L'approche cosmo énergétique : Nouvelle approche crédible?

[Transparence]

La quantité d'énergie semble dérisoire par rapport au rayonnement solaire, mais ce genre de comparaison est trompeuse.
C'est comme dire que 1% du Sahara suffirait à fournir l'humanité en électricité, outre les problèmes de transports et de stockage, il faut quand même se rendre compte que cela représente 90 000 km^2, soit, par exmple deux fois la région Midi-Pyrénées...

- Non, ce n'est pas trompeur. C'est une donnée qui fait prendre conscience que nous avons un gisement énergétique colossal à portée de main.
- 1% de la surface du Sahara, c'est tout simplement ridicule à l'échelle de la planète. Et on parle ici de la consommation électrique mondiale, pas uniquement de celle de la France. Produire des miroirs plans en série, on sait faire.
- Il n'y a plus de problèmes de stockage dans le cadre d'un réseau HVDC global (transferts trans-méridiens de l'électricité, 5% de perte pour 3000km, transferts de 6500km possibles). Le surcout lié au transfert d'électricité solaire d'Afrique du nord vers l'Europe représente environ un demi centime d'euros.
- Les systèmes de stockage conduisent à une baisse du cout des centrales car cela permet d'étaler la production électrique et on peut donc avoir une turbine de puissance plus faible.

Transparence il n'y a pas que les coûts de maintenance mais l'amortissement de la construction à prendre en charge !

C'est pris en compte dans les couts du kWh indiqués.
kWh CSP saharien aujourd'hui = 8 centimes d'euros. (Avec un taux d'intérêt de 6,7%)

Source : http://www.spg-gmbh.com/UserFiles/File/ ... ompare.pdf


- Une centrale solaire saharienne (centrale avec parabolic trought, Egypte) ayant une surface collectrice de 2,2 km2 produit 1 TWh/an (soit mille milliards de watts-heures par an).
- La consommation mondiale annuelle en électricité est d'environ 16 000 TWh
- Une centrale ayant une surface collectrice de 35 000 km2 (un carré de 190 km de coté) est donc suffisante pour répondre à la totalité de la consommation mondiale.
- Surface du Sahara : 9 000 000 km2
- Surface de la France : 550 000 km2
- Surface de la Belgique : 34 000 km2

NB :
- Il y a 6,5 milliards d'hommes sur Terre. Si chaque être humain installe 5,5 m2 de miroirs (il y a de nombreux déserts chauds sur la planète), on arrive aux 35 000 km2. - Pour les surfaces collectrices équivalentes en Europe du sud, multiplier environ par 1,5 - 2 (on comprend l'intérêt de constuire les centrales en zone sahélienne et non en Europe).
- Les surfaces collectrices correspondent aux surfaces des miroirs : multiplier par 3 pour tenir compte des zones nues, sans miroirs, et obtenir les surfaces des centrales (centrale du type parabolic trought). On arrive à une surface de 35 000*3 = 105 000 km2 (= Un carré de 330 km de coté = 1,1% de la surface du Sahara)

- Avec une centrale type Solarmundo en zone saharienne (Fresnel based CSP, système 15% plus économique mais qui nécessite une surface un peu plus élevée), multiplier le résultat par 1,28. On arrive avec Solarmundo à environ 45 000 km2 de surface collectrice.

[ktche]

L'entropie thermodynamique créée par la combustion des fossiles est parfaitement rayonnée vers l'extérieur

Ce qui est rayonné, il me semble, c'est l'énergie. Effectivement ce bilan-là est nul puisqu'on est à l'équilibre. Le bilan entropique ne se calque pas forcément sur le bilan énergétique.

Pour discuter de ce point, on peut repartir de la note 3 de la page 2 du document de Nicole Jacquin. Je t'accorde qu'elle manque de clarté par confusion dans les indices. Un schéma vaut mille discours est l'adage qu'il aurait fallu y appliquer...

[GillesH38]

- Non, ce n'est pas trompeur. C'est une donnée qui fait prendre conscience que nous avons un gisement énergétique colossal à portée de main

en fait les hommes n'existent que par cette énergie depuis le début, ce n'est pas vraiment nouveau .

NB :
- Il y a 6,5 milliards d'hommes sur Terre. Si chaque être humain installe 5,5 m2 de miroirs (il y a de nombreux déserts chauds sur la planète), on arrive aux 35 000 km2. - Pour les surfaces collectrices équivalentes en Europe du sud, multiplier environ par 1,5 - 2 (on comprend l'intérêt de constuire les centrales en zone sahélienne et non en Europe).

certes, on n'a besoin que d'une dizaine de m2 solaire par personne pour couvrir tous nos besoins énergétiques. Sauf qu'encore une fois ce n'est pas si simple que ça en a l'air !

a) même 5 m2 de miroirs paraboliques par etre humain coutent assez cher, va acheter une petite glace en magasin ! La plupart des etre humains ne peuvent pas se le payer.

b) il faut aussi acheter le système de conversion en électricité, le transport, etc...

c) tous les coûts que tu donnes ne sont valables encore une fois avec le prix actuel des fossiles. mais avec le prix actuel des fossiles, le CSP n'est pas compétitif !

d) sans fossile, ou avec un fossile beaucoup plus cher, ça couterait beaucoup plus cher ! Tu dis qu'on peut fabriquer du verre, de l'acier, et du cuivre avec du solaire et de la biomasse. Admettons, mais quel en est le coût .? as-tu un joli tableau comme ci-dessus réévalué dans ces hypothèses?

e) enfin, même avec stockage de la chaleur, ça m'étonnerait qu'n réseau meme mondial soit ajustable sur demande Qu'est ce que tu fais si une tempete de sable arrive sur ta centrale, et après la nuit? A moins peut etre d'etre considérablement surdimensionné, ce qui augmentarait d'autant le coût du kWh.

bref ce n'est que superficiellement facile, en realité le coût serait tres supérieur, surtout si on devait se passer de fossile !

[GillesH38]

L'entropie thermodynamique créée par la combustion des fossiles est parfaitement rayonnée vers l'extérieur

Ce qui est rayonné, il me semble, c'est l'énergie. Effectivement ce bilan-là est nul puisqu'on est à l'équilibre. Le bilan entropique ne se calque pas forcément sur le bilan énergétique.

Pour discuter de ce point, on peut repartir de la note 3 de la page 2 du document de Nicole Jacquin. Je t'accorde qu'elle manque de clarté par confusion dans les indices. Un schéma vaut mille discours est l'adage qu'il aurait fallu y appliquer...

oui ben justement, elle se mélange un peu les pinceaux a mon avis, la miss Jacquin.

L'énergie rayonnée correspond aussi à une entropie rayonnée dQ/Te (ça elle le dit). Il est exact que dSe <0, mais il est faux de dire que dSi = 0 en l'absence de combustion de fossile ! l'entropie etant une fonction d'état, la Terre est en équilibre aussi bien pour l'énergie que pour l'entropie, et donc dSi=-dSe > 0 . C'est ce que je signale en disant que la Terre illuminée par le Soleil et réemettant son rayonnement thermique fait en elle meme une grosse production d'entropie ! de toutes façons il FAUT un processus dissipatif pour avoir une structure dissipative, la vie ne pourrait pas exister si on n'avait pas ce dSi !

maintenant il est exact que les fossiles rajoutent de l'entropie, mais l'essentiel est rayonné en augmentant juste tres legerement le rayonnement thermique. Il y a un petit résidu qui reste dans la Terre effectivement qui est du
1°) a la variation d'entropie de la réaction de combustion a 20 °C (environ), qui est a mon avis faible parce que ca consomme du 02 qui produit du CO2 + H20 (d'ailleurs si la vapeur d'eau se condense ca pourrait meme etre < 0)
2°) au RC qui augmente un peu la température de la Terre et donc un peu son entropie. Mais cet effet n'a strictement aucune influence concrète à part ceux du réchauffement (mais si la Terre se refroidissait ce serait aussi problematique bien que l'entropie diminuerait !)

bon bref l'entropie n'est pas un poison, je le répète, si vous mettez votre casserole sur le feu vous augmentez l'entropie de l'eau, ca vous empeche pas de mettre des nouilles dedans !

[Transparence]

en fait les hommes n'existent que par cette énergie depuis le début, ce n'est pas vraiment nouveau .

Il est vraiment temps de le redécouvrir : peu de personnes ont connaissance de ce potentiel et sont estomaquées quand on leur indique ces données : "quoi ? 1% ? c'est pas possible ! Mais pourquoi on ne se lance pas massivement dans le solaire ?" (Tu peux faire l'expérience autour de toi)

a) même 5 m2 de miroirs paraboliques par etre humain coutent assez cher, va acheter une petite glace en magasin ! La plupart des etre humains ne peuvent pas se le payer.

Tu compares le prix d'un produit de 20cm2 avec celui d'un produit (la surface de miroirs d'une centrale solaire de 100, 500 ou 1000MWe) de plusieurs centaines de km2 : absurde.

b) il faut aussi acheter le système de conversion en électricité, le transport, etc...

Les coûts d'investissement sont connus : à puissance installée égale, ils sont inférieurs à ceux du nucléaire (voir WETO).

c) tous les coûts que tu donnes ne sont valables encore une fois avec le prix actuel des fossiles. mais avec le prix actuel des fossiles, le CSP n'est pas compétitif !

Il est évident, mathématique, que si les fossiles augmentent, le kwh fossile sera encore plus cher et le kwh solaire sera encore plus compétitif par rapport aux fossiles (même si l'augmentation des fossiles augmentera dans l'absolu le cout du solaire dans un premier emps, c'est à dire tant que le système énergétique sera majoritairement fossile, d'où l'urgence d'en sortir). Le carburant des centrales solaires est complètement gratuit. Ce n'est pas le cas des autres centrales (charbon, pétrole, gaz, Uranium etc.)

d) sans fossile, ou avec un fossile beaucoup plus cher, ça couterait beaucoup plus cher ! Tu dis qu'on peut fabriquer du verre, de l'acier, et du cuivre avec du solaire et de la biomasse. Admettons, mais quel en est le coût .? as-tu un joli tableau comme ci-dessus réévalué dans ces hypothèses?

Il reste largement assez de fossiles (charbon en particulier) et d'Uranium pour mettre en place le nouveau système énergétique propre et durable. Ensuite : plus besoin des fossiles, ni de fission nucléaire.

e) enfin, même avec stockage de la chaleur, ça m'étonnerait qu'n réseau meme mondial soit ajustable sur demande

Plus le réseau est grand, moins les fluctuations sont importantes (c'est statistique).

Qu'est ce que tu fais si une tempete de sable arrive sur ta centrale, et après la nuit? A moins peut etre d'etre considérablement surdimensionné, ce qui augmentarait d'autant le coût du kWh.

- Si une unité de production est affectée sur un total de 10 000 unités en réseau et réparties dans le monde entier, l'impact de la tempete est nul.
- Le nettoyage des miroirs prend quelques heures.

bref ce n'est que superficiellement facile, en realité le coût serait tres supérieur, surtout si on devait se passer de fossile !

La technologie est là : allons-y !

[GillesH38]

La technologie est là : allons-y !

ben de toutes façons, puisque des projets sont en cours, attendons de voir ce que ca donne ! si c'est économiquement intéressant, pas de raison effectivement que ça ne se développe pas, parce que pour le coût des fossiles, on est à peu près sur que ça va augmenter ... .

[Transparence]

La technologie est là : allons-y !

ben de toutes façons, puisque des projets sont en cours, attendons de voir ce que ca donne ! si c'est économiquement intéressant, pas de raison effectivement que ça ne se développe pas, parce que pour le coût des fossiles, on est à peu près sur que ça va augmenter ... .

Mais c'est incroyable de lire cela ! : cela fait 20 ans qu'elles fonctionnent les centrales (SEGS, USA, 350MWe), les centrales commerciales fonctionnent ici et maintenant, c'est une technologie qui a fait ses preuves, et dont on connait parfaitement le coût (investissement, fonctionnement). Ouvre les yeux ! "Attendons de voir" est donc complètement à coté de la plaque. Il ne faut pas "attendre de voir", il faut AGIR, communiquer sur la technologie, et vite ! (désolé pour le ton, mais c'est lourd de lire toujours les mêmes propos non fondés).

Attendre la fin du pétrole et des fossiles en général est une approche qui ne conduit nulle part. Ou plutôt si, au chaos. J'ose espèrer que personne ici ne souhaite cela.

[GillesH38]

Mais c'est incroyable de lire cela ! : cela fait 20 ans qu'elles fonctionnent les centrales (SEGS, USA, 350MWe), les centrales commerciales fonctionnent ici et maintenant, c'est une technologie qui a fait ses preuves, et dont on connait parfaitement le coût (investissement, fonctionnement). Ouvre les yeux ! "Attendons de voir" est donc complètement à coté de la plaque. Il ne faut pas "attendre de voir", il faut AGIR, communiquer sur la technologie, et vite ! (désolé pour le ton, mais c'est lourd de lire toujours les mêmes propos non fondés).

Attendre la fin du pétrole et des fossiles en général est une approche qui ne conduit nulle part. Ou plutôt si, au chaos. J'ose espèrer que personne ici ne souhaite cela.

ben euh tu sais je ne me suis pas trop occupé de la consctruction des centrales nucléaires ni des barrages moi . Je te dis simplement que si c'est intéressant, ça va se développer tout seul, je pense que les banquiers vont etre interessés a preter de l'argent à des entrepreneurs qui vont etre intéressés pour en gagner ! donc ça va se mettre en place assez rapidement non?

de toutes façons si ça produit de l'électricité, ca n'entre pas vraiment en concurrence avec le pétrole, mais plutot avec le charbon et le gaz, et du charbon on en a encore pas mal !

[Ferdi]

Un autre exemple simple en reprenant celui de Gilles (très bon exposé par ailleurs) : on a 1 litre eau froide et 1 litre eau chaude. Avec une machine (dite de Carnot) on peut extraire du travail, par exemple du courant électrique alimentant une ampoule.
Mais à la fin, on a 2 litres d'eau tiède un peu moins chaude que si on les avait mélangés. La différence provenant de l'énergie dissipée par l'ampoule.

Si on met l'ensemble (flacons + générateur isolé + ampoule) dans une enceinte parfaitement isolée, 3 cas :
- génération de courant : L'air chauffé par l'ampoule va réchauffer l'eau tiède
- mélange des 2 flacons : eau tiède directe
- attendre suffisamment longtemps que l'eau chaude réchauffe l'air qui à son tour va réchauffer l'eau froide.

Au final, la température de l'eau tiède (et de l'air) sera la même dans les 3 cas. Et on ne peut plus rien en "tirer". On peut dire, philosophiquement, que le système est "mort".

Cet espace clos est rempli de matière qui émet un rayonnement (en permanence absorbé puis réemis) pouvant être capté (toujours à l'intérieur de cet espace) pour produire un flux d'électron qui à son tour pourra produire un travail, le système n'est pas mort à mon sens (mais je présent un couille quelque part).
L'augmentation d'entropie n'est elle pas directement liée à l'expansion de l'univers où les rayonnements finissent par se diluer indéfiniment??????

[energy_isere]

Cet espace clos est rempli de matière qui émet un rayonnement (en permanence absorbé puis réemis) pouvant être capté (toujours à l'intérieur de cet espace) pour produire un flux d'électron qui à son tour pourra produire un travail, le système n'est pas mort à mon sens (mais je présent un couille quelque part).
L'augmentation d'entropie n'est elle pas directement liée à l'expansion de l'univers où les rayonnements finissent par se diluer indéfiniment??????

?

Si c'est au rayonnement "du corps noir" auxquel tu fait allusion, c'est d' un flux de photon qu' il faut parler. Pas d' electrons.

Les parties exposées au soleil des satellites rayonnent (des photons) en Infra rouge pour garder l' equilibre thermique. Ils ne rayonnent pas des electrons car sinon ils se chargeraient continuement en charge positive (puisqu' ils émetraient des charges négatives).

D'ailleurs comme le dit Gilles pour la terre c'est rigoureusement pareil. (réemissions d' Infrarouge, et du coté nuit le bilan est négatif, réemission nette d' energie sous forme de photons Infra rouges)

[ktche]

@Gilles

Si cela ne t'embête pas trop, continuons à décortiquer l'exposé de N. Jacquin. J'aimerai profiter de tes lumières sur le sujet pour le mettre à l'épreuve et en tirer éventuellement quelque chose de plus ferme.

Tout d'abord, reformulons la note de N. Jacquin pour lever l'ambiguité sur les indices

La terre, en tant que système thermodynamique fermé mais non isolé présente une variation entropique dS que l'on peut décomposer en deux termes

dSi représente la contribution de variation d'entropie due aux transformations purement interne au système

dSe réprésente la contribution de variation d'entropie due aux flux énergétiques qui traversent la frontière du système.

Ainsi, dSe contient déjà la variation d'entropie due au rayonnement de la terre. C'est d'ailleurs apparent dans le fait qu'il s'exprime sous la forme dQe*(1/Ts - 1/Tt) : dQe/Ts c'est la variation d'entropie due au flux entrant dans le système et dQe/Tt c'est la variation d'entropie due au flux sortant du système.

En l'absence de consommation de fossile, dSi est la variation d'entropie due à l'ensemble des phénomènes géothermiques. Et effectivement, affirmer que cette variation est nulle ou même négligeable par rapport à celle qui se surajoute par la consommation des fossiles, c'est aller un peu vite en besogne.

Cependant... compte tenu des propos ultérieurs de N. Jacquin, il y a une autre interprétation possible. Lorsqu'elle trace la frontière entre le système terre et le reste de l'univers, elle pose implicitement celle-ci autour de la biosphère, c'est-à-dire le système dont on cherche à définir les conditions de soutenabilité. Dans ce cas, le sous-sol profond d'où provient le flux géothermique en est exclu et la variation d'entropie correspondante doit être comptabilisé dans dSe, qu'il faudrait reformulé en tenant compte de cette composante. dSi devient alors effectivement un terme non nul uniquement s'il y a des transformations irréversibles alimentés par les fossiles au sein même de la biosphère.

Evidemment, est-ce que cette interprétation est cohérente avec le reste de son exposé ? Celà reste à déterminer. Et si non, où faudrait-il porter le fer ?

Dans l'éventualité où l'on peut raisonnablement partir de cette interprétation, la question de la soutenabilité "entropique" peut alors se poser en ces termes : à partir de quel niveau le facteur dSi rend le bilan dS = dSi + dSe incapable d'alimenter les mécanismes dissipatifs propres au vivant ? Cette question est peut-être mal posée, ou carrément sans aucune pertinence...

[Transparence]

de toutes façons si ça produit de l'électricité, ca n'entre pas vraiment en concurrence avec le pétrole, mais plutot avec le charbon et le gaz, et du charbon on en a encore pas mal !

Cela rentre directement en concurrence avec les fossiles : voiture électrique.

Devise du jour :

Avec le solaire, on peut se faire des houilles en or

[GillesH38]

La terre, en tant que système thermodynamique fermé mais non isolé présente une variation entropique dS que l'on peut décomposer en deux termes

dSi représente la contribution de variation d'entropie due aux transformations purement interne au système

dSe réprésente la contribution de variation d'entropie due aux flux énergétiques qui traversent la frontière du système.

Ainsi, dSe contient déjà la variation d'entropie due au rayonnement de la terre. C'est d'ailleurs apparent dans le fait qu'il s'exprime sous la forme dQe*(1/Ts - 1/Tt) : dQe/Ts c'est la variation d'entropie due au flux entrant dans le système et dQe/Tt c'est la variation d'entropie due au flux sortant du système.

exact, c'est vrai pour tous les systèmes.

En l'absence de consommation de fossile, dSi est la variation d'entropie due à l'ensemble des phénomènes géothermiques. Et effectivement, affirmer que cette variation est nulle ou même négligeable par rapport à celle qui se surajoute par la consommation des fossiles, c'est aller un peu vite en besogne.

non, dSi n'est pas du qu'aux phénomènes géothermiques. L'absorption d'un photon visible du Soleil, et sa réémission sous forme de N photons infrarouges (en gros N=20 puisque qu'on passe d'un rayonnement de corps noir à 6000 K à celui a 300 K) est en lui-même un processus irréversible fabriquant de l'entropie. Pas besoin de géothermie ou de combustion de fossiles, un corps inerte exposé au rayonnement solaire (la Lune par exemple) en produit tout autant.

Ce terme dSi equilibre exactement le dSe plus haut pour que dS = dSe+dSi = 0, puisque la Terre chauffée au Soleil est a l'équilibre.


C'est ce dSi qui est "utilisé" par des structures dissipatives (la vie, mais les phénomènes atmosphériques et les cellules de convection de l'océan sont aussi des structures dissipatives entretenues par le flux solaire).

Le dSi rajouté par les fossiles est négilgeable par rapport au rayonnement solaire total (voir le "cube" de Transparence), meme si il est tres important par rapport a l'énergie solaire utilisée par l'homme.

[Ferdi]

Cet espace clos est rempli de matière qui émet un rayonnement (en permanence absorbé puis réemis) pouvant être capté (toujours à l'intérieur de cet espace) pour produire un flux d'électron qui à son tour pourra produire un travail, le système n'est pas mort à mon sens (mais je présent un couille quelque part).
L'augmentation d'entropie n'est elle pas directement liée à l'expansion de l'univers où les rayonnements finissent par se diluer indéfiniment??????

?

Si c'est au rayonnement "du corps noir" auxquel tu fait allusion, c'est d' un flux de photon qu' il faut parler. Pas d' electrons.

Les parties exposées au soleil des satellites rayonnent (des photons) en Infra rouge pour garder l' equilibre thermique. Ils ne rayonnent pas des electrons car sinon ils se chargeraient continuement en charge positive (puisqu' ils émetraient des charges négatives).

D'ailleurs comme le dit Gilles pour la terre c'est rigoureusement pareil. (réemissions d' Infrarouge, et du coté nuit le bilan est négatif, réemission nette d' energie sous forme de photons Infra rouges)

Je parlais bien d'un rayonnement infrarouge qui peut être capté et transformé en courant électrique.

[GillesH38]

d'une façon générale, la création d'entropie , synonyme d'irréversibilité (le fameux "dSi" ) est aussi une source potentiel de travail, comme l'exemple de Sceptique le démontrait. En fait c'est ce dSi qui correspond à "l'énergie libre" (qui existe bien, pas seulement chez les sites type quanthomme, mais ça ne veut pas du tout dire qu'elle est gratuite !) : ça mesure l'énergie libre potentiellement transformable en travail ou en énergie "organisée" (type stockage chimique, électricité, etc...). Tout ce qu'on appelle les "sources d'énergie " sont en fait des sources de captage d'énergie libre pour les transformer en travail, en utilisant un phénomène a priori irréversible : chute de l'eau dans les rivières, flux géothermique, combustion des fossiles, desintegration nucléaire, degradation du rayonnement solaire, etc, etc....

le rendement maximal est obtenu quand on a totalement transformé ce dSi en travail. Dans ce cas le bilan d'entropie est nul, et on a transformé le phénomène au départ irréversible en une machine réversible.

exemple concret : si vous utilisez totalement l'énergie d'une chute d'eau pour faire tourner unn alternateur qui charge une batterie, tout ça supposé sans aucune perte, alors vous pouvez inverser le phénomène en utilisant la batterie pour faire tourner une pompe qui remonte l'eau au départ. Toute dissipation (frottement, effet Joule) correspond à une perte d'énergie libre, un terme dSi > 0, et de l'irréversibilité créée : avec les pertes, vous n'arriverez finalement qu'à faire remonter une partie de l'eau en haut, le reste est irrémédiablement perdu (sauf à faire appel à une autre source d'énergie libre, bien sur).