Eolienne thermique ?

[BaudouinLabrique]

En vue d'élargir les possibilités d'atteindre plus de membres, je poste ici ce que j'ai déjà posté ailleurs mais en regroupé pour éviter de devoir répondre à des questions dont les réponses se trouvaient déjà sous les liens proposés. donc, avant de critiquer, contester, merci de prendre la peine de lire autant que possible ce qui se trouve sous les liens proposés.

Pour produire de la chaleur en Low tech, il y a une solution et qui a été pourtant développée au Danemark à partir du premier choc pétrolier : L'EOLIENNE THERMIQUE ! Système utilisant l’effet joule (chaleur produite par frein hydraulique).

« L'aérogénérateur thermique est un système qui convertit l'énergie du vent en chaleur stockée, lorsque l'on n'en a pas besoin, dans un réservoir d'eau bien isolé. Ces systèmes constituent probablement de nos jours le moyen le plus pratique et le plus rentable d'utilisation de l'énergie éolienne dans un foyer domestique. »
(Mc Cutcheon, Sean, L'énergie éolienne, Ottawa, Bureau de la conservation et des énergies renouvelables, 1981, p. 14 : cité par https://www.btb.termiumplus.gc.ca/tpv2a ... R%20HEATER)

« Un générateur de chaleur basé sur ce principe s’apparente tout simplement à une roue à aube à énergie éolienne insérée dans un réservoir d’eau calorifugé. »

Ce qui est mon cas et mon projet personnel : « Il est également possible de coupler une éolienne mécanique à une pompe à chaleur, ce qui peut s’avérer moins coûteux que d’utiliser une chaudière à gaz ou une pompe à chaleur électrique alimentée par un aérogénérateur (éolienne dédiée à la production d’électricité). »
(cf. https://solar.lowtechmagazine.com/fr/20 ... dmill.html)

Ce système pourrait donc être branché en liaison souterraine (de sorte d’en améliorer le transfert calorique) au collecteur du circuit d'eau glycolée (cf. photo) ; il est accessible à environ 20 m de l'endroit où se trouve déjà un cubicuve qui servira(it) cette fois, non plus de réserve d’eau de pluie, mais de cuve calorigène et supportant l’éolienne.

Au vu de ce qui suit, ce type d’éolienne qui produit directement de la chaleur, apparaît comme étant sans doute la meilleure solution : « Cette technologie un rendement 2 à 3 fois plus élevé comparée à la version indirecte, c’est-à-dire impliquant l’étape de conversion en électricité ».

La chaleur ainsi produite est alors directement valorisée pour réchauffer l’eau glycolée du circuit géothermique de la PAC.
Une éolienne Savonius (à basse altitude ca 4 m) qui produit de la chaleur par effet joule via le frein hydraulique exercé pourrait alors faire l’affaire.

L’accessibilité du système permettrait d’ailleurs de pouvoir après une première installation, d’une part, optimiser la hauteur du mat et, d’autre part, tenter d’y adjoindre judicieusement plus haut un rotor Darrieus H (placé plus haut et asynchrone) pour en accroitre au besoin le rendement
(cf. http://www.retrouversonnord.be/HYBRIDE- ... RRIEUS.pdf).

Sans l’intermédiaire (pénalisant) qu’est la production électrique, il y a dès alors nettement moins de pertes et aussi moins d’équipements coûteux (générateur d’électricité, dispositifs électroniques de conversion, pompe, électrovannes… et tous, sources d’avaries potentielles).

N.B. Ce livre en anglais est accessible en partie sur Google Livres : https://books.google.be/books?id=mEtBN5 ... 2C&f=false

Pourtant et d’une manière surprenante quasi ignorée des instances et autres promoteurs des EnR, « l’éolienne productrice de chaleur résout les principaux défauts de l’énergie éolienne, à savoir : sa faible densité en énergie et son intermittence ». Il convient alors d’« utiliser des modèles similaires pour produire de la chaleur permet de réduire leur “énergie grise” (“embodied energy” : énergie nécessaire lors de la vie d'un produit, hors utilisation :fabrication, transport, entretien, recyclage...) et les coûts, ainsi que d’augmenter leur durée de vie et améliore leur rendement ».
« […] dans le cas de la micro-éolienne Savonius utilisée par les scientifiques comme modèle (rotor de diamètre 0,5 m, hauteur de mat 2 m), des calculs ont permis de déterminer que le diamètre optimal de l’hélice était de 0,388 m. » ; « [i][…] l’éolienne Savonius s’avère en revanche une très bonne candidate pour la production de chaleur : cette petite éolienne est parvenue à générer jusqu’à 1 kW de puissance thermique (à une vitesse de vent de 15 m/s). »
(Détails : https://www.researchgate.net/profile/Yu ... achine.pdf )

Extrait de mon étude sur le sujet et accessible ici (à partir de la page 4) : https://www.retrouversonnord.be/glycolee.pdf

Photo : https://www.retrouversonnord.be/Eolienne-thermique.jpg

DETAILS :

" La production d’énergie renouvelable est presque entièrement consacrée à générer de l’électricité. Pourtant l'énergie que nous utilisons le plus est sous forme de chaleur, laquelle ne peut être produite qu’indirectement par des panneaux photovoltaïques ou des aérogénérateurs moyennant en plus un rendement assez faible. Un capteur solaire thermique permet d’éviter l’étape de conversion en électricité et fournit ainsi de l’énergie thermique renouvelable de manière directe et plus efficace."

" La génération de chaleur directe est moins coûteuse, peut avoir (selon les conditions) un meilleur rendement, et est plus durable que la génération de chaleur indirecte".

" L’énergie solaire thermique peut servir à la production d’eau chaude sanitaire, au chauffage ou à des procédés industriels. En outre, cette technologie un rendement 2 à 3 fois plus élevé comparée à la version indirecte, c’est-à-dire impliquant l’étape de conversion en électricité."

"L’équivalent direct de l’énergie éolienne est le moulin, technique ancestrale connue de tous et vieille d’au moins 2 000 ans. L’énergie de rotation issue du rotor était transmise directement à l’arbre d’une machine, qu’il s’agisse d’une scie à bois ou d’une meule à grains. Bien qu’ancienne, cette méthode conserve toute sa pertinence de nos jours,notamment combinée à de nouveaux systèmes, en ce qu’elle offre un meilleur rendement qu’en convertissant l’énergie en électricité, puis à nouveau en énergie de rotation.[/i]"

"Un autre facteur important est la réduction du coût de stockage thermique, de l’ordre de -60 à 70 % comparé à une solution sur batterie ou au recours ou à des générateurs de secours."

"Ensuite, convertir l’énergie éolienne ou solaire directement en chaleur (ou en énergie mécanique) peut avoir un meilleur rendement que lorsqu’une conversion énergétique a lieu. Cela signifie qu’un nombre moins important de convertisseurs d’énergie solaire ou éolienne est nécessaire - et par conséquent moins d’espaces et de ressources – pour fournir une quantité donnée de chaleur donnée. En bref, l’éolienne productrice de chaleur résout les principaux défauts de l’énergie éolienne, à savoir : sa faible densité en énergie et son intermittence."

" Enfin, la production de chaleur directe améliore significativement la rentabilité et la pérennité de petites installations éoliennes. Des expériences ont montré que les petites éoliennes produisant de l’électricité ont de très mauvais rendements et ne produisent pas toujours assez d’énergie pour compenser celle nécessaire à leur fabrication. 12 Par contre, utiliser des modèles similaires pour produire de la chaleur permet de réduire leur « énergie grise » (‘embodied energy’ : énergie nécessaire lors de la vie d'un produit, hors utilisation (fabrication, transport, entretien, recyclage...)) et les coûts, ainsi que d’augmenter leur durée de vie et améliore leur rendement."

" Les performances d’une des premières petites éoliennes danoises productrices de chaleur furent officiellement testées. La Calorius type 37 – d’une hauteur de 9 mètres et équipée d’un rotor de 5 mètres de diamètre – produisait 3,5 kilowatts de chaleur pour une vitesse de vent de 11 m/s (forte brise, Beaufort 6). Ceci est comparable à la chaleur produite par les plus petites chaudières utilisées pour le chauffage de locaux. Entre 1993 et 2000, l’entreprise danoise Westrup a construit au total 34 éoliennes dont 17 étaient toujours en fonctionnement en 2012. 7"

" Une éolienne à frein hydraulique de plus grande dimension (7,5 mètres de diamètre, mât de 17 mètres) fut construite en 1982 par les frères Svaneborg et chauffait la maison de l’un des deux (tandis que l’autre avait opté pour un aérogénérateur et un système de chauffage électrique). Composée de 3 pâles en fibres de verre, l’éolienne produisait jusqu’à 8 kilowatts de chaleur, d’après des mesures non-officielles – ce qui est comparable à la puissance délivrée par la chaudière électrique d’une petite maison individuelle. 7"
https://solar.lowtechmagazine.com/fr/20 ... dmill.html

AMORTISSEMENT :

C'est amortissable rapidement : les étudiants français ont en effet établi ce qui suit :

"On souhaite dans cette partie comparer le coût d’utilisation d’un chauffe-eau électrique classique et de notre système. On considère un ballon de volume [...]
En supposant un prix du kWh de 0,17€ (alors que le prix du kWh sera probablement supérieur dans un futur proche), l’utilisation du chauffe-eau électrique revient à un coût annuel de 745€.
Le coût d’une éolienne low-tech 200W est de l’ordre de 350€ [3]. En estimant la partie mélangeur au même coût, on arrive à un coût complet de notre système de 700€. On obtient donc notre retour sur investissement en approximativement 1 an."
et en fait, vu que le prix du kWh en Belgique est le triple, l'amortissement se fera en 4 mois pour l'ECS.
https://www.retrouversonnord.be/HotEole ... eolien.pdf

[Ahmed]

Si l'objectif est de produire de la chaleur, il est facile et plus rationnel de procéder de façon directe et de ne pas passer par la production d'un vecteur intermédiaire comme l'électricité.
Cependant, si l'on considère que la chaleur est une forme dégradée de l'énergie (ce qui ne veut pas dire qu'elle soit inutile!), on comprend l'intérêt de la production de l'électricité qui a des utilisations beaucoup plus variés et de plus de valeur: on parle très justement d'exergie pour caractériser ce gradient dans les usages.

[BaudouinLabrique]

Si l'objectif est de produire de la chaleur, il est facile et plus rationnel de procéder de façon directe et de ne pas passer par la production d'un vecteur intermédiaire comme l'électricité.
Cependant, si l'on considère que la chaleur est une forme dégradée de l'énergie (ce qui ne veut pas dire qu'elle soit inutile!), on comprend l'intérêt de la production de l'électricité qui a des utilisations beaucoup plus variés et de plus de valeur: on parle très justement d'exergie pour caractériser ce gradient dans les usages.

"l'intérêt de la production de l'électricité", dites-vous, mais comme décrit avec avec un piètre rendement et des intermédiaires coûteux et sources d'avaries et avec une durée de vie limitée (cf. mon post d'introduction).

N.B. L’obsession du tout électrique en a fait oublier ou écarter les vertus du Low tech et en plus qui permet une accession à l'autonomie citoyenne non seulement plus facile, plus perenne mais aussi bien plus abordable financièrement (nettement moins de matériel et réalisable cela avec du recyclé).

[Ahmed]

Il est possible que les ENR soient peu adaptées à la production d'électricité du fait du caractère diffus de celles-ci et des pertes liées au processus, mais pour certains usages, la qualité de ce vecteur prévaut et peut compenser ces limitations.
Nous sommes parfaitement d'accord, comme je l'ai déjà précisé, sur le fait que la production d'eau chaude de façon directe est plus simple et requiert, effectivement, moins de matériels sophistiqués, tel le chauffe-eau solaire qui est répandu partout pour ces raisons.

[sicetaitsimple]

Visiblement, il parait plus "confortable" de créer un nouveau fil plutôt que de répondre aux questions qui ont été posées sur le précédent....energies-renouvelables/moulin-a-eau-energie-hydraulique-et-chauffage-central-t11531-20.html.
Je vais juste recopier la dernière:
"Je remarque juste que tu mélanges tout, intentionnellement ou pas. Car dans ton premier post, tu écris:
"Au vu de ce qui suit, ce type d’éolienne qui produit directement de la chaleur, apparaît comme étant sans doute la meilleure solution : « Cette technologie un rendement 2 à 3 fois plus élevé comparée à la version indirecte, c’est-à-dire impliquant l’étape de conversion en électricité »."
alors que ce qui est écrit dans ton article, c'est:
"L’énergie solaire thermique peut servir à la production d’eau chaude sanitaire, au chauffage ou à des procédés industriels. En outre, cette technologie un rendement 2 à 3 fois plus élevé comparée à la version indirecte, c’est-à-dire impliquant l’étape de conversion en électricité."

Tu parles de quoi? De solaire thermique ou d'éolien?"

[BaudouinLabrique]

Visiblement, il parait plus "confortable" de créer un nouveau fil plutôt que de répondre aux questions qui ont été posées sur le précédent....energies-renouvelables/moulin-a-eau-energie-hydraulique-et-chauffage-central-t11531-20.html.
Je vais juste recopier la dernière:
"Je remarque juste que tu mélanges tout, intentionnellement ou pas. Car dans ton premier post, tu écris:
"Au vu de ce qui suit, ce type d’éolienne qui produit directement de la chaleur, apparaît comme étant sans doute la meilleure solution : « Cette technologie un rendement 2 à 3 fois plus élevé comparée à la version indirecte, c’est-à-dire impliquant l’étape de conversion en électricité »."
alors que ce qui est écrit dans ton article, c'est:
"L’énergie solaire thermique peut servir à la production d’eau chaude sanitaire, au chauffage ou à des procédés industriels. En outre, cette technologie un rendement 2 à 3 fois plus élevé comparée à la version indirecte, c’est-à-dire impliquant l’étape de conversion en électricité."

Tu parles de quoi? De solaire thermique ou d'éolien?"

Je passe outre le procès d'intention (erroné).

Pour le reste, il me semblait que c'était évident : l'éolien thermique, tiens donc ! ; je ne mélange rien du tout car je n'ai JAMAIS parlé de solaire thermique ! Il s'agit ici (peut-être faut-il le répéter) de chaleur produite non pas par le soleil par par le vent !

Les bras 'm'en tombent !

[sicetaitsimple]

sur le fait que la production d'eau chaude de façon directe est plus simple et requiert, effectivement, moins de matériels sophistiqués, tel le chauffe-eau solaire qui est répandu partout pour ces raisons.

C'est complètement discutable.
D'une part parce que , au moins sous nos latitudes, un chauffe-eau solaire requiert un complément électrique à pas loin de 100% des besoins pour les mois d'hiver.
D'autre part parce que c'est essentiellement de la plomberie soumise à de très fortes variations de température quotidiennes qui n'est pas forcément "simple" à exploiter dans la durée sans interventions de maintenance, d'autant que ça se passe généralement sur le toit.

[sicetaitsimple]

Les bras 'm'en tombent !

Et ton rapport de rendement de 2 à 3 aussi...Relis ta source.

[BaudouinLabrique]

Les bras 'm'en tombent !

Et ton rapport de rendement de 2 à 3 aussi...Relis ta source.

C'est le résultat des observations et ça me parait logique puisqu'il n'y a aucuns intermédiaire et conversion par nature bridants
(rappel : https://solar.lowtechmagazine.com/fr/20 ... dmill.html)

[Ahmed]

J'avais évoqué le solaire thermique (qui fonctionne bien dans les cas appropriés) du fait que je suis beaucoup plus réservé quant aux possibilités du petit éolien tel que présenté ici.