Bonjour,

Quelque soit le système utilisé, tu auras un générateur dont la source d'énergie est mécanique. Une manière de la stocker c'est de faire tourner un volant d'inertie.
Sinon, tu fais tourner un générateur électrique (dynamo ou alternateur). Intrinsèquement, ça ne peut rien stocker. Derrière, il te faudra de l'électronique/électrotechnique pour stocker dans des batteries ou super-condensateurs.
En résumé, tu as pas mal de pistes à explorer.

Bonsoir
D'accord avec ce que vient d'écrire sanantonio312.
Petit complément : un des systèmes possibles pour convertir, dans une première étape, l'énergie des vagues en énergie mécanique, consiste à utiliser un pendule dont la fréquence propre est proche de la fréquence moyenne du mouvement imposé par les vagues.
Plus de renseignements ici :

Bonjour,

Je suis en Math-sup, et j'ai pour projet un TIPE (Travaux à Initiatives Personnelles Encadrées) d'étudier les hydroliennes.

Cependant, en terme d'expérience à faire, et pour que cela soit pertinent, je bute un petit peu..

Auriez-vous des recommandations, où des conseils ?

Merci d'avance.

Bien cordialement,

Andrew

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J'ai bien l'idée de fabriquer ma propre maquette d'hydrolienne.

Cependant je ne vois pas comment stocker l'énergie électrique produite..

*** message déplacé ***

Bonsoir ,
Le plus simple reste une batterie ...

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Une batterie ?

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Une sorte de batterie rechargeable grâce aux rotations des pâles ?

*** message déplacé ***

Non ...  Il faut entrainer une mini dynamo ou alternateur pour charger la batterie .

*** message déplacé ***

Bonsoir
Stocker l'énergie électrique grâce à des batteries d'accumulateurs est techniquement possible mais difficile et onéreux. De plus:  quel serait l'intérêt d'un tel stockage en pleine mer?
Les sites d'implantation envisagés ne sont pas très éloignés des côtes. Relier les alternateurs couplés aux hydroliennes par câbles électriques sous marins à la côte serait sans doute plus avantageux. Cela se fait déjà pour les éoliennes implantées en mer.

*** message déplacé ***

Bonjour, merci.

Et selon vous, quelle serait-une bonne problématique concernant l'étude de l'hydrolienne ?

*** message déplacé ***

Quelques idées en vrac sans avoir la prétention de faire le tour de la question...
Puissance récupérable : loi de Betz  ; analogies et différences avec les éoliennes
Problèmes de chimie liés au milieu marin très corrosif pour l'installation ;
Régularité des courants marins par rapport au vent beaucoup plus aléatoire ;
transformation énergie mécanique - énergie électrique : alternateurs
problème de couplage de l'installation au réseau EDF : l'installation doit fournir au final une tension sinusoïdale de fréquence 50Hz en phase avec celles fournies par les autres installation productrices (centrales électriques classiques)...
.........

*** message déplacé ***

Bonjour,

Au sein de mon TIPE, je cherche à calculer l'énergie récupérable par une hydrolienne à travers un courant marin.

J'ai fait mes recherches, et beaucoup parlent des équations de

Navier-Stokes incompressibles, dont je ne comprends pas tout..

Est-ce que quelqu'un pourrait m'éclairer ?

Coridialement,

Andrew

*** message déplacé ***

On peut aussi stocker l'énergie sous forme d'énergie potentielle de pesanteur.

Les vagues font "tourner" un générateur quelconque dont on utilise la puissance générée pour actionner des pompes qui remontent de l'eau dans un réservoir en altitude près de la côte. (lac artificiel ou ...)

On stocke ainsi de l'énergie de type potentielle de pesanteur... qu'on pourra récupérer quand besoin est via une centrale hydraulique.

*****
Quant à ne pas comprendre la signification de l'équation de Navier-Stokes, c'est assez normal, ce n'est pas vraiment évident.

Pour un peu la démystifier, tu peux lire ce lien :



Mais suite à cela, tu ne pourras probablement toujours pas parvenir à ce que tu désires, soit chiffrer l'énergie récupérable ...

Bonjour,

Merci, j'avance doucement mais sûrement !

J'avais une autre question :

Je cherche à prouver qu'une perte de charge dans un tuyau est nulle (avec l'eau qui passera dedans pour modéliser un courant marin), donc que l'énergie mécanique

Je ne vois juste pas trop comment avoir un bon argument..
Juste qu'il y a conservation du débit dans le tuyau ?

Bonne soirée !

Cordialement

que l'énergie mécanique est conservée*

Ce n'est pas parce que le débit est le même dans tout le tuyau qu'il n'y a pas de perte ce charge.

Quelques mots sur le sujet, sur ce lien :

Bonjour
Si j'ai bien compris, tu cherches à étudier une hydrolienne ; il s'agit donc d'utiliser l'énergie cinétique des courant marins, un peu comme une éolienne utilise l'énergie cinétique du vent. Il existe d'autres projets cherchant à utiliser l'énergie cinétique des vagues.

Bonsoir,

Excusez moi de vous "bombarder" de questions..

Mais j'en aurais une dernière :

A partir d'une hydrolienne immergée, je voudrais connaître qui s'applique sur cette dernière pour la faire tourner.

J'ai en effet penser que ce serait la force de portance qui engendrerait un couple, qui lui serait diminué par la force de trainée.

Je sais que la force de portance, tangente au cercle que décrit la rotation des pâles, est de la forme :
    F = 1/2 * p*V²*S*C
avec p la masse volumique de l'eau, V la vitesse du courant, S la surface des pâles "accueillant" l'eau de face, et C le coefficient de portance.

Cependant, je n'ai pas idée de comment déterminer ce coefficient de portance, je peux bien faire une hypothèse sur sa valeur, mais pour trouver cette dernière de manière mathématiques, faudrait-il procéder par des expériences ?
Car si cela est le cas je pense simplement modéliser mon hélice sur Héliciel et ainsi le logiciel me donnera sûrement ce coefficient.

De même bien entendu pour la force de trainée.

Si vous avez des idées, je suis preneur.

Bonne soirée

Bien cordialement,

Andrew

Il existe une façon simple de démontrer la puissance maximale récupérable. Elle dépend uniquement de la masse volumique du fluide, de l'aire S de la surface balayée par les pales de la turbines et de la vitesse du fluide avant qu'il n'interagisse avec la turbine.
Tu as une démonstration ici :

J'ai posté mon précédent message en cliquant sur le mauvais icône pour afficher le lien ; je rectifie :

Sinon : pour une première approche, tu peu considérer l'eau comme un fluide incompressible parfait (non visqueux) en écoulement permanent (débits indépendants du temps). Tu pourras l'an prochain affiner et préciser en tenant compte des pertes de charges. Pour l'instant, tu peux déjà bien avancer en  utilisant les trois résultats suivants :
1° expression du débit massique (masse d'eau traversant une section donnée de canalisation par seconde) :
D_m=.S.V
2° théorème de Bernouilli :  la somme (P+½ ..V²+.g.z) est une constante en toute section droite d'une canalisation (z : altitude)
3° théorème de Betz déjà évoqué.
Tu peux aussi rassembler de la documentation sur les courants marins et le phénomène de marée...

Bonjour à tous,

Merci beaucoup pour ces renseignement qui m'ont aidé.

Je voulais savoir, à présent, comment interpréter cette puissance maximale récupérable.

En effet avec une expérience, je suis à 5 mega watt de puissance max récupérable, comment l'interpréter physiquement et concrètement ?

Cordialement, Andrew

De plus,

J'aimerai savoir comment confronter cette valeur la à une valeur expérimentale.

En effet j'ai trouvé une puissance instantanée du moteur que j'ai en multipliant l'intensité obtenue par le courant obtenu.
Mais je suis bien loin des mes valeurs théoriques, mon problème doit venir du fait que c'est une puissance instantanée.
Si vous pouvez m'éclairer encore une fois..

Merci d'avance et bien cordialement,

Andrew

Bonjour ,
5 MW  pour un générateur , c'est 5 MW    !!!  Difficile d'en dire plus ...
Une machine à laver , c'est 2 kW  , mais vous devez le savoir .

Je ne connais pas vos hypothèses , mais dans la vraie vie , une hydrolienne marine de 0.5 MW  c à d le 1/10 de la " votre " , c'est un rotor de 12 m de diamètre .

Je tique quand même en lisant dans le post initial :

Titre : "Hydrolienne"
et puis dans le texte : "je suis amené à devoir emmagasiner de l'énergie grâce à la force des vagues."

Il y a, me semble-t-il, confusion.
*****
Une hydrolienne transforme l'énergie des courants marins en électricité. (pas grand chose à voir avec les vagues)

A ne pas confondre avec une "centrale houlomotrice" qui profite de la houle des vagues pour produire de l'électricité.
*****

Et au début , on semblait vouloir demander des renseignements pour construire une maquette fonctionnelle .
Maintenant , on est à 5 MW ...  Cela va être difficile à transporter en salle de classe ?

Bonjour
Comme JP , j'avais compris au départ qu'il s'agissait de convertir en énergie électrique une partie de l'énergie cinétique des vagues. Je lui avais alors suggéré de travailler sur un des dispositifs actuellement à l'étude sur ce projet : un pendule dont les oscillations sont entretenues par le mouvement  de la surface de l'eau. L'étude de la résonance paramétrique : tout à fait dans les cordes d'un étudiant en fin de première année de CPGE (mon message du 18-05-17 à 17:29).
Aucune réaction de Andrew à mon message mais un nouveau post où il est question d'hydrolienne. Je lui suggère alors plusieurs pistes d'études possibles, ce que fait aussi JP. Toujours aucune réaction mais un calcul de puissance maximale tout à fait invraisemblable comme l'a bien expliqué quarkplus...
Difficile d'aider Andrew dans de telles conditions...

Bonjour,

Vanoise, la formule ci dessus nous donne l'énergie maximale en Watt heure ?
Ou pour cela faut-il convertir la vitesse en m/heure ?

Je ne m'y retrouve pas dans ces calculs, nous ne verrons cela que l'année prochaine..

Car mes valeurs expérimentales sont :

Tension générée = 0.6V
Intensité = 0.017A

U*I me donne une puissance instantanée, et donc si je le veux en énergie, en "watt heure", je multiplie le tout par 3600 ? (secondes)

Non ,  5 MW délivré pendant 1 heure font 5 MWh  , par définition .

La puissance maximale récupérable sous forme mécanique à l'aide d'une éolienne ou d'une hydrolienne est donnée par la relation de Betz :


avec :
: masse volumique du fluide ; pour l'eau de mer : une valeur très légèrement supérieure à 10³kg/m³
S : aire de la surface balayée par les pales (environ .R² où R est le rayon des pales mesuré en mètres)
V₁ : vitesse du fluide à l'entrée de l'hydrolienne (mesurée en m/s)
Cela te donne P_max mesurée en watts.
Pour avoir l'énergie maximale récupérable, il faut intégrer cette puissance par rapport au temps sur une durée T de fonctionnement :


où désigne la valeur moyenne du cube de la vitesse du courant marin. Il y a là une étude statistique intéressante du phénomène  avec une petite difficulté mathématique : la valeur moyenne du cube de la vitesse n'est pas égale au cube de la vitesse moyenne.
Si P_max est mesurée en watts et T en heure, l'énergie maximale se mesure en watts-heures.
Si l'hydrolienne entraîne un alternateur, cet alternateur débitant un courant dans un conducteur ohmique (résistance), la puissance électrique récupérée est le produit de la valeur efficace de l'intensité par la valeur efficace de la tension :
P_e = U.I (résultat en watts si U en volts et I en ampères)
Rigoureusement, il s'agit de la valeur moyenne de la puissance instantanée calculée sur une période ou sur un multiple d'une période. Puisque cette période est extrêmement petite devant la durée de fonctionnement, on peut considérer en excellente approximation qu'il s'agit d'une puissance électrique instantanée. Il est alors possible de déterminer le rendement de l'installation :

Tu peux faire plusieurs mesures pour des vitesses du courant différentes. Si tu constates que le rendement est sensiblement constant, tu obtiendras simplement l'énergie électrique comme le produit du rendement par l'énergie mécanique maximale définie précédemment :
E_élec=r.E_max.
Attention : si l'alternateur débite dans un dipôle autre qu'une résistance, il faut tenir compte du facteur de puissance : voir ton cours sur le sujet...
Les turbines et les alternateurs industriels ont de très bons rendements. Si tu fabriques une maquette et utilises un petit alternateur de récupération, il faut t'attendre à une puissance récupérée nettement inférieure à la puissance maximale théoriquement récupérable (r : faible)
Un conseil : avant de te lancer dans une telle étude, commence par te mettre au clair avec les notions de puissance et d'énergie. Hésiter là-dessus devant un jury de fin de math spé serait du plus mauvais effet !

Je ne comprends pas le lien avec mon deuxième message.
(Oubliez les 5MW j'ai oublié un facteur 10^-3 à un endroit, et finalement j'obtiens une énergie maximale récupérable de 4200 J)

La puissance que j'ai mesurée U*I, qui me vaut la valeur 0.01Watt, qui est la puissance instantanée,  me vaut alors 0.01 Wh?! Il n'y a pas une histoire d'intégrale la dedans ?
Car cela me parait aberrant, et je ne pense pas que au vu des conditions expérimentales, il y ait un tel écart.

Andrew

1 watt = 3600 J non ?

Dur dur, en fin de sup...
Tu dois impérativement revoir les bases sur les notions de puissance et d'énergie!
L'unité de puissance est le watt,  L'unité d'énergie est le joule. Le joule est mal adapté à la réalité industrielle. D'où l'intérêt d'unités d'énergie autres:
Le watt- heure qui correspond à l'énergie fournie par une puissance de 1W pendant une heure.  1W.h=3600J
1kW.h=1000W.h

Oui pardon c'était 1Wh que je voulais écrire, je connais mes unités SI je pense il n'y a pas de soucis à se faire, mais nous n'abordons que très peu ces notion la, de jonglage avec les Wh.

Et expliquez moi alors comment se fait-il que dans la démonstration que vous avez mis en lien ici, on nous parle d'énergie maximale alors que l'unité W max ici :

p*S*V^3 =W max,  est une puissance ?!

Tu as raison : il y a de nombreuses maladresses dans ce texte. Cela est dit au début puis complètement "oublié" ensuite : quand il est question d'énergie ou de travail, il faut systématiquement comprendre : énergie ou travail par unité de temps, c'est à dire puissance.
Cela a effectivement de quoi dérouter ! Si tu veux et si tu gardes finalement ce théorème dans ton TIPE, je te ferai  une démonstration "propre" l'année prochaine, quand tu auras étudié le cours correspondant.
L'analyse dimensionnelle est au programme de CPGE : tu peux facilement vérifier que
.S.V³ a la dimension d'une puissance et non celle d'une énergie.

C'est effectivement ce que j'ai fait, d'accord merci pour la confirmation, il faut que j'apprenne à faire moins confiance aux sites internet et plus à mon raisonnement !

Merci en tout cas, et bonne soirée!

Andrew

Bonjour
Par ce temps de canicule, j'ai passé un peu plus de temps que prévu devant mon ordinateur. Voici donc, plus tôt que prévu, une démonstration de la loi de Betz que j'ai essayée de rendre abordable à un étudiant de niveau (bac+1). Tu la trouveras ici ; fiche n° 16 :

Bonjour
Je suis cette année en classe PSI
Et je compte aussi étudier la récupération d'énergie à partir des vagues , donc j'aimerai bien savoir où tu en es arrivé avec ton projet?