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Remplir un lac de moyenne montagne, avec de l'eau issue de la mer, pour pas cher

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Sujet de la discussion Remplir un lac de moyenne montagne, avec de l'eau issue de la mer, pour pas cher
L'idée que je vais décrire me semble si simple : remplir un lac, avec de l'eau pure tirée d'eau de mer, totalement dessalée et dépolluée, avec une dépense énergétique infime - hors coût de l'infrastructure à mettre en place - et bien entendu, sans utilisation, ni rejet, d'un quelconque polluant, produit chimique, fumée, bruit, odeur, etc.

L'idée générale repose sur deux principes de niveau école élémentaire : les vases communicants et l'ébullition de l'eau.

Pour ma démonstration, je vais décider de remplir le lac de Vinça dans les PO.

6316373.jpg

Le lac est un lac de barrage sur le fleuve Têt qui se jette dans la Méditerranée, à 43 km de là. Il est situé à 240 m d'altitude. Pour rejoindre la mer au lac, il faut traverser une partie de la plaine du Roussillon, et ce faisant, couper l'autoroute vers l'Espagne, une voie ferrée, une route nationale ainsi que composer avec le réseau secondaire local.



Mon projet pose deux grandes problématiques :
1. amener l'eau de mer au plus près du lac
2. dépolluer totalement cette eau et n'en garder que l'eau chimiquement pure, que l'on déverse dans le lac



1. Amener l'eau de la mer au pied du lac
Le lac est situé à 240 m d'altitude.
Sur la rive du lac je creuse un puits de 245 m de profondeur. Au fond du puits je suis donc à 5 m sous le niveau de la mer.
Je fais ensuite venir un pipe-line, qui d'un côté plonge au fond du puits, de l'autre rejoint la mer et plonge sous sa surface. Le trajet du pipe-line suit le lit de la Têt, accusant de fait sur son parcours une pente quasi uniforme et peu accidentée. Par ailleurs, les ouvrages de franchissement de l'autoroute, du rail, de la nationale, sont déjà existants et ne nécessitent aucune modification : il suffit de passer sous les ponts.
Je remplis maintenant le pipe-line d'eau, en bouchant le côté puits. Puis j'ouvre le côté puits.
Je peux désormais retirer définitivement les pompes. Par le simple principe des vases communicants, le niveau d'eau au fond du puits va remonter de 5 mètres, et se stabiliser à celui de la mer. Je viens en quelque sorte de construire un puits sans fond : je peux tirer autant d'eau que je veux, sous réserve que je n'excède pas le débit du pipe-line, j'aurai toujours 5 mètres d'eau au fond du puits.

Mission réussie : pour pas un rond, hormis la construction du puits et du pipe-line, j'ai désormais de l'eau à volonté à 240 m sous la surface du lac de Vinça, par tous temps.



2. Purifier l'eau du puits

Pour peu qu'on installe des filtres sommaires côté mer, le pipe-line amène au fond du puits une eau composée :
- d'eau pure,
- de sel,
- de traces de composés volatils : huiles, mazouts, hydrocarbures,
- de traces de composés solides : bactéries et formes de vie primitives ayant traversé le filtre, algues unicellulaires, débris organiques microscopiques, sables, etc.

Première partie : remonter l'eau de là
Pour cela j'utilise une noria de godets, entraînée par une machine à vapeur.
Cette machine pour fonctionner a besoin de deux choses :
- de l'eau. Bon ben, de l'eau j'en ai à volonté au fond du puits.
- de la chaleur. Je l'obtiens avec des fours solaires construits sur le principe du four d'Odeillo.

6316421.png

Avec une surface totale d'héliostats de 2835 m², le four solaire atteint en son point focal une température de 3300° C. C'est beaucoup trop pour mon projet ! Par contre, 10 points théoriques de 330 C° deviennent de suite beaucoup plus intéressants.

Ces dix points permettent de vaporiser l'eau du puits. La vapeur produite actionne la machine, laquelle monte de l'eau, qui sera vaporisée à son tour et servira à monter une nouvelle fois de l'eau.

6316422.png

La vapeur est produite en deux fois : une première chauffe produit de la vapeur liquide, à une température légèrement supérieure à 100°C. Une surchauffe amène ensuite cette vapeur humide à l'état de vapeur surchauffée, à 350° C. Je me suis inspiré de la température utilisée sur les locomotives à vapeur du Far West.

Deuxième partie : purifier l'eau
Au cours de la vaporisation, l'eau du puits se sépare :
- l'eau pure et les composés volatils se retrouvent dans la vapeur,
- le sel et les composés solides restent dans le cuiseur. Un nettoyage régulier de cette partie du dispositif est donc à prévoir.

La vapeur + composés volatils est dirigée dans un réseau de tubes en quadrillage, ceci afin de maximiser la surface. Car le but est maintenant de condenser la vapeur et récupérer l'eau pure.
Le réseau est disposé en forme de losange incliné : la pointe Nord est plus haute que la pointe Sud. L'eau qui se condense sur les parois du réseau s'écoule ainsi naturellement par gravité, et se rassemble au bas du losange.
Pour accélérer la condensation, on injecte dans le réseau, parallèlement à la vapeur, un flux d'air froid, pompé au fond du puits et qui passe par une galerie de 1200 m de long enterrée à 5 m sous le sol. En pratique : ce sont 4 tronçons de 300 m connectés bout à bout , qui peuvent être non pas enterrés, mais simplement recouverts avec les gravats produits par le forage du puits.
L'air est pompé et réinjecté dans le réseau grâce à une pompe à air actionnée par la machine à vapeur.

L'eau condensée contient les traces d'hydrocarbures qui ont eux aussi condensé.
Comme ces composés sont plus légers que l'eau, ils restent à sa surface. Un siphon permet de les retenir, et de recueillir in fine l'eau pure.

Mission réussie : pour pas un rond, hormis la construction et l'entretien de la noria, de la machine à vapeur, des brûleurs et du réseau de condensation, j'ai désormais de l'eau pure à volonté, par beau temps.

Cette eau est déversée dans le lac de Vinça.

T'es pas obligé d'écouter toutes les conneries de DaRinze.

[ Dernière édition du message le 14/12/2024 à 15:25:34 ]

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11
Moi j'ai trouvé ça

MESURE DE LA PUISSANCE D'UNE LOCOMOTIVE VAPEUR

L’effort de traction, soit la force moyenne développée pendant un tour de roue sur le rail, est approximativement définie pour une locomotive à vapeur par la formule

    t = (c P d² s) / D 

avec
- c = constante = 0,85, dans certains cas plus faible pour des locomotives de faible puissance. 
- P = pression de la chaudière
- d = diamètre du cylindre
- s = longueur (course) du piston
- D = diamètre de la roue motrice 

L'effort de traction t correspond à la charge maximale pouvant être remorquée à très faible vitesse en fonction de la pente. La puissance ainsi définie au démarrage décroit cependant avec l’accélération. 
Cette formule, qui ne tient pas compte de la vitesse, a été ensuite remplacée par d’autres modes de calcul plus élaborés ou par des mesures par dynamomètre. Elle montre cependant que la puissance d'une locomotive est fonction de la pression P (ou timbre) de la chaudière. Le timbre qui était de l'ordre de 0,3 à 0,4 MPa (soit approximativement de 3 à 4 fois la pression atmosphérique) pour les premières machines, a progressé autour de 1 MPa (10 atmosphères) vers 1880, jusqu'à 2 MPa au XXe siècle. 

et ça me fait une jambe ma foi, assez bien pas mal belle. :oops2:

Yfodré exprimer t en joules.

T'es pas obligé d'écouter toutes les conneries de DaRinze.

[ Dernière édition du message le 14/12/2024 à 20:43:44 ]

12
Bon, il y aurait des calculs d'ingénierie à faire pour valider le truc. Un des gros problèmes théoriques pourrait venir des rendements de chaque élément.

Ensuite, je vois quelques problèmes de fonctionnement possibles. Voyons déjà le principal :
Le système de vases communicants pour amener l'eau au fond du puits ne peut fonctionner que si le pipeline est parfaitement étanche. S'il y a des appels d'air, l'eau va retomber en mer. Sur 43 km, ça me semble chaud de garder le pipeline parfaitement étanche à long terme. Je ne sais pas quelle taille d'entrée d'air suffit à déstabiliser le système, mais même de petites entrées vont nuire à son efficacité.
En cas de perte d'étanchéité suffisante pour vider le pipeline, l'opération de remise en route peut être assez lourde : après avoir localisé la fuite, puis l'avoir réparée, il faut remonter de l'eau et faire le vide d'air dans l'ensemble du pipeline pour retrouver le principe des vases communicants.

Ensuite, le système qui semble pas idiot dans sa conception technique, me pose un problème de principe : mine de rien, c'est quand même un gros chantier : gros puits à creuser, à maçonner (sinon attention la maintenance), pipeline, four solaire, etc.
Quelle quantité d'énergie grise cela va t-il représenter ? Ainsi qu'au fil du temps pour la maintenance du système, le remplacement des pièces, etc.
C'est pas le tout de concevoir un système "passif" : sa mise en oeuvre demande toujours une dépense de ressources et d'énergie. Sa maintenance aussi. N'oublions pas qu'on manipule de l'eau salée, donc corrosion, dépôts, toussa...
Et on a évoqué la question du rejet du sel.

D'où la question : avant de passer à une solution d'ingénierie, d'où vient ce manque chronique d'eau ?
La région est-elle naturellement désertique ? Aride ? Y a t'il trop de prélèvements sur les sources d'alimentations du lac ? Y a t-il trop d'habitants en amont ? Ou alors sont-ce les pratiques agricoles, avec des cultures inappropriées au climat et de l'arrosage massif même en plein jour en pleines canicules (illégal) ?

Rappelons que la transformation de la mer d'Aral en désert est exactement lié à ce problème : on a voulu cultiver massivement du cotton dans une région qui n'avait pas assez de précipitations pour ça. On a donc allègrement pompé dans les fleuves qui alimentaient cette mer jusqu'à l'assécher.

Donc, avant de mettre en oeuvre des solutions d'ingénierie, aussi futées soient-elles, mais consommatrices de ressources, avec des impacts écologiques pas négligeables et nécessitant de toutes façons de l'entretien à défaut d'énergie, ne faut-il pas plutôt s'attaquer aux causes et rétablir les équilibres hydrologiques ?

C'est à la fois une question pratique et une question philosophique : l'homme doit-il sans arrêt tordre le fonctionnement de la nature pour tenter de compenser le fait qu'il tord son fonctionnement au lieu de s'y adapter ?
L'aspect philosophique regarde chacun, mais d'un point de vue pratique, on voit quand même bien les limites de ce principe qu'on a déjà poussé nettement au delà de ce que la planète peut supporter.

l'ONU a signalé que désormais, 40 % des terres émergées sont devenues arides.
13
Je ne suis qu'un rêveur, pas un ingénieur scientifique.
Il y a certainement plein de points techniques à régler avant de penser à la mise en pratique de cette idée.
Mais je me dis que l'accès à de l'eau pure est l'enjeu des prochaines décennies.

Mon projet est durable et une fois l'infrastructure en place, il n'a besoin de rien à part du soleil et de l'eau de mer pour fonctionner. Il est silencieux et non polluant et ne dépend pas de brevets captifs ou de technologies propriétaires. C'est peut-être cela qui tranche avec l'esprit actuel : pas assez cher pour être pris au sérieux, mon fils.

Le manque chronique d'eau dans les PO résulte d'un manque chronique de pluies. On dit que c'est un des effets du changement climatique. Certains y croient, mais ça va être dur de s'attaquer aux causes et rétablir les équilibres hydrologiques.

T'es pas obligé d'écouter toutes les conneries de DaRinze.

[ Dernière édition du message le 16/12/2024 à 14:21:12 ]

14
Ne prend surtout pas mon post contre une attaque, ni envers toi, ni envers ton idée.

Pour tout te dire, il y a eu un moment dans ma vie (quand j'étais encore bien jeune) où je voulais faire une formation en serres avec en idée un projet de culture dans les zones désertiques en utilisant les serres et l'évaporation de l'eau comme système de désalinisation / irrigation. :mrg:
15
Je ne l'ai pas mal pris, il faut aussi des gens qui mettent le doigt sur les problèmes avérés ou potentiels.

T'es pas obligé d'écouter toutes les conneries de DaRinze.

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Merci Darinze pour avoir exposé ton idée. C'est plein de bon sens, et je ne suis pas assez ingénieur dans ce domaine pour réellement en évaluer la faisabilité. Mais comme j'aime bien parler/écrire, voici quelques réflexions...

La question de l'étanchéité du pipeline, évoquée par Will, est essentielle. Je me demande même si c'est techniquement possible...

La profondeur du puit devra aussi être bien supérieure à 245m car il faut aussi compenser les pertes de charge du trajet de l'eau pendant plus de 40 km. Combien ? Aucune idée... Pour une mine de charbon, on savait creuser à plus de 1000 m, donc ça doit être possible.
Ce puit devra aussi être étanche et large, car il y a beaucoup de choses à y faire passer (noria ou conduits de vapeur si le brûleur est placé au fond, conduits d'air, etc.). Mais encore une fois, on sait faire.

On l'a déjà dit aussi, mais le sel risque aussi de poser une multitude de soucis. Le principal à mon avis c'est l'encrassement du cuiseur lors de la production de vapeur. Les opération de nettoyage risquent d'être lourdes et complexes. On pourra peut-être envisager d'avoir plusieurs cuiseurs en réserve pour "dessaler" les uns pendant que les autres fonctionnent. Pour cette raison, il faudrait plutôt les installer en surface, et pas au fond du puit.
La corrosion due au sel devra aussi être bien prise en compte. Quelle sera la durée de vie de l'installation ?

Pour la dépollution des éléments légers (hydrocarbures), ce serait peut-être plus simple à faire en phase gazeuse (avant le condenseur) qu'en phase liquide ? à voir...

Enfin, tu parlais de système silencieux. Je me demande si une machine à vapeur peut vraiment être silencieuse ?

Bref, j'ai l'impression que l'investissement de départ devra vraiment être énorme, et que les coûts de maintenance seront aussi très importants. Certes l'énergie de départ (solaire) est gratuite, mais il faudrait que de "vrais" ingénieurs puissent évaluer le rendement (énergétique et financier) de l'opération. Sinon, on risque de se retrouver avec le lac d'eau douce le plus coûteux du monde !

Pour finir, je rejoins aussi Will sur le concept de "trouver de réponses technologiques aux problèmes posés par nos technologies" qui ne me semble pas souvent approprié. Il y a sans doute mieux à faire (de l'argent mieux dépensé) en travaillant sur les économies d'eau. Ex. : On sait combien de piscines privées sont remplies par l'eau de ce lac (y compris en période de canicule) ? Quelles sont les "pertes" dues aux fuites dans les réseaux d'eau potable (en moyenne 20% si j'ai bonne mémoire) ? Les surfaces de cultures intensives irriguées ? etc.
17
Citation de Vibraphonik :
La question de l'étanchéité du pipeline, évoquée par Will, est essentielle. Je me demande même si c'est techniquement possible...
On l'a déjà dit aussi, mais le sel risque aussi de poser une multitude de soucis.

L'étanchéité est une question que je me pose depuis le début également. Elle va de pair avec la sécurité. L'eau potable est l'enjeu des prochaines décennies, elle deviendra un enjeu rare et exciter de fait les convoitises et les tentatives d'appropriation.
Je pensais donc enterrer le pipe line. Si cela ne résout pas les problèmes d'étanchéité et d'appel d'air, ça les diminue. Ça protège aussi le tuyau des aléas climatiques.
De ce que j'ai retenu, la céramique reste la matière la plus résistante au sel.



Citation de Vibraphonik :
Le principal à mon avis c'est l'encrassement du cuiseur lors de la production de vapeur. Les opération de nettoyage risquent d'être lourdes et complexes.

L'encrassement est le corollaire obligatoire de la dépollution et dessalinisation de l'eau. Il faut donc imaginer dès le départ un système conçu pour faciliter l'opération quotidienne, si ce n'est plus fréquente, de nettoyage.


Citation de Vibraphonik :
Enfin, tu parlais de système silencieux. Je me demande si une machine à vapeur peut vraiment être silencieuse ?

Avec un pot serpentin, jsuis sûr ça passe. :noidea:


L'investissement est lourd mais le projet est durable. Une machine à vapeur reste assez simple dans sa conception. Elle peut survivre des années avec un entretien régulier. Elle n'est pas concernée par le problème posé par le sel.

T'es pas obligé d'écouter toutes les conneries de DaRinze.

18
Pourquoi vouloir amener l'eau de mer au plus près du lac pour la traiter et pas l'inverse: traiter l'eau à la source et ensuite amener l'eau douce au lac ?

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19
Bonne question.
Surtout que l'eau douce est plus légère que l'eau salée.

Citation :
De ce que j'ai retenu, la céramique reste la matière la plus résistante au sel.

Là, on rentre dans des problèmes d'ingénierie que je be maîtrise pas, mais la céramique est aussi un matériau très rigide. Même si tu dis que la région est sage au niveau sismique, il semble que le risque y dit très élevé.
https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Risque_sismique_dans_les_Pyr%C3%A9n%C3%A9es-Orientales
Et apparemment il y a une activité sismique non négligeable.

Après, c'est pas du tout un domaine que je maîtrise (bien que mon ex-beauf fabrique des robots pour la maintenance des canalisations). Ce ne serait sans doute pas le seul pipeline au monde en zone sismique. Il doit donc exister des solutions.

Sachant que si la tête s'ouvre... inch'Allah, ton pipeline est mort de toutes façons.

Comme dans doute une partie du réseau de distribution d'eau potable.

Ce qui repose encore la question de faire dépendre des approvisionnements en eau potable de grosses infrastructures centralisées au lieu deb solutions locales beaucoup plus résilientes en cas de pépin.

En tous cas, ça plaide aussi pour la desalinisation près de la mer : si le tuyau est interrompu, il y a au moins une chance que l'approvisionnement restes assuré au niveau du point de desalinisation. Alors que sinon, il faut réparer potentiellement 43 km de tuyau avant de recommencer à dessaler.
20
Il y a pas mal de verrous techniques à faire sauter, mais pour moi le gros point noir est économique.
Forer un tunnel sur 45 km on l'a déjà fait, c'est le tunnel sous la manche, pour moi on est clairement dans un projet de ce type d'envergure.

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