CH621853A5 - Device for accumulating energy coming from an intermittent or periodic electric supply - Google Patents

Description

**ATTENTION** debut du champ DESC peut contenir fin de CLMS **.

REVENDICATIONS 1. Dispositif d'accumulation d'énergie provenant d'une source d'énergie électrique intermittente ou périodique en vue de la restituer sous la forme d'énergie électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend un piston pesant libre dans un cylindre vertical contenant un liquide sur lequel le piston exerce une pression, la base du cylindre étant reliée à une turbine associée à un générateur électrique et dont la sortie est reliée à la partie supérieure du réservoir par l'intermédiaire d'une pompe électrique alimentée par ledit générateur, et des moyens de levage du piston pour remonter le piston et accumuler ainsi l'énergie de la source, lorsque le piston a atteint le fond du cylindre, le piston présentant au moins un passage vertical et des moyens d'obturation de ce passage.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la base du cylindre est reliée à la turbine à travers une vanne.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'obturation du passage du piston sont constitués par un clapet commandé électriquement et se déplaçant parallélement au plan du piston.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'obturation du passage du piston sont constitués par une valve antiretour.

La présente invention a pour objet un dispositif d'accumulation d'énergie provenant d'une source d'énergie électrique intermittente ou périodique, en particulier une source d'énergie électrique utilisant l'énergie solaire, en vue de la restituer sous la forme d'énergie électrique.

L'une des principales objections opposées aux sources d'énergie électrique utilisant l'énergie solaire est l'incapacité de la source électrique de délivrer de l'énergie durant la nuit. Il est possible de remédier à ce défaut en accumulant un excès d'énergie diurne dans des accumulateurs traditionnels. Il est toutefois nécessaire d'avoir un grand nombre d'accumulateurs, ce qui constitue une solution coûteuse. En outre, le courant continu délivré par les accumulateurs doit être transformé en courant alternatif au moyen d'installations également coûteuses.

Dans les installations hydro-électriques, il est connu d'utiliser un excès d'énergie électrique pour remonter de l'eau dans un bassin d'accumulation. Une telle solution nécessite toutefois un bassin de très grand volume et une chute d'eau importante, sans compter qu'il est difficile de trouver des sites permettant la construction de tels bassins.

La présente invention a pour but de réaliser, par des moyens simples, un stockage d'énergie dans un volume réduit permettant d'obtenir de l'énergie électrique sous forme de courant alternatif.

Le dispositif selon l'invention, tel que défini par la revendication 1, peut être réalisé avec un cylindre en acier ou en béton, de hauteur réduite, par exemple d'une dizaine de mètres, I'accumulation d'énergie se faisant par l'élévation du piston, c'est-à-dire sous la forme d'un travail mécanique, L'énergie mécanique potentielle ainsi accumulée étant restituée par la chute contrôlée du piston.

Le dispositif selon Invention diffère essentiellement d'une accumulation hydraulique, telle qu'on la connaît dans un bassin d'accumulation, en ce que le liquide, par exemple l'eau, ne constitue pas la source d'énergie, mais est utilisé comme moyen auxiliaire, simple et pratique, de transmission d'énergie du piston au turbogénérateur. Le piston, par exemple en acier ou en béton, permet d'accumuler de l'énergie élevée équivalente à celle d'une colonne d'eau relativement très haute.

Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention.

La fig. 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif.

La fig. 2 représente un détail de la fig. 1.

La fig. 3 représente une variante d'exécution du détail représenté à la fig. 2.

Le dispositif comporte un cylindre vertical 1, par exemple en acier ou en béton, revêtu d'une chemise en métal ou en matière synthétique, dans lequel est monté un piston 2 relativement épais et lourd entouré d'au moins deux garnitures de joint 3 et 4 permettant au piston de coulisser dans le cylindre 1. Le piston peut être réalisé entièrement en fonte ou, par exemple, au moyen d'une carcasse de fonte dans laquelle a été coulé du béton. Pour un diamètre compris entre 5 et 10 m à une épaisseur de 0,5 à 1 m, on peut obtenir un piston dont le poids atteint plusieurs centaines de tonnes.

Le cylindre 1 est rempli d'eau 5 jusqu'à son bord supérieur. Il est recouvert d'une coupole 6. Le piston est relié par un ou plusieurs câbles 7 à la chape d'une poulie 8 faisant partie d'un palan différentiel 9 susceptible d'être entraîné par un moteur électrique 10.

La base du cylindre 1 présente une ouverture 1 1 reliée à une conduite 12 à travers une vanne 13, de préférence commandée automatiquement en fonction de la pression au point 11, de manière à assurer une pression constante dans la conduite 12. La conduite 12 est reliée à un turbogénérateur 14, dont la sortie de la turbine est reliée à une conduite 15 sur laquelle est montée une pompe électrique 16 alimentée par le turbogénérateur 14. L'eau pompée est renvoyée à travers une conduite 16 au réservoir 1.

Le piston 2 est muni d'un passage vertical 17, normalement fermé par un clapet 18 déplaçable parallèlement au plan du piston dans le sens de la double flèche Fl. Ce clapet est commandé par un électro-aimant 19 alimenté par un câble souple 20.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant: on suppose tout d'abord que le piston 2 repose au fond du cylindre 1. Cette position correspond au début de la période diurne. A ce moment, la source électrique solaire débite et une partie de l'énergie fournie peut être utilisée pour alimenter le moteur 10 qui remonte le piston 2 du réservoir. Pour cette remontée, le passage 17 est ouvert, de telle sorte que l'eau 5' se trouvant au-dessus du piston peut s'écouler à travers ce passage. La vanne 13 est fermée. Une fois que le piston est en haut, le clapet 18 vient refermer l'orifice 17. A la fin de la période diurne, un dispositif à cellule photoélectrique non représenté commande l'ouverture de la vanne 13.

L'eau contenue dans le cylindre 1, sous la pression du piston 2, peut alors s'écouler par la conduite 12 et entraîner le turbogénérateur 14 qui prend le relais de la source solaire.

Après avoir traversé la turbine, I'eau est reconduite dans le réservoir par les conduits 15 et 16. On a donc ainsi un circuit fermé et l'eau en retour vient s'accumuler au-dessus du piston 2, comme représenté au dessin, son poids s'ajoutant à celui du piston. Les dimensions du cylindre et du piston, ainsi que le débit de la vanne 13 et de la conduite 12, sont calculés de telle sorte que la descente du piston se fait en environ 12 h. Lorsque le piston arrive en bas, la source solaire reprend le relais du turbogénérateur 14 et remonte le piston, et ainsi de suite.

En variante, le clapet 18 peut être remplacé par un simple clapet antiretour 21 (fig. 3). Le clapet 21 est retenu par une grille 22.

Ce piston peut, bien entendu, avoir une autre forme que celle représentée au dessin, par exemple une forme convexe. On peut en outre prévoir deux passages 17, ou davantage.

Au lieu d'utiliser un moteur électrique pour remonter le piston, on peut utiliser tout autre moyen, ou source d'énergie, disponible, par exemple un dispositif thermodynamique.

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'accumulation d'énergie provenant d'une source d'énergie électrique intermittente ou périodique en vue de la restituer sous la forme d'énergie électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend un piston pesant libre dans un cylindre vertical contenant un liquide sur lequel le piston exerce une pression, la base du cylindre étant reliée à une turbine associée à un générateur électrique et dont la sortie est reliée à la partie supérieure du réservoir par l'intermédiaire d'une pompe électrique alimentée par ledit générateur, et des moyens de levage du piston pour remonter le piston et accumuler ainsi l'énergie de la source, lorsque le piston a atteint le fond du cylindre, le piston présentant au moins un passage vertical et des moyens d'obturation de ce passage.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la base du cylindre est reliée à la turbine à travers une vanne.

3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'obturation du passage du piston sont constitués par un clapet commandé électriquement et se déplaçant parallélement au plan du piston.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'obturation du passage du piston sont constitués par une valve antiretour.

La présente invention a pour objet un dispositif d'accumulation d'énergie provenant d'une source d'énergie électrique intermittente ou périodique, en particulier une source d'énergie électrique utilisant l'énergie solaire, en vue de la restituer sous la forme d'énergie électrique.

L'une des principales objections opposées aux sources d'énergie électrique utilisant l'énergie solaire est l'incapacité de la source électrique de délivrer de l'énergie durant la nuit. Il est possible de remédier à ce défaut en accumulant un excès d'énergie diurne dans des accumulateurs traditionnels. Il est toutefois nécessaire d'avoir un grand nombre d'accumulateurs, ce qui constitue une solution coûteuse. En outre, le courant continu délivré par les accumulateurs doit être transformé en courant alternatif au moyen d'installations également coûteuses.

Dans les installations hydro-électriques, il est connu d'utiliser un excès d'énergie électrique pour remonter de l'eau dans un bassin d'accumulation. Une telle solution nécessite toutefois un bassin de très grand volume et une chute d'eau importante, sans compter qu'il est difficile de trouver des sites permettant la construction de tels bassins.

La présente invention a pour but de réaliser, par des moyens simples, un stockage d'énergie dans un volume réduit permettant d'obtenir de l'énergie électrique sous forme de courant alternatif.

Le dispositif selon l'invention, tel que défini par la revendication 1, peut être réalisé avec un cylindre en acier ou en béton, de hauteur réduite, par exemple d'une dizaine de mètres, I'accumulation d'énergie se faisant par l'élévation du piston, c'est-à-dire sous la forme d'un travail mécanique, L'énergie mécanique potentielle ainsi accumulée étant restituée par la chute contrôlée du piston.

Le dispositif selon Invention diffère essentiellement d'une accumulation hydraulique, telle qu'on la connaît dans un bassin d'accumulation, en ce que le liquide, par exemple l'eau, ne constitue pas la source d'énergie, mais est utilisé comme moyen auxiliaire, simple et pratique, de transmission d'énergie du piston au turbogénérateur. Le piston, par exemple en acier ou en béton, permet d'accumuler de l'énergie élevée équivalente à celle d'une colonne d'eau relativement très haute.

Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention.

La fig. 1 représente une vue schématique en coupe d'un dispositif.

La fig. 2 représente un détail de la fig. 1.

La fig. 3 représente une variante d'exécution du détail représenté à la fig. 2.

Le dispositif comporte un cylindre vertical 1, par exemple en acier ou en béton, revêtu d'une chemise en métal ou en matière synthétique, dans lequel est monté un piston 2 relativement épais et lourd entouré d'au moins deux garnitures de joint 3 et 4 permettant au piston de coulisser dans le cylindre 1. Le piston peut être réalisé entièrement en fonte ou, par exemple, au moyen d'une carcasse de fonte dans laquelle a été coulé du béton. Pour un diamètre compris entre 5 et 10 m à une épaisseur de 0,5 à 1 m, on peut obtenir un piston dont le poids atteint plusieurs centaines de tonnes.

Le cylindre 1 est rempli d'eau 5 jusqu'à son bord supérieur. Il est recouvert d'une coupole 6. Le piston est relié par un ou plusieurs câbles 7 à la chape d'une poulie 8 faisant partie d'un palan différentiel 9 susceptible d'être entraîné par un moteur électrique 10.

La base du cylindre 1 présente une ouverture 1 1 reliée à une conduite 12 à travers une vanne 13, de préférence commandée automatiquement en fonction de la pression au point 11, de manière à assurer une pression constante dans la conduite 12. La conduite 12 est reliée à un turbogénérateur 14, dont la sortie de la turbine est reliée à une conduite 15 sur laquelle est montée une pompe électrique 16 alimentée par le turbogénérateur 14. L'eau pompée est renvoyée à travers une conduite 16 au réservoir 1.

Le piston 2 est muni d'un passage vertical 17, normalement fermé par un clapet 18 déplaçable parallèlement au plan du piston dans le sens de la double flèche Fl. Ce clapet est commandé par un électro-aimant 19 alimenté par un câble souple 20.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant: on suppose tout d'abord que le piston 2 repose au fond du cylindre 1. Cette position correspond au début de la période diurne. A ce moment, la source électrique solaire débite et une partie de l'énergie fournie peut être utilisée pour alimenter le moteur 10 qui remonte le piston 2 du réservoir. Pour cette remontée, le passage 17 est ouvert, de telle sorte que l'eau 5' se trouvant au-dessus du piston peut s'écouler à travers ce passage. La vanne 13 est fermée. Une fois que le piston est en haut, le clapet 18 vient refermer l'orifice 17. A la fin de la période diurne, un dispositif à cellule photoélectrique non représenté commande l'ouverture de la vanne 13.

L'eau contenue dans le cylindre 1, sous la pression du piston 2, peut alors s'écouler par la conduite 12 et entraîner le turbogénérateur 14 qui prend le relais de la source solaire.

Après avoir traversé la turbine, I'eau est reconduite dans le réservoir par les conduits 15 et 16. On a donc ainsi un circuit fermé et l'eau en retour vient s'accumuler au-dessus du piston 2, comme représenté au dessin, son poids s'ajoutant à celui du piston. Les dimensions du cylindre et du piston, ainsi que le débit de la vanne 13 et de la conduite 12, sont calculés de telle sorte que la descente du piston se fait en environ 12 h. Lorsque le piston arrive en bas, la source solaire reprend le relais du turbogénérateur 14 et remonte le piston, et ainsi de suite.

En variante, le clapet 18 peut être remplacé par un simple clapet antiretour 21 (fig. 3). Le clapet 21 est retenu par une grille 22.

Ce piston peut, bien entendu, avoir une autre forme que celle représentée au dessin, par exemple une forme convexe. On peut en outre prévoir deux passages 17, ou davantage.

Au lieu d'utiliser un moteur électrique pour remonter le piston, on peut utiliser tout autre moyen, ou source d'énergie, disponible, par exemple un dispositif thermodynamique.

**ATTENTION** fin du champ CLMS peut contenir debut de DESC **.