torre solare vortex: Funzionamento

La depressione torre solare: aspetti scientifici e tecnici da François MAUGIS, Ambiente Energy Association. (Secondo le informazioni fornite dalla società SUMATEL)

1. introduzione

Il principio di funzionamento della torre di depressione insegnante Francese Edgard Nazare che aveva battezzato "torre vorticosa" o "centrale aerotermica" (per essere paragonato al "motore a vortice atmosferico" dell'ingegnere canadese Louis MICHAUD), può essere affrontato da due diverse angolazioni: l'approccio "termodinamico" o l'approccio "fluidodinamica".

1.1. L'approccio termodinamico (principio di Carnot)

Partiamo dal fatto che la differenza di temperatura tra gli strati superiori ed inferiori dell'atmosfera, induce un'efficienza del ciclo (pochi%) che viene applicata ad una quantità di calore evacuata dalla torre in funzione delle sue dimensioni e della velocità. aria in aumento. Ciò fornisce la potenza meccanica recuperabile complessiva. Ovviamente una serie di parametri modificano questi calcoli, ma la linea guida c'è. NAZARE conclude quindi dicendo che se l'equilibrio di Archimede è a una data altitudine, c'è una temperatura di stato.

La differenza tra la temperatura dell'aria a livello del suolo (all'ingresso nella torre) e la temperatura dell'aria superiore in equilibrio (nella parte superiore del fenomeno vortex) è pertanto il ciclo di Carnot .

1.2. L'approccio della "meccanica dei fluidi" (equazione di Bernoulli)

Partiamo dal fatto che l'atmosfera proveniente dal suolo ha una curva di stato (temperatura e umidità) che può o meno indurre una cella convettiva (nuvola). La torre è presente solo per trasformare la cella convettiva in un fenomeno di vortice. In natura, questo vortice può essere stabilito solo in condizioni specifiche. Se queste precise condizioni non sono soddisfatte, si hanno solo “bolle convettive” disordinate. È l'equazione di Bernoulli associata ai calcoli di "caduta di pressione e strati limite" che fornisce la potenza meccanica del sistema in funzione della curva di stato dell'atmosfera.

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1.3. I risultati di questi due approcci

SUMATEL l'azienda (menzionati in questo documento) ha lavorato per anni con il professor NAZARE sull'approccio "Carnot". Ha poi lavorato sull'approccio della "meccanica dei fluidi" con la curva di stato dell'atmosfera. In entrambi i casi ha ottenuto risultati di potenza meccanica molto simili. Confermando la realtà delle prime ipotesi, questa coerenza di risultati ha rafforzato l'azienda SUMATEL nel perseguimento del progetto e degli sforzi di ricerca e sviluppo.

sumatel torre solare

prototipo torre solare realizzato da Vortex Sumatel

2. modo

È la differenza di temperatura tra l'aria in quota (parte superiore del boccaglio atmosferico) e l'aria alla base della torre che fa funzionare il sistema. Non è, come talvolta è stato erroneamente detto, la differenza di temperatura tra la base e la sommità della torre vera e propria.

La torre vortex sfrutta "una bolla termica naturale" e quindi la differenza tra la densità dell'aria che entra alla base della torre e la densità dell'aria nella parte superiore dello snorkel. La rotazione di questa massa d'aria permette di costituire un camino "fittizio" (la tuba o colonna d'aria rotante) di altezza molto maggiore di quella della torre (camino reale), che isola il fenomeno dalla legge. “Altitudine-pressione-temperatura” e quindi induce un'altitudine di equilibrio.

La potenza della torre (meccanica dei fludies di Bernoulli) dipende solo dal prodotto: "differenza di densità per altezza della tuba".

È la differenza di temperatura tra l'aria al suolo e l'aria nella parte superiore dello snorkel che determina la velocità di risalita dell'aria.

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I calcoli di NAZARE, quelli di SUMATEL, così come quelli affidati a "XJunior" e "Mathematics Partner", confermano il rispetto delle regole generali sopra menzionate. La torre vortice funziona come un fenomeno atmosferico naturale e segue le stesse regole e le stesse leggi matematiche applicate a questi fenomeni.

Ad oggi, la seguente potrebbe essere mostrato:

  • il fenomeno può iniziare da solo o artificialmente
  • il fenomeno può essere autosufficiente
  • il fenomeno sale nell'atmosfera
  • il senso di rotazione è irrilevante (Coriolis quasi zero)
  • Una grande massa d'aria permette la stabilità e la potenza del fenomeno e l'altezza dello snorkel
  • Solo la curva di stato dell'atmosfera (temperatura-umidità) e le curve adiabatiche e pseudoadiabatiche regolano il fenomeno.
  • Il fenomeno ha prodotto una potenza meccanica significativa solo parte che può essere sfruttata (pena di soffocamento)
  • il fenomeno produce acqua di condensa nella torre, ma in piccole quantità (flusso bifase)
  • il fenomeno produce freddo in grandi quantità (meno di 0 ° C nel vortice interno alla torre)
  • il fenomeno crea nuvole di quota (funzione della curva di stato dell'atmosfera) e, in determinate condizioni, pioggia
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Le modifiche rispetto al progetto originale del professor Nazare

Le osservazioni di cui sopra portano l'azienda SUMATEL per modificare la geometria della torre cambiando il rapporto tra la sezione di passaggio dell'aria due (alla base della torre e la gola venturi).

Nazare, si deve avere una sezione di ingresso dell'aria dieci volte maggiore della sezione del collo del venturi, SUMATEL portato alla presente relazione 7.

Per una torre di 300m che sarebbe la dimensione di un primo prototipo funzionante ed effettivamente dimostrativo, il flusso d'aria sarebbe tonnellate 130 / secondo a una differenza di temperatura (differenza di temperatura tra l'ingresso dell'aria alla base la torre e la parte superiore del fenomeno vortex) di 30 ° C e una umidità del 85%. In questo caso, la potenza meccanica utile sarebbe 250MW, la velocità dell'aria sarebbe 4m / s all'ingresso della torre a terra, e 200 m / s (nota: più di 700 km / h !!) nel collo venturi (diametro 50 m anziché 30 calcolato Nazare) ad una inerzia di 100 t / s.

Date le dimensioni di queste torri e perturbazioni atmosferiche generate localmente (nuvolosità, la pioggia o pioggia, l'aria di raffreddamento a 2 3 km intorno alla torre) è ovvio, come detto Nazare, che essi saranno collocati lontano da centri abitati, e, naturalmente, nelle regioni calde.

Altro:

- Informazioni sul lavoro di SUMATEL
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- Dati di contatto della Energy Environment Association:

Ambiente Energy Association
strada 7 Fontaine Chaalis
60300 Montlognon
energie.environnement@wanadoo.fr

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