Pôle de réflexion et d'action sur les énergies alternatives

Le but

Il est trés simple et réalisé en trois temps :

• Réfléchir sur la mise en pratique des moyens de production alternatif nomades.
• Réaliser un paquet "Energie universelle" (production-stockage-distribution-interconnexion)
• Tester sur le terrain ce paquet "Energie universelle"

Comme il ne s'agit pas de tout réinventer, une majeur partie des réalisations existent déjà et nécessitent quelques modifications. Deplus l'expérience déjà acquise lors de deux camps alternatifs (Les estives numériques, Le Camp Action climat) est retranscrite ci-après.

Retour d'expérience

Estive Numérique

http://www.estivenumerique.org

Comment technologies numériques, nature et patrimoine peuvent ils s'associer? Comment passé et avenir se connectent au travers des nouvelles technologies ? Relations Art & Sciences dans le contexte rural et montagnard. Peut-on faire évoluer les productions alimentaires et industrielles dans le contexte des bouleversements climatiques et économiques ? Démocratie numérique, transparence, outils et services de partage du savoir et de l'information: comment réintégrer le citoyen dans la marche du monde ? Autarcie en 2010: nouveau modèle durable ou repli survivaliste ?

Pour comprendre les motivations profondes des estives numériques lire cet éditorial (trop long pour être mis sur ce wiki) : lien ci-dessous.

http://www.estivenumerique.org/about

wiki préparation (http://www.estivenumerique.org/wiki/index.php?title=Preparation)

Infrastructure énergétique : 16 panneaux photovoltaïques de 200W + onduleur 4kW

http://www.flickr.com/photos/paulav/4930782094/in/set-72157624688736139

Camp Action Climat

http://campclimat.org/

Né d'un élan mondiale toujours vivant, c'est sous l'égide de plusieurs collectifs non-hiérarchisés que les premiers camps climat ont pu être établis en France en 2009 à Notre Dame des Landes pour lutter contre le futur (2nd) aéroport de Nantes en et au Havre en 2010 pour dénoncer l'injustice du pétrole et de ses exploitants comme TOTAL.

Les 4 piliers du camp action climat :

• La résistance aux crimes climatiques et à l'affairisme irresponsable par l'action directe de désobéissance
• Le développement d'alternatives concrète pour un mode de vie soutenable
• L'éducation, à travers la discussion et les ateliers d'échanges de savoirs
• La construction d'un large mouvement international pour une justice climatique

Infrastructure énergétique de 1500W (théorique) : X Panneaux solaires , 1 Éolienne grand modèle, 1 Éolienne petit modèle (300W), 1 groupe électrogène de secours fonctionnant à l'huile végétal (recyclage) 1 groupe de batterie tampon/stockage Éolien (2x4 batteries 12V serie/parallèle), 1 groupe batterie tampon/stockage Panneau solaire (2 batterie professionnelle longue durée,forte charge marque japonaise) au moins 1 convertisseur de tension 220V/500W

http://campclimat.org/local/cache-vignette* Mesure d'illumination.s/L600xH400/100725-28_Le_Havre_DM_197__31295-267e6.jpg

Retour d'expérience

Abordé avec la simplicité propre aux énergies alternatives classiques, dans les deux cas, les sources d'énergies se sont montrées justes ou insuffisantes.

On peut supposer que la cause en est :

• Le sous-dimensionnement des moyens de production et l'absence de stockage.
• La non prise en compte du caractère aléatoire du climat ainsi que des conditions géographiques limitant l'efficacité des moyens de production d'énergie renouvelable (ex : position des sources de production sur le versant sombre de la montagne).
• La non prise en compte des postes de consommation nocturnes.
• L'absence du source d'énergie de secours correctement dimensionnée.
• L'absence de préparation et estimation des besoins réels en énergie.
• L'absence d'infrastructure de distribution efficace! (rallonge 220V)
• L'absence de gestion du stockage de l'énergie produite (centrale de production/consommation)

Réflexion sur la faisabilité

Un vaisseau spatial autonome

Théoriquement et techniquement faisable en considérant le camp comme un vaisseau spatial autonome! Pour cela il faut reprendre en compte l'expérience accumulé durant les 50 ans d'exploration spatiale du proche et lointain espace.(ex : Certains satellites Français ont même plus que doublés leurs temps de leurs missions.) et reprendre les mêmes préceptes utilisés dans le spatial pour alimenter un satellite que pour un camp sur terre.

Quels sont les différences et les similitudes entre environnement spatiale et environnement terrestre?

• Le soleil est permanent et à l'origine de multiple sources d'énergies (IR, UV, visible, etc...).
• Sur terre, intervention possible sur les installations, sur leurs fonctionnements et leurs améliorations.
• Dans l'espace, il n'y a pas de vent!
• Pas de biologie dans l'espace! (compost, fermentage et gazeification des déchets, etc...)
• Environnement spatial stable.
• Environnement terrestre chaotique.

Etc.

Les stratégies d'alimentation dans le domaine spatiales peuvent elle être utilisées/inspirées les stratégies d'alimentation sur terre?

La nécessité d'un moyen de production d'énergie indépendant des aléas de la nature. (Lequel?, dans quel condition?, est il nécessaire d'en créer un? etc).

Exemple de document de référence : Spacecraft_power_technologies

Réflexion sur les méthodes et stratégies

Toujours inspiré du réel, les camps militaires sur théatre d'opération ont montrés qu'il était possible de s'installer dans les régions les plus extrêmes! Mais ils nécessitent souvent un réapprovisionnement régulier! L'alimentation d'un camp alternatif est identique à l'alimentation d'un camp militaire. Les enjeux sont les mêmes mais pas les mêmes buts. L'inaccessibilité des sources externes, l'isolement, les moyens techniques sont du même gabarit. .

Rem : Les deux dernières guerres Américaines sources d'une forte injustice, on eu malgré tout quelques retours positifs. L'usage du panneau solaire par l'armée Américaine s'est montré très efficace dans ces pays. Au point de permettre aux forces sur place, de très forte réduction de consommation de carburant (groupes électrogènes). Une efficacité partagée aussi avec les insurgés (source d'énergie pour portable par exemple). le panneau solaire montre une certaine neutralité et si les conditions climatiques sont réunis, une réelle efficacité de terrain surtout en situation extrême.

Quelles sont les stratégies nécessaires pour la mise en place d'un système de production d'énergie altenatif inspiré du spatial?

Exemple de stratégie à compléter :

• Stratégie 1 : Produire et stocker toute l'énergie possible sans perte (ce qui n'est pas consommé est stocké)
• Stratégie 2 : Réduire au maximum les pertes de transformation et rendement
• Stratégie 3 : Planifier les besoins à l'avance (comme EDF et RTE).
• stratégie 4 : Favoriser le mode de stockage le plus adapté et le plus polyvalent et le plus transportable.
• Stratégie 5 : Réduire les normes de connexion actuelles aux strictes minimums (prise 220V normalisé, prise 12C normalisé)
• Stratégie 6 : Définir les types de stockage en fonction des utilisations finales (super condensateur, batterie, mécanique...).
• Stratégie 7 : Faciliter l'interconnexion avec le réseau éléctrique (normalisation de l'interconnexion).
• Stratégie 8 : Définir un moyen de production/distribution/interconnexion de secours.
• Stratégie 9 : Prévoir une entrée/Sortie compatible avec les moyens de productions existants.

A COMPLETER.

Réflexion sur la définition des normes

La norme consiste juste à permettre d'avoir un moyen commun permettant à tous de comprendre et utiliser le système mise en place.

Dans les normes ont peut trouver :

• La défintion des barres d'alimentions*.
• Les tensions et courants utilisent pour les utilisateurs mais aussi pour la production.
• Les moyens de connexions (basse et haute tension).
• Les protocoles de commmnucation informatiques&rréseaux.
• Les puissances maximales autorisées.
• Les risques chimiques.
• Les risques électriques.
• Les normes de stockage.

etc...

(* Un barre d'alimentation est un terme utilisé dans le spatial pour désigner un canal définie par sa tension et son courant max sur lequel des équipement peuvent se connecter pour s'alimenter. Il peut exister plusieurs barres d'alimentations différentes. Ainsi les équipements peuvent se connecter sur plusieurs barres en même temps assurant ainsi une alimentation redondante ou de secours en cas de malfonction d'une des barres).

Exemple de norme de tension : Tensions disponibles  : 220V AC* 50 hz, 110V AC* 60 hz , 12V DC*, 24V DC*

AC* = Alternative current DC* = Direct current

Pourquoi la haute-tension :La perte lors du transport de l'électricité dépend selon la loi d'ohms de la valeur du courant et la distance de transit à travers la ligne. C'est pour cela que les tensions du Réseau de Transport Electrique sont élevés. Une très haute tension permet un faible courant autorisant la circulation de forte puissance sur de grande distance. P = U x I. Cependant, la pollution électromagnétique résultante de la haute tension en courant alternatif augmente considérablement induisant des champs électromagnétiques excessif à proximité. Le second intérêt d'une forte tension : Puissance disponible au démarrage importante. C'est la tension qui détermine l'impulsion de départ et non le courant.

Réfléxion sur les moyens de production

Quelles sont les moyens de production disponibles et accessibles présents&futurs?

Les panneaux Solaires

Technologie éprouvée dans les pires conditions.

• Durée de vie entre 10 et 30 ans (70% du rendement initiale).
• Recyclable

Points problématiques d'une installation solaire!

• Le support
• L'orientation
• Le guidage
• La gestion du rendement par cellule
• Le cablage des installations

Le rendement et les types de cellules solaires

• Le rendement max en laboratoire : 40 %
• Le rendement max réel dans l'espace : 25%
• Le rendement max réel sur terre : 18%

Panneau solaire plus qu'un simple panneau

• Thermique
• Transmission de signal par opto-infrarouge
• Senseur solaire
• Mesure d'illumination.

L'éolien (taille humaine)

Technologie éprouvée mais fragile!

Durée de vie : Dépend de la météorologie et du carnet de maintenance. Rendement : Dépend du type d'alternateur montée.

Points problématiques d'une installation Eolienne!

• Bruit.
• Cablage important.
• Partie mobile dangereuse.
• Interfaçage nécessaire.
• Surveillance permanente.

L'Eolienne plus qu'un simple générateur

• Production de force mécanique (moulin à vent)
• Mat d'antenne

Le thermique

(Pourquoi le Thermique à base de charbon, pétrole, gaz reste une valeur sure mais polluante)

Sont réunis dans la section thermique, tout les moyens de productions d'énergie produisant de la chaleur par combustion (bois, biomasse, charbon, etc) et explosion (Essence, gazole, kérosène, alcool, pétrole brut, etc...)

Technologie éprouvée dans les pires conditions.

• Durée de vie entre 10 et 30 ans (dépend du carnet d'entretien).
• Recyclable
• rendement faible mais quantité importante.(fort rendement mécanique, faible rendement électrique)

Points problématiques d'une installation thermique!

• Le bruit.
• Le support.
• La pollution importante.
• Le carburant difficile à produire.
• Une fabrication DIY difficile.
• température élevée.

Une installation thermique plus qu'un moteur/alternateur

• Production de chaleur réutilisable.
• Energie mécanique importante.
• Mobile

Moyens de production expérimentales

Tout les moyens de productions expérimentales existant ou à découvrir applicable sur un camp.

• bobine tesla.
• Fusion froide.

etc

Moyens existants inapplicables

Tout les moyens de production existants inaplicable sur un camp alternatif.

Le nuke

(Pourquoi c'est pas faisable sur un camp alternatif...Bien que je suis certain que des "fous" tenteront de le faire et n'assumeront pas les conséquences.)

Fabriquer son réacteur nucléaire... c'est possible!

http://www.youtube.com/watch?v=i0TlECFbjvM

Cette technologie "chouchou" des industriels a plusieurs défauts majeurs : sa dangerosité (le plus haut niveau de risque existant dans l'échelle des catastrophes), sa complexité (idéal pour créer de l'emploi artificiel) et son cout pour les générations présentes (en cas de catastrophe) et futures (gestion des déchets impossibles).

Le niveau de radioactivité d'un environnement détermine la différence entre un environnement viable et non viable à long terme.

Le pilotage d'un réacteur est difficile. Un réacteur ne peut répondre à un besoin brutale d'énergie nécessitant une planification permanente et par anticipation des besoins. La nuit les réacteurs produisent à perte. Un réacteur est mal adapté à des besoins en diminution.

Il existe des mini-réacteurs portables utilisés dans les sous-marins nucléaires notamment. Récemment les Russes ont développés un mini-réacteur sur barges flottantes.

Si il est possible de fabriquer et faire fonctionner un mini-réacteur sur un camp, le fonctionnement et la gestion compliquerait considérablement la vie du camp tout en restreignant certaines libertés.

Le principale problème concerne les mesures de sécurité nécessaire, les risques de fuites accidentelles ou pas, et la nécessité d'une filière complète de gestion du combustible et des déchets.

si la fabrication du combustible ne pose pas un problème majeur outre la forte consommation d'énergie nécessaire à 'extraction et l'enrichissement, les déchets par contre rentre en totale contradiction avec le principe de durabilité et développement soutenable.

Réfléxion sur les moyens de stockage

Produire et stocker l'énergie produite. Le stockage constitue le point faible de toute installation électrique. La recherche dans ce domaine et le bidouillage de nouvelle solution ouvrira certainement de nouvelles opportunités notamment grâce aux nouveaux nanos matériaux.

Il existe trois types de stockage majeur :

• A réaction chimique (batterie, etc).
• A effet mécanique (stockage de l'eau dans un réservoir, air comprimé, poids surélevé, etc...)
• A pile à combustible.

A réaction chimique.

Le stockage d'énergie sous forme électrique

Les types de batteries :

• Les batteries SLI (starting lighting Ignition) : capable de répondre à une demande sous la forme de pic de fort courant d'alimentation (démarreur)
• Les batteries Traction (service cycle) : Capable de fournir une puissance moyenne et supportant de nombreux cycle de décharge profond.(voiture de golf)
• Les batteries Stationnaires (standby battery) : A longue durée de vie et capable de délivrer un courant modéré à fort quand cela est nécessaire/
• les batteries ménagères (household) : Capable de répondre au besoin de consommation du petit électro-ménager portable (téléphone portable, console, torche...)

batterie chimique (choix, efficacité, rendement)

Type batterie chimique	Energie massique	Durée de vie
Batterie AgZn	150 Wh/kg	2 ans	usage unique
Batterie LiSOCL2	200 Wh/kg	3 ans	usage unique
ac	ac	ac	ac
Batterie NiCd	15 Wh/kg	5 à 10 ans	Rechargeable
Batterie NiH2	30 Wh/kg	2 à 3 ans	Rechargeable
Batterie au plomb/Acide	20-40 Wh/kg	5 à 12 ans	Rechargeable

Le recyclage des batteries (Parce que certaines se recyclent complétement)

Les batteries chimiques au plomb sont les plus faciles à recycler (Entièrement recyclable). De nombreuses filiales sont présentes sur le marché!

• recyclage par dé-sulfatage des électrodes (cyclage par impulsion électrique haute fréquence)
• recyclage par ajout de réactif chimique au sulfate
• recyclage par cyclage des batteries

Le stockage d'énergie sous forme de chaleur

L'énergie produite est stocké sous forme chimique (sels fondu) capable de restituer plus tard et la demande l'énergie sous forme calorifique. ex : Centrales solaires à concentration Solar 2.

Ou bien l'énergie est transférée à un fluide caloporteur et transformé en énergie électrique via une turbine à vapeur.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_solaire_thermodynamique

A effet mécanique

L'air comprimé

L'air est comprimé mécaniquement dans un réservoir et restitué à la demande sous forme mécanique.

Barrage d'eau

L'eau est transvasé d'une réserve basse altitude vers un bassin haute altitude par l'intermédiare de pompe électrique.Grâce à la gravité ,l'eau en redescendant, restitue sont énergie sous forme électrique par l'intérmédiaire de turbine/alternateur.

A pile à combustible

A compléter

Réfléxion sur les moyens de distribution

Produire de manière alétaoire une énergie consommée aléatoirement implique la nécessité de lisser et adapter aux besoins l'énergie produite. Ce réseau intelligent dédié à la gestion de l'énergie est appelé : SMART GRID.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Smart_grid Le smart grid est une des dénominations d'un réseau de distribution d'électricité « intelligent » qui utilise des technologies informatiques de manière à optimiser la production, la distribution, la consommation ainsi que de mieux mettre en relation l'offre et la demande entre les producteurs et les consommateurs d'électricité.

Dans le cas d'un système de micro-production d'énergie, il y aura besoin d'un micro "smart grid" qui pourrait être appelé "OPEN POWER GRID".

Grille (réseau) d'énergie Ouvert(e)

Fonction d'un réseau OPEN POWER GRID :

• Prévoir la production/consommation
• Mesurer la production/consommation en temps réel
• Piloter la distribution
• Gérer le stockage
• Gérer la maintenance
• Détecter les pannes
• Offrir des moyens de connections de production/consommation
• logger les données pour analyses.

etc

Besoin matériel

Convertisseur UP/DOWN

Convertisseur permettant d'abaisser et réguler la tension alernative ou continue.

Convertisseur DOWN/UP

Convertisseur permettant de réhausser et réguler la tension alernative ou continue.

Injecteur de réseau

Eqipement permettant de convertisseur une tension/courant vers un réseau normalisé(ex : 12V -> 240v 50HZ)

Auguilleur de charge

Equipement permettant d'aiguiller la production vers le consommateur.

Centrale de mesure

Tout équipement permettant de mesurer et transmettre l'information vers une unité distante.

etc

Besoin logiciel

A.D

Réfléxion sur les équipements utilisables

Répartitions par type de consommateurs

Beaucoup d'équipement consomme trop pour un travail rendu équivalent avec des équipements existants.

La production d'énergie est limité sur un camp. Comment gérer cette situation?

On peut, par exemple, faire une liste des équipements consommateurs d'électricité quotidien donc l'utilisation serait restreinte sur le camp et une liste d'équipement utilisable sans restriction.

Exemple de tableau : Classement par type d'appareil, consommation, type, rendement, Travail fourni.

Consommateur	Travail fourni	Puissance	Rendement	avantage
Ampoule filament 100W	lumière + chaleur	100W	Faible	système simple
Radio FM	Démodulation	10W	Correct	faible consommation
ac	ac	ac	ac	ac

Définir les besoins de consommation

On autre axe de réflexion concerne le type d'énergie à fournir. Certains moyens de production fabriqueront avec un meilleur rendement une énergie mécanique plutôt qu'électrique.

Une classification des besoins peut être ainsi opéré :

Exemple : Classification type des consommateurs d'énergie

CONSOMMATEUR	TYPE TRAVAIL	TYPE STOCKAGE	TYPE CONSOMMATION	ENERGIE
fer à repassé	chaleur	a.d	ponctuel	électrique
ac	ac	ac	ac	ac
ac	ac	ac	ac	ac

Réflexion sur la mise en pratique

Comment mettre en pratique :

Dimensionnement

• La première source d'énergie seront les panneaux solaires :

La technologie des panneaux solaires est la plus simple à comprendre et mettre en place. Elle constituera la première source d'énergie disponible et dont l'efficacité n'est plus à prouver. N'oublions pas qu'il s'agit d'un camp provisoire alternatif et dont les conditions météorologiques seront choisis de manière à favoriser au maximum la réussite. Des compétences en météorologies et en prévision météorologiques seront surement nécessaires.

Le dimensionnement devrait être de minimum : 10 000 W. Soit l'équivalent de 3 foyers 1/2.

Pourquoi 10 KW?

Simplement du au fait que les panneaux sont désormais suffisamment sensible pour produire 10% de leurs rendements maximum en ciel couvert.

Il reste donc une résiduel de 1KW capable d'entretenir une charge ou finir suffisamment d'énergie pour une urgence quelconque.

• La second source d'énergie facile est l'éolien.

Le problème de l'éolien est la nécessité impérative d'un vent soutenu. Les éoliennes sont encombrantes et prennent beaucoup de surface. Il serait jouable de les rendre mobiles sur camion/camionette (mode ouvert = lever, mode ou pas = au sol) et axer leurs production sur la demande et la disponibilité du vent. 1 Kw de puissance est tout à fait envisageable toujours dans l'idée d'apporter l'énergie suffisante pour répondre au besoin de charge et d'urgence.

Cela représente 2 à 3 grandes éoliennes d'un diamètre d'environ 3m non optimisé.

• La troisième source d'énergie facile est le groupe électrogène.

A huile végétale (la plus part des groupes diesels) de préférence permettant le recyclage mais aussi à essence car il est fort probable que la synthèse biologique d'un nouveau carburant proche du pétrole raffiné soit mise au point dans les 10 ans qui viennent. une solution concernant les dégagements de CO2 reste à développer.(filtre piégeur, etc...)

10 Kw de groupe électrogène seront nécessaires. Soit 3 groupes de 3500 KW équivalent à des petites carrioles à roulette.

• La quatrième source d'énergie est le réseau national.

Le but étant de produire de l'électricité mais en cas de perte totale, il sera nécessaire d'assurer la sécurité du camp.

L'idée étant aussi de fournir le trop plein d'énergie à EDF si besoin.

Le but étant de montrer que fabriquer de l'énergie de manière auto-suffisante est possible sur le long terme!

Un compteur de consommation/distribution électrique pourrait mesurer l'efficacité et comptabiliser le du consommé.

• La cinquième source d'énergie représente l'ensemble de toute les solutions alternatives à tester et expérimenter.

bobine tesla. Fusion froide. etc

• La sixième source d'énergie est celle des participants qui pourront connecté leurs propres sources à celle du camp à fin de participer à la production.

D'où la nécessité de réaliser/ou faire réaliser des bornes de distribution/connexion.

NE PAS VOIR PETIT :

La plus part des scientifiques PRO-ENR incitent à faire grand. Il semble que cela soit la clef du succès pour ce genre d'entreprise.

Les limites liées aux impératifs de sécurité.

La mise en place de moyen de production en énergie réclame la prise en considération des risques électrique (une formation de base du type H1B/H1V est facilement réalisable).

METHODE DE TRAVAIL

Pour réaliser un tel chantier, une seule méthode de travail peut fonctionner. Celle qui a été utiliser par les explorateurs de l'environnement spatial.

Simple et efficace, Cette pousse vers un véritable niveau de compétence et favorise l'échange de connaissance et de compétence.

Cette méthode ce définie par son but : A la fin du projet, l'ensemble des participants sont capables de reproduire, mettre en oeuvre, utiliser et maintenir le système réalisé.