Problématique de la Production Energétique

1) Présentation du concept énergétique :

 Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, de fabriquer de la chaleur, de la lumière et de produire un mouvement.
 Elle est fournie par un carburant (liquide ou gazeux, énergie fossile ou non).
 L'énergie cinétique correspond quant à elle à l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement réel (courants marins, air…).

Sources Documentaires :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Energie
http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=1724

2) Problématique :

 La Cité doit être autosuffisante en matière de production énergétique. Il est donc indispensable de diversifier nos sources d’approvisionnements et de production énergétiques.

3) Objectifs :

 Utilisation optimale des sources énergétiques naturelles disponibles sous la Cité et dans son périmètre avoisinant.
 Les énergies contenues dans la nature doivent être capables de nous fournir une quantité croissante de travail mécanique pour générer de la production électrique pour l’emploi de machines (machines-outils, chaudières et moteurs)…
 Nous utiliserons en priorité des énergies dites renouvelables en utilisant des sources énergétiques dites « naturelles ». Exemples : Energie géothermique, énergie hydrolienne, maréthermique, osmotique…
 Cependant, nous élargirons notre réflexion à d’autres types de sources énergétiques pour faire face à l’ensemble de nos besoins éventuels qu’il nous est impossible d’évaluer à l’heure actuelle…

4) Organisation technique :

 La source prioritaire d’alimentation énergétique de la Cité sera de nature Géothermique
 Il existe deux possibilités d’approvisionnement de ce type de ressource : le forage géothermique et l’utilisation de brèches naturelles.
 Pour optimiser les ressources naturelles et préserver l’environnement l’utilisation des brèches naturelles et autres fumeurs noirs seront privilégiés même s’il faut prévoir également un approvisionnement par forage.
 La Cité devra être donc positionnée au dessus (ou proche) de ce type de ressources pour faciliter l’exploitation de la source
 La source géothermique idéale devra atteindre des températures minimales de 300 à 350°C.

5) Déroulement des phases du processus de production et modalités de stockage :

 1ère Phase : Captage optimale de l’eau chaude
Il faudra mettre en place un système d'échangeurs car on ne pourra pas utiliser directement l'eau des fumeurs noirs (eau à environ 350°C ce qui est plus que suffisant pour faire fonctionner un générateur).
Cependant, tout un système de filtre sera nécessaire pour éviter que l'eau de la source n'encrasse les échangeurs.

 2ème Phase : Transformation de l’eau en vapeur
Dans la seconde partie de l'échangeur on utilisera de l'eau très pure, la pression sera fournie par l’évaporation de l’eau à 300°C.
En effet, dans les centrales on utilise généralement de la vapeur d'eau à 300°C dans les turbines car, à cette température il n'y a pas de condensation. L’eau est alors considérée comme un fluide supercritique : à ce moment là peu importe les variations de pression, seul un abaissement de la température pourrait créer une condensation et donc engendrer un retour en phase liquide.
Ce qu’il est important d’éviter car il ne faut pas que l'eau se condense dans les turbines.

 3ème Phase : Mise en fonctionnement des turbines
Cette vapeur entraînera alors un système de turbine et nous voila alors en possession d'énergie mécanique.

 4ème Phase : Rotation des volants d’inertie pour stocker l’énergie mécanique produite
Les turbines entraîneront via un système de réducteur les 2 anneaux concentriques qui feront le tour de la citée et qui serviront de volant d'inertie. Avec une masse et un diamètre suffisant on pourra stocker l'énergie dont on aura besoin. Il faudra bien sur un temps "d'activation" pour permettre aux volant d'inertie d'atteindre la vitesse voulu, a mon avis ça ne se fera pas en quelques jours ...

 5ème Phase : Chauffage du ballon tampon
Une fois que la vapeur a traversé les turbines, on l'utilisera pour chauffer le ballon tampon qui servira à maintenir la température de la citée. Il y a 2 avantages à cela :
-stockage de l'énergie thermique
-condensation de la vapeur pour recommencer le cycle.
N.B. : On va donc utiliser au bas mot 70 à 80% de l'énergie fournie par la géothermie, puisque qu'on fait de la cogénération : mécanique + thermique.

6) Réflexions complémentaires :

 Il faudrait compléter cet apport en créant un réseau d’approvisionnement complémentaire dans le périmètre immédiat de l’emplacement de la Cité
 Ce réseau pourrait être constitué de centrales thermiques extérieures autonomes à proximité de sources d’eau chaudes avoisinantes.
 Ces centrales pourraient être reliées à la Cité en continu par des câbles sous marins qui approvisionneraient la Cité
 On pourrait également envisager : soit de mettre en place un système de « navettes » sous marines entre les centrales extérieures et la Cité. Elles seraient chargées de collecter l’énergie pour la ramener à la Cité (principe des stations services).
 La Cité étant constituée de modules, ils pourraient directement s’approvisionner en énergie auprès de ces centrales extérieures
 Sur ce modèle de centrales extérieures autonomes, on pourrait diversifier les sources d’approvisionnement énergétiques en créant non seulement des centrales géothermiques mais aussi hydrolienne et maréthermique

7) Enjeux :

 Il faudrait donc faire un tri de toutes les énergies, si on dispose d'énergie thermique, alors on essaye de l'utiliser telle quelle, sans transformation et donc en limitant les pertes.
 Il faudrait faire une étude approfondie pour trouver le point de rendement optimum. Car proportionnellement sur une grosse pompe on à moins de frottement que sur plusieurs petites (pour avoir une puissance équivalente). Par contre 1 seule pompe signifie quantité de tuyaux et donc de perte de charge... Le juste milieu ne sera pas facile à trouver.