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Cheminées Equatoriales ou Tropicales de Denis Bonnelle

Cheminée à air saturé en vapeur d’eau

Cheminée à chaleur latente d'évaporation (vaporisation / condensation)


Le principe de fonctionnement de cette « cheminée équatoriale » ou « cheminée tropicale » inventée par Denis Bonnelle consiste à récupérer la chaleur latente de condensation de l’eau.

* Qu’est-ce que la « chaleur latente » ? Voir l’explication à la fin de cette page.

Il s’agit d’une cheminée à air chaud ascendant (type Schlaich), mais sans serre collecteur de chaleur. Cette cheminée utilise le même principe que les « tours énergétiques » de Zaslavsky, c'est-à-dire qu’elle fait partie des « tours à vaporisation d’eau » mais arrive à l’effet opposé (air plus chaud que l’ambiant).

Cette « cheminée océanique » ne serait pas construite en dur (béton ou acier), mais en matériaux textiles souples et, tout comme pour la cheminée de Sorensen, les turbines seraient localisées au sommet de la tour (et non à la base de la cheminée) de manière à ce que la pression à l’intérieur du conduit souple soit supérieure à la pression extérieure (et donc que le conduit ne s’aplatisse pas et ne se déforme pas).
Livre de Denis BONNELLE (en français) : ’Vent Artificiel « tall is beautifull »’, 2003, Editions du Cosmogone, 15€
Livre de Denis BONNELLE (en français) : ’Vent Artificiel « tall is beautifull »’, 2003, Editions du Cosmogone, 15€
Le principe de fonctionnement est le suivant : la tour « flotte » et se déplace au dessus de l’eau océanique chaude de manière à introduire dans le conduit de la cheminée de l’air chaud saturé en vapeur d’eau.
Ayant la même température que l’air ambiant, cet air s’élève quand même dans le tube, non pas par simple effet cheminée, ni du fait que la masse molaire de la vapeur d’eau (18 g/mol) est environ 1/3 plus faible que celle de l’air (azote 28 g/mol ; oxygène 32 g/mol), mais parce que à une certaine altitude en refroidissant à l’intérieur de la tour, la vapeur d’eau va se condenser ! (accessoirement cette eau douce pourra être récupérée !).
En se condensant, l’eau restitue sa chaleur latente et celle-ci va chauffer air qui se trouve à l’intérieur de la cheminée à cette altitude là. Cet air chaud va monter et par la même occasion aspirer vers le haut l’air qui se trouve en bas de la cheminée.

Par rapport à une tour solaire type Manzanares, à la même hauteur relative, au dessus de l’altitude où l’eau se condense, la différence de température entre l’air intérieur et l’air extérieur serait supérieure pour ce type de «cheminées marines».

Dans son livre « Vent Artificiel : Tall is beautiful » Denis Bonnelle expose plus en détail son invention et décrit de quelle manière flotte à la surface de l’océan le dispositif de capture de l’air saturé en vapeur d’eau, qui de plus serait équipé de voiles et entraîné par le vent !
Cela permettrait à son dispositif de se déplacer de manière à bénéficier d’une source quasi illimitée d’air chaud et saturé en vapeur d’eau (l’océan !) tout en guidant ce flux d’air à l’intérieur du conduit de la cheminée.

Mais surtout, l’un des avantages supplémentaires de ce type de cheminées océaniques c’est la possibilité qu’elles procurent aux humains de prévenir les cyclones : une flottille de plusieurs centaines de cheminées équatoriales tournant inlassablement en rond sur le lieu de formation des cyclones les priverait d’air chaud saturé en humidité et refroidiraient la surface de l’océan.

Bien entendu, la concrétisation de ce type de projet nécessitera de résoudre un certain nombre de contraintes techniques, pour lesquelles Denis Bonnelle indique des pistes dans son livre (Vent Artificiel : « tall is beautiful »), comme par exemple comment :
• et avec quoi supporter les turbines au sommet de la cheminée ?
• rapatrier sur les continents et ensuite jusqu’aux villes l’électricité produite ?
• récupérer et valoriser l’eau douce qui se sera condensée à l’intérieur de la cheminée ?
• optimiser le meilleur contact thermique entre l’eau chaude et l’air, de manière à le saturer de vapeur ?
De plus il donne des arguments pour essayer de convaincre les assureurs et réassureurs de financer des projets et installations de ce type de manière à prévenir des dégâts de plusieurs milliards de dollars et des centaines de pertes de vies humaines dus à des cyclones comme « Katrina »!!!

En conclusion : non seulement ce type de cheminée produit une énergie renouvelable sans émissions de CO2, mais en plus elle permettrait de lutter contre les ouragans, et 'last but not least' produit de l'eau douce !


* Qu’est-ce que la « chaleur latente » ?

Premier exemple : si vous faites chauffer de l’eau dans une casserole, la température augmente régulièrement, disons de 20°C, jusqu’à la température d’ébullition à 100°C si vous habitez en bord de mer (moins si vous résidez en montagne). Puis vous aurez beau continuer à chauffer, et chauffer encore, la température de l’eau n’augmente plus ! La seule chose qui se produit c’est que de l’eau liquide devient gazeuse (vapeur) et la quantité d’eau dans votre récipient diminue.

Pour chauffer 1kg d’eau de 20°C à 100°C il faut fournir environ 320 KJ, puis ensuite pour faire passer la totalité ce kg d’eau à l’état gazeux (la température restant toujours à 100°C) il faut fournir 2250 kJ, c'est-à-dire environ 7 fois plus.
Pour faire évaporer l'eau, on doit donc fournir de l'énergie. Les molécules d'eau absorbent cette énergie individuellement. Du fait de cette absorption d'énergie les liaisons hydrogène reliant les molécules d'eau entre elles se cassent. Les molécules sont maintenant à l'état gazeux; sous forme de vapeur d'eau. Pendant l'évaporation une molécule d'eau absorbe de la chaleur, qu'on appelle chaleur latente.

La chaleur latente c'est donc la quantité de chaleur qu'il faut fournir à un kg de matière pour la faire changer d'état physique : passage de l’état solide à liquide (fusion) ou bien passage de l’état liquide à gazeux (évaporation) ; aux conditions d'équilibre à la température considérée.
La chaleur latente de vaporisation de l’eau est l'énergie qui est absorbée par les molécules d'eau pour s'évaporer. Lorsque la vapeur d’eau repasse en phase liquide (condensation) on récupère cette énergie.


Il en va de même pour la transition solide – liquide (fusion) : on doit fournir de l'énergie.
La chaleur latente de fusion de la glace d'eau est l'énergie qu'il faut fournir à un glaçon de 1kg à 0°C pour qu'il fonde et devienne une flaque d'eau à 0°C.
Bien entendu, dans l'autre sens (solidification), on récupère cette chaleur.

Deuxième exemple : si vous préparez 1 litre de limonade avec 900g d’eau à 25°C et 100g d’eau très fraîche à 0°C, la température de votre boisson sera de 22,5°C.
Alors que si vous préparez 1 litre de limonade avec 900g d’eau à 25°C et 100g de glaçons à 0°C, la température de votre boisson sera de 14,6°C (donc plus fraîche). Ce "froid" supplémentaire a été fourni par l'énergie latente de fusion des glaçons !


La chaleur latente est exprimée en kilojoule par kilogramme (kJ/kg).
La chaleur latente de vaporisation de l'eau est 2250 kJ/kg à la pression normale et à une température de 100°C.
Et la chaleur latente de fusion de la glace d'eau pure est de 330 kJ/kg à la pression normale et à une température de 0°C (pour de l’eau de mer qui est salée, d’autres paramètres entrent en jeu).
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