Remplir un lac de moyenne montagne, avec de l'eau issue de la mer, pour pas cher
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darinze
4925
Squatteur·euse d’AF
Membre depuis 3 ans
Sujet de la discussion Posté le 14/12/2024 à 14:58:46Remplir 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 ]
darinze
4925
Squatteur·euse d’AF
Membre depuis 3 ans
2 Posté le 14/12/2024 à 15:05:31
A ce stade de ma réflexion je me dis que :
- un puits de 245 m on sait faire, c'est a priori pas compliqué
- un pipe-line de 45 km, je me dis qu'on sait faire aussi et que c'est a priori pas plus compliqué
La seule question à laquelle je ne sais pas répondre, et qui conditionne un peu tout : est-on capable de concevoir une machine à vapeur assez puissante pour remonter l'eau dont elle a besoin pour fonctionner ?
Réponse bonus : est-ce que la machine serait capable par bonheur de remonter plus d'eau que ce dont elle a besoin... ce qui serait tout bénef : il suffirait de vaporiser le surplus dans des brûleurs supplémentaires - plus simples que ceux de la machine, car nécessitant une température moindre - et l'envoyer directement dans le réseau de condensation.
A part cette question cruciale, mon projet me semble viable.
Alors vous me direz que ma machine ne fonctionne que par beau temps.
Oui.
Mais de une, l'ensoleillement de la Cerdagne est très satisfaisant. On parle de presque 300 jours de soleil par an.
De deuze, s'il ne fait pas beau, a priori je me dis que ce n'est pas utile de produire de l'eau. Le volume du lac constitue un tampon suffisant.
- un puits de 245 m on sait faire, c'est a priori pas compliqué
- un pipe-line de 45 km, je me dis qu'on sait faire aussi et que c'est a priori pas plus compliqué
La seule question à laquelle je ne sais pas répondre, et qui conditionne un peu tout : est-on capable de concevoir une machine à vapeur assez puissante pour remonter l'eau dont elle a besoin pour fonctionner ?
Réponse bonus : est-ce que la machine serait capable par bonheur de remonter plus d'eau que ce dont elle a besoin... ce qui serait tout bénef : il suffirait de vaporiser le surplus dans des brûleurs supplémentaires - plus simples que ceux de la machine, car nécessitant une température moindre - et l'envoyer directement dans le réseau de condensation.
A part cette question cruciale, mon projet me semble viable.
Alors vous me direz que ma machine ne fonctionne que par beau temps.
Oui.
Mais de une, l'ensoleillement de la Cerdagne est très satisfaisant. On parle de presque 300 jours de soleil par an.
De deuze, s'il ne fait pas beau, a priori je me dis que ce n'est pas utile de produire de l'eau. Le volume du lac constitue un tampon suffisant.
T'es pas obligé d'écouter toutes les conneries de DaRinze.
[ Dernière édition du message le 14/12/2024 à 15:15:09 ]
darinze
4925
Squatteur·euse d’AF
Membre depuis 3 ans
3 Posté le 14/12/2024 à 15:05:44
Donc ?
T'es pas obligé d'écouter toutes les conneries de DaRinze.
DocK'S
1614
AFicionado·a
Membre depuis 1 an
4 Posté le 14/12/2024 à 15:49:02
Paul-Max Debusch
127
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 3 semaines
5 Posté le 14/12/2024 à 17:05:52
En vrac :
Pour des raisons d'efficience :
- je placerait l'évaporateur en profondeur
- plutôt que 10 circuits, j’opterai pour un seul circuit primaire (au sodium fondu par exemple) à partir duquel serait alimenté un circuit secondaire qui réaliserait l'évaporation proprement dite (voir même par l'intermédiaire d'un circuit tertiaire). Nombre optimal de circuits à calculer. Chaque circuit peut également contribuer à l'élévation.
Alternative : production d’électricité solaire + électrolyse de l'eau de mer et recombinaison à hauteur du lac.
Dans les deux cas : que faire des saumure résiduelles sachant que leur déversement en mer perturberait sérieusement l’écosystème à l'endroit du déversement.
Pour des raisons d'efficience :
- je placerait l'évaporateur en profondeur
- plutôt que 10 circuits, j’opterai pour un seul circuit primaire (au sodium fondu par exemple) à partir duquel serait alimenté un circuit secondaire qui réaliserait l'évaporation proprement dite (voir même par l'intermédiaire d'un circuit tertiaire). Nombre optimal de circuits à calculer. Chaque circuit peut également contribuer à l'élévation.
Alternative : production d’électricité solaire + électrolyse de l'eau de mer et recombinaison à hauteur du lac.
Dans les deux cas : que faire des saumure résiduelles sachant que leur déversement en mer perturberait sérieusement l’écosystème à l'endroit du déversement.
darinze
4925
Squatteur·euse d’AF
Membre depuis 3 ans
6 Posté le 14/12/2024 à 17:10:29
Oui, les déchets c'est un vrai problème. Comme ils sont produits sur la rive du lac et non près de la mer, le rejet en mer n'est pas envisageable.
Le rendement de l'ensemble doit pouvoir être amélioré, ma réflexion est assez spartiate.
Tout repose sur la possibilité de monter plus d'eau que ce dont on a besoin pour monter de l'eau.
Le rendement de l'ensemble doit pouvoir être amélioré, ma réflexion est assez spartiate.
Tout repose sur la possibilité de monter plus d'eau que ce dont on a besoin pour monter de l'eau.
T'es pas obligé d'écouter toutes les conneries de DaRinze.
Polaroil
13268
Drogué·e à l’AFéine
Membre depuis 16 ans
7 Posté le 14/12/2024 à 17:18:06
C’est assez slippu (adj: qui a un gros slip) comme projet.
Je pense qu’effectivement la question du rendement valide ou invalide le truc.
Je pense qu’effectivement la question du rendement valide ou invalide le truc.
"And in the end, the love you take is equal to the love you make"
JohnnyG
10300
Drogué·e à l’AFéine
Membre depuis 15 ans
8 Posté le 14/12/2024 à 17:20:31
Pour les saumures, on poursuit la déshydratation et 2 options:
On arrive a faire du sel de table (question sur la purification)
Ou bien du sel "routier" pour le salage des routes...
La question que je me pose pour le pipeline est d'ordre géologique.
On a quoi comme sols ?
Et sismiquement ça donne quoi ?
Sinon l'idée est brillante je trouve.
On arrive a faire du sel de table (question sur la purification)
Ou bien du sel "routier" pour le salage des routes...
La question que je me pose pour le pipeline est d'ordre géologique.
On a quoi comme sols ?
Et sismiquement ça donne quoi ?
Sinon l'idée est brillante je trouve.
darinze
4925
Squatteur·euse d’AF
Membre depuis 3 ans
9 Posté le 14/12/2024 à 19:57:14
Le sol c'est du calcaire. Sismiquement c'est un quartier plutôt calme, la plaine du Roussillon.
J'ai pensé au sel de table et au salage des routes, dans le coin c'est utile. J'ai pensé aussi relancer la conservation par le sel
Non mais clairement le sel c'est le point délicat.
Tout tourne autour de la question sur la puissance de la machine vs l'eau dont elle a besoin pour produire cette puissance.
Je ne sais pas répondre à cette question. Tout en repensant aux trains du Far West je me dis que avec 1 litre à vaporiser y a moyen de pouvoir monter 1 litre d'eau sur 245 m.
J'ai pensé au sel de table et au salage des routes, dans le coin c'est utile. J'ai pensé aussi relancer la conservation par le sel
Non mais clairement le sel c'est le point délicat.
Citation de Polaroil :
Je pense qu’effectivement la question du rendement valide ou invalide le truc.
Tout tourne autour de la question sur la puissance de la machine vs l'eau dont elle a besoin pour produire cette puissance.
Je ne sais pas répondre à cette question. Tout en repensant aux trains du Far West je me dis que avec 1 litre à vaporiser y a moyen de pouvoir monter 1 litre d'eau sur 245 m.
T'es pas obligé d'écouter toutes les conneries de DaRinze.
Paul-Max Debusch
127
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 3 semaines
10 Posté le 14/12/2024 à 20:03:26
Pour calculer l'énergie nécessaire pour monter un litre d'eau à une hauteur de 245 mètres, on utilise la formule de l'énergie potentielle gravitationnelle :
E=m⋅g⋅h
E=m⋅g⋅h
Où :
mm est la masse de l'objet (en kilogrammes),
gg est l'accélération due à la gravité (9,81 m/s29,81m/s2),
hh est la hauteur à laquelle l'objet est soulevé (en mètres).
Un litre d'eau a une masse de 1 kg (approximativement). Remplaçons les valeurs dans la formule :
E=1 kg⋅9,81 m/s2⋅245 m
E=1kg⋅9,81m/s2⋅245m
Calcul :
E=2404,05 joules
E=2404,05joules
Donc, il faut 2404 joules (ou environ 2,4 kilojoules) pour monter un litre d'eau de 245 mètres.
Remarque : chiffre théorique ne tenant pas compte des pertes inhérentes au système choisi.
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