Tours aérogénératrices vortex Synthesis

[Alain Coustou]

AEROGENERATING TORENS (OF VORTEX TORENS)

Windtorens (of vortextorens) behoren tot de familie van zonnetorens, waarvan het eerste project zo'n veertig jaar geleden werd ontwikkeld door de Franse ingenieur Egard Henri Nazare, een pionier in het veld. Vergeleken met het Nazare-project en al degenen die het hebben opgevolgd, brengen de aerogeneratortorens niettemin aanzienlijke nieuwigheden met zich mee, zowel wat betreft het aantal gebruikte krachten als de natuurlijke effecten, de diversiteit van de beoogde bronnen van calorieën, veel structuurdetails, door de kenmerken van de perifere kassen en het calorieopslagsysteem en ten slotte door de opbrengst die veel hoger is dan wat van concurrerende projecten mag worden verwacht. Deze torens zijn het onderwerp van een patent in ongeveer dertig landen door hun twee ontwerpers: de universitaire onderzoeker Alain Coustou (docent aan de universiteit van Bordeaux, specialist in energie, klimaat en duurzame ontwikkeling) en computerwetenschapper Paul Alary (directeur collectie bij Eons online edities).

Volgens hun initiatiefnemers vormen aerogeneratortorens een toekomstige oplossing voor de massaproductie van schone en goedkope energie.
In landen die zijn uitgerust met kerncentrales, zouden ze in eerste instantie hun energie-efficiëntie kunnen verhogen door de elektriciteitsproductie van een centrale aanzienlijk te verhogen zonder extra splijtstof te verbruiken, terwijl ze de thermische ontladingen verminderen en het dus acceptabeler maken voor de bevolking - en de thermische energie volledig vervangen. elektriciteitscentrale. Zo kunnen de oudste of minst veilige kerncentrales zeer snel worden stilgelegd.
In alle landen kunnen aerogeneratortorens ook autonoom werken, uitsluitend met hernieuwbare energiebronnen, of industriële koelwaterlozingen recupereren door grote hoeveelheden elektriciteit te produceren en door hun thermische impact op het milieu te verminderen.
In een tweede stap kunnen ze eindelijk zorgen voor de definitieve en vlotte vervanging van kernenergie en de massaproductie en lage kosten van volledig niet-vervuilende elektrische energie mogelijk maken, zonder het gebruik van brandstof en zonder de uitstoot van broeikasgassen.

In Frankrijk dragen elektriciteitscentrales weinig bij tot het afdrijven van het broeikaseffect: in dit land wordt amper 5% van de elektriciteit geproduceerd door thermische centrales, die voornamelijk worden ingezet tijdens piekmomenten.
Aan de andere kant is het op mondiaal niveau helaas absoluut niet hetzelfde. Het is dan meer dan tweederde van de elektrische energie die wordt geproduceerd door thermische centrales, het verbranden van kolen, olie of gas. Deze situatie draagt ​​dus bij aan een drastische versterking van een broeikaseffect, waarvan de gevolgen uit de hand dreigen te lopen. Bovendien stijgen de kosten voor het opwekken van elektriciteit uit thermische bronnen met de stijging van de olieprijzen, wat ten koste gaat van de gebruikers, zowel bedrijven als particulieren.

Het ontwikkelen van volledig niet-vervuilende energiecentrales die goedkope kW/h kunnen leveren, is daarom een ​​fundamentele uitdaging. Dit is des te meer het geval nu hydro-elektriciteit bijna zijn grenzen heeft bereikt, aangezien zonne- en windenergie beide onbetaalbaar zijn en in het beste geval tot een derde van de dag beperkt beschikbaar zijn, aangezien biomassa alleen een back-up kan bieden. Kernenergie wordt besproken vanwege de zorgen die het oproept, met name wat betreft de opwerking van het afval en de veiligheid van de langdurige opslag ervan.
Gelukkig is er een oplossing: degene die we voorstellen met het aerogenerator-torenproject, dat het onderwerp is geweest van een Frans patent uitgegeven door de INPI (patent nr. 0408809). Na een zeer gunstig voorlopig rapport werd vervolgens in januari 2007 het wereldoctrooi verleend voor een dertigtal landen. Hier presenteren we de algemene principes, beschrijving, werking en een aantal van de vele voordelen.

I – Algemene principes:

Gebruik van een holle structuur in de vorm van een toren die aan de basis uitloopt en geoptimaliseerd is om vier, zelfs vijf natuurlijke krachten en effecten te combineren met het oog op de massale en permanente productie van elektrische energie tegen lage kosten, zonder vervuiling, zonder verbruik van natuurlijke middelen beperkt en zonder te worden gestraft door de onregelmatigheid van het windregime zoals in het geval van windturbines.
De gebruikte krachten en natuurlijke effecten zijn:
1- Het schoorsteeneffect
2- Het broeikaseffect
3- Coriolis "kracht"
4- Het Venturi-effect
5- Bovendien zal de wind waarschijnlijk een aanvulling zijn, zonder ooit nodig te zijn voor de werking van de toren en is het mogelijk om de efficiëntie en winstgevendheid van de installatie te versterken door lage-temperatuurcalorieën uit de industrie, kerncentrales, verbrandingsovens te gebruiken of aardwarmte, die anders grotendeels onnodig verloren gaat.

II - Beschrijving van de structuur en functies van de verschillende elementen:

De gedetailleerde beschrijving, de plannen en de tekst van het internationale patent zijn te raadplegen op de site van de ontwerpers van de aerogeneratortoren:
http://groups.msn.com/ToursAerogeneratrices2/
Met behulp van de Google-zoekmachine (geavanceerd zoeken) kunnen ook veel verwijzingen worden gevonden naar windturbinetorens (typ de volledige uitdrukking) of naar de oorspronkelijke ontwerper ervan (Alain Coustou).

A/ Optimale afmetingen voorzien:
- Hoogte: 300 meter
- Diameter aan de basis: 200 meter
- Binnendiameter bovenaan: 25 tot 30 meter
- Beglazingsoppervlak (broeikaseffect) rond de basis van het gebouw: 3 tot 5 km2 in autonome werking, veel minder wanneer krachten en natuurlijke effecten worden gecombineerd met het terugwinnen van industriële koelcalorieën of uit andere hernieuwbare bronnen (geothermie).
Kleinere afmetingen zijn mogelijk, afhankelijk van de beschikbare calorieën en de behoeften, het principe werkt effectief voor elke hoogte van minimaal honderd meter.

B/ Beschrijving, van onder naar boven:
1) De uitlopende basis, die zorgt voor een perfecte stabiliteit van het geheel, is zwart geverfd. De luchtinlaten voorzien van luiken zijn rondom de omtrek van deze basis aangebracht en zijn omgeven door gaas om te voorkomen dat vogels per ongeluk binnendringen.
Tussen elk van de ingangen begint een partitie. De scheidingswanden, die tegelijkertijd een functie van dragende constructie hebben, worden onderbroken in het centrale deel van de toren. Ze hebben een gebogen vorm (in bovenaanzicht) om een ​​roterende beweging van de lucht die in de toren wordt gezogen op gang te brengen, een rotatie die zich versterkt van de basis naar de top en zichzelf in stand houdt dankzij de Coriolis-kracht.
2) De basis is omgeven door een gebied van een andere aard, afhankelijk van het feit of het gebouw al dan niet in een gebied met waterbronnen is gebouwd.
- In regio's met hydraulische bronnen zullen bekkens met zwarte wanden en bodems 's nachts de rol van relatieve warmtereservoirs spelen. Elk bassin kan optioneel worden voorzien van een zwart drijfdeksel, bedoeld om verdamping tegen te gaan.
- In droge of woestijnachtige gebieden kan een met bitumen of zwart getint beton bedekt grondoppervlak dezelfde functies vervullen.
In beide gevallen is het voorziene gebied voor het opvangen van zonnecalorieën enkele km2 bij autonoom gebruik en wordt het overhangen door beglazing die vanuit het midden naar de periferie zeer licht helt en een broeikaseffect genereert. In de praktijk zou de oppervlakte van de kassen afhangen van de gemiddelde zonneschijn en de breedtegraad van de plaats. Voor een toren van 4 m kan het in het zuiden van Frankrijk ongeveer 2 km300 zijn.
Dit gebied zou echter aanzienlijk kunnen worden verkleind in het geval van terugwinning van industriële calorieën of calorieën uit een kerncentrale.

3) De diameter van de toren wordt geleidelijk kleiner vanaf de basis, een kenmerk dat moet leiden tot een aanzienlijke versnelling van de opwaartse luchtstroom (combinatie van het schoorsteeneffect en het Venturi-effect).
Het bovenste deel van de toren is cilindrisch of bijna cilindrisch, mogelijk iets taps toelopend, bij voorkeur geschilderd in een lichte kleur, bijvoorbeeld wit.
Kort voor de top van het gebouw is een apparaat geïnstalleerd om de energie van de luchtkolom om te zetten in elektriciteit, bestaande uit verschillende stadia van turbines of propellers, bestuurd door sensoren en beheerd door een computerprogramma. Dit apparaat kan vergezeld gaan van een uitbarsting van de toren op zijn niveau om de evacuatie van de luchtkolom beter te verzekeren ondanks de omzetting van een groot deel van zijn kinetische energie.
Ten slotte zou een divergerende stroomlijnkap aan de uitlaat van de turbines het mogelijk maken om de verstoringen in de luchtstroom aan de bovenkant van de toren te beheersen en eventuele geluidsoverlast weg te nemen, wat in ieder geval niet erg storend is, aangezien de bovenkant van een toren met optimale afmetingen zou 300 meter stijgen en de luchtstroom zou naar de hemel worden gericht. Bovendien, als de toren in de buurt van een kerncentrale staat, zal hij geen bewoners hebben, gezien de onbebouwbare zone eromheen. Wat betreft het gevaar voor het luchtverkeer, dat zou nihil zijn, aangezien het verboden is om over de gebieden te vliegen waar elektriciteitscentrales staan. De aanwezigheid van een opstijgende luchtpluim zou zelfs bijdragen aan de beveiliging van de naburige fabriek.

III – Bediening:

Broeikaseffect :
De omgevingslucht rond de voet van de toren, die van nature over het algemeen warmer is dan die aan de bovenkant, wordt opgewarmd dankzij het broeikaseffect dat wordt veroorzaakt door de glazen oppervlakken.
1) Een caloriereserve wordt gevormd door de grond te verwarmen met asfalt of bedekt met zwart geverfd beton of, nog beter, achthoekige of vierhoekige waterbassins. De dagelijkse opslagcapaciteit voor calorieën is inderdaad veel groter in het geval van bassins dan in het geval van bitumen of beton. Deze zwembaden zijn zelf zwart van kleur en kunnen worden afgedekt met een stijve of halfharde zwarte drijvende afdekking, een kleur die de opname van zonnewarmte mogelijk maakt. Dit apparaat zou alleen nuttig zijn als het nodig zou worden geacht om de verdamping van water uit de zwembaden te verminderen, ofwel om het te redden, ofwel om mogelijke condensatieverschijnselen op de top van de toren te beperken.
Om dezelfde reden kan de uitlopende basis van de toren zelf zwart worden geverfd en geïsoleerd door beglazing over het hele deel waarvan de helling minder dan 45° is.
De zwarte zone van absorptie en caloriereserve rondom de basis van het gebouw – d.w.z. in autonome werking een gebied van enkele km2 beton, bitumen of, beter, bassins – wordt overhangen door beglazing waaronder de lucht circuleert die wordt opgewarmd voordat het door de toren wordt aangezogen.

2) Deze beglazingszone is omgeven door een systeem van luiken die elektronisch worden beheerd om het gebruik van de lucht die wordt verwarmd door zwakke of gemiddelde wind te optimaliseren. Het bedienen van deze kleppen zou elk risico vermijden dat gepaard gaat met overmatige overdruk die het gevolg zou kunnen zijn van harde wind. Het zou het ook mogelijk maken om de prestaties van de toren verder te verbeteren.

3) De installatie van de toren op de plaats van een kerncentrale of thermische centrale zou het gebruik van calorieën uit het water in het koelcircuit van de elektriciteitscentrale mogelijk maken, overgebracht naar het tertiaire circuit. Het water van de laatste zou onder de toren door worden geleid of naar de bassins buiten de toren, ofwel van de bassins die zich het dichtst bij de basis bevinden, ofwel van de bassins die het verst verwijderd zijn, afhankelijk van de beperkingen die verband houden met de noodzaak om de thermodynamische efficiëntie van de plant te behouden. Het is mogelijk om ofwel het water van de tertiaire kringloop naar de voet van de toren te laten stromen (zoals in de huidige koeltorens) of boven de externe bassins, ofwel te vernevelen boven diezelfde bassins, ofwel het water van de secundaire kringloop te laten circuleren in netwerken van fijne pijpen die in de bassins zijn geplaatst om de calorieën rechtstreeks naar het water in de laatste over te brengen. Ongeacht de gekozen modus, het voorgestelde systeem zou op dit niveau de functie vervullen die momenteel die van de koeltorens is en de basis van de toren en de direct aangrenzende kaszone zouden de rol van calorietransmissiezone spelen. We overwegen verschillende configuraties voor deze transmissie. Zoals we hierboven zeiden, zou de gekozen configuratie uiteraard de thermodynamische efficiëntie van de plant moeten behouden waaruit de calorieën zouden worden teruggewonnen. De ervaring en knowhow van ingenieurs die aan conventionele koeltorens hebben gewerkt, zou zorgen voor de optimalisatie van het hier voorgestelde systeem.
Deze oplossing zou het dubbele voordeel hebben om de oppervlakte van kassen aanzienlijk te verminderen en de lozing van warm water naar de natuur te beperken. Bovendien zou deze ligging van de torens een aanzienlijke verlaging van de kostprijs per KW/h moeten toelaten, die met een factor 2 kan dalen, of zelfs meer, afhankelijk van de voorafgaande beschikbaarheid van terreinen, transformatorstations en zeer hoogspanningslijnen, waarbij ook bepaalde personeelskosten kunnen worden gedeeld met de centrale. Ten slotte zou dit gebruik van heet afvalwater van energiecentrales het mogelijk maken om zowel de onttrekking van water uit rivieren of de zee te verminderen – momenteel ongeveer 50 kubieke meter per seconde voor elke koeltoren –, om de lozing van warm water in diezelfde rivieren of de zee te beperken en om conventionele koeltorens onbruikbaar te maken. Tot nu toe is het geloosde water na het passeren van de koeltorens van kerncentrales nog warmer dan toen het werd bemonsterd, ongeveer 15°C voor lozingen in zee en 12°C voor lozingen in rivieren. De oplossing om naast kerncentrales ook windtorens te plaatsen, zal dus waarschijnlijk het milieubehoud sterk verbeteren en tegelijkertijd zorgen voor een bijzonder lage kostprijs per kW/h (waarschijnlijk rond de 2 eurocent per kW/h, vergeleken met 3,5 voor kernelektriciteit en 10 tot 12 voor windturbines) en de voorwaarden voor duurzame ontwikkeling garanderen.
Het is dus de hele kerncentrale (of thermische) + aerogeneratortorens die hun prestaties zouden zien verbeteren.

Maar dat is niet alles.
Indien er voldoende effluenten bij een relatief hoge temperatuur beschikbaar zijn, zal het vernevelen van al het of een deel van het water direct in de lucht onder de voet van de toren en/of boven de opslagbassins van de calorieën waarschijnlijk verbeteren hun transmissie naar de lucht die door de toren wordt aangezogen. Bovendien zou het beladen van deze lucht met vochtigheid de energie verhogen van de kunstmatige waterhoos die in de aerogeneratortoren wordt gegenereerd, maar dit gaat ten koste van een waarschijnlijk en onschadelijk fenomeen van condensatie boven de toren.
Evenzo is het mogelijk om een ​​thermale bron, geothermische energie of calorieën van industriële oorsprong (staalindustrie, gieterijen, cementfabrieken, verbrandingsovens, enz.) voet van de toren. Aangezien het principe van de aerogeneratortoren geldig is voor afmetingen variërend van ongeveer 100 meter tot 300 meter, of zelfs meer, is het mogelijk om de keuze van de afmetingen van de toren aan te passen aan het belang van de winbare calorieën, zonder te tellen, wederom zonne-energie calorieën en hun opslag in de bassins.

B/ Combinatie van schoorsteeneffect, Corioliskracht en Venturi-effect:

1) Schoorsteeneffect
De hete lucht die gevangen zit onder het glazen oppervlak en onder de uitlopende voet van de toren stijgt op in de holle structuur door het schoorsteeneffect.
Dit bekende fenomeen alleen zou niet voldoende zijn om voldoende efficiëntie van het apparaat te garanderen voor een toren waarvan de hoogte beperkt is tot 300 meter. Als we ons zouden beperken tot alleen het schoorsteeneffect, dan zouden we een toren nodig hebben van 500 tot 1000 meter hoog, zoals bij de bouwprojecten voor zonnetorens in Spanje en Australië, wat serieuze bouwproblemen oplevert. En zelfs! De opwaartse snelheid van de luchtkolom zou hoogstens zo'n zestig kilometer per uur kunnen bedragen en de prestaties van het geheel zouden zeer middelmatig zijn...
Dit is waar de zeer specifieke architectuur van de aerogeneratortoren een rol speelt, wat resulteert in het maximaliseren van de geproduceerde energie door het mogelijk te maken om te profiteren van twee complementaire natuurlijke krachten.

2) Corioliskracht (of effect)
De lucht die de basis van de toren binnenkomt, wordt geleid door gebogen scheidingswanden die de rotatie in gang zetten. Deze schotten, die tussen elke luchtinlaatruimte ontstaan, vervullen tevens de functie van een dragende constructie. De centrale kern van de toren garandeert de symmetrie van de rotatie van de opstijgende lucht.
Zo wordt een waterhoosfenomeen geïnitieerd, in stand gehouden en versterkt door het Coriolis-effect, deze natuurlijke "kracht" die aan de oorsprong ligt van de draairichting van cyclonen en atmosferische waterhozen. Zo krijgen we een gevangen en zelfvoorzienende tornado. De hete lucht is niet langer tevreden met opstijgen, maar wordt bezield door een snelle draaibeweging in dezelfde richting als die voor de turbinetrappen.
Naast een niet te verwaarlozen aanvulling van kinetische energie die aldus aan laatstgenoemde wordt meegedeeld, maakt deze rotatie van de stijgende luchtkolom het mogelijk om het aantal omwentelingen/minuut van de turbines te verhogen zonder hun relatieve snelheid ten opzichte van het omgevingsmedium te verhogen. Dit laatste punt vormt een belangrijk bijkomend aerodynamisch voordeel voor de windtorenoplossing.

- De "kracht" van Coriolis is een gevolg van de draaiing van de aarde. Op het noordelijk halfrond heeft het de neiging om bewegende luchtmassa's naar rechts af te buigen en ze een roterende beweging te geven. In de natuur ligt dit fenomeen met name aan de basis van de draairichting van cyclonen en waterhozen. Omdat er op het zuidelijk halfrond een omkering van deze draairichting is, verzwakt de Coriolis-kracht bij het naderen van de evenaar, waar hij opheft. Aan de andere kant, aangezien het broeikaseffect maximaal is rond de aerogeneratortorens in de intertropische zone, is er compensatie voor de zwakte van het Coriolis-effect in dit deel van de wereld.

3) Venturi-effect
De bijzondere architectuur van de toren, die aan de basis uitloopt en waarvan de binnendiameter kleiner wordt naarmate de lucht stijgt door het schoorsteeneffect, leidt tot een aanzienlijke versnelling van de stijgende en roterende luchtstroom door het Venturi-effect (hetzelfde effect dat de stroom van een langzame rivier om te versnellen wanneer de bodem smaller wordt). Met een binnendiameter in het bovenste deel van de toren gelijk aan 1/7 van die van de basis, en een temperatuurverschil van ongeveer dertig graden, zou de snelheid van de luchtkolom enkele honderden km/u bedragen. voorkomen dat deze snelheid Mach 0,7 sterk overschrijdt, want daarbuiten zouden we een transsoon bereik bereiken dat problemen met de stroomregeling en weerstand van de bladen van de turbines met een diameter van 25 meter met zich meebrengt.
De energie die door de luchtkolom wordt getransporteerd, wordt dus aanzienlijk versterkt in vergelijking met wat zou worden verkregen door een eenvoudig schoorsteeneffect in een buisvormige structuur en met een constante diameter van de basis tot de bovenkant.

Het berekenen van het Venturi-effect is uiterst eenvoudig: tussen de basis en de bovenkant wordt de snelheid van de luchtstroom vermenigvuldigd met een coëfficiënt die gelijk is aan de verhouding tussen het binnenoppervlak van de toren aan de basis en het binnenoppervlak bovenaan. Voor een verhouding van de diameters gelijk aan 7, is de verhouding van de oppervlakken gelijk aan 49. Door het oppervlak dat wordt ingenomen door de centrale kern, de halfgebogen partities van de basis en de bevestigingen van de turbinetrein af te trekken, neemt het toe tot ongeveer 50 Hierdoor resulteert een opwaartse snelheid aan de basis van slechts 10 km/u in een potentiële snelheid van 500 km/u op het smalste niveau, aan de basis van de turbines. Er moet natuurlijk rekening worden gehouden met andere parameters: mogelijkheid om veel hogere snelheden te bereiken door het temperatuurverschil tussen de basis en de bovenkant te vergroten, extra kinetische energie door de rotatie van de luchtkolom, aanwezigheid van turbines voor het opvangen van kinetische energie, mogelijk gebruik van compressoren en perskleppen etc.

C/ De omzetting van de kinetische energie van de luchtkolom in elektrische energie:
De energie van de gevangen en zelfvoorzienende luchtwervelwind wordt verzameld in het bovenste deel van de toren door een reeks turbines of propellers, waarbij het samenstel speciaal is ontworpen om de stijgende luchtkolom niet te "verstikken". De turbines worden aangestuurd met behulp van sensoren (registratie van snelheden van de luchtstroom en de rotatie van de turbines) en een specifiek computerprogramma. Verlengd tot aan de basis van de toren, kan de centrale kern van de turbinetrein ook helpen het gewicht te dragen en de doorgang van kabels of een interne lift mogelijk te maken. Bovendien, omdat het zich in de as van het "oog" van de kunstmatige cycloon bevindt, draagt ​​het bij aan het waarborgen van de symmetrie zonder de rotatie van de luchtkolom te vertragen.
Het is redelijk om te verwachten dat meer dan 75% van de kinetische energie dus zal worden omgezet in elektriciteit, de rest komt overeen met onvermijdelijke drukvallen of is bedoeld voor het zelfonderhoud van het waterhoosfenomeen. Zonder hierdoor het rendement van stoomturbines of hydraulische turbines te bereiken (ongeveer 90% afhankelijk van het type installatie), is het rendement dus hoger dan dat wat theoretisch kan worden behaald met een windturbine, beperkt door de "wet van Betz" die aantoont dat een windturbine met een enkele ongeleide rotor en een horizontale as nooit meer dan 59% van de kinetische energie van de invallende wind zal kunnen omzetten in mechanische energie. De structuur van de toren, de geforceerde versnelling van de luchtstroom, het gebruik van verschillende fasen van turbines en de combinatie van verschillende natuurlijke krachten en effecten, evenals herstelcalorieën, maken het mogelijk om deze beperking te overwinnen.
In ieder geval, zelfs als de "wet van Betz" zou worden toegepast op een vereenvoudigde toren met een enkele turbine, zou dit resulteren in een beschikbaar vermogen dat meer dan 4000 keer groter is dan dat van een windturbine met dezelfde diameter als de turbine, de luchtsnelheid verschil tussen de twee oplossingen in de orde van 16 en het beschikbare vermogen afhankelijk van de luchtsnelheid tot de macht 3 (een dubbele snelheid = 8 keer meer vermogen; een snelheid vermenigvuldigd met 16 = 4096 keer meer vermogen). Tussen de windmolen en conventionele windturbines zit namelijk een verschil dat vergelijkbaar is met dat tussen een straalvliegtuig en lichte propellervliegtuigen. De interne architectuur van de toren heeft ook duidelijke overeenkomsten met die van een turbostraalmotor.
De productie van aldus verkregen elektriciteit is permanent. Het is met name bijna volledig onafhankelijk van de wind, in tegenstelling tot conventionele windturbines. Eventuele schommelingen kunnen alleen het gevolg zijn van variaties in het verschil tussen de luchttemperaturen aan de voet en aan de bovenkant van de toren.
Aangezien het systeem werkt met warmteaccumulatie, zelfs in het geval van zuiver zonne-energie, kan de warmte overdag worden geaccumuleerd en 's nachts worden gebruikt om elektriciteit op te wekken.
Het geïnstalleerde vermogen kan enkele honderden megawatt bedragen: in de orde van grootte van 500 tot 700 MW in autonoom bedrijf met een verschil van ongeveer dertig graden tussen de lucht aan de basis en die aan de bovenkant, meer dan 1000 MW in het geval van een installatie in de buurt van een thermisch of kerncentrale waaruit de calorieën van de effluenten van het koelcircuit zouden worden teruggewonnen.
Deze calorieën die momenteel deels onnodig in de natuur worden afgevoerd door de elektriciteitscentrales zijn echter niet te verwaarlozen. We geven hier het voorbeeld van de Zwitserse kerncentrale van Gösgen, iets minder krachtig dan de laatste in Frankrijk gebouwde centrales. De koeltoren van deze centrale stoot permanent meer dan 2 miljoen kWh krachtwarmte uit in de lagere atmosfeer, ofwel het jaarlijkse equivalent van 17 miljard kWh. Dit is echter energie die verloren gaat na afkoeling door de toren.
Het terugwinnen van calorieën uit het secundaire circuit van zo'n installatie zou de hoop kunnen wekken op een vermogen van ten minste 1000 MW, of zelfs meer, voor elke windgeneratortoren, waarmee het dat van een kernreactor benadert. Het zou eenvoudigweg passend zijn om elke verslechtering van het thermisch rendement van de elektrische productie-eenheid gekoppeld aan de kerncentrale te voorkomen, wat geen probleem zou moeten opleveren.

IV – Enkele bonussen:

De windtorens zullen vanwege hun hoogte (ongeveer 300 meter voor de optimale grootte) en hun architectuur (een quasi-cilindrisch hoog deel dat een wijd uitlopende basis overtreft) waarschijnlijk ook worden gebruikt, wat een niet te verwaarlozen extra bruikbaarheid oplevert om hun winstgevendheid verder te vergroten. Hier zijn een paar :
Het cirkelvormige onderhoudsplatform bovenaan zou kunnen worden gebruikt als brandwachtpost in het bosgebied.
Antennes, zenders en repeaters: radio, televisie, mobiele telefonie, enz. De zendantennes zouden profiteren van de hoogte van het gebouw om een ​​grotere actieradius te hebben en zouden geen risico vormen voor de bevolking.
In regio's met regelmatige windomstandigheden zouden kronen van ringvormige windturbines die het quasi-cilindrische deel van de toren omcirkelen (dat als hun verticale as zou dienen) een veel economischere energiebonus opleveren dan wat wordt geproduceerd door een conventionele windturbine: de hoogte van de "vrije pyloon" gevormd door de toren zou een grotere stabiliteit van de windstroom garanderen, ongestoord door het reliëf van de grond.

Aanvankelijk zou het koppelen van generatortorens en kerncentrales de efficiëntie van beide aanzienlijk verbeteren, terwijl bepaalde reactoren onmiddellijk zouden kunnen worden stilgelegd. Dit zou het ook mogelijk maken om nog gemakkelijker zonder thermische centrales te komen (twee derde van de wereldwijde elektriciteitsproductie neemt voortdurend toe, laten we niet vergeten!), en om de Franse economische groei, Europees en wereldwijd - en dus de werkgelegenheid - serieus te stimuleren - en voor de bescherming van de natuur.
Bovendien zou de knowhow van bedrijven die al actief zijn in de productie van conventionele, nucleaire of windenergie wonderen moeten doen bij de ontwikkeling, bouw en het beheer van windmolens. Een kans voor degenen die aan deze nieuwe energierevolutie beginnen, om een ​​leidende positie in de wereld te verwerven of te behouden op het gebied van energie en tegelijkertijd hun merkimago te verbeteren.
Later, als het nodig is om de elektriciteitsproductie van de kerncentrales die het einde van hun levensduur hebben bereikt, stop te zetten, zullen de aerogeneratortorens er zijn om het over te nemen, zonder sociaal drama en zonder economische problemen. Het is voldoende om ofwel het oppervlak van de zonnecollectoren (kassen) uit te breiden, of om de locatie te promoten in de buurt van activiteiten die weinig winbare calorieën genereren, of mogelijk om een ​​van de reactoren van de fabriek in stand te houden door deze alleen stationair te laten draaien als een caloriearme warmtegenerator (geen kokend water) om meerdere torens van stroom te voorzien. Wat betreft landen die geen kerncentrales hebben, het zal voor hen altijd mogelijk zijn om de calorieën die verloren gaan door thermische centrales onder dezelfde omstandigheden te gebruiken - en dus geen nieuwe energiecentrales te hoeven bouwen - en zonnecalorieën, industrieel of geothermisch nuttig voor de werking van de torens.
De oplossing "Aerogenerator Towers" is inderdaad een oplossing met een universele roeping. En zoals opgemerkt door een van de ingenieurs aan wie het project voor expertise werd voorgelegd, zou het wel eens "de uitvinding van de eeuw" kunnen zijn en het begin van "een nieuwe economische revolutie".

Kortom, windtorens zijn in alle opzichten de perfecte oplossing. Ze zullen het niet alleen mogelijk maken om massaal en tegen bijzonder lage kosten elektriciteit op te wekken, maar ze zullen ook een duurzame ontwikkeling garanderen door geen fossiele brandstof te gebruiken. Het milieurisico van windmolens is nihil. De gevangen tornado kan niet ontsnappen en geeft het grootste deel van zijn energie af aan de turbines. Bovendien stoot het apparaat geen gas uit, waardoor schade aan het milieu tot een minimum wordt beperkt.
Allemaal redenen die zouden moeten leiden tot een snelle beslissing ten gunste van de ontwikkeling van windtorens, eerst door een evaluatiemodel te bouwen, eventueel in de vorm van een vereenvoudigde en relatief goedkope modulaire structuur, en vervolgens door een ambitieus bouwprogramma op te starten in Frankrijk en de rest van de wereld.

Alain Coustou – 13-06-2007


PS: De uitvinding is het onderwerp van een internationaal patent dat haar beschermt in Frankrijk en in een dertigtal landen in Europa, Azië en Noord-Amerika.

[olifant]

Bedankt voor dit uitstekende artikel.

Weet jij waar het 1 km hoge torenproject van de Australiërs is? Ik geloof dat de bouwvergunningen in 2006 zijn afgegeven?

[Willaupuis]

uh ik ga waarschijnlijk iets stoms zeggen maar ach, het kriebelt bij het "herlezen" van het artikel. mijn gekke idee:

zouden we kunnen profiteren van een berg om hetzelfde effect te creëren door een verticale tunnel te graven om een ​​vergelijkbaar effect te krijgen

[olifant]

Waarom niet ? Maar ik ben bang dat het moeilijk zal zijn. Moeilijk, moeilijk om van rock een carrière te maken

(en bovendien heb je alle milieuactivisten in de omgeving die zullen klagen omdat je hun prachtige berg beschadigt. Vergeet het maar! )

[Christophe]

Enkele illustraties en bestanden die mij zijn toegestuurd door de auteur van het project:





Technologie overzicht bestanden:

https://www.econologie.com/tours-solaire ... -3494.html
https://www.econologie.com/tour-solaire- ... -3495.html
https://www.econologie.com/tours-solaire ... -3496.html
https://www.econologie.com/tour-solaire- ... -3497.html

[Christophe]

Ik maak van de gelegenheid gebruik om nog een document over zonnetorens met u te delen (het idee is helemaal niet nieuw), in het bijzonder over het werk van Edgar Nazar in de jaren 60 tot 80

https://www.econologie.com/tour-solaire- ... -3493.html

Ik citeer:

Wat nu aerothermische energiecentrales of vortextorens (Atmospheric Vortex Engine) worden genoemd, waarvan het principe is gebaseerd op de domesticatie van opwaartse wervels of minicyclonen, moet worden onderscheiden van de eenvoudige zonneschoorstenen (single flow upwind-systeem) waarover veel is gesproken (met name het Australische 1000 m-torenproject), maar waarvan de prestaties veel lager zijn en de winstgevendheid twijfelachtig.

De centrale experimentele aerothermie in de vorm van een venturi die Nazare wilde bouwen heeft een hoogte en een basisdiameter van 300 m, een diameter aan de hals van de venturi van 30 m en, bij een temperatuurverschil (delta t) van 30°C tussen de bovenste en onderste lagen van de atmosfeer , een elektrisch vermogen van 200 MW (megawatt) ongeveer.

Tot op heden de enige bekende prestatie van zonne schoorsteen is die van Manzanares in Spanje. Deze experimentele toren, gebouwd in 1982 door het Duitse ontwerpbureau Schlaich Bergermann & Partners, bestaat uit een cilindrische schoorsteen van 200 m hoog, 10 m in diameter, in het midden van een ronde zonnecollector met een diameter van 250 m (6000 m2 beglazing op 2 m hoogte de grond) en de lucht laten opwarmen.
Het vermogen is 50 KW.

Wat is nu de oplossing die momenteel wordt ontwikkeld? De gekste...

[Alain Coustou]

Bedankt voor dit uitstekende artikel.
Weet jij waar het 1 km hoge torenproject van de Australiërs is? Ik geloof dat de bouwvergunningen in 2006 zijn afgegeven?

Dank je voor het compliment.
Het Duits-Australische Enviromission-project is teruggeschroefd en de plannen voor een betonnen toren van 500 m worden herzien, waarbij de productiecapaciteit met 80% is verminderd in vergelijking met het oorspronkelijke project, technisch bijna 'onmogelijk'. De bouw is volgens mijn informatie uitgesteld tot 2010 en de toren zou slechts 40 Mw produceren (tegenover 000 voor een zonnetoren van 200 m).

Het project van ingenieur Edgard Henri Nazare is in feite de voorloper van alle vortextorenprojecten.
Vergeleken met de Coustou-Alary-vortextoren had deze echter veel tekortkomingen. Momenteel experimenteert het bedrijf dat de Nazare-plannen (Sumatel) erfde, met een model van 60 m op de geothermische site van Bouillante in West-Indië. Het doel is om een ​​toren van 300 m te bouwen (bijna alle vortextorenprojecten lijken samen te komen in de richting van deze hoogte die als optimaal wordt beschouwd), waarvan de bovenste helft de vorm zou hebben van een Laval-straalpijp (raketstraalpijp) en van waaruit een permanente tornado van 10 tot 20 km hoog, met als doel de lucht uit de toren te zuigen en zo de turbines aan de rand van de basis te laten draaien. De structuur van de Nazare-Sumatel-toren is dus heel anders dan die van de Coustou-Alary-toren en de beveiliging ervan is veel problematischer. Ik probeerde de oprichter van Sumatel te wijzen op het risico dat de tornado die door zijn toren werd veroorzaakt, uit de hand liep (ik ben niet de enige), maar hij blijft bij zijn idee.
Aan de andere kant bestaat dit risico totaal niet in een toren zoals die ik heb ontwikkeld met Alary en een klein team van ingenieurs. De energie van de tornado wordt grotendeels geabsorbeerd door de turbines die in het bovenste gedeelte zijn geplaatst (de vertraging van de luchtkolom wordt gecompenseerd door de flare van de bovenkuip) en bovendien regelt een dubbele kroon van kleppen de luchtinlaat aan de voet van de toren en rond de kassen.

Om te reageren op de suggestie van Willaupuis (een apparaat dat in een berg of aan de kant van een berg is gegraven), wees gerust, het is helemaal niet dom! Er zijn inderdaad projecten van dit type geweest, maar het zou enorme problemen opleveren om de optimale geometrie te verkrijgen.

Alain Coustou

[Christophe]

de toren zou slechts 40 Mw produceren (vergeleken met 000 voor een zonnetoren van 200 m).

Uh, is het niet meer 40 Mw? Want 40 Gw lijkt me veel...

en waaruit een permanente tornado van 10 tot 20 km hoog zou vertrekken, met als doel de lucht uit de toren te zuigen en zo de turbines aan de rand van de basis te laten draaien.

Wauw...een tornado van 10 tot 20km hoog, gegenereerd door een "kleine" toren van 300m!

Hoe is het mogelijk om zoveel energie op te wekken? Is er een versterkingsfenomeen?

[Alain Coustou]

de toren zou slechts 40 Mw produceren (vergeleken met 000 voor een zonnetoren van 200 m).

Uh, is het niet meer 40 Mw? Want 40 Gw lijkt me veel...

en waaruit een permanente tornado van 10 tot 20 km hoog zou vertrekken, met als doel de lucht uit de toren te zuigen en zo de turbines aan de rand van de basis te laten draaien.

Wauw...een tornado van 10 tot 20km hoog, gegenereerd door een "kleine" toren van 300m!
Hoe is het mogelijk om zoveel energie op te wekken? Is er een versterkingsfenomeen?

Oeps... Dat was natuurlijk een vergissing. Het is duidelijk 40 Mw.
Voor de Nazare-Sumatel-toren vertrouwen Sumatel-ingenieurs op een tornado-initiërend effect door lucht te laten roteren die de Laval-mondstukvormige bovenste helft verlaat. Voor hen is er een "virtuele" uitbreiding van de toren en de verschijning van een echte en gigantische tornado die de natuur zelf zal versterken en bestendigen.
Onnodig te zeggen dat ik zeer twijfelachtig blijf en dat, als zoiets zou gebeuren, ik het niet zonder gevaar geloof. De tornado kan loskomen van de toren en grote schade aanrichten in nabijgelegen gebieden voordat hij uitdooft. Of erger nog, het kan opzwellen en de toren zelf omringen.
Toch moet gezegd worden dat Sumatel niet de enige is die vertrouwt op de zuigende werking van een aldus opgewekte tornado. De Canadees Michaud had dertig jaar geleden een nog "gekker" project ontwikkeld, met rotatie van de lucht in een nog bredere structuur en veel wijder open naar de lucht, maar zonder Venturi-effect. Zijn project gaf echter geen aanleiding tot experimenten, in tegenstelling tot de Nazare-torens (een schaalmodel van 6 meter werd in Frankrijk getest door Sumatel, maar natuurlijk zonder het verschijnen van een externe tornado, waarvan de mogelijkheid nog moet worden bewezen) en de windtorens waarvan de twee ingenieurs die met mij samenwerken een experimenteel model van 3 meter hebben getest, aan de basis verwarmd door een gashelling.
In ieder geval, zelfs als de extra "verticale" energie die wordt gecommuniceerd door het Coriolis-effect verwaarloosbaar zou zijn, zal hetzelfde niet gelden voor de rotatiecomponent, die de efficiëntie van de turbines van de aerogeneratortoren aanzienlijk zal verbeteren. En daarvoor is het niet nodig om de "tornado" van de constructie te laten ontsnappen...

Alain

[olifant]

En afgezien van het risico (zoals bij elk hoog gebouw) dat een vliegtuig er tegenaan botst, wat zijn de risico's voor de luchtvaartnavigatie? Bestaat er geen risico dat er een microklimaat ontstaat? Of storingen op gemiddelde hoogte?