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SF Low tech / atlantique

Publié : 23 mars 2021, 04:09
par Jeudi
Bonjour,

Soit une rangée de ballons/clous cylindriques placés en haute mer, chaque ballon constituant une serre qui contient de l’air comprimé par la chaleur et l’énergie des vagues (système de valves one way passif), de l’eau de mer en voie d’évaporation, des échangeurs de chaleur (simple tuyau) connecté à des puits de saumure profond (pompage/refroidissement/condensation à la demande via une source d’énergie externe), et des récupérateurs de condensation et d’eau de pluie (stockage dans un lac intérieur délimité par les rangées de ballons). Le tout est composé de plastique/tissu, donc souple. Sa fonction première est de limiter le mouvement des vagues afin de circonscrire un espace intérieur (lac d’eau douce/rizière, alimentée par collecte mobile de pluie ou d’iceberg). Fonctions secondaires de production d’eau douce, saumure, air comprimé, eau froide, eau chaude.

Combien de rangées de ballons/clous et comment les disposer pour atténuer les vagues à un niveau confortable, y compris pendant une tempête type atlantique nord? Quelles dimensions sont efficaces/économe en matériaux? Quelle résistance mécanique devraient-ils avoir pour tenir quelques années, avec ou sans mobilité pour éviter les tempêtes? Quelles interactions avec le biotope local?

Points bonus: designers les collecteurs de pluie ou d’iceberg, décrire un mode de vie lacustre traditionnel ou non.

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 23 mars 2021, 06:43
par GillesH38
tu te reconvertis en rédacteur de scénarios de films de SF ? :-D
j'ai peut etre pas compris ton idée, mais je ne vois pas comment des trucs flottants peuvent amortir de fortes vagues.

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 23 mars 2021, 13:10
par Jeuf
Beaucoup de moyens mis en oeuvre pour combattre les affreuses vagues. On touche à la géoingnieurie

Au Japon, on a construit de quoi faire face à une vague semblable à celle de 2011. 15 mètre de haut sur 450 km, c'est pas de la blague.

https://www.geo.fr/environnement/au-jap ... mis-196836

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 23 mars 2021, 13:24
par Jeudi
GillesH38 a écrit :
23 mars 2021, 06:43
tu te reconvertis en rédacteur de scénarios de films de SF ? :-D
j'ai peut etre pas compris ton idée, mais je ne vois pas comment des trucs flottants peuvent amortir de fortes vagues.
Yep. :)
Deux mécanismes: le mouvement de l’eau à l’intérieur des parties flottantes (parties cylindriques flottantes, énergie partiellement collectée), le mouvement haut/bas des puits de saumure (parties immergées, énergie dissipée). Aucune idée de comment calculer l’énergie récupérable par le premier mécanisme. Pour l’énergie dissipée par le second, un calcul d’ordre de grandeur devrait être possible en considérant que le puit de saumure équivaut à mettre en mouvement une certaine masse.

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 23 mars 2021, 13:38
par Jeudi
Jeuf a écrit :
23 mars 2021, 13:10
Au Japon, on a construit de quoi faire face à une vague semblable à celle de 2011. 15 mètre de haut sur 450 km, c'est pas de la blague.
Tout-à-fait, et même si un tsunami n’est pas vraiment possible en haute mer (plus exactement, le mécanisme d’amplification qui existe à l’approche du rivage), il faut que ça survive les vagues scélérates. Par contre, je doute qu’un mur en dur soit la meilleure option. Pour prendre une analogie, on peut s’opposer au vent en construisant des structures extrêmement robustes et rigides, ou on peut regarder un saule pleureur et s’en inspirer. La version la plus brillante est probablement de dessiner une cape d’invisibilité, i.e. un treillis dont le motif pousse les vagues à contourner une zone centrale en jouant sur leur patron d’interférence. Mais cela paraît possiblement fragile pour ce milieu, et étant donné l’avantage d’une grande surface (énergie solaire, eau de pluie) il vaut peut-être mieux un motif plus simple/robuste.

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 23 mars 2021, 17:52
par GillesH38
Jeudi a écrit :
23 mars 2021, 13:24
GillesH38 a écrit :
23 mars 2021, 06:43
tu te reconvertis en rédacteur de scénarios de films de SF ? :-D
j'ai peut etre pas compris ton idée, mais je ne vois pas comment des trucs flottants peuvent amortir de fortes vagues.
Yep. :)
Deux mécanismes: le mouvement de l’eau à l’intérieur des parties flottantes (parties cylindriques flottantes, énergie partiellement collectée), le mouvement haut/bas des puits de saumure (parties immergées, énergie dissipée). Aucune idée de comment calculer l’énergie récupérable par le premier mécanisme. Pour l’énergie dissipée par le second, un calcul d’ordre de grandeur devrait être possible en considérant que le puit de saumure équivaut à mettre en mouvement une certaine masse.
le problème n'est pas de mettre en mouvement la masse, si ça oscille ça conserve l'énergie. Il faut la dissiper sous forme de chaleur, donc une viscosité assez forte. Mais si c'est trop visqueux le truc ne bouge pas non plus.
Les brise-lames sont fixes et ne bougent pas avec les vagues !

dans ce document il y a des estimations de puissance transportée par la houle

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00676184/document

ca augmente comme le carré de l'amplitude et (de façons pas tres intuitive) inversement avec la fréquence. Numériquement page 20 ils donnent des estimations en fonction de la force du vent
Beaufort 4, vagues de 1m, environ 2,4 kW / mètre linéaire
Beaufort 8, vagues de 5,5 m , environ 170 kW/mètre linéaire

absorber 170 kW, ça commence à faire ! J'ai calculé que si ton dispositif mesure 1 m d'épaisseur absorber toute l'énergie de la vague serait l'équivalent d'un corps noir à 1000 °C, ça va fumer ! sauf erreur de calcul , pour avoir 10°C d'échauffement (avec ∆(T^4) = 4 T^3 ∆T ) il faut absorber la vague sur 2,7 km d'épaisseur ...à condition d'avoir un mécanisme de conversion totale. Bon si la chaleur n'est pas dissipée mais emportée par l'eau les contraintes ne doivent pas être si fortes, mais quand meme, 170 kW à refroidir par mètre c'est beaucoup.

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 24 mars 2021, 05:42
par Jeudii
GillesH38 a écrit :
23 mars 2021, 17:52
Jeudi a écrit :
23 mars 2021, 13:24
Deux mécanismes: le mouvement de l’eau à l’intérieur des parties flottantes (parties cylindriques flottantes, énergie partiellement collectée), le mouvement haut/bas des puits de saumure (parties immergées, énergie dissipée). Aucune idée de comment calculer l’énergie récupérable par le premier mécanisme. Pour l’énergie dissipée par le second, un calcul d’ordre de grandeur devrait être possible en considérant que le puit de saumure équivaut à mettre en mouvement une certaine masse.
le problème n'est pas de mettre en mouvement la masse, si ça oscille ça conserve l'énergie. Il faut la dissiper sous forme de chaleur (...) J'ai calculé que si ton dispositif mesure 1 m d'épaisseur absorber toute l'énergie de la vague serait l'équivalent d'un corps noir à 1000 °C, ça va fumer ! sauf erreur de calcul , pour avoir 10°C d'échauffement (avec ∆(T^4) = 4 T^3 ∆T ) il faut absorber la vague sur 2,7 km d'épaisseur ...à condition d'avoir un mécanisme de conversion totale. Bon si la chaleur n'est pas dissipée mais emportée par l'eau les contraintes ne doivent pas être si fortes, mais quand meme, 170 kW à refroidir par mètre c'est beaucoup.
Oui ça finit toujours en chaleur, mais avant je supposerais plutôt que ce soit sous forme d'énergie cinétique, i.e. que le mouvement de l'eau déplacé au-dessus et en dessous de la masse agit comme un amortisseur. Oui, peut-être une erreur de calcul: les plages sont un cas de dissipation totale, elles absorbent bien plus sans que la chaleur ne pose un problème.
GillesH38 a écrit :
23 mars 2021, 17:52
dans ce document il y a des estimations de puissance transportée par la houle

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00676184/document

ca augmente comme le carré de l'amplitude et (de façons pas tres intuitive) inversement avec la fréquence. Numériquement page 20 ils donnent des estimations en fonction de la force du vent
Beaufort 4, vagues de 1m, environ 2,4 kW / mètre linéaire
Beaufort 8, vagues de 5,5 m , environ 170 kW/mètre linéaire

absorber 170 kW, ça commence à faire !
Oui, très pertinent merci. Perso c'est plutôt la figure de la page suivante qui m'impressionne: la fonction de transfert varie de presque rien au maximum possible en quelques dizaines de pourcents, ce qui signifie que l'énergie récoltable dépend de façon critique de la précision de l'ajustement en fréquence entre les vagues et le dimensionnement du flotteur; à tout le moins dans cette configuration simple. Pas étonnant que ce soit compliqué à récolter, faudrait un meilleur design -si c'est possible.

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 24 mars 2021, 06:55
par GillesH38
Jeudii a écrit :
24 mars 2021, 05:42
GillesH38 a écrit :
23 mars 2021, 17:52
Jeudi a écrit :
23 mars 2021, 13:24
Deux mécanismes: le mouvement de l’eau à l’intérieur des parties flottantes (parties cylindriques flottantes, énergie partiellement collectée), le mouvement haut/bas des puits de saumure (parties immergées, énergie dissipée). Aucune idée de comment calculer l’énergie récupérable par le premier mécanisme. Pour l’énergie dissipée par le second, un calcul d’ordre de grandeur devrait être possible en considérant que le puit de saumure équivaut à mettre en mouvement une certaine masse.
le problème n'est pas de mettre en mouvement la masse, si ça oscille ça conserve l'énergie. Il faut la dissiper sous forme de chaleur (...) J'ai calculé que si ton dispositif mesure 1 m d'épaisseur absorber toute l'énergie de la vague serait l'équivalent d'un corps noir à 1000 °C, ça va fumer ! sauf erreur de calcul , pour avoir 10°C d'échauffement (avec ∆(T^4) = 4 T^3 ∆T ) il faut absorber la vague sur 2,7 km d'épaisseur ...à condition d'avoir un mécanisme de conversion totale. Bon si la chaleur n'est pas dissipée mais emportée par l'eau les contraintes ne doivent pas être si fortes, mais quand meme, 170 kW à refroidir par mètre c'est beaucoup.
Oui ça finit toujours en chaleur, mais avant je supposerais plutôt que ce soit sous forme d'énergie cinétique, i.e. que le mouvement de l'eau déplacé au-dessus et en dessous de la masse agit comme un amortisseur.
comprends pas bien là, tant que tu as de l'énergie cinétique, tu as encore des vagues justement ! c'est la conversion d'énergie cinétique en chaleur (à moins que tu n'en utilises une partie pour entrainer un générateur électrique) qui correspond à l'amortissement.
Oui, peut-être une erreur de calcul: les plages sont un cas de dissipation totale, elles absorbent bien plus sans que la chaleur ne pose un problème.
elles dissipent bien cette chaleur, mais la dispersent dans la masse de l'océan, comme le refroidissement des centrales nucléaires, et la profondeur d'absorption par mètre linéaire se mesure bien en centaines de mètres si ce n'est en km ...

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 24 mars 2021, 13:04
par Jeudi
GillesH38 a écrit :
24 mars 2021, 06:55
comprends pas bien là, tant que tu as de l'énergie cinétique, tu as encore des vagues justement ! c'est la conversion d'énergie cinétique en chaleur (à moins que tu n'en utilises une partie pour entrainer un générateur électrique) qui correspond à l'amortissement.
Les vagues sont un mouvement de surface, attacher un flotteur à une masse immergée correspond à transférer de l’énergie cinétique vers le bas (moins la partie convertie en électricité ou, dans le scénario plus haut, en pompage air/eau).
elles dissipent bien cette chaleur, mais la dispersent dans la masse de l'océan, comme le refroidissement des centrales nucléaires, et la profondeur d'absorption par mètre linéaire se mesure bien en centaines de mètres si ce n'est en km ...
Non, une plage ça disperse l’énergie des vagues sur la plage. Si ça chauffait autant que ton calcul, ça se verrait sur place (et la chaleur se dissiperait dans l’atmosphère... comme la plupart des centrales nucléaires).

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 24 mars 2021, 13:37
par GillesH38
Jeudi a écrit :
24 mars 2021, 13:04
Non, une plage ça disperse l’énergie des vagues sur la plage. Si ça chauffait autant que ton calcul, ça se verrait sur place (et la chaleur se dissiperait dans l’atmosphère... comme la plupart des centrales nucléaires).
je parle d'une houle force 8 là, tu as deja vu la longueur sur lesquelles déferlent des vagues force 8 sur une plage ?

https://www.francetvinfo.fr/meteo/tempe ... 06368.html

d'autre part le calcul était la température superficielle d'un corps noir qui devrait ré emettre intégralement cette énergie dans l'espace, pas du réchauffement moyen de l'eau, bien sur si cette puissance sert à chauffer l'eau, la variation de température est bien plus faible !

mais le problème est que si tu veux que la dissipation se fasse sur une petite surface, tu devras canaliser cette puissance dans la partie où ça dissipe, et c'est là où tu peux avoir des échauffements très importants (comme par exemple une scie circulaire peut etre portée au rouge alors que l'échauffement moyen de la pièce sera faible).

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 24 mars 2021, 17:44
par Jeudi
GillesH38 a écrit :
24 mars 2021, 13:37
Jeudi a écrit :
24 mars 2021, 13:04
Non, une plage ça disperse l’énergie des vagues sur la plage. Si ça chauffait autant que ton calcul, ça se verrait sur place (et la chaleur se dissiperait dans l’atmosphère... comme la plupart des centrales nucléaires).
je parle d'une houle force 8 là, tu as deja vu la longueur sur lesquelles déferlent des vagues force 8 sur une plage ?
Je peux lire cette vidéo, mais je ne comprend pas ton point. Tu penses que ça suggère un échauffement de 10 degrés sur 2,7 km d’épaisseur?
gillesh38 a écrit :d'autre part le calcul était la température superficielle d'un corps noir qui devrait ré emettre intégralement cette énergie dans l'espace, pas du réchauffement moyen de l'eau, bien sur si cette puissance sert à chauffer l'eau, la variation de température est bien plus faible !
Donc non et j’ai rien compris à ton calcul. Quel échauffement de l’eau calcules-tu pour une dissipation totale de l’énergie de la houle sur une plage?
gillesh38 a écrit :mais le problème est que si tu veux que la dissipation se fasse sur une petite surface, tu devras canaliser cette puissance dans la partie où ça dissipe, et c'est là où tu peux avoir des échauffements très importants (comme par exemple une scie circulaire peut etre portée au rouge alors que l'échauffement moyen de la pièce sera faible).
Certes. Mais pourquoi voudrais-tu que ce mécanisme dissipe l’énergie sur une toute petite surface? Le transfert cinétique est haut/bas, avec une efficacité plus ou moins grande.

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 24 mars 2021, 19:02
par GillesH38
Jeudi a écrit :
24 mars 2021, 17:44
GillesH38 a écrit :
24 mars 2021, 13:37
Jeudi a écrit :
24 mars 2021, 13:04
Non, une plage ça disperse l’énergie des vagues sur la plage. Si ça chauffait autant que ton calcul, ça se verrait sur place (et la chaleur se dissiperait dans l’atmosphère... comme la plupart des centrales nucléaires).
je parle d'une houle force 8 là, tu as deja vu la longueur sur lesquelles déferlent des vagues force 8 sur une plage ?
Je peux lire cette vidéo, mais je ne comprend pas ton point. Tu penses que ça suggère un échauffement de 10 degrés sur 2,7 km d’épaisseur?
naaaaaan je dis que l'échauffement serait le meme que celle d'un panneau radiant 10°C plus chaud que l'océan sur 2,7 km de large (pardon j'ai dit profondeur mais je ne pensais pas à l'épaisseur (en z) mais sur la dimension horizontale perpendicaire aux vagues (ou à la plage) ). La largeur de la zone où les vagues déferlent quoi .
gillesh38 a écrit :d'autre part le calcul était la température superficielle d'un corps noir qui devrait ré emettre intégralement cette énergie dans l'espace, pas du réchauffement moyen de l'eau, bien sur si cette puissance sert à chauffer l'eau, la variation de température est bien plus faible !
Donc non et j’ai rien compris à ton calcul. Quel échauffement de l’eau calcules-tu pour une dissipation totale de l’énergie de la houle sur une plage?
ça je ne peux pas dire ça dépend de l'épaisseur d'eau et de la façon dont la chaleur s'évacue ensuite, mais je n'ai pas vraiment de quantification simple de ça.

Bien sur l'eau à une grande capacité calorifique et va évacuer ça facilement (comme elle le fait avec les vagues).
Certes. Mais pourquoi voudrais-tu que ce mécanisme dissipe l’énergie sur une toute petite surface? Le transfert cinétique est haut/bas, avec une efficacité plus ou moins grande.
je veux pas forcément, mais plus il te faut une grande surface et plus le dispositif est couteux bien sur. Le transfert vertical d'énergie ne dissipe pas en soi il faut un truc visqueux ou résistant, sinon ça ne fait qu'osciller et rendre finalement l'énergie à la vague.
Mais bon ce sont des réflexions un peu improvisées, je ne garantis pas que mon raisonnement soit juste non plus :).

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 24 mars 2021, 20:46
par Jeudii
GillesH38 a écrit :
24 mars 2021, 19:02
jeudii a écrit :Quel échauffement de l’eau calcules-tu pour une dissipation totale de l’énergie de la houle sur une plage?
ça je ne peux pas dire ça dépend de l'épaisseur d'eau et de la façon dont la chaleur s'évacue ensuite, mais je n'ai pas vraiment de quantification simple de ça.
Mon calcul: une houle force 8 correspond plus ou moins à une vague simple de 5.5 m de hauteur avec une période de 14 s et une longueur de vague donnée par 1.6T^2 donc environ 300 m, ce qui fait un bon 750 m^3 d'eau déplacé par oscillation (et par mètre), autrement dit 200W par m^3 ou 0.2W par litre. Autrement dit pas de quoi chauffer grand chose, ce qui correspond au constat terre-à-terre que ni les plages ni les bassins d'expérimentation ne semblent avoir de grandes quantités de chaleur à dissiper.
GillesH38 a écrit :
24 mars 2021, 19:02
je veux pas forcément, mais plus il te faut une grande surface et plus le dispositif est couteux bien sur. Le transfert vertical d'énergie ne dissipe pas en soi il faut un truc visqueux ou résistant, sinon ça ne fait qu'osciller et rendre finalement l'énergie à la vague.
Mais bon ce sont des réflexions un peu improvisées, je ne garantis pas que mon raisonnement soit juste non plus :).
C'est pas grave, le papier me revient au même prix quel que soit le chiffre à dissiper. :mrgreen:

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 24 mars 2021, 23:00
par GillesH38
Jeudii a écrit :
24 mars 2021, 20:46
GillesH38 a écrit :
24 mars 2021, 19:02
jeudii a écrit :Quel échauffement de l’eau calcules-tu pour une dissipation totale de l’énergie de la houle sur une plage?
ça je ne peux pas dire ça dépend de l'épaisseur d'eau et de la façon dont la chaleur s'évacue ensuite, mais je n'ai pas vraiment de quantification simple de ça.
Mon calcul: une houle force 8 correspond plus ou moins à une vague simple de 5.5 m de hauteur avec une période de 14 s et une longueur de vague donnée par 1.6T^2 donc environ 300 m, ce qui fait un bon 750 m^3 d'eau déplacé par oscillation (et par mètre), autrement dit 200W par m^3 ou 0.2W par litre. Autrement dit pas de quoi chauffer grand chose, ce qui correspond au constat terre-à-terre que ni les plages ni les bassins d'expérimentation ne semblent avoir de grandes quantités de chaleur à dissiper.
on est bien d'accord, je ne calculais pas l'échauffement de l'eau, mais l'échauffement de ton dispositif qui chauffe l'eau !

le problème est que cette dissipation de chaleur se produit dans un volume spécifique, qui dépend de ton dispositif, si il est trop petit, il s'échauffera beaucoup (bien plus que le volume d'eau), je t'ai donné l'exemple de la scie.

Re: SF Low tech / atlantique

Publié : 26 mars 2021, 17:41
par Jeudii
GillesH38 a écrit :
24 mars 2021, 23:00
on est bien d'accord, je ne calculais pas l'échauffement de l'eau, mais l'échauffement de ton dispositif qui chauffe l'eau !
On est bien d'accord que je n'ai pas compris ce que tu calculais ni en quoi mon dispositif chauffe l'eau (je t'ai dit que c'est un transfert haut-bas et non une dispersion thermique). Mais merci pour ton lien, qui est une excellente évidence que récupérer l'énergie des vagues ne serait pas trivial. Voir ci-dessous quelques références pour le coup d la cape d'invisibilité, appliquée aux vagues. Apparement tout ce qui manque c'est un essai grandeur nature pour vérifier si ça tient la route en de haute mer, de préférence jusqu'à mesurer si ça tient quelques vagues scélérates par ci par là.

https://www.nature.com/articles/srep10678
https://physicsworld.com/a/broadband-cl ... ter-waves/
https://journals.aps.org/prl/abstract/1 ... 123.074501