Jeudi 13 septembre 2007

Dans mon article du 31 mai 2007, je m’interrogeais sur le problème de l’équilibre thermique posé par la thermosphère et la couronne solaire.

C’est l’article http://www.pensee-unique.fr/effetdeserre.html qui m’a donné une piste de réponse.

 

En effet la loi de stefan Boltzamnn comporte un terme en plus E =  εσT4.

 

ε est l’émissivité du corps émetteur. Le corps noir théorique a une émissivité de 1. Mais dans la réalité, c’est différent.

 

http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/blanquet/rayonnem/11defloi/11defloi.htm

« L’émissivité des substances dépend de leur nature physico-chimique, de leur état de surface ; elle varie avec la longueur d’onde, la direction d’émission et la température de surface ».

http://www.x86-secret.com/articles/divers/stt/stt-4.htm

http://sfp.in2p3.fr/expo/Conf2006/1

http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_du_rayonnement_de_Kirchhoff

 

Bref il ressort de tout cela que cette émissivité varie beaucoup et que les calculs de coins de table trouvent ici leur limite.

Sans doute que la thermosphère et la couronne solaire atteigne ces températures parce que leur émissivité est très faible.

 

Si je comprends que l’on ait pu mesurer « in situ » la température de la thermosphère, je me demande comment on mesure celle de la couronne solaire.

Je ne semble pas être le seul à m’interroger sur cela : http://www.jp-petit.com/science/couronne_solaire/couronne_solaire.htm. Cet article donne le mécanisme de chauffage mais pas l’explication de l’émissivité ni celui de la méthode de mesure.

http://www.astrosurf.com/astrojanus/RCaron1984.htm semble indiquer qu’il s’agit de la mesure de raie spectrale du Fer. http://lre.cetp.ipsl.fr/Enseignement/PostDEA/Intro_plasmas.pdf le confirme.

 

Pour en revenir à l émissivité, les valeurs varient grandement selon le matériau :

http://www.collegesherbrooke.qc.ca/~graphycs/aubema/Mvt_Chal_html/Emissivite.html

Bref, le « σT4 « est vraiment très approximatif pour décrire ce qui se passe.

 

par thidgr publié dans : Calculs de coin de tableur
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Mercredi 12 septembre 2007

J’ai déjà fait un calcul que le besoin mondial d’énergie nécessitait 25 millions de grosses éoliennes et 0,05% de la surface Terrestre. Refaisons ce calcul pour la France

 

 

 

On estime le nombre d’heure de fonctionnement d’une éolienne par an : 2500 h

 

Une éolienne de 100 Kw  produit 200 000 kWh/an soit 2000 h de fonctionnement.

 

Une grosse éolienne (80 m de diamètre) a « besoin » d’environ un hectare. Elle a une puissance d’environ 2 MW. Elle produit donc environ 5 000 000 000 Wh = 18 E12 J

 

 

Le besoin français d’énergie est environ Eh = 6 E+18 J (un gros centième du besoin mondial).

 

Pour couvrir ce besoin avec uniquement des éoliennes de ce type, il en faudrait donc :

6 E18/ 18E12 = 500 000.

Elle consommerait 500 000 d’ha soit 5 000 km2. Cela représente 1% de la superficie de la France.

 

Sur http://www.pensee-unique.fr/ondit.html, il est dit qu’il faudrait 400 000 éoliennes (ce qui correspond) et 25% du territoire (ce qui ne correspond pas).

Il est vrai que dire qu’une éolienne de ce type utilise 1ha est discutable. Strictement, l’empiètement au sol est moindre. Par contre, on peut aussi considérer qu’il faut de l’espace entre les éoliennes, et que leur concentration est bien moindre que 1/ha=100/km2. Ce chiffre de 25% indique-t qu’on ne peut en placer que 4 par km2 ? Cela me semble peu. Je pense qu’il y a une erreur ici.

L’occupation du territoire peut se traduire par 3 chiffres

-          La part d’empiètement. C’est en gros 0,1% du territoire

-          La part de « paysage défiguré ». Là on peut l’estimer à 10%.

-          La part d’espace encombré (autour de l’éolienne, il ne peut y avoir que de la culture). C’est le 1%

Tout cela est très important, mais un tel déploiement est réaliste.

 

Par contre, en posant le problème au niveau français, il apparaît un problème important : celui de le « rencontre » entre le besoin d’énergie et sa production. Il arrive en effet des périodes où aucun vent (ou presque) ne souffle sur la France. Et comme il n’est pas question de rester en panne pendant ce temps là, il faut bien piocher de l’énergie ailleurs.

Il y a l’approche financière pour laquelle « il n’y a qu’à inventer » un marché et acheter de l’énergie à ce moment là (éventuellement avec des contrats d’anticipation et tous les mécanismes sophistiqués qu’est capable de produire le monde de la finance). Ceci passe obligatoirement par une surcapacité importante. Cette surcapacité utilisera des technologies différentes, réactives : la combustion de gaz de fuel ou de biomasse.

L’autre approche est l’approche technique. Cela passe par l’interconnexion à très grande échelle. Idéalement, cela se ferait au niveau mondial. Comme, il y a toujours du vent qui souffle quelquepart, on pourrait toujours satisfaire la demande.

En pratique, c’est un mixe qui intervient. D’autre part, le cocktail de production énergétique n’est pas uniquement éolienne et inclue l’hydraulique et le nucléaire.

 

Je ne suis donc pas d’accord avec la réponse « illusoire » à la question « il faut à tout prix développer l’énergie éolienne dans notre pays ». Ma réponse serait « c’est un complément dont la proportion doit monter ».

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Lundi 6 août 2007

Par an, il y a 8760 h. La moitié est de la nuit, il y a des jours de nuages, de brouillard. On peut estimer que le nombre d’heure de fonctionnement d’un site photovoltaïque est de 3000 h.

 

La puissance solaire reçue au sol est de 240 W/m2 en moyenne.

 

L’efficacité de la production photovoltaïque est d’environ 5%

 

L’énergie produite est donc 240 * 3000 * 0,05 * 3600 = 130 000 000 J/m2

 

 

Rappel : le besoin mondiale d’énergie est Eh = 4,70 E+20 J

 

Pour couvrir ce besoin avec uniquement des cellules photovoltaïque, il faudrait donc une surface de : 4,7 E20/ 13 E7 = 3,6 E12 m2 soit 3,6 millions de km2. Cela représente 7 fois la surface de la France est surtout presque 1% de la surface terrestre. C’est vraiment beaucoup.

 

Les sites photovoltaïques comportent d’autres problèmes. Entretien (poussières), durée de vie, production d’un courant continu basse tension….

 

Le constat transitoire que l’on peut tirer de ce calcul est que la technologie photovoltaïque n’est pas une solution globale au problème du besoin énergétique mondiale. Sans doute, faut-il la voir comme une solution de niche.

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Jeudi 2 août 2007

Sur http://www.espace-eolien.fr/Eolien/kesaco_eco.htm  

 

On estime le nombre d’heure de fonctionnement d’une éolienne par an : 2500 h  

 

Sur http://www.areneidf.org/energies/pdf/eoliensitePG.pdf  

 

Une éolienne de 100 Kw  produit 200 000 kWh/an soit 2000 h de fonctionnement.  

 

Une grosse éolienne (80 m de diamètre) a « besoin » d’environ un hectare. Elle a une puissance d’environ 2 MW. Elle produit donc environ 5 000 000 000 Wh = 18 E12 J  

 

Rappel : le besoin mondiale d’énergie est Eh = 4,70 E+20 J  

 

Pour couvrir ce besoin avec uniquement des éoliennes de ce type, il en faudrait donc :

4,7 E20/ 18E12 = 2,5 E7 soit 25 millions.

Elle consommerait 25 millions d’ha soit 250 000 km2. Cela représente une petite moitié de la superficie de la France. 

 

Ce petit bout de calcul présente le problème de façon très simplifiée. Il y a par exemple le problème de la « rencontre » entre le besoin d’énergie et sa production (le vent ne souffle pas tout le temps »). On peut considérer qu’au niveau mondial, le vent souffle toujours quelque part : avec un très bon réseau, il y a moyen de satisfaire cette rencontre. D’autre part, le « tout éolien » semble illusoire. Le chiffre de 2500 h/an c’est environ 25% du temps. Cela suppose un « bon site » pour l’éolien. Au niveau mondial, on peut supposer qu’il existe 250 000 km2 de « bon site ». Pourtant, pourra-t-on les occuper pour ce besoin ? Sinon, il faudra compenser le manque d’efficacité des sites par une augmentation du nombre.

Le calcul utilise le ratio « 1 ha pour un éolienne de 2 MW ». C’est approximatif. La technologie des éoliennes peut encore progresser (l’augmentation de leur efficacité semble passer par une augmentation de leur taille). Toutefois, les principes thermodynamiques étant ce qu’ils sont, il est illusoire d’attendre un saut extraordinaire pour ce ratio. Nous resterons toujours dans cet ordre de grandeur. 

 

Un constat partiel que l’on peut tirer de ce calcul est que l’énergie éolienne est une solution crédible pour faire face à la question du besoin énergétique mondial. Le prix à payer est de l’ordre de 0,05% de la surface terrestre ou 0,15 % des terres émergés (il serait plus judicieux de placer les éoliennes en mer).

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Mardi 31 juillet 2007

Sur http://www.agoravox.fr/article.php3?id_article=15346 je trouve 1,5 E9 ha.

Sur http://www.agriculteursdefrance.com/fr/LaLettreInternet.asp?ThemePage=2&Rubrique=1&Num=28, je trouve 5 E9 ha.

Idem sur http://www.syngenta-agro.fr/synfront/index_imprime.aspx?idpage=145

Sur http://faostat.fao.org/Portals/_Faostat/documents/pdf/world.pdf, il y a 1,4 E9 ha pour la terre arable, 3,4 E9 pour les pâtures et 0,138 E9 ha pour des « permanents crops ». Cela représente 38% de l’utilisation de la terre (que sont les 62 autres % ?).

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