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nacer-eddine06
10/07/2011, 10h14
MOSTEFA KAMEL KARA, EXPERT ECOLOGISTE
«Quel don divin !» pourra dire le commun des enfants algériens. L'avenir du pays s'annonce, a priori, serein au plan des revenus, il suffit d'exploiter, après le pétrole, un autre don du ciel : le soleil. Conditions : que nos dirigeants élèvent la réflexion sur l'avenir du pays à la mesure des ses défis.
Dans le brouhaha que fait la classe politique autour du partage ou de l'exercice du pouvoir politique, la voix des scientifiques reste inaudible. Pourtant, nos scientifiques soulèvent des questions déterminantes pour le devenir du pays. «La prise en charge efficiente des problèmes du pays, particulièrement ceux qui ne manqueront pas de surgir dans le sillage du changement climatique, aplanira les difficultés qui sont d'ordre politique.» Parole d'expert. Kara Mostefa Kamel en est convaincu. Ancien directeur de l'Agence nationale du changement climatique, ancien directeur national de la météorologie et membre fondateur du Groupe intergouvernemental chargé de l'étude de l'évolution du climat (GIEC), lequel dépend de l'ONU, M. Kara pense qu'il connaît bien le dossier relatif au changement climatique et les conséquences qui en découleraient. Il appréhende les impacts sur l'Algérie, mais reste optimiste. Pour lui, des solutions existent. L'expert que nous avons rencontré lors du séminaire portant «Economie d'énergie et ressources renouvelables» qu'a organisé l'Association écologique de Boumerdès pense, avec force, que l'Algérie a un rôle historique à jouer dans la révolution annoncée sur la production industrielle de l'énergie verte. Il le clame haut et fort : «L'Algérie a, comme pour le gaz, une mission historique à remplir. Elle avait fait de manière audacieuse le pari sur la technologie de la liquéfaction du gaz du gisement qui était nouvelle. Nous sommes quasiment dans le même contexte.» L'expert qui connaît le mieux l'historique du climat algérien se confie au Soir d'Algérie . Suivons-le.
Le Soir d'Algérie : Monsieur Kara, vous dites que l'Algérie est l'un des premiers pays à lancer la réflexion sur le changement climatique. Précisez pour nos lecteurs.
Mostefa Kamel Kara : Effectivement, si j'ai dit cela c'est parce que nous l'avons vécu avec des effets visibles. Durant les décennies 1970 et 1980, l'Algérie et la région du Sahel ont subi une terrible sécheresse, qu'on avait à l'époque appelée la sécheresse soudano-sahelienne. Elle était impitoyable et avait laissé, entre 1973 et 1974, plus de 320 000 morts. L'Algérie avait aussi enregistré des victimes. Elle est le premier pays au monde à recevoir des réfugiés climatiques venant du Sahel notamment. Tamanrasset a vu sa population tripler. Cette wilaya a reçu en effet plus de 40 000 personnes qui ont fui la sécheresse et la famine. Cela avait posé d'énormes problèmes sociaux, sanitaires… C'est en conséquence à partir de cette date et au constat terrible des retombées de la sécheresse sur les populations que les autorités de l'époque avaient pris conscience de cette catastrophe climatique. Elles avaient effectivement déployé des efforts pour atténuer les souffrances des populations. A l'époque, j'étais jeune directeur de la météorologie nationale, les hauts responsables du pays m'avaient appelé pour aider à comprendre ce phénomène. On croyait que ce n'était qu'une variabilité climatique. En réalité, c'était les premiers indices du changement climatique. Et à partir de cette date l'Algérie a été le premier pays à poser ce problème. Elle a été à l'origine de la création du GIEC (Groupe intergouvernemental de l'évolution climatique.)
Il est maintenant clair que nous vivons les premiers temps d'un changement climatique ; quelles seront, d'après vous, les conséquences qui découleront de ce changement climatique sur les populations de notre pays ?
Les conséquences, c'est-à-dire les impacts, seront importants. Il faut d'abord comprendre la problématique de ces impacts. C'est-à-dire remonter à leur origine. Comment est-on arrivés à cette situation de dérèglement climatique ? Je vous signale que ce dérèglement est étroitement lié à la combustion de l'énergie fossile qui émet en peu de temps énormément du gaz à effet de serre. Le dérèglement de la température entraîne un effet de dominos sur les autres systèmes comme le cycle biologique et le cycle du carbone, la rareté de l'eau sera importante, le calendrier agricole sera perturbé, les écosystèmes se dégraderont plus vite, l'on enregistrera en outre l'accélération de la désertification, l'aggravation des maladies… Pour revenir à l'Algérie, elle est doublement victime. Elle n'est pas responsable de ce dérèglement. Cette responsabilité incombe aux pays développés. Nous allons subir des incidences. Ces incidences vont d'abord se traduire sur l'eau. Comme l'Algérie est un pays semi-aride, voire aride dans le Sud, elle subit le stress hydrique bien avant ce dérèglement climatique. Ce problème va en s'aggravant. Ce qui se répercutera su l'agriculture, l'hygiène… Par ailleurs, d'ici 2020, nous aurons un modèle hydrique avec un déficit de 2 milliards de mètres cubes par rapport à la quantité d'aujourd'hui. En 2025, l'Algérie aura environ 40 millions de bouches à nourrir. Du vivant du professeur Mentouri, le Cnes avait dit qu'en 2025 nous serions 40 à 42 millions et que nous aurons besoin de 120 000 000 de quintaux de céréales et de presque 45 millions de têtes d'ovins. Satisfaire cette demande sera un grand défi pour l'Algérie. Il ne faut pas faire peur aux gens, mais il faut les alerter et les sensibiliser sur les économies de tous les jours et la bonne gestion de nos ressources car fort heureusement des solutions existent.
Vous dites que l'Algérie est l'un des plus grands gisements d'énergie solaire au monde et que par conséquent elle pourrait devenir l'un des plus grands fournisseurs au monde d'électricité solaire ; quelle est, selon vous, la meilleure technologie pour exploiter ce gisement et éventuellement exporter cette énergie ?
C'est vrai, nous sommes l'un des pays les plus ensoleillés avec en plus des atouts. Je le dis parce que j'étais le directeur de la météorologie nationale. Nous avions installé des équipements à travers le pays pour mesurer cet ensoleillement. Ces informations existent. C'est ce qui me permet de m'avancer sur l'importance de ce gisement. De plus, l'Algérie a commencé avec le solaire il y a bien longtemps. Cette expérience remonte aux années 1950. Pour le second volet de votre question il y a, en la matière, un débat technologique. En tant que scientifique j'interviens pour dire qu'il y a trois technologies. Quelle est la meilleure technologie pour l'Algérie ? Il y a les miroirs basés sur le système thermique, le système photovoltaïque utilisé généralement dans l'habitat et enfin la troisième technologie qui est nouvelle concerne le graduant de température. Pour cette dernière technologie, la différence de température entre le sol et l'altitude crée un courant. C'est donc la technique de la tour à courant aérien ascendant qui fait tourner une turbine. Quels sont les avantages et les inconvénients de ces trois systémes de la transformation du soleil en électricité ? Les deux premiers sont intermittents ; ils dépendent de la visibilité du soleil. Les centrales ne travaillent que le jour et suivent la mobilité du soleil. Ce qui les rend complexe. Pour résumer les handicaps des deux premières technologies, je relève l'intermittence, la complexité et l'apport de l'eau en quantité. L'apport de l'eau pour le refroidissement est important ; pour une centrale de 200 mégawatts, 1 500 000 de m3 d'eau par an sont nécessaire annuellement pour le refroidissement ; ce que nous n'avons pas. On nous explique que l'on pourra bientôt produire à sec, ce n'est pas encore opérationnel ; moi je ne crois qu'en ce qui existe. Dans cette affaire, il faut être vigilant. Il y a des lobbies derrière et chacun veut faire jouer sa propre partition. C'est en outre des technologies très compliquées. Ça reste donc une technologie de laboratoire. Par ailleurs, dans le cas de cette option, l'Algérie sera obligée d'importer, à 70% en devises, équipements et process. Tandis que la tour à courant ascendant, elle, est à 80% en dinars. Elle n'exige que du béton et du verre ordinaire. En plus, elle sera construite par une main d'œuvre locale. Or, les deux premières technologies nécessitent l'apport d'une main-d'œuvre spécialisée, étrangère notamment. Les économistes préconisent, pour les pays à faibles revenus la technologie de la tour de courant ascendant. C'est mon avis et je suis prêt à le défendre devant quiconque. Je persiste à dire que les autres technologies ne sont rentables qu'à une échelle réduite pour une utilisation restreinte. Mais au plan industriel, celle que je défends est la meilleure. Et c'est là où l'Algérie pourrait devenir un grand pays producteur d'énergie verte et vendre en contre partie des tonnes de CO2 économique.
Dans tout cela, l'Algérie n'est pas isolée ; elle fait partie d'un continent, d'une région et elle a comme voisins le Maroc, la Tunisie qui seront touchés autant qu'elle par les impacts du changement climatique… Comment voyez-vous la coopération entre ces pays pour faire face à ces incidences ?
Effectivement, il faut qu'il y ait une coopération entre ces pays. Cela a commencé avec un projet Pnud. Il n'est pas en outre nécessaire de revenir sur la similitude sur beaucoup de paramètres climatiques entre les pays maghrébins. Par ailleurs, la situation au Maroc est plus grave parce qu'il utilise beaucoup le charbon ; ce qui cause la déforestation alors que nous avons la chance d'avoir du gaz naturel et dans les années 1970 les autorités du pays ont adopté une politique volontariste pour mettre ce gaz à la disposition des population. Ce qui peut plus ou moins nous aider à préserver nos forêts. Nous avons donc cette préoccupation commune de l'énergie. C'est un monde nouveau qui va s'ouvrir, nous avons intérêt à coopérer. Sans chauvinisme aucun, je pense que le développement de l'énergie solaire passe nécessairement par l'Algérie. Pourquoi ? C'est le plus grand gisement au monde. Il est au centre d'une région stratégique par rapport au marché européen. Nous sommes donc mieux placés pour transférer cette énergie à moindre coût. L'Algérie a, comme pour le gaz, une mission historique à remplir. Elle avait fait de manière audacieuse le pari sur la technologie de la liquéfaction du gaz du gisement qui était nouvelle. Nous sommes quasiment dans le même contexte. Est-ce que la nouvelle génération prendra ce pari, gagnable au demeurant, concernant l'électricité ? Je pense que c'est son devoir d'aller dans cette direction ;
Entretien réalisé par Abachi L.
Le Soir d'Algérie

nacer-eddine06
10/07/2011, 10h31
Kamel Mostefa Kara, (ANCC) : Les tours solaires à effet cheminée, "Clef technologique" d’avenir

Kamel Mostefa Kara, Directeur de l’ANCC


L’entretien est long mais il vaut absolument le détour. Il y est question du choix technologique à faire par l’Algérie – et par les autres pays maghrébins - dans le domaine des énergies renouvelables. Kamel Mostefa- Kara, directeur de l’Agence nationale des changements climatiques, explique pourquoi la voie allemande dite des « tours solaires à effet cheminée » est la « clef technologique » pour l’avenir. L’investissement dans le photovoltaïque par Sonelgaz n’est, selon lui, qu’une exécution des décisions du ministère de l’énergie « où l’on observe une absence de réflexion sur le modèle énergétique futur et un manque de visibilité et de transparence sur les couts et les prix réels du KWh ».


L’Algérie vient de dévoiler son plan de développement des énergies renouvelables, les débats portent sur le choix technologique qui convient le mieux au pays. Quel est votre avis ?
Ce plan intervient à un moment particulièrement crucial. Une période historique de transition énergétique et de menace climatique, avec un pic pétrolier correspondant au déclin inéluctable des hydrocarbures, des émissions massives de gaz à effet de serre produites par la combustion des énergies fossiles ne cessent d’augmenter rapidement et dangereusement. La catastrophe du Japon vient rappeler que le nucléaire ne peut constituer une solution de masse pour la planète. Pour compléter ce tableau, le printemps arabe annonce que les consciences citoyennes sont en mouvement et en mutations profondes, tout cela augure d’un monde nouveau favorable à l’espace arabe et africain. Concernant le choix technologique incontournable à effectuer, il existe une troisième voie de domestication du rayonnement solaire, assez méconnue et plus récente que les deux autres voies, plus anciennes, que sont le « photovoltaïque » et les technologies dites « miroir ». Cette troisième nouvelle voie porte en elle un potentiel plein de promesses pour notre pays et pour l’Afrique en général : les « tours solaires à courant aérien ascendant », dites « tours solaires à effet cheminée ». C’est une technologie redoutable et révolutionnaire, d’une simplicité, d’une robustesse et d’une efficacité remarquables, associées à un coût très abordable, ce qui n’est pas le cas des autres technologies. Le principe de fonctionnement de cette technologie est celui, simple, de l’ascendance de l’air chaud par rapport à l’air froid. L’air est chauffé par le rayonnement solaire dans une serre circulaire à la base d’une tour ; celle-ci, située au centre de la serre, évacue l’air chaud par le haut, ainsi des turbines situées à la base de la tour, transforment l’énergie mécanique de l’air en énergie électrique. Les avantages et les points forts de cette technologie sont nombreux. Elle est la seule, par ses atouts intrinsèques, en mesure de rendre possible une industrie énergétique solaire productrice d’électricité verte en masse. Elle fonctionne de jour comme de nuit, n’a pas besoin d’eau de refroidissement ; son fonctionnement et sa maintenance sont simples, sa robustesse et sa longévité remarquables, son intégration aux économies locales est très forte du fait de la simplicité de ses matériaux de construction (principalement béton et verre ordinaire). Une comparaison détaillé et précise des trois voies technologiques citées permet de conclure que la technologie des tours solaires à courant aérien ascendant domine très largement les deux autres anciennes voies. Ces dernières n’ont jamais permis l’émergence de la solution énergétique solaire à cause de leurs nombreux handicaps dont l’intermittence de production due à l’intermittence du soleil, les besoins énormes en eau de refroidissement et une très grande fragilité face aux conditions rudes des déserts ; handicaps associés à une grande complexité qui nous laisserait dépendant en permanence des industries du Nord. Il faut bien prendre conscience que cette troisième voie constitue une véritable « clé technologique » qui a la capacité de nous faire effectuer le saut tant attendu vers une ère post-carbone. C’est une révolution technologique profonde en perspective. C’est cette notion de « clé technologique » qu’il est important de retenir de mon message ! Cette technologie se rapproche de très prés de l’idée de « mouvement perpétuel » associée à un coût très abordable, une simplicité et à une robustesse avérées. Toutes ces raisons objectives me poussent à intervenir dans ce débat technologique solaire crucial pour notre pays, d’autant plus qu’en tant que Directeur General de l’Agence Nationale des Changements Climatiques, cela fait de nombreuses années que je tente de sensibiliser nos autorités à l’importance de la relation étroite due aux émissions de gaz à effet de serre, entre climat et énergie !


SONELGAZ a investi et continue d’investir dans le photovoltaïque. Un commentaire ?


Le rôle de SONELGAZ est de couvrir et d’anticiper les besoins énergétiques nationaux à courts, moyens et long termes. Cette entité importante de notre économie pourrait même avoir plus d’ambition en visant un rôle de grand groupe énergétique international de premier plan et elle en a les moyens. Sa stratégie devrait tenir compte de la mutation énergétique mondiale en cours et privilégier les alternatives énergétiques vertes de masse. Hélas, nous constatons bien que SONELGAZ n’a pas de stratégie propre et exécute simplement ce que décident les autorités et notamment le ministère de l’Energie ; département où l’on observe qu’il n’y a pas de ligne directrice claire, déterminée et étayée, une absence de réflexion sur le modèle énergétique futur, un manque de visibilité et de transparence sur les couts et les prix réels du KWh. Cette opacité permanente est très préjudiciable pour ce secteur vital et prépondérant de notre économie. Certes, récemment SONELGAZ a commencé à manifester un intérêt pour les énergies renouvelables, mais les choix et les options d’investissement continuent de se faire dans l’opacité et la confusion qui caractérise le secteur de l’Energie ; certains responsables de ce secteur clé restent enfermés dans les schémas anciens de « la rente hydrocarbure », d’autres « pérorent » sur notre capacité à maitriser l’atome au moment même de la tragédie nucléaire de Fukushima ; certains admettent tout de même qu’il serait temps d’exploiter le gisement solaire colossal de notre Sahara, car ils sentent bien l’intérêt manifeste des européens pour celui-ci, surtout du coté germanique.

Le centre de décision de ce secteur stratégique reste mou et hésitant malgré l’accélération actuelle des événements dans ce domaine et ouvert à diverses influences qui ne vont pas toujours dans le sens de l’intérêt premier de l’Algérie. Ce choix du photovoltaïque de SONELGAZ ne correspond à aucun motif objectif de nécessité nationale, il traduit bien les méthodes de fonctionnement du système actuel.

nacer-eddine06
10/07/2011, 10h31
Certains experts trouvent judicieux d’intégrer le plan algérien de développement des énergies renouvelables dans un projet plus vaste à l’exemple de Desertec. Que pensez-vous ?


Dés 1961, l’idée d’un réseau méditerranéen émaillé de centrales d’énergie solaire a vu le jour avec l’éminent Professeur feu Marcel PERROT qui en fut parmi les pionniers, il fondait à cette période la COMPLES (Coopération Méditerranéenne pour L'Énergie Solaire) dont le siège social fut d'abord à Alger et dont je fus un temps le vice-président et président de la section d’Alger (1974). Le projet allemand Desertec n’est rien d’autre qu’une continuité du projet de la COMPLES et nous pouvons également citer le projet français Transgreen, Notre plan solaire national doit s’insérer et trouver sa place dans ces projets transcontinentaux. Notre stratégie doit avoir de l’ambition et s’assigner un objectif d’essor industriel d’envergure continentale et même mondiale. Seulement, nous ne devons pas nous laisser imposer des technologies non adaptées à nos contrées et qui nous laisseraient dépendants du Nord. Ma conviction demeure que la technologie des tours solaires à courant aérien ascendant porte en elle les germes d’une industrie solaire proprement algérienne et africaine, utilisant les moyens humains et matériels locaux, génératrice de plusieurs centaines de milliers d’emplois, génératrice d’énergie verte à profusion pour l’ensemble du contient africain et au delà, une industrie pourvoyeuse de bien être économique, social et écologique.


Peut-on parler d’une stratégie maghrébine pour développer les énergies alternatives ?

Au vu de l’impasse climatique qui se pose parallèlement à l’amenuisement des ressources énergétiques fossiles, au vu des besoins énergétiques mondiaux sans cesse croissants et de l’impasse que constitue l’énergie nucléaire, il faut non seulement une stratégie maghrébine mais également africaine. Les algériens ne doivent pas se laisser aveugler par leur confort énergétique actuel, ce serait une grave erreur ! Le futur énergétique du monde s’élabore aujourd’hui. Il se dessine avec les « smart grid » et les technologies de transport énergétique du futur (comme les supraconducteurs), avec les réseaux électriques intelligents, les nanotechnologies et les technologies liées à l’hydrogène, avec les énergies propres et renouvelables et les biocarburants… La « clé technologique » que constituent les tours solaires à courant aérien ascendant, n’est aujourd’hui pas prise en compte par les africains et semble en apparence négligée par les européens. Mais ne nous y trompons pas, il y a une véritable compétition sourde et mondiale à son sujet !

C’est une technologie allemande, pays de la rigueur et premier au monde dans le domaine du solaire. Son concepteur et inventeur le professeur Jorg Schlaich avec son bureau d’étude de Stuttgart SBP (Schlaich Bergermann und Partner) sont reconnus mondialement. Les équations fondamentales et les données du prototype espagnol de Manzanares sont maitrisées depuis un certain nombre d’années, la maturité et la sureté de cette technologie ne font aucun doute.

Par contre, il n’est pas certain que ce soit dans l’intérêt de certains puissants conglomérats européens qu’une telle technologie émerge. C’est aux africains en général et aux algériens en particulier à s’approprier et à défendre cette technologie solaire révolutionnaire, les pays industrialisés ne le feront pas, ils ont déjà trop lourdement investi dans les deux premières voies solaires citées plus haut, filières qu’ils veulent aujourd’hui rentabiliser coûte que coûte.

A l’inverse, les chinois sont dans la course et prennent les devants. Ils ont terminé en décembre 2010 la construction d’un prototype quatre fois plus puissant que celui de Manzanares du professeur Jorg Schlaich, dans le Jinshawan en Chine du Nord, dans la région autonome de la Mongolie intérieure. Ils ont également entamé la construction d’un modèle de 40MW qui s’achèvera en 2013. Si nous comprenons cet enjeu de « clé technologique » lié aux tours solaires à courant aérien ascendant, notre pays, par sa position centrale, peut devenir le point de départ de l’émergence énergétique solaire en Afrique du Nord, qui s’étendra à l’ensemble du contient africain et à l’espace euro-méditerranéen. Les événements et les initiatives extérieures nous poussent et convergent vers cette destinée. Cette technologie demeure la seule en mesure de nous faire relever ce défi énergétique par une impulsion industrielle algérienne et africaine, la balle est dans notre camp !


Quel est l‘avenir du nucléaire comme choix énergétique, à la lumière de ce qui s’est passé à la centrale nucléaire de Fukushima ?

Une nouvelle vision et une nouvelle réflexion s’imposent au monde. Pour l’Algérie, rappelons brièvement les handicaps importants et contraignants concernant le nucléaire : sismicité au Nord, ressources en eau rares, faiblesses institutionnelles, technologiques et scientifiques et combustible nucléaire enrichi à importer, ce qui augmente le cout déjà élevé de la technologie. Je comprends qu’un pays comme la France discute de la question de l‘avenir du nucléaire comme choix énergétique, c’est un pays lourdement impliqué dans la filière nucléaire. Les français ont du mal à accepter cette remise en cause fracassante induite par le drame de Fukushima. Par contre, je trouve cocasse et en même temps tragique que certains de nos responsables s’obstinent à imaginer cette option nucléaire pour notre pays, ignorant superbement un gisement énergétique solaire considérable que beaucoup de pays nous envient et à l’heure où l’Allemagne, pays technologiquement très avancé, fait le choix de sortir complètement du nucléaire. Bien évidemment, notre recherche scientifique dans le domaine nucléaire doit naturellement s‘approfondir, mais il s’agit aujourd’hui de trouver une solution énergétique de masse et dans ce contexte, cette option nucléaire est absolument inenvisageable et pure folie.

nacer-eddine06
10/07/2011, 11h18
Ah que c’est beau ces oiseaux qui volent sans un battement d’aile, spiralant avec grâce dans
l’azur, imités par les planeurs et autres objets ailés sans moteur.
Sans moteur…ils montent...qu’est-ce à dire ? Mus par une énergie naturelle impalpable, ils
parviennent à surpasser la force qui nous retient tous les pieds au sol : la pesanteur ?
Mais la voilà l’idée! En cette période troublée par les prémisses de la raréfaction des énergies
fossiles, où l’on commence à chiffrer en quelques maigres décennies le sursis de pétrole qu’il
nous reste à brûler, où l’on cherche partout la source d’énergie alternative propre et
renouvelable qui saura remplacer nos (pas si) bonnes vieilles centrales nucléaires. Il y aurait
dans les forces atmosphériques une élégante et prometteuse source d’énergie :
Utiliser un courant ascendant généré au sein d’une large tour vide, pour
alimenter des turbines qui généreront de l’électricité.
Je m’imaginais déjà au sommet de la gloire avec cette idée géniale qui allait, à n’en pas douter
révolutionner le monde pour les siècles à venir…En fait, j’étais à peu près au sommet de ma
vanité. Eh oui, cette idée, quelques-uns l’ont bien sûr eue longtemps avant moi. Ca ne fait
rien, je serai sûrement génial une prochaine fois ;-). En attendant, voyons comment cela
fonctionne.
Les ascendances thermiques :

Nos amis les oiseaux utilisent les courants ascendants pour se maintenir en l’air. Ces volumes
d’air qui les portent, s’élèvent quand ils sont plus chauds que l’air environnant et donc moins
denses. Ce phénomène s’appelle la convection thermique, le voici schématisé :
1. Le soleil chauffe le sol par rayonnement
1
2
3
4
5
62. L’air frais qui circule juste au-dessus du sol chaud se réchauffe par conduction
3. L’air devenu plus chaud que la masse d’air environnante se met à monter
4. L’air chaud se mélange peu avec l’air environnant plus frais, il continue à monter et se
refroidit par détente (plus on monte, moins la pression atmosphérique est forte)
5. A une certaine altitude, la température du volume d’air ascendant s’équilibre avec
celle de l’air environnant. Il s’arrête de monter
6. L’air « retombe » aux abords de l’ascendance et vient combler l’appel d’air qu’elle a
créé.
Le principe est donc de canaliser dans une tour, une ascendance thermique produite grâce à la
chaleur du soleil. D’où le nom de tour solaire.
Les tours solaires, un bref historique :

Plusieurs projets exploitant ce phénomène ont été étudiés, avec des principes de
fonctionnement légèrement différents. Le premier modèle de tour solaire fût imaginé en 1903
par un militaire espagnol : le colonel Isidoro Cabanyes. En 1926, un physicien français
Bernard Dubos proposa d’exploiter un vent vertical soufflant dans un tube à flanc de
montagne. La première représentation d’une tour solaire date de 1931 par un Allemand du
nom de Hans Günther. Entre 1940 et 1960, un ingénieur français Edgard Nazare a étudié une
tour à Vortex dont le principe était de générer artificiellement une ascendance tourbillonnaire
de grande ampleur. Un projet assez proche fût décrit en 1975 par un ingénieur canadien Louis
Michaud.
Finalement le premier prototype de tour fût construit en 1981 en Espagne.
Voici décrits sommairement les différents types de projets qui sont en concurrence
aujourd’hui :
1) Les tours solaires à mouvement d’air ascendant

Turbines
Serre
Tour
100 0 m

Il s’agit du principe le plus simple car il consiste à réchauffer une grande surface de sol à
l’aide d’une serre en matière plastique. Le réchauffement du sol permet de créer un mouvement de convection thermique à l’intérieur d’une cheminée verticale érigée au
centre de la serre. On retrouve le principe de base de l’ascendance thermique. Les vents
générés au niveau du pied de la tour sont convertis en puissance électrique par des
turbines.
C’est ce principe qui a été testé sur un prototype en Espagne avec une cheminée de195 m
de haut et une serre de 44000 m². (http://www.youtube.com/watch?v=XCGVTYtJEFk)
Si la théorie est simple, la mise en œuvre est beaucoup plus compliquée :
Les dimensions des ouvrages posent des problèmes de solidité ainsi que
d’implantation, même si le fonctionnement optimal dans des régions chaudes conduira à
les installer dans des régions plutôt désertiques. La complexité de la construction implique
également des coûts élevés qui rendent cette source d’électricité encore trop chère. Les
solutions pour réduire les coûts consistent à utiliser la surface chauffée par la serre comme
un lieu de culture ou de désalinisation d’eau de mer. On pense également à un accueil
touristique qui pourrait à terme contribuer à rentabiliser l’investissement.
Actuellement un projet de tour de ce type est en cours de développement en Australie. La
puissance attendue avec cet ouvrage de 1000m de haut et un collecteur de 7km de
diamètre est de 200 MW.
http://www.enviromission.com.au
2) Les tours solaires à mouvement d’air descendant
Tour à mouvement d’air descendant
Le principe utilisé ici est l’inverse du premier : au lieu d’exploiter un mouvement ascendant,
il s’agit de générer un courant d’air descendant.
Pour ce faire, de l’eau pompée au pied de la tour est pulvérisée à son sommet. L’air chaud et
sec ainsi refroidi devient plus lourd et tombe avec d’autant plus de vitesse qu’il est canalisé. Les avantages mis en avant pour cette technique sont la relative faible surface nécessaire pour
son fonctionnement, car dans ce cas il n’y a pas besoin de collecteur de chaleur (serre), ainsi
que la possibilité d’assurer une production jour et nuit.
Restent les lieux d’implantation potentiels, également limités à des régions où l’eau est
abondante et l’air est chaud et sec.
Un projet de ce type est poussé par le gouvernement israélien. Il repose sur les travaux du
professeur Zaslavsky. La puissance attendue pour une tour de 1000 m de hauteur et 400m de
diamètre est de 800 MW, soit de l’ordre de grandeur d’une tranche de centrale nucléaire.
http://www.iset.uni-kassel.de/abt/w3-w/projekte/new_et-brochure_zaslavsky.pdf
3) Les tours à vortex
Tour à vortex
Toujours basées sur le principe d’une différence de température entre l’air en altitude et l’air
chaud au sol, la forme de ces tours est plus « travaillée ». Il s’agit d’un double cône évasé qui
va permettre une accélération de l’air ascendant au niveau du col (effet Venturi), où le
système de turbine sera implanté. Par ailleurs, l’air à la base de la tour est guidé par des
déflecteurs qui l’entraînent dans un mouvement hélicoïdal appuyé par les forces de Coriolis.
Ce mouvement tourbillonnaire diminue les échanges de chaleur entre la masse d’air
ascendante et l’atmosphère, jouant finalement le rôle des tours citées plus haut.
Ainsi l’ascendance générée ne serait pas limitée à la hauteur de la tour, mais se prolongerait
bien au-delà, aux limites de la troposphère. La hauteur du phénomène atmosphérique exploité
rendra d’autant plus grande la différence de température et donc la puissance attendue en
sortie. Aujourd’hui seuls des prototypes de petite taille existent. Un projet plus conséquent,
notamment poussé par une société française basée en Savoie : Sumatel, est en attente de
financement.
La puissance attendue est de l’ordre de 200 MW, mais pour une tour de « seulement » 300m
de haut. La technique est très séduisante, reste à l’expérimenter...
Une alternative énergétique prometteuse
A l’heure où les champs d’éoliennes sont décriés pour leurs faibles production et rendement
en plus de leur impact visuel, une alternative prometteuse semble se dessiner avec ces tours à
énergie. Les techniques restent à éprouver pour vérifier si elles pourront effectivement se
comparer à la capacité de nos centrales nucléaires qu’il serait bon de ne pas trop faire vieillir.
Les problèmes soulevés restent tout de même nombreux : le premier étant l’aspect financier,
qui retarde les recherches. Par ailleurs, les contraintes de climat limitent les localisations
possibles pour ces centrales à quelques pays, ce qui induira au minimum un coût de transport
d’énergie élevé, sans aborder la problématique que pourrait constituer une nouvelle
dépendance énergétique à quelques zones géographiques du globe.
Enfin, de nombreuses solutions techniques restent à trouver sur les matériaux à mettre en
œuvre, pour garantir un impact écologique minimum.

nacer-eddine06
10/07/2011, 11h35
Tours aérogénératrices (tours vortex)
texte de Alain Coustou – 01-07-2007

Sommaire

• 1 LES TOURS AEROGENERATRICES (OU TOURS VORTEX)
• 2 I – Principes généraux
• 3 II – Description de la structure et des fonctions de ses éléments
• 4 III – Fonctionnement
• 5 IV – Quelques bonus

LES TOURS AEROGENERATRICES (OU TOURS VORTEX)
Les tours aérogénératrices (ou tours vortex) appartiennent à la famille des tours solaires dont le premier projet avait été développé voici une quarantaine d’années par l’ingénieur français Egard Henri Nazare, précurseur en la matière. Par rapport au projet Nazare et à tous ceux qui lui ont succédé, les tours aérogénératrices apportent cependant de considérables nouveautés, à la fois par le nombre de forces et effets naturels utilisés, par la diversité des sources de calories envisagées, par de nombreux détails de structure, par les caractéristiques des serres périphériques et du système de stockage des calories et, finalement par le rendement très supérieur à ce qui peut être espéré des projets concurrents. Ces tours font l’objet d’une prise de brevet dans une trentaine de pays par leurs deux concepteurs : le chercheur universitaire Alain Coustou (Maître de conférences à l’Université de Bordeaux, spécialiste de l’énergie, du climat et du développement durable)et l’informaticien Paul Alary (Directeur de collection aux éditions en ligne Eons).
Selon leurs promoteurs, les tours aérogénératrices constituent une solution d’avenir pour la production en masse d’une énergie propre et peu coûteuse. Dans les pays équipés de centrales nucléaires, elles pourraient en augmenter dans un premier temps l’efficacité énergétique en accroissant considérablement la production électrique d’une centrale sans consommation de matière fissile supplémentaire tout en réduisant ses rejets thermiques et ainsi le rendre plus acceptable pour la population - et remplacer totalement les centrales thermiques. Les centrales nucléaires les plus anciennes ou les moins sûres pourraient ainsi être très vite arrêtées. Dans tous les pays, les tours aérogénératrices peuvent aussi fonctionner en autonome, uniquement avec des sources d’énergie renouvelables, ou valoriser les rejets des eaux de refroidissement industrielles en produisant de grandes quantité d’électricité, et en diminuant au passage leur impact thermique sur l ‘environnement. Dans un second temps, elles peuvent enfin assurer le remplacement définitif et en douceur du nucléaire et permettre la production en masse et à faible coût d’une énergie électrique totalement non polluante, sans utilisation de combustible et sans rejet de gaz à effet de serre.
En France, les centrales électriques participent peu à la dérive de l’effet de serre : dans ce pays, à peine 5 % de l’électricité est produite par des centrales thermiques, essentiellement mobilisées aux heures de pointe de consommation.
Par contre, il n’en n’est malheureusement absolument pas de même au niveau mondial. Ce sont alors plus des deux tiers de l’énergie électrique qui sont produits par des centrales thermiques, brûlant du charbon, du pétrole ou du gaz. Cette situation contribue ainsi à renforcer dramatiquement un effet de serre dont les conséquences menacent d’échapper à tout contrôle. De plus le coût de production de l’électricité d’origine thermique tend à s’accroître avec la hausse des cours du pétrole, au détriment des utilisateurs, qu’il s’agisse des entreprises ou des particuliers.
Développer des centrales totalement non polluantes et capables de fournir un kW/h à faible coût constitue donc un enjeu fondamental. Cela d’autant plus que l’hydroélectricité a presque atteint ses limites, que le solaire et l’éolien sont à la fois d’un coût prohibitif et d’une disponibilité limitée au mieux à un tiers de la journée, que la biomasse ne peut fournir qu’un appoint. Le nucléaire est quant à lui discuté en raison des inquiétudes qu’il soulève, notamment au niveau du retraitement de ses déchets et de la sécurité de leur stockage à long terme. Heureusement une solution existe: Celle qui est proposée avec le projet de tour aérogénératrice. Après qu'ait été délivré un brevet français par l’INPI (brevet n° 0408809) et après un rapport préliminaire très favorable, le brevet mondial a été accordé en janvier 2007 pour une trentaine de pays. Nous en présentons ici les principes généraux, la description, le fonctionnement et un certain nombre des multiples avantages.

I – Principes généraux
Utilisation d’une structure creuse en forme de tour évasée à la base et optimisée pour combiner quatre, voire cinq forces et effets naturels en vue de la production massive et
permanente d’énergie électrique à bas coût, sans pollution, sans consommation de ressources naturelles limitées et sans être pénalisé par l’irrégularité du régime des vents comme dans le cas des éoliennes. Les forces et effets naturels utilisés sont :
1- L’effet cheminée
2- L’effet de serre
3- La « force » de Coriolis
4- L’effet Venturi
5- De plus, le vent est susceptible de fournir un appoint, sans jamais être nécessaire au fonctionnement de la tour
et il est possible de renforcer l’efficacité et la rentabilité de l’installation en utilisant des calories basses températures provenant de l’industrie, de centrales nucléaires, d’incinérateurs ou de la géothermie, autrement en grande partie inutilement perdues.

II – Description de la structure et des fonctions de ses différents éléments
Le descriptif détaillé, les plans et le texte du brevet international peuvent être consultés sur le site des concepteurs de la tour aérogénératrice :
http://groups.msn.com/ToursAerogeneratrices2/ (lien inactif) L’utilisation du moteur de recherche Google (recherche avancée) permet également de trouver de nombreuses références aux tours aérogénératrices (taper l’expression complète) ou à son concepteur originel (Alain Coustou).

A/ Dimensions optimales envisagées : - Hauteur : 300 mètres - Diamètre à la base : 200 mètres - Diamètre intérieur au sommet : 25 à 30 mètres - Superficie de vitrages (à effet de serre) autour de la base de l’édifice : 3 à 5 Km2 en fonctionnement autonome, beaucoup moins en combinant forces et effets naturels avec la récupération de calories de refroidissement industrielles ou provenant d’autres sources renouvelables (géothermie). Des dimensions inférieures sont envisageables, en fonction des calories disponibles et des besoins, le principe fonctionnant efficacement pour toute hauteur au moins égale à une centaine de mètres.
http://www.tour-solaire.fr/images/img-page/photo-aerogeneratrice-coustou.jpg
image issue du brevet de la tour aérogénératrice de Coustou et Alary

nacer-eddine06
10/07/2011, 11h35
B/ Descriptif, de la base au sommet : 1) La base évasée, qui assure une parfaite stabilité à l’ensemble, est peinte en noir. Les entrées d’air munies de volets sont disposées tout autour de la périphérie de cette base et sont cernées de grillages pour interdire toute pénétration accidentelle d’oiseaux. Entre chacune des entrées s’amorce une cloison. Les cloisons, qui ont simultanément une fonction de structures porteuses, s’interrompent dans la partie centrale de la tour. Elles ont une forme (en plan) courbe, afin d’initier un mouvement de rotation de l’air aspiré dans la tour, rotation qui s’amplifie de la base vers le sommet et s’auto-entretient grâce à la force de Coriolis. 2) La base est entourée d’une aire de nature différente, selon que l’édifice est construit ou non dans une région disposant de ressources en eau. - En région disposant de ressources hydrauliques, des bassins aux parois et au fond de couleur noire joueront le rôle de réservoirs de chaleur relative pendant la nuit. Chaque bassin peut éventuellement être doté d’une couverture flottante de couleur noire, destinée à contrôler l’évaporation. - En zone sèche ou désertique, une surface de sol recouvert de bitume ou de béton teinté en noir pourrait assurer les mêmes fonctions. Dans les deux cas, la superficie envisagée pour le captage des calories solaires est de plusieurs Km2 en utilisation autonome et est surplombée de vitrages très légèrement inclinés du centre vers la périphérie et générant un effet de serre.
Pratiquement, la superficie des serres dépendrait de l’ensoleillement moyen et de la latitude du lieu. Elle pourrait être de l’ordre de 4 Km2 dans le sud de la France pour une tour de 300 m. Cette superficie pourrait cependant être considérablement réduite en cas de récupération de calories industrielles ou issues d’une centrale nucléaire.

3) Le diamètre de la tour se rétrécit progressivement à partir de la base, particularité qui doit entraîner une accélération considérable du flux d’air ascendant (combinaison de l’effet cheminée et de l’effet Venturi). La partie supérieure de la tour est cylindrique ou quasi cylindrique, éventuellement légèrement tronconique, de préférence peinte de couleur claire, en blanc par exemple. Un dispositif de conversion de l’énergie de la colonne d’air en électricité, constitué de plusieurs étages de turbines ou d’hélices, contrôlées par des capteurs et gérées par un programme informatique, est installé peu avant le sommet de l’édifice. Ce dispositif peut-être accompagné d’un évasement de la tour à son niveau en vue de mieux assurer l’évacuation de la colonne d’air malgré la conversion d’une partie importante de son énergie cinétique. Enfin un carénage divergent en sortie des turbines permettrait de maîtriser les perturbations du flux d’air en haut de la tour et de supprimer les éventuelles nuisances sonores, de toutes manières extrêmement peu gênantes, étant donné que le sommet d’une tour de dimensions optimales s’élèverait à 300 mètres et que le flux d’air serait dirigé vers le ciel. De plus, si la tour est implantée près d’une centrale nucléaire, elle n’aura pas de riverains, étant donnée la zone inconstructible qui l’entourera. Quand au danger pour la circulation aérienne, il serait nul, étant donné que les zones d’implantation de centrales sont interdites de survol. La présence d’un panache d’air ascendant participerait même à la sécurisation de la centrale voisine.

III – Fonctionnement
A/ Effet de serre : L’air ambiant autour du pied de la tour, naturellement généralement plus chaud que celui du sommet, est monté en température grâce à l’effet de serre procuré par les surfaces vitrées.

1) Une réserve de calories est constituée à l’aide de l’échauffement du sol bitumé ou recouvert de béton teint en noir ou, mieux encore, de bassins d’eau octogonaux ou quadrangulaires. La capacité de stockage diurne des calories est en effet très supérieure dans le cas de bassins à ce qu’elle est dans le cas de bitume ou de béton. Ces bassins sont eux-mêmes de couleur noire et peuvent être recouverts d’une couverture flottante rigide ou semi rigide noire, teinte qui permet l’absorption de la chaleur solaire. Ce dispositif ne serait utile que si il était jugé nécessaire de réduire l’évaporation de l’eau des bassins, soit pour l’économiser, soit pour limiter les éventuels phénomènes de condensation en haut de la tour. Pour la même raison, la base évasée de la tour peut être elle-même peinte en noir et isolée par des vitrages sur toute la partie dont la pente est inférieure à 45°. La zone noire d’absorption et de réserve de calories tout autour de la base de l’édifice – soit, en fonctionnement autonome, une superficie de quelques Km2 de béton, de bitume ou, mieux, de bassins – est surplombée par des vitrages sous lesquels circule l’air qui sera échauffé avant d’être aspiré par la tour.

2) Cette zone de vitrages est cerclée par un système de volets géré électroniquement pour optimiser l’utilisation de l’air chauffé par vent faible ou moyen. La manœuvre de ces volets permettrait d’éviter tout risque lié à l’excès de surpression qui pourrait résulter de vents violents. Elle permettrait aussi d’améliorer encore le rendement de la tour.

3) L’implantation de la tour sur le site d’une centrale nucléaire ou thermique permettrait l’utilisation des calories de l’eau du circuit de refroidissement de la centrale, transmise au circuit tertiaire dont l’eau serait déviée vers les bassins extérieurs à la tour. On peut aussi envisager de faire circuler l’eau du circuit secondaire dans des réseaux de fines canalisations placées dans les bassins pour transmettre directement les calories à l’eau de ces derniers. Au fond, le système proposé remplirait à ce niveau la fonction qui est actuellement celle des tours de refroidissement et la base de la tour et la zone de serres directement voisine joueraient le rôle de zone de transmission de calories. L’expérience et le savoir-faire des ingénieurs qui ont travaillé sur les tours de refroidissement des centrales assureraient l’optimisation du système proposé ici. Cette solution aurait le double avantage de réduire considérablement la superficie des serres et de limiter les rejets d’eau tiède dans la nature. De plus cette localisation des tours devrait permettre un abaissement considérable du prix de revient du KW/h qui pourrait être réduit d’un facteur 2, voire plus en fonction de la disponibilité préalable de terrains, postes de transformation et lignes à très haute tension, certains coûts en personnel pouvant aussi être partagés avec la centrale nucléaire. Enfin, cette utilisation des effluents chauds des centrales permettrait à la fois de réduire le prélèvement d’eau en rivière ou en mer – actuellement de l’ordre de 50 mètres cubes par seconde pour chaque tour de refroidissement –, de limiter les rejets d’eaux tièdes dans ces mêmes rivières ou dans la mer et de rendre inutiles les tours de refroidissement classiques. Jusqu’à présent, les eaux rejetées après passage dans les tours de refroidissement des centrales nucléaires sont tout de même plus chaudes que lors de leur prélèvement, de 15°C environ pour les rejets à la mer et de 12°C pour les rejets en rivière. La solution de l’implantation des tours aérogénératrices en complément des centrales nucléaires est donc susceptible d’améliorer grandement la préservation de l’environnement tout en assurant un prix de revient du kW/h particulièrement bas (probablement de l’ordre de 2 centimes d’euros le kW/h, contre 3,5 pour l’électricité nucléaire et 10 à 12 pour les éoliennes) et en garantissant les conditions d’un développement durable. C’est donc tout l’ensemble centrale nucléaire (ou thermique) + tours aérogénératrices qui verraient leur rendement amélioré.
Mais ce n’est pas tout. Dans le cas de la disponibilité d’un flux suffisant d’effluents à température relativement élevée, la brumisation de l’eau directement dans l’air sous la base de la tour et au dessus des bassins de stockage des calories améliorerait la transmission de ces dernières à l’air aspiré par la tour. De plus, charger cet air en humidité accroîtrait l’énergie de la trombe artificielle générée dans la tour aérogénératrice, au prix toutefois d’un probable et inoffensif phénomène de condensation au dessus de la tour. De même, il est possible d’utiliser une source thermale, la géothermie ou des calories d’origine industrielle (sidérurgie, fonderies, cimenteries, incinérateurs…) pour alimenter les bassins avec presque les mêmes avantages au niveau du préchauffage de l’eau et de la base de la tour. Le principe de la tour aérogénératrice étant valable pour des dimensions allant de 100 mètres environ à 300 mètres, voire plus, il est possible d’adapter le choix des dimensions de la tour à l’importance des calories récupérables, sans compter, encore une fois les calories solaires et leur stockage dans les bassins.

B/ Combinaison de l’effet cheminée, de la force de Coriolis et de l’effet Venturi :

1) Effet cheminée - L’air chaud piégé sous la surface vitrée et sous la base évasée de la tour monte dans la structure creuse par effet de cheminée. Ce phénomène bien connu ne suffirait pas à lui seul à assurer une efficacité suffisante du dispositif pour une tour dont la hauteur est limitée à 300 mètres. Si on se limitait au seul effet cheminée, il faudrait alors une tour de 500 à 1000 mètres de haut, comme dans les projets de construction de tours solaires en Espagne et en Australie, posant de sérieux problèmes de construction.
Et encore ! La vitesse ascensionnelle de la colonne d’air ne pourrait au mieux atteindre qu’une soixantaine de kilomètres/heures et le rendement de l’ensemble serait des plus médiocres… C’est là qu’intervient l’architecture très particulière de la tour aérogénératrice, aboutissant à maximiser l’énergie produite en permettant de tirer parti de deux forces naturelles complémentaires.

nacer-eddine06
10/07/2011, 11h36
2) Force (ou effet) de Coriolis - L’air qui pénètre dans la base de la tour est guidé par des cloisons courbes qui amorcent sa mise en rotation. Ces cloisons, qui prennent naissance entre chaque baie d’entrée de l’air, exercent également une fonction de structure porteuse. Le noyau central de la tour garantit la symétrie de la mise en rotation de l’air ascendant. Ainsi est initié un phénomène de trombe, entretenu et amplifié par l’effet Coriolis, cette « force » naturelle qui est à l’origine du sens de rotation des cyclones et des trombes atmosphériques. Nous obtenons ainsi une tornade captive et autoentretenue. L’air chaud ne se contente plus de monter mais se trouve animé d’un rapide mouvement de rotation dans le même sens que celui prévu pour les étages de turbines. Outre un supplément non négligeable d’énergie cinétique ainsi communiqué à ces dernières, cette mise en rotation de la colonne d’air ascendant permet d’accroître le nombre de tours/minute des turbines sans en augmenter la vitesse relative par rapport au milieu ambiant. Ce dernier point constitue un important avantage aérodynamique supplémentaire pour la solution des tours aérogénératrices.
- La « force » de Coriolis est une conséquence de la rotation de la terre. Dans l’hémisphère nord, elle tend à dévier les masses d’air en mouvement vers la droite et leur imprime un mouvement de rotation. Dans la nature, ce phénomène est en particulier à l’origine du sens de rotation des cyclones et des trombes. Comme il y a inversion de ce sens de rotation dans l’hémisphère sud, la force de Coriolis s’affaiblit en s’approchant de l’équateur, au niveau duquel elle s’annule. Par contre, l’effet de serre étant maximal autour des tours aérogénératrices en zone intertropicale, il y a compensation de la faiblesse de la force de Coriolis dans cette partie du globe.

3) Effet Venturi - L’architecture particulière de la tour, évasée à la base et dont le diamètre intérieur se rétrécit au fur et mesure que l’air monte par effet cheminée, entraîne une accélération considérable du flux d’air ascendant et en rotation par effet Venturi (le même effet qui fait que le courant d’une lente rivière s’accélère quand son lit se rétrécit). Avec un diamètre intérieur dans la partie haute de la tour égal au 1/7ème de celui de la base, et un écart de température d’une trentaine de degrés, la vitesse de la colonne d’air serait de plusieurs centaines de Km/h. Il sera seulement nécessaire d’éviter que cette vitesse dépasse de beaucoup mach 0,7 car, au-delà, on arriverait à un domaine transsonique posant des problèmes de maîtrise du flux et de résistance des pales des turbines de 25 mètres de diamètre. Ainsi l’énergie véhiculée par la colonne d’air est considérablement amplifiée par rapport à ce qui serait obtenu par simple effet de cheminée dans une structure tubulaire et de diamètre constant de la base au sommet.
Le calcul de l’effet Venturi est extrêmement simple : entre la base et le sommet, la vitesse du flux d’air est multipliée par un coefficient égal au rapport surface interne de la tour à sa base / surface interne au sommet. Pour un rapport des diamètres égal à 7, le rapport des surfaces est égal à 49. En déduisant la surface occupée par le noyau central, les demi cloisons courbes de la base et les fixations du train de turbines, il passe à environ 50. Par conséquent, une vitesse ascendante à la base de seulement 10 Km/h entraîne une vitesse potentielle de 500 Km/h au niveau le plus étroit, à la base des turbines. Il faut bien sûr tenir compte des autres paramètres : possibilité d’obtenir des vitesses bien plus élevées par accroissement du différentiel de température entre la base et le sommet, supplément d’énergie cinétique du à la mise en rotation de la colonne d’air, présence des turbines destinées au captage de l’énergie cinétique, utilisation éventuelle de compresseurs et de vannes de décharge, etc.

C/ La conversion de l’énergie cinétique de la colonne d’air en énergie électrique :
L’énergie de la trombe d’air captive et autoentretenue est recueillie dans la partie haute de la tour par un train de turbines ou d’hélices, l’ensemble étant spécialement conçu pour ne pas « étouffer » la colonne d’air ascendante. Les turbines sont gérées grâce à des capteurs (enregistrant vitesses du flux d’air et de la rotation des turbines) et à un programme informatique spécifique. Prolongé jusqu’à la base de la tour, le noyau central du train de turbines peut également contribuer à supporter le poids de celui-ci et permettre le passage de câbles ou d’un ascenseur interne. De plus, étant situé dans l’axe de « l’œil » du cyclone artificiel, il contribue à en assurer la symétrie sans freiner la rotation de la colonne d’air. Il est raisonnable de prévoir que plus de 75% de l’énergie cinétique soient ainsi convertis en électricité, le reliquat correspondant à des pertes de charge inévitables ou étant destiné à l’auto-entretien du phénomène de trombe. Sans atteindre à cause de cela le rendement des turbines à vapeur ou des turbines hydrauliques (de l’ordre de 90% selon le type d’installation), le rendement est donc supérieur à celui qui peut être théoriquement obtenu d’une éolienne, limitée par la « loi de Betz » qui démontre qu’une éolienne à rotor unique non caréné et à axe horizontal ne pourra jamais convertir en énergie mécanique plus de 59% de l’énergie cinétique du vent incident. La structure de la tour, l’accélération forcée de la veine d’air, l’utilisation de plusieurs étages de turbines et la combinaison de plusieurs forces et effets naturels ainsi que de calories de récupération permet de dépasser cette contrainte. De toute manière, même si la « loi de Betz » s’appliquait à une tour simplifiée disposant d’une seule turbine, elle aboutirait à une puissance disponible plus de 4000 fois supérieure à celle d’une éolienne de diamètre identique à celui de la turbine, le différentiel de vitesse de l’air entre les deux solutions étant de l’ordre de 16 et la puissance disponible dépendant de la vitesse de l’air à la puissance 3 (une vitesse double = 8 fois plus de puissance ; une vitesse multipliée par 16 = 4096 fois plus de puissance).
Entre la tour aérogénératrice et les éoliennes classiques, il existe de fait une différence comparable à celle qui existe entre un avion à réaction et les avions légers à hélice. L’architecture interne de la tour présente d’ailleurs des similitudes évidentes avec celle d’un turboréacteur. La production d’électricité ainsi obtenue est permanente. En particulier, elle est presque totalement indépendante du vent, contrairement aux éoliennes classiques. Les éventuelles fluctuations ne peuvent guère provenir que des variations de l’écart entre les températures de l’air à la base et au sommet de la tour. Le système fonctionnant en accumulation de chaleur, même dans le cas d’un fonctionnement purement solaire, la chaleur peut être accumulée pendant la journée et utilisée la nuit pour générer l’électricité. La puissance installée pourrait être de plusieurs centaines de mégawatts : de l’ordre de 500 à 700 MW en fonctionnement autonome avec une trentaine de degrés d’écart entre l’air de la base et celui du sommet, plus de 1000 MW dans le cas d’une implantation près d’une centrale thermique ou nucléaire dont on récupérerait les calories des effluents issus du circuit de refroidissement. Or ces calories actuellement en partie dissipées inutilement dans la nature par les centrales ne sont pas négligeables. Nous donnerons ici l’exemple de la centrale nucléaire helvétique de Gösgen, légèrement moins puissante que les dernières centrales construites en France. La tour de refroidissement de cette centrale éjecte en permanence une puissance-chaleur de plus de 2 millions de kWh dans la basse atmosphère, soit l’équivalent annuel de 17 milliards de kWh. Or il s’agit d’énergie perdue après refroidissement par la tour. La récupération des calories du circuit secondaire d’une telle centrale pourrait faire espérer atteindre une puissance au moins égale à 1000 MW, voire plus, pour chaque tour aérogénératrice, avoisinant ainsi celle d’un réacteur nucléaire. Il conviendrait simplement d’éviter toute dégradation du rendement thermique de l’unité de production électrique couplée à la centrale nucléaire, ce qui ne devrait presenter aucune difficulté.

vortex)

nacer-eddine06
10/07/2011, 11h37
IV – Quelques bonus
Les Tours Aérogénératrices, de par leur hauteur (de l’ordre de 300 mètres) et leur architecture (une partie haute quasi-cylindrique surmontant une base évasée) sont susceptibles d’utilisations complémentaires, apportant un complément d’utilité non négligeable pour accroître encore leur rentabilité. La plate-forme circulaire d’entretien près du sommet, pourrait être utilisée comme poste de surveillance anti-incendie en zone forestière. Des antennes, émetteurs et réémetteurs : radio, télévision, téléphonie mobile, etc. Les antennes émettrices profiteraient de la hauteur de l’édifice pour disposer d’un rayon d’action accru et ne présenteraient aucun risque pour la population. En région à régime de vents réguliers, des couronnes d’éoliennes annulaires cerclant la partie quasi-cylindrique de la tour (qui leur servirait d’axe vertical) apporteraient un bonus en énergie bien plus économique que ce qui est produit par une éolienne classique : l’altitude du « pylône gratuit » constitué par la tour garantirait une plus grande stabilité du flux de vent, non perturbé par le relief du sol.
Dans un premier temps, coupler tours génératrices et centrales nucléaires améliorerait sensiblement le rendement des unes comme des autres tout en permettant l’arrêt immédiat de certains réacteurs. Cela permettrait aussi de se passer encore plus facilement des centrales thermiques (les deux tiers d’une production mondiale d’électricité en constante augmentation, ne l’oublions pas !), et de donner un sérieux coup de fouet à la croissance économique française, européenne et mondiale – donc à l’emploi – et à la protection de la nature. Par ailleurs, le savoir-faire des sociétés déjà engagées dans la production d’électricité classique, nucléaire ou éolienne devrait faire merveille en ce qui concerne la mise au point, la construction et la gestion des tours aérogénératrices. Une chance, pour celles qui se lanceront dans cette nouvelle révolution énergétique, d’acquérir ou de maintenir une position de leader dans le monde, en ce qui concerne l’énergie, tout en améliorant leur image de marque. Ultérieurement, quand il faudra arrêter la production électrique des centrales nucléaires arrivées en fin de vie, les tours aérogénératrices seront là pour prendre le relais, sans drame social et sans problème économique. Il suffira, soit d’étendre la surface des capteurs de calories solaires (serres), soit de favoriser l’implantation à proximité d’activités génératrices de basses calories récupérables, soit de conserver éventuellement un des réacteurs de la centrale en le faisant fonctionner au ralenti uniquement comme générateur de chaleur basses calories (eau non bouillante) pour alimenter plusieurs tours. Quand aux pays qui ne disposent pas de centrales nucléaires, il leur sera toujours possible d’utiliser dans les mêmes conditions les calories perdues par les centrales thermiques – et donc d’éviter d’avoir à construire de nouvelles centrales – et les calories solaires, industrielles ou géothermiques utiles au fonctionnement des tours. La solution « Tours Aérogénératrices » est en effet une solution à vocation universelle. Et comme l’a remarqué un des ingénieurs à qui a été soumis le projet pour expertise, il pourrait bien s’agir de « l’invention du siècle » et du début d’ « une nouvelle révolution économique ».
En conclusion, les tours aérogénératrices constituent la solution parfaite à tous les points de vue. Non seulement elles permettront de produire de l’électricité en masse et à un coût particulièrement bas, mais elles garantiront le développement durable en n’utilisant aucun combustible fossile. Le danger environnemental des tours aérogénératrices est nul. La tornade captive ne peut s’en échapper, car cédant la majeure partie de son énergie aux turbines. De plus, le dispositif n’émet aucun gaz, limitant au maximum les atteintes à l’environnement. Toutes raisons qui devraient pousser à une décision rapide en faveur du développement des tours aérogénératrices, d’abord par la construction d’un modèle d’évaluation, éventuellement sous la forme d’une structure modulaire simplifiée et relativement peu coûteuse, puis par la mise en route d’un programme ambitieux de construction en France et dans le monde.
Alain Coustou – 01-07-2007
PS : L’invention fait l’objet d’un brevet international, la protégeant en France et dans une trentaine de pays d’Europe, d’Asie et d’Amérique du Nord. Site Internet de l'auteur de l'article et concepteur principal du projet: (lien inactif)http://groups.msn.com/ToursAerogeneratrices2/Article Récupéré (avant sa disparition) de : (lien inactif)
http://fr.wikipedia.org/wiki/Tours_aérogénératrices_(tours_

arazigh
10/07/2011, 15h37
Si la théorie est simple, la mise en œuvre est beaucoup plus compliquée :
Les dimensions des ouvrages posent des problèmes de solidité ainsi que
d’implantation, même si le fonctionnement optimal dans des régions chaudes conduira à
les installer dans des régions plutôt désertiques. La complexité de la construction implique
également des coûts élevés qui rendent cette source d’électricité encore trop chère. Les
solutions pour réduire les coûts consistent à utiliser la surface chauffée par la serre comme
un lieu de culture ou de désalinisation d’eau de mer. On pense également à un accueil
touristique qui pourrait à terme contribuer à rentabiliser l’investissement

Le ministre, malgré ses connaissances en météo, contribue à retarder l'Algérie en matière de solaire.
Regarde dans le plan ci-dessous, où en est encore ce pays dans ce domaine à force d'atermoiements : 0,1 MWatts (100 KW !) réalisés !!
http://www.lefigaro.fr/medias/2011/07/06/709e3696-a80d-11e0-ab3e-ab72206b9938.jpg
Comparer à la Turquie ou l'Egypte, ou même le Maroc .

Le transport ? C'est une autre paire de manche ! Voir ici:
http://www.algerie-dz.com/forums/showthread.php?t=214073

nacer-eddine06
10/07/2011, 18h09
Dans cette affaire, il faut être vigilant. Il y a des lobbies derrière et chacun veut faire jouer sa propre partition. C'est en outre des technologies très compliquées. Ça reste donc une technologie de laboratoire. Par ailleurs, dans le cas de cette option, l'Algérie sera obligée d'importer, à 70% en devises, équipements et process. Tandis que la tour à courant ascendant, elle, est à 80% en dinars. Elle n'exige que du béton et du verre ordinaire. En plus, elle sera construite par une main d'œuvre locale.

arazig je t invite a jeter un oeil sur ce lien
http://www.iset.uni-kassel.de/abt/w3-w/projekte/new_et-brochure_zaslavsky.pdf

si c bon pour israel c bon pour l algerie

je te re quote
Si la théorie est simple, la mise en œuvre est beaucoup plus compliquée :
Les dimensions des ouvrages posent des problèmes de solidité ainsi que
d’implantation, même si le fonctionnement optimal dans des régions chaudes conduira à
les installer dans des régions plutôt désertiques. La complexité de la construction implique
également des coûts élevés qui rendent cette source d’électricité encore trop chère. Les
solutions pour réduire les coûts consistent à utiliser la surface chauffée par la serre comme
un lieu de culture ou de désalinisation d’eau de mer. On pense également à un accueil
touristique qui pourrait à terme contribuer à rentabiliser l’investissement

Par contre, il n’est pas certain que ce soit dans l’intérêt de certains puissants conglomérats européens qu’une telle technologie émerge. C’est aux africains en général et aux algériens en particulier à s’approprier et à défendre cette technologie solaire révolutionnaire, les pays industrialisés ne le feront pas, ils ont déjà trop lourdement investi dans les deux premières voies solaires citées plus haut, filières qu’ils veulent aujourd’hui rentabiliser coûte que coûte.

A l’inverse, les chinois sont dans la course et prennent les devants. Ils ont terminé en décembre 2010 la construction d’un prototype quatre fois plus puissant que celui de Manzanares du professeur Jorg Schlaich, dans le Jinshawan en Chine du Nord, dans la région autonome de la Mongolie intérieure. Ils ont également entamé la construction d’un modèle de 40MW qui s’achèvera en 2013. Si nous comprenons cet enjeu de « clé technologique » lié aux tours solaires à courant aérien ascendant, notre pays, par sa position centrale, peut devenir le point de départ de l’émergence énergétique solaire en Afrique du Nord, qui s’étendra à l’ensemble du contient africain et à l’espace euro-méditerranéen. Les événements et les initiatives extérieures nous poussent et convergent vers cette destinée. Cette technologie demeure la seule en mesure de nous faire relever ce défi énergétique par une impulsion industrielle algérienne et africaine, la balle est dans notre camp !

nacer-eddine06
20/09/2011, 19h32
Les centrales à tour font partie des technologies de la concentration solaire. Ces technologies incluent les cylindro-paraboliques, les tours solaires, les capteurs paraboliques (dishes), les cheminées solaires et les réflecteurs de Fresnel.

Les technologies des centrales cylindro-paraboliques et à tour ont atteint la maturité industrielle et connaissent maintenant de grandes activités aussi bien dans la recherche et le développement que dans l’exploitation industrielle et commerciale.

Les centrales à tours sont constituées de deux blocs. Le bloc solaire utilise des miroirs pour concentrer le rayonnement solaire et produire ainsi de la chaleur. Il est constitué d’un champ de miroirs mobiles qui réfléchissent le rayonnement solaire vers un récepteur où l’énergie solaire est convertie en chaleur. Le bloc puissance, similaire à un système conventionnel, est constitué d’une chaudière pour la génération de vapeur, d’une turbine entrainant un alternateur pour la production de l’électricité. Un fluide caloporteur permet le transfert de la chaleur du bloc solaire au bloc de puissance.



Les centrales à tour présentent plusieurs avantages. D’abord, à la différence des cylindro-paraboliques où la chaleur est générée au niveau de la ligne focale de chaque miroir avant d’être collectée, dans les centrales à tour, ce sont les rayons du soleil réfléchis par les miroirs qui sont « collectés » au niveau du récepteur. Ceci permet de minimiser les pertes de chaleur. De plus, le facteur de concentration est très important ; il peut dépasser facilement les valeurs de 1000. Ce qui assure non seulement une grande efficacité mais aussi de plus hautes températures qui peuvent aller jusqu’à 1000°C. Munis de moteurs qui leurs permettent des rotations individuelles à deux axes, les héliostats sont disposés autour de la tour de manière à réfléchir à tout moment le rayonnement solaire vers le récepteur.

De surface variant entre 10 m2 et 150 m2, chaque héliostat est en général composé de modules inclinés, lors de son utilisation, vers un point du récepteur.

Dans une centrale à tour, le nombre de ces héliostats peut atteindre des milliers et la surface totale couverte par les héliostats des dizaines d’hectares. Dépendant entre autre de la puissance désirée et de la nature du récepteur, la disposition des héliostats autour de la tour peut prendre différentes configurations. Les héliostats peuvent, par exemple, entourer la tour complètement ou être placés sur son côté nord.



Disposition d’héliostats au nord et autour de la tour

Les récepteurs jouent un rôle important dans la collecte du rayonnement solaire, sa transformation en chaleur et son transfert via un fluide caloporteur vers le système de stockage ou le bloc de puissance. L’écoulement du fluide caloporteur relativement à la direction d’incidence du rayonnement solaire s’effectue de deux manières différentes. Il y a les récepteurs où l’écoulement du caloporteur est perpendiculaire à la direction d’incidence du rayonnement solaire. Ce sont en général des récepteurs externes constitués de tubes en acier formant un cylindre ou des récepteurs à cavité avec des tubes en acier placés au fond d’une cavité. Dans ces cas-là, le gradient de température entre les parois des tubes et le fluide caloporteur est relativement important et les pertes thermiques importantes. La configuration cavité permet de réduire les pertes.

Il y a aussi les récepteurs volumétriques où l’écoulement du fluide caloporteur est parallèle à la direction d’incidence du rayonnement solaire. Ce sont des récepteurs volumétriques constitués de structures poreuses en céramique. Utilisés avec l’air comme caloporteur, ces récepteurs permettent d’atteindre de très hautes températures.

Le stockage joue un rôle important dans les centrales à tour. Exprimé en heures de production à pleine charge, le stockage permet de découpler la captation et la transformation de l’énergie solaire en énergie thermique de son utilisation. Elle permet aussi de pallier au caractère intermittent de l’ensoleillement et d’augmenter la durée de fonctionnement d’une centrale. Des capacités de stockage de moins d’une heure peuvent être utilisées pour faire face aux intermittences aléatoires des passages nuageux. Les capacités de stockage de quelques heures peuvent être utilisées pour les périodes où la ressource solaire est normalement non disponible, i.e., les nuits. L’idée de stocker l’énergie pendant les périodes où la ressource solaire est abondante, i.e. l’été, pour l’utiliser pendant la période où elle est moins abondante, i.e. l’hiver, sont aussi envisageables.

Le choix du fluide caloporteur dépend de la technologie utilisée et entre autre du récepteur et du système de stockage. Les fluides les plus utilisés sont l’eau, les sels fondus et l’air. Il y a la possibilité d’utiliser aussi les huiles synthétiques et des hydrocarbures avec des températures ne dépassant pas les 425 °C. La vapeur d’eau est un fluide caloporteur qui a fait ses preuves pour des températures maximales de 540 °C et de pression de 10 MPa. Le sodium liquide et les mélanges des sels de nitrate peuvent être aussi utilisés aussi bien comme fluide caloporteur que comme moyen de stockage pour des températures maximales de 600°C et 565 °C respectivement. L’air comme fluide caloporteur permet d’atteindre des températures nettement plus élevées.

A l’échelle mondiale, il y a un engagement croissant dans le développement des centrales solaires particulièrement à tour. Certains pays, tels que l’Espagne, les Etats-Unis et l’Union Européenne, ont d’importants programmes en cours de développement et/ou de mises en oeuvre de centrales solaires. La Chine, avec son projet Dahan, exprime sa détermination de maîtriser la technologie des centrales solaires, particulièrement à tour et de combler son déficit énergétique à partir du solaire. Plusieurs pays ont mis en place des règlementations en support aux efforts aussi bien de recherche et développement que d’exploitation industrielle et commerciale de la filière.

L’Agence Internationale de l’énergie (AIE), à travers son programme Solarpaces, entend contribuer aux développements de la technologie du solaire thermique.

Les technologies des centrales à tour ont fait leur preuve. Elles ont atteint le stade de la maturité industrielle. Plusieurs projets pilotes et de démonstrations ont été menés à travers le monde. De puissance variant entre 0.5 MWe (SSPS, Espagne) à 10 MWe (Solar One, USA ; PS10, Espagne), différents fluides caloporteurs, différents moyens de stockage et différents types de récepteur ont été testés. Les caloporteurs utilisés ont été la vapeur, l’air, le sodium liquide et les sels fondus. Les moyens de stockages ont été l’eau/vapeur, le sodium, les sels fondus et les céramiques. Concernant les récepteurs, il y a eu plus particulièrement les récepteurs externes, les récepteurs à cavités et les récepteurs volumétriques à air.

Pour ce qui est de l’exploitation commerciale des centrales à tour, l’Espagne, à travers la société Abengoa, a pris l’option de la mise en place d’un important parc en Andalousie. La société américaine Bright Source Energy, entend aussi mettre en place, dans le cadre du projet Ivanpah, trois centrales commerciales dans le désert du Mojave, aux USA.

L’Algérie jouit d’un important potentiel solaire. Avec une forte irradiation directe, elle est l’un des pays où la ressource solaire pour la concentration solaire est très favorable. Cette situation ouvre au pays d’indéniables opportunités. Le développement des énergies renouvelables permet non seulement d’augmenter et de diversifier ses ressources énergétiques mais surtout de garder sa place sur le marché mondial de l’énergie et de subvenir à ses besoins qui deviennent de plus en plus grands. L’Algérie s’est alors engagée dans le développement des énergies renouvelables. Il a été prouvé que l’Algérie a le potentiel d’exporter de l’électricité solaire ; les importantes ressources d’irradiations solaires directes peuvent compenser pour les pertes induites par les lignes de transmission. A cette fin, elle vient de dévoiler un vaste programme pour la réalisation d’importantes structures pour l’exploitation des énergies renouvelables. Ce programme ambitionne une grande pénétration de ces énergies. La contribution de ces sources énergétiques aux besoins du pays devrait dépasser, à court terme, les 10% du mix énergétique.

Toutefois, ce n’est qu’à travers un travail de collaboration, de veille technologique et d’innovation qu’une impulsion peut être donnée au développement de la filière concentration solaire et plus particulièrement des centrales solaires à tour. De ce fait il y a lieu de mettre en place une technopole ou plateforme qui servira comme point focal pour la dissémination, le développement et le transfert technologique et l’implémentation de cette technologie. Cette entité pourra alors accompagner et fournir le support technique nécessaire à la réussite des objectifs assignés de la mise en place des activités de la concentration solaire en général et des centrales solaires en particulier.

L’objectif est de catalyser la synergie entre les secteurs de la formation, de la recherche et de l’économie. Cet objectif peut être atteint à travers le renforcement des capacités, la recherche et le développement, les tests et les prototypes et la mise en oeuvre et le partenariat.

Abdellah Khellaf

CaboMoro
20/09/2011, 21h57
Trés Interessant comme technologie, j'éspére que les magrébins l'adopteront dans l'avenir proche. Malgré que je doute fort puisque ils subiront une résistance de la part des occidentaux qui cherchent a rentabiliser d'abord les deux autres technolgies du solaire avant de passer a une autre chose. La solution a mon avis est l'émergence des PME privés et des centres de recherches indépendants (non étatique) dans les pays du maghreb, pour développer cette technologie localement, puisqu'il ne faut plus compter sur les programmes étatiques puisqu'ils sont trop dépendant du budget de l'Etat ainsi aux politiques, qui veut dire NON a cette technologie.

racdavid
21/09/2011, 09h51
«L'Algérie pourrait devenir une grande productrice d'énergie verte»


Je retiens le mots 100% Dz : pourrait dont les journalistes exploitent les synonymes et les mots proches comme : voudrait, souhaiterait, envisagerait, étudierait, .... et a la fin WALLOUait

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