CONCLUSIONS

Le point de départ de cette étude s'est imposé lors de la lecture, dans le cabinet d'un docteur, d'une revue décrivant l'avenir possible et prometteur de l'éolien volant. Nombre de projets futuristes et ambitieux y étaient présentés qui dépassent nos compétences mais un ballon éolien simple semble ( pour certains aspects ) pouvoir être abordé, du moins pour la partie mécanique, avec les connaissances acquises dans les classes préparatoires avec une utilisation nécessaire de l'outil informatique ( simulations et sorties graphiques notamment ..)

L'étude concerne donc, le principe d'une éolienne volante de basse altitude (typiquement 100 m et 500 m). Sa puissance limitée par les dimensions du ballon porteur se situerait entre 10 et 100 KW, pour un vent nominal de 15 m/s.

Les calculs ont révélé l'importance énorme de la technologie du câble qui doit à la fois sécuriser le ballon et transporter l'énergie produite vers le sol. Le carbone est parfaitement adapté à ces 2 contraintes. Pour se convaincre, des ascenseurs ont déjà des câbles carbone et EDF étudie des lignes de transport de l'énergie avec des conducteurs à base de fibres carbone. L'acier est à proscrire.

Les avantages ont été décrits ailleurs, mais les plus importants sont la mobilité, l'absence d'emprise au sol, la recherche de vents plus forts et réguliers en altitude, l'utilisation dans des zones reculées ou sur des lieux de catastrophes

Le ballon à l'hélium retenu ressemble à un prototype déjà en expérimentation avec une forme torique ( Voir plus loin )

Nos dimensions sont : R=6 m, r = 4 m, H = 6 m, donnant un volume V = 377 m3 disons V = 380 m³

Le diamètre intérieur autorise une éolienne de diamètre 7 m au moins, fournissant une puissance

Ce projet se propose de calculer le positionnement du ballon, compte tenu de nombreux paramètres, dont: la géométrie du ballon, son aérodynamique, la vitesse du vent, la nature du câble et de son matériau .....

Nous ferons souvent allusion au cas le plus contraignant, explicité ci-dessous.

La sécurité impose un rapatriement au sol, à partir d'une vitesse de 30 m/s du vent, peut-être déjà vers 25 m/s. La section du câble est dimensionnée pour ce pire cas de vent et est conservée pour tous les câbles.

Les études scientifiques le prouvent, en haute altitude les vents sont plus importants qu'au sol.

Par contre vers 1000 m, la vitesse du vent est le double de celle au sol. Et quand on sait que la puissance produite varie comme le cube de la vitesse du vent, on peut donc récupérer beaucoup plus d'énergie en altitude. ( Christina Archer Université de Californie ).

Ex : La vitesse du vent passe par exemple de 15 m/s à 100 m à 20 m/s entre 300 et 500 m. Le rendement est doublé ( 1.25)³ .

Une cartographie des vents au-dessus de 50 m existe déjà ( Ken Caldeira Institution Carnégie ). Beaucoup d'organismes fournissent des atlas de distribution de vent et de qualité de vent. Exemple canadien

Vitesse du vent : Voici un document ( voir site ) qui donne la vitesse du vent en fonction de l'altitude H2 quand on connaît la vitesse à l'altitude H1

Classe de rugosité	Longueur de rugosité z₀	Types de surfaces
0	0.0002 m	Eau: mers, lacs
0.5	0.0024 m	Terrains découverts avec surfaces nues, p. ex: béton, pistes d'atterrissage, gazon tondu, etc.
1	0.03 m	Terrains agricoles découverts, sans clôtures ni haies, év. avec des constructions éparpillées et des collines peu profilées
1.5	0.055 m	Terrains agricoles avec quelques bâtiments et des haies de 8 m de hauteur distantes de plus de 1 km
2	0.1 m	Terrains agricoles avec quelques bâtiments et des haies de 8 m de hauteur distantes d'env. 500 m
2.5	0.2 m	Terrains agricoles avec de nombreux bâtiments, des buissons et des plantes ou des haies de 8 m de hauteur distantes d'env. 250 m
3	0.4 m	Villages, petites villes, terrains agricoles avec de nombreuses haies ou de hauts arbres, forêts, terrains très accidentés
3.5	0.6 m	Grandes villes avec de hauts bâtiments
4	1.6 m	Grandes villes avec de hauts bâtiments et des gratte-ciel

Exemple : près du sol à 2 m; le vent est à 10 m/s, sur un sol de champs cultivés sans construction. L'indice de rugosité vaut Zo = 0.03, la vitesse du vent à 300 m d'altitude est de 13.8 m/s, donc un gain de 38 % qui conduira à une puissance multipliée par 2.64, ce qui est très important.

Calcul de performance : le site suisse ci-dessus fournit, une étude probabiliste ( certainement intéressante à mettre en place ) permettant d'estimer au mieux la production d'énergie connaissant la distribution annuelle des vents et de leur vitesse. Le site permet de simuler une production

Les éoliennes sont conçues pour démarrer avec un vent de 3 à 4 m/s, trouve le bon régime entre 12 et 15 m/s et atteignent leur limite de sécuritévers 325 à 30 m/s.

Faut-il rappeler que la production d'énergie propre et durable est d'actualité? L'idée est donc d'amener en altitude avec des engins volants ( de tout type ), des générateurs activés par le vent et produisant de l'électricité. ci dessous Skystream 2.5 kW , 3.7 m wind turbine voir http://www.altaerosenergies.com/

- Le vent est une ressource durable et gratuite. Certes les régions à fort contraste de température dans les couches atmosphériques, sont mieux loties que d'autres.

- Encombrement au sol limité, sans infrastructure au sol, permettant la mobilité des équipements

Plus réguliers, plus rapides qu'au sol ( voir plus haut ) et s'affranchissent des remous, des reliefs ....

a) Comme en témoignent de nombreux articles, un dispositif pour des altitudes de l'ordre de 500 m, peut se transporter d'un lieu à l'autre, assez facilement.

b) Cette mobilité pourrait être très utile pour des populations vivant dans des territoires extrêmes, isolés avec quelquefois des populations en voie de développement. Un peu d'électricité permettrait à l'enseignement d'atteindre des régions très isolées.

c) Cette mobilité permettrait aussi une alimentation électrique de fortune, rapide en cas de catastrophes naturelles, surtout pour des hôpitaux.

- Rapatriement au sol rapide pour des éoliennes à moins de 1000 m, ce qui n'est pas le cas des systèmes à haute altitude. Un orage qui se développe en 1 heure, permet le rapatriement du ballon, alors que pour les systèmes au dessus de 1000 m l'opération devient rapidement impossible.

- Récupération de l'énergie électrique et automatisation surveillée du système, par le câble de sustentation.

- Paraît-il, la surface du globe terrestre exploitable en éolien, pourrait passer de 13 à 43% par rapport à l'éolien au sol.

- Peu de déchets en fin de vie, aucun danger pour la santé ( particules, gaz à effet de serre, ...radioactivité, CO² ..)

- La mobilité qui est un atout pour les petites éoliennes dont l'encombrement ne dépasse pas 10-12 m, donc de puissances entre 10 et 50 KW, devient un inconvénient pour des structures plus grandes. Le déplacement routier pose problème, de même que la protection, au sol, par vent violent.

- Surveillance en cas de tempête, un automatisme de rapatriement semble "difficile"

- Équipement de détection d'engins civils volants, pour prévenir tout accident.

- Multiplication du nombre d'installations, vue la puissance limitée d'un système.

Tiré d'un document internet la puissance réelle maximum P ( compte tenu de tous les rendements des éléments de la chaîne de production ) est donné par une formule simple, où D est le diamètre de l'hélice en m et V la vitesse du vent en m/s :

Par exemple un diamètre de 6 m et une vitesse de vent de 15 m/s pourraient donner une puissance de 24.7 KW

NB1 : On retiendra que cette puissance évolue comme le cube de la vitesse du vent. D'où un intérêt évident à rechercher des vents forts et réguliers. Les éoliennes volantes profitent en altitude de ces 2 qualités du vent. Le site indiqué plus haut montrait un abaque, voir abaque corrigé puis abaque complet

NB2 : Le coefficient 0.203 ci-dessus est-il vraiment fiable?. J'ai rencontré d'autres valeurs voisines l'encadrant.

On désigne ainsi, le cas de vol du ballon, soumis aux conditions extrêmes d'un vent de vitesse W = 30 m/s, double de celle W = 15 m/s, prise comme vitesse nominale de production. Au delà de 30 m/s de vent, le système est rapatrié au sol. Ce cas est pris comme base de calculs des charges maximales sur le câble, ce qui définit la section S₁ du câble sous le ballon et fixe la densité linéique p de pesanteur, tout au long du câble, pour toutes les applications.

Toute l'étude repose sur la donnée d'un ballon portant l'éolienne pour des conditions de fonctionnement :

Masse M pour l'ensemble sans le câble, poussée d'Archimède F sur le ballon gonflé à l'hélium.

- une géométrie, qui définit donc une force ascensionnelle nette verticale R1y = F - Mg et une traînée horizontale R1x ( à W = 15 m/s ).

- un pire cas pour un vent de W = 30 m/s, les forces deviennent R1y et 4 R1x permettant le calcul de la section du câble.

- un câble de section cylindrique S = S₁ de longueur L, résistant aux charges extrêmes du 'pire cas'.

- un matériau constituant le câble ( acier ou carbone ) masse volumique w et contrainte admissible s.

- p = w Sg, m = pL/g = w S L sont la densité linéique de poids et la longueur du câble.

- Hmax est l'altitude maximum que le ballon peut atteindre, dans le " pire cas".

- H désignera l'altitude de fonctionnement, nécessairement inférieure à Hmax.

- Hs est l'altitude minimum que l'on s'impose par sécurité dans le 'pire cas'.

Programme de données --> @matlab/data_1.m dans lequel on définit la géométrie du ballon et surtout le choix du matériau du câble ( carbone ou acier )

1 - Mise en équations dans le cas le plus simple, câble sans traînée et section constante calculée pour le 'pire cas' :

Avec le programme @matlab/altitud1.m, utilisant implicitement @matlab/data_1.m, on visualise l'influence de la portance du ballon par le paramètre Z = R1y/R1x

Avec les programmes @matlab/altitud2.m & @matlab/altitud3.m on peut faire des vérifications simples, en réglant L et le vent W

Avantage du cas sans traînée : le problème se résout par les fonctions classiques. Ce qui constitue de plus un critère de vérification pour des simulations plus complexes.

Fonctions donnant la longueur de câble L et la distance D horizontale pour une hauteur H connue et un vent de vitesse W connue

2 - Mise en équations dans le cas d'un câble avec traînée constante et section constante calculée pour le 'pire cas':

Ceci pour constater que la traînée sur le câble peut être pratiquement négligée.

Le problème est résolu ( sauf la forme du câble ) numériquement à l'aide de plusieurs programmes:

@matlab/data_1.m ( programme d'initialisation ) @matlab/F_train_1.m ( fonction ) @matlab/D_cas2.m et L_cas2.m ( fonctions donnant respectivement D et L avec H connu )

3 - Mise en équations dans le cas d'un câble avec traînée exacte et section constante calculée pour le 'pire cas':

@matlab/general/eol_gen permet de choisir la longueur de câble L, la simulation calcule alors tous les paramètres, avec une approximation de moins de 0.5%, que l'on pourrait réduire au prix d'un temps de calcul prohibitif.

Données fournies par @matlab/general/data_1.m Fonction G(Y,s) programmée par @matlab/general/G_totale.m Simulation utilisée dans les doubles boucles @matlab/general/simeole.m Programme à lancer @matlab/general/eol_gen.m Sorties des résultats par @matlab/general/disp_gen.m avec écriture dans un fichier texte eol_gen.txt écrit dans le répertoire de travail du moment @matlab/general/

Même conclusions que pour le cas 2. Par contre si le câble avait une section plane ( ruban au lieu de cylindre ) une étude plus poussée de la traînée pourrait être nécessaire et utile.

La simulation est gourmande en temps ne fournit qu'une solution à 1% près. Une précision supplémentaire est possible au prix d'un calcul de plusieurs dizaines de minutes.

4 - Mise en équations dans le cas d'un câble sans traînée et section variable, iso contrainte calculée pour le 'pire cas':

L'idée est qu'un câble iso contrainte serait plus économe en masse. En pratique, on s'aperçoit que les contraintes T1( sous le ballon ) et T0( au sol ) sont très peu différentes, ce qui rend le gain de masse non significatif.

Un programme @matlab/iso_mass.m ( iso_mass(H,choix) permet de comparer pour H donné et le choix 1 pour carbone, 2 pour acier, la masse du câble et surtout sa longueur possible.

Ceci pour constater que le gain de masse sur le câble ne dépasse pas 1%. Les résultats apparaissent dans un fichier texte iso_mass.txt

* DONNEES ET CALCULS EOLIENNE VOLANTE *
* ------------------------ *
* CÂBLE ISO CONTRAINTE *
* Sans traînée *
*********************************************
Après exécution du programme iso_mass(107,2)
Ecriture dans iso_mass.txt (répertoire de travail)
-----------------------------------

B: Conditions du calcul
Câble sans traînée

Altitude choisie du ballon H= 107 m

Vitesse de vent W = 15 m/s

Force verticale = 2680 N

Force horizontale = 1.059e+004 N

Tension du câble sous le ballon = 1.092e+004 N

Inclinaison du câble sous le ballon = 14.21 °

C: Précisions mécaniques sur le câble

NB1:Le câble est conçu pour les conditions limites d'utilisation:
Un vent maximum de 30 m/s
Une tension maximum de 1.663e+004 N
Une longueur maximum de 737.2 m
NB2:La masse du câble pourrait être réduite pour une application spécifique
En réduisant le coefficient de sécurité
En améliorant le matériau
En précisant bien l'altitude de fonctionnement
En limitant l'utilisation par vents forts

Limite élastique ( acier ) = 70 daN/mm²

Masse volumique = 7800 kg/m3 ( pour un acier )

Coefficient de sécurité = 2

Limite de résistance choisie= 35 daN/mm²

Masse linéique moyenne (** car la section varie **) = 0.3659 kg/m

Section sous le ballon S1 = 47.52 mm²

Section au sol S0 = 46.42 mm²

Masse du câble = 211.7 kg

Longueur calculée du câble = 578.8 m

D: Caractéristiques du ballon

Le ballon est un cylindre torique à bords arrondis

Rayon extérieur Re= 6 m

Rayon intérieur Ri= 4 m

Hauteur H= 6 m

Volume= 426.3 m3

Surface ballon= 62.83 m²

Cx du ballon seul= 0.45 A MIEUX PRECISER

Cx du ballon + éolienne= 1.161 pour la vitesse 15 m/s

Masse d'hélium= 76.74 kg

Masse de l'éolienne= 200 kg

Poussée d'Archimède créée= 5395 N

********** FIN DES SORTIES **********

NB: iso_mass(107,1) utilise un câble carbone

NB: iso_mass(107,2) utilise un câble acier

CONCLUSION : Les calculs avec un câble de section constante et sans traînée donnent d'excellents résultats à 1 ou 2 % près, qui sont acceptables devant la variabilité de la vitesse du vent.

Ballon de base ( R1x donnée par data_1.m, suivant le vent, R1y = 2680 N 426 m3 d'hélium )
data_1.m ----> donne dans l'espace Matlab en variables globales : volume, M, Z, F, R1x, R1y, surface_ballon, p, R1x_max, f_etoile, T1, S....

1 - Tension maximale T_1max du "pire cas" ( vent à 30 m/s ) et tension maximale T₁ du cas courant ( vent de vitesse W à régler dans data_1.m):

2 - Section S du câble et densité linéique associée, choisie une fois pour toute

3 - Force au sol au tension au sol T0, elle dépend de la vitesse du vent W et du positionnement en altitude :

4 - Pentes du câble : entre le sol et le ballon, l'allure est facile à imaginer. Seules les pentes au départ et à l'arrivée importent.

Bien évidemment quand W = 0, cas sans vent ( R1x=0 ), le câble du ballon est vertical avec les 2 pentes infinies et les angles q₀ = q₁ = p/2

A 1 ou 2% près une formule très simple déduite du calcul 4, avec le câble le plus long possible, on peut atteindre une altitude Hmax donnée par

- l'énorme influence du matériau du câble, par le rapport coeff=s/w à sécurité identique .

coeff(acier)=233.33e6/7800=30000 coeff(carbone)=800 e6/2000=400000 coeff(carbone)/coeff(acier) = 13.3

Pour un même ballon, avec un câble fibre de carbone, l'altitude du pire cas sera 13 à 14 fois plus grande que pour l'acier.

- Tout aussi importante la "finesse efficace" Z = R1y/R1x puisque l'altitude augmente comme le carré de Z. Ainsi pour 10% de plus d'hélium, soit 42.6 m3, R1y augmente d'environ 420 N et les altitudes de 21% soit environ Hmax(acier ) = 72 m et Hmax(carbone) = 960 m

Utilisation en dimensionnement du système pour la sécurité par rapport au sol :

Imaginons que pour des raisons de sécurité, par vent fort ( W >= 30 m/s ), où le rapatriement s'impose, on veuille éviter que le ballon soit trop bas. Dans ces conditions, l'altitude maximum Hmax du ' pire cas' est imposée ( par exemple 50 m pour passer au dessus des arbres...). On peut alors en déduire que le choix du ballon et du matériau de son câble vérifient Hmax > Hs altitude de sécurité. Ci dessous une excellente approximation.

On retrouve bien évidemment que le matériau le plus résistant et le moins dense est à privilégier, ce qui est le cas des composites à base de fibres de carbone. Exemple : imposer Hs = 50 m avec un acier s/w = 44870 nécessite un ballon réalisant R1y/R1xmax > 0.0109, ce qui n'est le cas de notre ballon R1Y=2680 N et R1xmax = 16413 N donnant un rapport de 0.1633

1 - Masse du câble : Le calcul pour un câble iso contrainte, donne une excellente expression de la masse du câble où H est l'altitude de positionnement, b = wg/s une constante caractéristique du matériau:

Nous avons montré qu'en première approximation, la masse du câble est très simple voir le calcul

Avec un câble carbone, Hmax = 540 m et un ballon à H = 300 m, la masse du câble est de 92 kg pour une longueur de 2233 m

Avec un câble carbone, Hmax = 540 m et un ballon à H = 100 m, la masse du câble est de 27 kg pour une longueur de 652 m

Bien évidemment atteinte quand H = Hmax, donc la masse maximale du câble est R1y/p . La relation donnant la pente du câble au départ montre que le câble est alors tangent au sol.

Quel que soit le matériau la masse maximale reste de 258 kg. Seul le positionnement change de l'ordre de 50 m pour l'acier et de 500 m pour le carbone.

Si l'altitude est H < Hmax alors la longueur du câble nécessaire ( pour un vent de 30 m/s du 'pire cas') est

Pour l'exemple précédent H = 400 m donne L = 3225 m alors que H = 200 m donne L = 1357 m et H=100 m ne demande que 635 m de câble.

Et la relation ci-dessous appliquée au 'pire cas', R1x changée en 4R1x, il vient compte tenu de l = 0

REMARQUE : nous adoptons les relations obtenues en l'absence de traînée, vue la faible erreur commise. Rien ne nous interdira de vérifier la validité du choix dans le cas général.

Le vent est à la vitesse W = 15 m/s, considérée comme optimale pour le fonctionnement de l'éolienne.

- du matériau et de la technologie du câble donc de s/w et la densité linéique p

1°) Densité linéique du matériau du câble : Dans tous les cas de vent, la sécurité impose de calculer p pour la tenue du câble aux conditions extrêmes

3°) Longueur de câble L et distance horizontale D en fonction de la vitesse de vent W :

Une simulation générale eol_gen.m pour un cas L=500 m avec câble carbone et sécurité 2

********************************************
* CALCULS GENERAUX EOLIENNE VOLANTE *
* ------------------------ *
* CHOISIR la longueur L DANS EOL_GEN.M ) *
********************************************
Exécution du programme eol_gen.m
-----------------------------------

*************
NB: L'algorithme de calcul n'affine les forces qu'à 15.01 N près dans cette simulation

Altitude - pensez à NB - qui serait atteinte sans trainée = 118.3 m
*************

A: Positionnement du ballon avec traînée

Altitude = 119 m

Distance sol = 485.6 m

Longueur de câble = 500 m

B: Conditions du calcul

Vitesse de vent W = 15 m/s

Force verticale = 2680 N

Force horizontale = 1.059e+004 N

Cx du câble= 0.45 A MIEUX PRECISER

Traînée verticale sur le câble = -4.623 N

Traînée horizontale sur le câble = 1.134 N

Tension du câble sous le ballon = 1.092e+004 N

Inclinaison du câble au sol = 12.91 °

Inclinaison du câble sous le ballon = 14.21 °

C: Précisions mécaniques sur le câble

NB1:Le câble est conçu pour les conditions limites d'utilisation:
Un vent maximum de 30 m/s
Une tension maximum de 1.663e+004 N
Une longueur maximum de 6572 m
NB2:La masse du câble pourrait être réduite pour une application spécifique
En réduisant le coefficient de sécurité
En améliorant le matériau
En précisant bien l'altitude de fonctionnement
En limitant l'utilisation par vents forts

Limite élastique (carbone ) = 160 daN/mm²

Masse volumique = 2000 kg/m3 ( pour le carbone )

Coefficient de sécurité = 2

Limite de résistance choisie= 80 daN/mm²

Masse linéique = 0.04158 kg/m

Poids du câble = 20.79 kg

D: Caractéristiques du ballon

Le ballon est un cylindre torique à bords arrondis

Rayon extérieur Re= 6 m

Rayon intérieur Ri= 4 m

Hauteur H= 4 m

Volume= 426.3 m3

Cx modélisé du ballon pour le vent actuel= 1.161 A MIEUX PRÉCISER ENCORE( fonction Cx_aerod(W)

Masse d'hélium= 76.74 kg

Masse de l'éolienne= 200 kg

Poussée d'Archimède créée= 5395 N

********** FIN DES SORTIES **********
Programmes nécessaires :
gen_eol.m programme général
simeole.m simulation simulink
data_1.m données d'initialisation
simtrain.m simulation simulink
disp_gen.m programme d'écriture des résultats
Fonctions utilisées
G_totale.m intégration système différentiel 3 inconnues
G_train.m intégration système différentiel 5 inconnues

Ce calcul a demandé l'exécution de simeole.m 167 fois
et celui de simtrain.m 1 fois

***************** FIN ****************

Ces programmes sont stockés dans C:/@matlab/general

Vous retrouverez un fichier texte de ces sorties dans eol_gen.txt

*****

Par exemple pour travailler à 300 m d'altitude avec un vent de 15 m/s, il faut dérouler environ 1300 m de câble

Les graphes montrent clairement que pour travailler à H = 500 m, il faut dérouler un câble sur L = 1000 m et prévoir une longueur de 5000 m si l'on veut conserver cette altitude. La zone de fonctionnement, pour toute altitude est dans le rectangle en pointillé.

2°) Position horizontale D du ballon en fonction de l'altitude de travail H et de la vitesse du vent W Programme de tracés dist_hrz.m

3°) Évolution de l'altitude H du ballon en fonction de l'altitude de la vitesse du vent W à longueur de câble fixée Programme de tracés altcourb.m

Par exemple avec un câble de 1000 met un vent de 10 m/s, on peut aller chercher le vent jusqu'à environ 470 m

Le graphe souligne parfaitement le comportement du ballon dans la plage de vent 0 à 30 m/s:

- Altitude inférieure à 200 m si la longueur de câble est inférieure à 600 m

- Pour une longueur de câble de 200 m maximum, le ballon est à moins de 100 m du sol, ce qui pourrait poser un problème de rapatriement, par rapport au relief. Ce que nous allons voir ensuite

NB1 : On notera que si on considère que l'altitude de sécurité est au minimum Hs = 20 m, le ballon s'y retrouvera alors qu'il est encore à plus de 60 m de son aire de repos. Il y aura probablement à mettre en place une procédure d'accompagnement, à proximité du sol.

NB 2: Lors du rapatriement, typiquement avec un câble de 1000 m et un ballon vers 220 m du sol, la vitesse de retour pourrait être de 1 à 2 m/s, ce qui prendrait entre 8 et 16 mn. La vitesse du ballon par rapport à l'air augmente sensiblement de la même quantité qui représente 3 à 6 % de la vitesse W. En conséquences, la traînée qui varie comme le carré de la vitesse voit un accroissement de l'ordre de 7 à 14%. Fort heureusement, il est probable que la vitesse du vent décroisse à l'approche du sol, ce qui compense la charge sur le câble.

Bien évidemment, les questions qui se posent sont nombreuses et les réponses font appel à de nombreux domaines des sciences et des technologies qui les accompagnent.

Estimation des besoins, études de rentabilité, estimation du coût du KWh, problèmes environnementaux, problèmes administratifs... Choix des sites d'implantation

Conception du ballon ( Aérodynamique, pilotage, réponses aux régimes transitoire comme les rafales, fabrication ) - Technologie du câble et tenue aux rafales, fabrication - Technologie de l'éolienne ( Contrôle de la production et des actions sur les pales..)

Électronique de surveillance, de sécurité - Optimisation de la production électrique ( Étude locale, statistique des vents, estimation probabiliste d'une production minimale )

Technologie du transport - Sécurité civile ( Chutes possible, rupture du câble, que devient le ballon?..) - Technologie du système de rapatriement du ballon - Protection du ballon au sol - Maintenance et durée de vie d'un système - Démantèlement en fin de vie, impact écologique....

Essentiellement trouvées sur Internet, pour beaucoup de domaines, cités un peu dans le désordre, parce qu'il se sont imposés au fur et à mesure de l'avancé de l'étude. Étonnamment la progression du travail a posé plus de questions qu'elle n'en résolvait. Chaque question éclaircie en faisait naître beaucoup d'autres. Il a donc fallu choisir !!

1 - Mathématiques : La découverte ou redécouverte de la chaînette ( courbe d'équilibre d'un câble suspendu entre 2 points sous l'effet de son poids) : Problème classique des câbles à part le fait qu'une des extrémités n'est pas fixe, seule la force en cette extrémité est donnée. Par contre mes recherches sur son utilisation pour sustenter un ballon, ont été vaines. Tant mieux, les calculs étaient intéressants.

4 - Les projets existants et ceux futuristes à venir. Le ballon porteur ( divers projets ) aérodynamique :

Il faudrait apporter de la précision sur la modélisation du Cx, du ballon et du câble.

De même, une étude plus fine des actions du vent sur l'éolienne est nécessaire pour préciser les forces en supplément de la traînée. Un aérodynamicien serait d'un grand secours.

Pour finir, la tenue du câble en statique devrait se prolonger par une étude dynamique, incluant d'éventuelles vibrations aéroélastiques qui pourraient se révéler dangereuses et donc dimensionnantes.