Combien d'énergie peut-on extraire du vent ?

Énergie éolienne et loi de Betz

a marqué ce sujet comme résolu.

Bonsoir à tous !

En démarrant un article sur les éoliennes en collaboration avec Rockaround, j'ai eu une autre idée, qui a aboutit plus vite que l'idée originale…

Je vous présente un article sur la limite de Betz, déjà très avancé. J'aimerais bien toute sorte de retours, sur le fond bien sûr, et aussi sur la forme et l'orthographe, car l'article ne sera normalement pas amené à évoluer beaucoup.

J'attends vos avis !

+2 -0

J'ai quelques petites modifications sur la forme pour le premier extrait. Premièrement, dans "Position du problème", on pourrait regrouper autrement les explications.

La première phrase mériterait d'être un petit peu plus développé, sans compter que tu devrais faire le lien avec la puissance. Là, tu dis que l'énergie du vent est de l'énergie cinétique, mais pourquoi ne pas calculer l'énergie cinétique du vent au lieu de la puissance ? Quelque part, tu as fait une hypothèse implicite : on regarde ce qui se passe sur de courtes périodes de temps. Ce serait bien d'expliquer pourquoi, histoire que l'on voie le lien avec les histoires de puissance qui vont suivre. De plus, cette phrase devrait être placée en dernier, juste avant "Calcul de la puissance du vent, première version", voire intégré dans cette explication, comme je vais le proposer dans deux paragraphes.

Ensuite, je séparerais la modélisation de l’éolienne de celle du vent, pour les aborder dans deux paragraphes séparés. La modélisation de l'éolienne, c'est tout simplement la surface, ainsi que son inclinaison. La modélisation du vent, c'est une masse d'air avec sa vitesse, sa densité (tu oublie de préciser qu'elle est supposée constante dans le début du tutoriel), etc. Actuellement, les deux sont un peu mélangés, avec quelques trucs dispersés dans l'extrait. Je trouve que cela ferait une bonne introduction à l'extrait : préciser comment on modélise le problème avant de faire les calculs.

J'expliciterais le calcul pour calculer la première équation. Je comprends bien que cela vient de la formule de l'énergie cinétique, qu'on dérive par rapport au temps en fixant $m$, mais l'indiquer serait un gros plus : on verrais d'où cela vient. Néanmoins, la signification du terme $m$ n'est pas clair. Je me doute que cette masse est celle d'une "masse d'air", mais laquelle ? A cause de cela, la première version ne permet pas de comprendre vraiment le sens des calculs, contrairement à la seconde, ce qui fait que je doute de la pertinence de cette première.

Sinon, j'ai une troisième version à proposer, même si je doute de sa pertinence : on part d'une masse d'air de section S et de longueur L, on suppose qu'elle traverse la surface de l'éolienne en un temps T, et on en déduit l'énergie cinétique de cette masse d'air en fonction de sa densité et des autres paramètres. A partir de là, on peut calculer la puissance. Cela me parait plus intuitif, du moins si on modélise le vent avec une masse d'air (sous entendu un truc de volume fini).

Pour le moment, je n'ai pas d'autres idées pour les autres extraits.

+0 -0

Bonjour les agrumes !

La bêta a été mise à jour et décante sa pulpe à l'adresse suivante :

Merci d'avance pour vos commentaires.


Alors, voilà quelques petites mise à jours.

  • J'ai ajouté un joli graphe pour $C_p$, comme le suggérait Gwend@l.
  • J'ai tout juste commencé à prendre en compte les remarques de Mewtow que je trouve pertinentes.

Sinon, j'ai une troisième version à proposer, même si je doute de sa pertinence : on part d'une masse d'air de section S et de longueur L, on suppose qu'elle traverse la surface de l'éolienne en un temps T, et on en déduit l'énergie cinétique de cette masse d'air en fonction de sa densité et des autres paramètres. A partir de là, on peut calculer la puissance. Cela me parait plus intuitif, du moins si on modélise le vent avec une masse d'air (sous entendu un truc de volume fini).

C'est une variante moins générale de la version 2. Je vais probablement d'ailleurs supprimer la version 1 comme suggéré, parce qu'elle n'apporte pas grand chose. La version 2 (bilan d'énergie cinétique) est en fait très générale, et la démonstration est reste valable quand la vitesse du vent n'est pas constante (si je ne me trompe pas).

+0 -0

L’article est clair et bien déroulé. Sur le fond, il me paraît tout à fait bon. Deux petites remarques.

Nous avons bien retrouvé la même valeur qu'avec le premier raisonnement. Ouf !

Il n’y a plus de premier raisonnement.

On peut exprimer F comme la dérivée temporelle de l'impulsion p de la turbine, c'est-à-dire utiliser le principe fondamental de la dynamique. Pour rappel, l'impulsion d'une particule de masse m se déplaçant à la vitesse v est p=mv.

Je n’ai jamais rencontré ce terme d’impulsion, j’ai toujours vu cette grandeur appelée « quantité de mouvement » (mes connaissances en physique se sont arrêtées en Terminale S il y a bientôt dix ans).

+0 -0

Bonjour les agrumes !

La bêta a été mise à jour et décante sa pulpe à l'adresse suivante :

Merci d'avance pour vos commentaires.


Le passage en validation m'a permis de récolter des retours fructueux. Au programme de la mise à jour :

  • moins de complications mathématiques,
  • plus d'explications sur certains points délicats,
  • des applications numériques.
+0 -0

Bonjour les agrumes !

La bêta a été mise à jour et décante sa pulpe à l'adresse suivante :

Merci d'avance pour vos commentaires.


L'article entre maintenant dans une phase finale. Il reste encore du fignolage, mais on voit le bout du chemin !

Si vous voulez relire une version quasi-finale, c'est maintenant. Vous pourrez rendre service, tout en assouvissant votre curiosité en avant-première !

+0 -0

J'aime beaucoup cet article, merci et bravo. Je trouve qu'il détaille bien les différentes étapes et qu'il donne suffisamment d'éléments de contexte pour maintenir l'attention.

Commentaires en vrac :

  • Puissance équivalente à environ 20 voitures : donc si on mettait une éolienne parfaite là, elle fournirait la puissance nécessaire pour faire fonctionner 13 voitures ? (Ça me paraît peu.)

  • Sur le schéma du tube de courant : que $S_{av}$ soit plus grande que S, d'accord. Mais pourquoi $S_{am}$ est-elle plus petite que S ?

  • $\Delta p$ et p sont utilisés indifféremment dans la partie "Deuxième étape".

  • Orthographe : il y a un "quel vitesse du vent" qui traîne vers la fin.

+0 -0

Bonjour les agrumes !

La bêta a été mise à jour et décante sa pulpe à l'adresse suivante :

Merci d'avance pour vos commentaires.


Corrections mineures (ortho/typo/style).

Puissance équivalente à environ 20 voitures : donc si on mettait une éolienne parfaite là, elle fournirait la puissance nécessaire pour faire fonctionner 13 voitures ? (Ça me paraît peu.)

Oui, c'est peu. Si tu as 1,4 MW, et une voiture de 90 chevaux, soit environ 70 kW, tu peux en alimenter 20. Évidemment, c'est la puissance maximale du moteur, et pas la puissance moyenne, mais l'ordre de grandeur est correct.

Sur le schéma du tube de courant : que Sav soit plus grande que S, d'accord. Mais pourquoi Sam est-elle plus petite que S ?

J'ai toujours vu le dessin fait comme ça, je n'ai pas d'explication. Pour te consoler, tu peux considérer que le dessin est totalement arbitraire : la taille des surfaces n'intervient pas dans le calcul. Il s'agit seulement de la définition d'une zone « non perturbée » où on a les vitesses amont et aval. D'ailleurs, la réalité est plus compliquée.

J'ai corrigé le reste.

+0 -0
Ce sujet est verrouillé.