La depresión torre solar: aspectos científicos y técnicos por François MAUGIS, Asociación de Medio Ambiente Energético. (De acuerdo a la información proporcionada por el Empresa SUMATEL)

1. Introducción

El principio de funcionamiento de la torre de vacío del profesor francés. Edgard NAZARE que había bautizado como "torre de vórtice" o "central de energía aerotérmica" (para comparar con el "motor de vórtice atmosférico" del ingeniero canadiense Louis MICHAUD), se puede abordar desde dos ángulos diferentes: el enfoque "termodinámico" o el enfoque de la “mecánica de fluidos”.

1.1. El enfoque termodinámico (principio de Carnot)

Partimos del hecho de que la diferencia de temperatura entre las capas superior e inferior de la atmósfera, induce una eficiencia de ciclo (un pequeño%) que se aplica a una cantidad de calor evacuado por la torre en función de su tamaño y de la velocidad. aire ascendente. Esto da la potencia mecánica recuperable general. Por supuesto, una serie de parámetros modifican estos cálculos, pero la guía está ahí. Por lo tanto, NAZARE concluye diciendo que si el equilibrio de Arquímedes está a una altitud dada, hay un estado de temperatura.

La diferencia entre la temperatura del aire a nivel del suelo (en la entrada de la torre) y la temperatura del aire a la altitud, en el nivel de equilibrio (en la parte superior del fenómeno de remolino) constituye, por lo tanto, el ciclo de Carnot. .

1.2. El enfoque de la "mecánica de fluidos" (ecuación de Bernoulli)

Partimos del hecho de que la atmósfera del suelo tiene una curva de estado (temperatura y humedad) que puede inducir o no una célula convectiva (nube). La torre solo está presente para transformar la celda convectiva en un fenómeno de vórtice. En la naturaleza, este vórtice solo puede establecerse bajo condiciones específicas. Si no se cumplen estas condiciones precisas, solo tenemos “burbujas convectivas” desordenadas. Es la ecuación de Bernoulli asociada con los cálculos de "caída de presión y capas límite" la que da la potencia mecánica del sistema en función de la curva de estado de la atmósfera.

1.3. Resultados de estos dos enfoques

La empresa SUMATEL (evocado en este documento) trabajó con el profesor NAZARE en el enfoque “Carnot” durante años. Luego trabajó en el enfoque de "mecánica de fluidos" con la curva de estado de la atmósfera. En ambos casos obtuvo resultados de potencia mecánica muy similares. Al confirmar la realidad de las primeras hipótesis, esta consistencia de resultados ha fortalecido a la empresa SUMATEL en la persecución del proyecto y de los esfuerzos de investigación y desarrollo.

Prototipo de torre solar Vortex hecha por Sumatel

2. Modo de operación

Es la diferencia de temperatura entre el aire en altitud (parte superior del tubo atmosférico) y el aire en la base de la torre, que opera el sistema. No es, como a veces se ha dicho erróneamente, la diferencia de temperatura entre la base y la parte superior de la torre real.

La torre de vórtice explota "una burbuja térmica natural" y, por tanto, la diferencia entre la densidad del aire que entra en la base de la torre y la densidad del aire en la parte superior del tubo. La puesta en rotación de esta masa de aire permite constituir una chimenea "ficticia" (la tuba o columna de aire rotatorio) de altura mucho mayor que la de la torre (chimenea real), lo que aísla el fenómeno de la ley. “Altitud-presión-temperatura” y por tanto induce una altitud de equilibrio.

La potencia de la torre (mecánica de Bernoulli vuela) depende únicamente del producto: "diferencia de densidad por altura de la tuba".

Es la diferencia de temperatura entre el aire en el suelo y el aire en la parte superior del tubo lo que determina la velocidad de ascenso del aire.

Los cálculos de NAZARE, los de SUMATEL, así como los encomendados a "XJunior" y "Mathematics Partner", confirman que se respetan las reglas generales mencionadas anteriormente. La torre de vórtice funciona como un fenómeno atmosférico natural y sigue las mismas reglas y las mismas leyes matemáticas que se aplican a estos fenómenos.

Hasta la fecha, esto es lo que se ha demostrado:

• el fenómeno puede comenzar solo o artificialmente
• el fenómeno puede ser autosuficiente
• el fenómeno sube en la atmósfera
• la dirección de rotación no importa (casi cero Coriolis)
• Una gran masa de aire permite la estabilidad y potencia del fenómeno y la altura del snorkel
• Solo la curva de estado de la atmósfera (temperatura-humedad) y las curvas adiabática y pseudoadiabática regulan el fenómeno.
• El fenómeno produce un poder mecánico significativo del cual solo una parte puede ser explotada (bajo pena de asfixia)
• el fenómeno produce agua de condensación en la torre, pero en pequeñas cantidades (flujo bifásico)
• el fenómeno produce frío en grandes cantidades (menos de 0 ° C en el vórtice dentro de la torre)
• el fenómeno crea nubes de altitud (función de la curva de estado de la atmósfera) y, en determinadas condiciones, lluvia

Las evoluciones en comparación con el proyecto inicial del profesor Nazaré

Las observaciones indicadas anteriormente llevaron a SUMATEL a modificar la geometría de la torre modificando la relación entre las dos secciones de paso de aire (en la base de la torre y en el cuello venturi).

Para Nazare, teníamos que tener una sección de admisión de aire diez veces más grande que la sección del cuello venturi, SUMATEL devolvió esta proporción a 7.

Para una torre de 300m que sería del tamaño de un primer prototipo operacional y verdaderamente demostrativo, el flujo de aire sería 130 toneladas / segundo para un delta de temperatura (diferencia de temperatura entre la entrada de aire en la base de la torre y la parte superior del fenómeno de remolino) de 30 ° C y un contenido de humedad de 85%. En este caso, la potencia mecánica explotable sería 250MW, la velocidad del aire sería 4m / s en la entrada de la torre a nivel del suelo y 200 m / s (nota: más de 700 km / h !!) en el paso venturi (diámetro 50 m en lugar de 30 calculado por Nazare) para una inercia de 100 t / s.

Dado el tamaño de estas torres y las perturbaciones atmosféricas generadas localmente (nube, lluvia o llovizna, enfriando el aire en 2 3 km alrededor de la torre), no hace falta decir, como dijo Nazare, que estarán ubicados lejos de las zonas urbanizadas y, por supuesto, en regiones cálidas.

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