Moteur Vortex - Vortex engine

Le concept de moteur vortex ou moteur à vortex atmosphérique ( AVE ), proposé indépendamment par Norman Louat et Louis M. Michaud, vise à remplacer les grandes cheminées physiques par un vortex d'air créé par une structure plus courte et moins coûteuse. L'AVE induit un tourbillon au niveau du sol, résultant en un vortex semblable à une trombe naturelle ou à une trombe marine .

Un vortex atmosphérique expérimental australien utilisant la fumée comme traceur. Geoffrey Wickham .

Le brevet de Michaud revendique que l'application principale est que le flux d'air à travers les persiennes à la base entraînera des turbines à air à basse vitesse, générant 20% d'énergie électrique supplémentaire à partir de la chaleur normalement gaspillée par les centrales électriques conventionnelles. Autrement dit, l'application principale proposée du moteur vortex est en tant que " cycle de stabilisation " pour les grandes centrales électriques qui ont besoin de tours de refroidissement.

La demande proposée par Louat dans ses revendications de brevet est de fournir une alternative moins coûteuse à une tour ascendante solaire physique . Dans cette application, la chaleur est apportée par une grande surface de sol chauffée par le soleil et recouverte par une surface transparente qui emprisonne l'air chaud, à la manière d'une serre . Un vortex est créé par des aubes de renvoi placées à un angle par rapport à la tangente du rayon extérieur du capteur solaire . Louat a estimé que le diamètre minimum du capteur solaire devrait être de plus de 44 mètres pour collecter «l'énergie utile». Une proposition similaire consiste à éliminer le couvercle transparent. Ce schéma entraînerait la cheminée-vortex avec de l'eau de mer chaude ou de l'air chaud de la couche superficielle ambiante de la terre. Dans cette application, l'application ressemble fortement à un diable de poussière avec une turbine à air au centre.

Depuis 2000, les chercheurs croates Ninic et Nizetic (de la Faculté de génie électrique, de génie mécanique et d'architecture navale de l' Université de Split ) ont également développé cette technologie. et les brevets.

L'équipe de recherche solaire de l' Universiti Teknologi PETRONAS (UTP), en Malaisie, dirigée par le professeur Hussain H.Al-Kayiem, a développé le premier prototype expérimental d'une technologie de production d'énergie solaire à vortex (SVPG) qui utilise l'énergie solaire comme source de chaleur. Le prototype de base a ensuite fait l'objet d'une série de développements et d'améliorations des performances par intégration avec le stockage d'énergie thermique sensible (TES) et modification de la conception du générateur de vortex. L'équipe a réalisé et publié une évaluation expérimentale, une analyse théorique et des simulations informatiques du SVPG et a compilé les résultats dans un livre qui résume les principes fondamentaux de cette technologie.

Théorie de fonctionnement

Illustration conceptuelle d'un moteur vortex par Louis Michaud. Diamètre 200 m (660 pi) ou plus

(applicable principalement au brevet Michaud)

Vue en élévation (latérale) d'un moteur vortex de 80 m de large (260 pi). Il est principalement construit en béton armé . (48) est le niveau du sol (la surface du sol).

En fonctionnement, le vortex expulse de manière centripète de l'air extérieur plus lourd et plus froid (37), et forme donc une grande cheminée à basse pression d'air chaud (35). Il utilise environ vingt pour cent de la chaleur résiduelle d'une centrale électrique pour entraîner son mouvement d'air. En fonction des conditions météorologiques, une grande station peut créer une cheminée virtuelle de 200 m à 15 km de haut, évacuant efficacement la chaleur résiduelle de la centrale électrique dans la haute atmosphère plus froide avec une structure minimale.

Le vortex est commencé en allumant brièvement un chauffage diffus (83) et en entraînant électriquement les turbines (21) en tant que ventilateurs. Cela déplace l'air légèrement chauffé dans l'arène vortex (2). L'air ne doit avoir qu'une légère différence de température car de grandes différences de température augmentent le mélange avec l'air ambiant froid et réduisent l'efficacité. La chaleur peut provenir des gaz de combustion, des gaz d'échappement des turbines ou de petits appareils de chauffage au gaz naturel.

L'air dans l'arène monte (35). Cela aspire plus d'air (33, 34) à travers des persiennes de direction (3, 5), qui provoquent la formation d'un vortex (35). Dans les premiers stades, le flux d'air extérieur (31) est restreint aussi peu que possible en ouvrant des persiennes extérieures (25). La majeure partie de l'énergie thermique est d'abord utilisée pour démarrer le vortex.

Dans l'étape suivante de démarrage, le réchauffeur (83) peut être éteint et les turbines (21) contournées par des persiennes (25). A ce moment, la chaleur à basse température d'une centrale électrique externe entraîne le courant ascendant et le vortex via une tour de refroidissement transversale conventionnelle (61).

Au fur et à mesure que l'air quitte les persiennes (3, 5) plus rapidement, le vortex augmente en vitesse. L'élan de l'air provoque des forces centrifuges sur l'air dans le vortex, qui réduisent la pression dans le vortex, le rétrécissant davantage. Le rétrécissement augmente encore la vitesse du vortex car la conservation de l'élan le fait tourner plus vite. La vitesse de rotation est déterminée par la vitesse de l'air sortant des volets (33, 34) et la largeur de l'arène (2). Une arène plus large et une vitesse de persienne plus rapide provoquent un vortex plus rapide et plus serré.

L'air chauffé (33, 34) provenant de la tour de refroidissement transversale (61) pénètre dans l'arène vortex en béton (2) via deux anneaux de persiennes de direction (3, 5, hauteur exagérée pour plus de clarté) et s'élève (35). L'anneau supérieur de persiennes (5) scelle l'extrémité basse pression du vortex avec un rideau d'air épais, relativement rapide (34). Cela augmente sensiblement la différence de pression entre la base du vortex (33) et l'air extérieur (31). À son tour, cela augmente l'efficacité des turbines de puissance (21).

L'anneau inférieur des persiennes (3) transporte de grandes masses d'air (33) presque directement dans l'extrémité basse pression du vortex. La bague inférieure des persiennes (3) est cruciale pour obtenir des débits massiques élevés, car leur air (33) tourne plus lentement, et a donc des forces centripètes plus faibles et une pression plus élevée au tourbillon.

Des turbines pneumatiques (21) en rétrécissement à l'entrée de la tour de refroidissement (61) entraînent des moteurs-générateurs électriques. Les générateurs ne commencent à fonctionner que dans les derniers stades de démarrage, car une forte différence de pression se forme entre la base de l'arène vortex (33) et l'air extérieur (31). A ce moment, les volets de dérivation (25) sont fermés.

La paroi (1) et la bosse (85) retiennent la base du vortex (35) dans les vents ambiants en protégeant le mouvement d'air à faible vitesse (33) dans la base de l'arène, et en lissant le flux d'air turbulent. La hauteur du mur (1) doit être de cinq à trente fois la hauteur des persiennes (3, 5) pour retenir le vortex dans des conditions de vent normales.

Pour gérer la sécurité et l'usure de l'arène (2), la vitesse maximale prévue de la base vortex (33) est proche de 3 m / s (10 ft / s). Le vortex qui en résulte devrait ressembler davantage à un grand et lent diable de poussière de brouillard d'eau qu'à une violente tornade. Dans les zones inhabitées, des vitesses plus rapides peuvent être autorisées afin que le vortex puisse survivre dans des vents ambiants plus rapides.

La plupart des éléments numérotés sans nom sont un système de persiennes internes et de pompes à eau pour gérer les vitesses de l'air et le chauffage lorsque le moteur démarre.

Critique et histoire

Dans les premières études, il n'était pas absolument clair que cela pouvait être rendu réalisable en raison de la perturbation du vortex par vent de travers. Cela a motivé des études ultérieures avec la validation empirique en soufflerie du modèle CFD, qui concluent: «Les simulations à grande échelle soumises à un vent de travers montrent que la capacité de production d'électricité n'est pas affectée par les vents de travers.

Michaud a construit un prototype dans l' Utah avec son collègue Tom Fletcher.

De plus, selon la demande de brevet de Michaud, la conception a été initialement prototypée avec un «tourbillon de feu» à essence de 50 cm.

Le laboratoire de soufflerie de l'Université de Western Ontario, grâce à un investissement de démarrage du Centre for Energy de l'OCE, étudie la dynamique d'une version d'un mètre du moteur vortex de Michaud.

Breakout Labs, fondateur de PayPal, Peter Thiel, a parrainé un test AVE avec une subvention de 300 000 $ (2012). Les résultats préliminaires (2015) pour lesquels ont été rapportés dans l'Atlantique.

Désambiguïsation

Le terme «Vortex Engine» fait également référence à un nouveau type de moteur à combustion interne.

Voir également

Les références

Liens externes