Eolienne thermique ?
Publié : 17/05/23, 13:08
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
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