, même si cette méthode triviale de niveau M1 (et encore...) a ses limites, notamment du fait qu'elle ne tient pas compte de la nature de la lumière. Du fait de cette non-uniformité de la densité de flux sur la surface, il est donc probablement possible d'obtenir localement des concentrations bien supérieures aux 12.000 soleils que tu cites, même si sur toute la surface dS, la concentration moyenne sera probablement bien inférieure. Je reste ici dans un pointde vue purement hypothétique.

Maintenant que plusieurs sources d'erreurs ont été répertoriées, voici mes questions.

Tout d'abord, cette-liste est-elle exaustive, ou faut-t'il tenir compte d'autres effets un peu moins triviaux, comme l'aberration de coma, ou plus simplement liés à la nature ondulatoire de la lumière ?

Ensuite, comment quantifier l'effet de chacun de ces critères, afin de déterminer lesquels doivent être étudiés en priorité, afin d'augmenter encore la capacité de concentration des installations futures, afin de tendre vers un optimum théorique ?

Enfin, comment penses-tu pouvoir modéliser la fonction de densité de concentration pour des dS "petits", c'est à dire ne permettant plus de satisfaire aux conditions suffisantes pour y appliquer les lois de proba-stats idoines ?

Cheval, merci d'avance de m'éclairer de tes 46.200 soleils.

PS : excusez-moi du manque de références et de citations dans ce post, mais le sujet abordé me semble suffisament trivial. Vous pouvez éventuellement chercher sur Wikipedia pour avoir quelques premières informations.

[Obamot]

Quel génie en effet! A l'école primaire on brûlait déjà du papier avec une loupe pour nous en apprendre les dangers!