CH712640A1

CH712640A1 - Immeuble comportant un système de production d'énergie.

Info

Publication number: CH712640A1
Application number: CH00837/16A
Authority: CH
Inventors: Bottaro Antonio
Original assignee: Bottaro Antonio
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-01-15

Abstract

Un immeuble, bâtiment ou maison comporte un raccordement à un réseau d’eau potable, ledit raccordement au réseau d’eau potable comportant notamment un compteur d’eau, un clapet anti-retour et un réducteur de pression. L’immeuble comporte un raccordement à un réseau de récupération des eaux usées (18), le raccordement au réseau des eaux usées (18) comportant une canalisation récupérant les eaux usées pour les transporter jusqu’à un premier regard de visite (15), et/ou un raccordement de l’immeuble à un réseau de récupération des eaux pluviales (17), le raccordement au réseau des eaux pluviales (17) comportant une canalisation récupérant les eaux pluviales et/ou nappe phréatique pour les transporter jusqu’à un second regard de visite (16). L’immeuble comporte un système de production d’énergie électrique (2) comportant une turbine hydraulique (10) agencée pour récupérer la vitesse de l’eau comme énergie cinétique pour entraîner un générateur de courant agencé pour transformer l’énergie mécanique en énergie électrique, ledit système de production d’énergie électrique (2) comportant en outre un circuit de commande comprenant une unité de couplage du système de production d’énergie à un réseau de distribution. Le système de production d’énergie électrique (2) comporte une turbine hydraulique (10) agencée en amont du réducteur de pression, agencé après le compteur d’eau et/ou agencé dans le premier et/ou second regards de visite (15, 16) des réseaux de récupération des eaux usées (18) et des eaux pluviales (17) de manière à ce que la turbine hydraulique (10) récupère la vitesse de l’eau circulant dans l’immeuble selon son circuit de circulation conventionnel.

Description

Description [0001] La présente invention se rapporte à un immeuble, bâtiment ou maison comportant un système de production d’énergie.

[0002] On connaît par exemple de l’état de la technique US 4 443 707 qui décrit un système de génération d’énergie hydroélectrique qui permet de transformer l’énergie potentielle d’une réserve d’eau en énergie cinétique d’entraînement d’une turbine couplée à un générateur d’électricité. Dans ce cas, de l’eau stockée dans un réservoir situé à un niveau haut est libérée dans une conduite forcée vers la turbine de production d’électricité lorsqu’un appoint de courant électrique est nécessaire sur le réseau pour faire face à une pointe de consommation de courant.

[0003] La consommation d’électricité est irrégulière et il se produit des pics de demande, par exemple en fin de journée, ou par temps froid lorsque la demande en chauffage électrique augmente ou encore par temps de canicule lorsque de nombreuses installations de climatisation sont en service. Durant les périodes de pointe, l’énergie hydroélectrique produite peut être envoyée sur le réseau électrique pour faire face à l’accroissement de la demande, sachant que l’énergie électrique produite par d’autres moyens, comme par exemple dans une centrale nucléaire, est difficilement modulable. De même l’électricité produite grâce aux énergies douces et renouvelables (solaire, éolien) l’est de façon aléatoire en fonction des conditions météorologiques.

[0004] Selon le document US 4 443 707 en dehors des périodes de pointe, de l’énergie électrique du réseau de distribution principal est utilisée pour alimenter une pompe de relevage qui permet de renvoyer vers le réservoir situé à un niveau haut de l’eau récupérée dans un réservoir situé à un niveau bas de façon à reconstituer de l’énergie potentielle pour la période de pointe suivante.

[0005] On connaît encore par FR 2 789 126 un dispositif de récupération d’énergie hydraulique pour des constructions de type maison individuelle ou immeuble comprenant un premier réservoir supérieur installé en hauteur dans les combles ou sur le toit de la construction et un second réservoir inférieur installé dans la partie inférieure de la construction, dans la cave ou enterrée à proximité de la construction. Ce dispositif peut être associé à des dispositifs de récupération d’énergie solaire, éolienne ou géothermique qui en particulier peuvent servir à l’entraînement d’une pompe de transfert de l’eau entre le réservoir inférieur et le réservoir supérieur tandis qu’une turbine associée à une génératrice est actionnée de façon sélective par le flux de liquide circulant dans une conduite descendante entre le réservoir supérieur et le réservoir inférieur.

[0006] DE 2 928 476 A1 décrit une installation de production d’énergie électrique à partir de la collecte d’eaux usées dans une maison d’habitation individuelle. Un réservoir de collecte est placé à la base de la maison et relié par une conduite à une roue hydraulique puis à un réservoir situé plus bas et permettant soit une évacuation vers un égout, soit un recyclage à l’aide d’une pompe vers le réservoir de collecte.

[0007] Partant du principe de stockage d’eau à un point haut, WO 2004 101 988 décrit un système de production d’électricité dans lequel l’électricité est produite par une génératrice utilisant la charge hydraulique de l’eau courante évacuée vers la colonne d’évacuation des eaux usées dans un immeuble de grande hauteur d’habitations. L’électricité obtenue est utilisée via un régulateur électrique situé à l’intérieur de l’immeuble. Le système de production électrique à charge hydraulique comprend un manchon amovible fixé à la colonne d’évacuation des eaux usées, une roue d’eau équipée d’une pluralité de panneaux déflecteurs, insérée dans le manchon, laquelle roue d’eau est mise en rotation par les eaux usées sortant par la colonne, le couple obtenu étant transmis à une génératrice électrique via un engrenage de façon à produire de l’électricité, un réservoir à électricité permettant de conserver l’électricité, et un régulateur électrique servant au raccordement au système électrique de l’immeuble.

[0008] Le but de la présente invention est de proposer un immeuble comportant un système de production d’énergie électrique à partir d’un système de récupération et de réutilisation des eaux usées et/ou pluviales ou d’une arrivée d’eau potable sur le réseau d’eau potable d’un immeuble sans pour autant dénaturer la fonction de l’immeuble et en s’assurant une production d’énergie avec un bon rendement.

[0009] Conformément à l’invention, un immeuble, bâtiment ou maison comporte:

- un raccordement à un réseau d’eau potable, ledit raccordement au réseau d’eau potable comportant notamment un compteur d’eau, un clapet anti-retour et un réducteur de pression, et/ou

- un raccordement de l’immeuble à un réseau de récupération des eaux usées, ledit raccordement au réseau des eaux usées comportant une canalisation récupérant les eaux usées pour les transporter jusqu’à un premier regard de visite, avant de les déverser dans le collecteur communal, et/ou

- un raccordement de l’immeuble à un réseau de récupération des eaux pluviales, ledit raccordement au réseau des eaux pluviales comportant une canalisation récupérant les eaux pluviales pour les transporter jusqu’à un second regard de visite, avant de les déverser dans le collecteur communal, et

- un système de production d’énergie électrique comportant une turbine hydraulique agencée pour récupérer la vitesse de l’eau comme énergie cinétique pour entraîner un générateur de courant agencé pour transformer l’énergie mécanique en énergie électrique, ledit système de production d’énergie électrique comportant en outre un circuit de commande comprenant une unité de couplage du système de production d’énergie à un réseau de distribution.

CH 712 640 A1 [0010] Selon l’invention, le système de production d’énergie électrique comporte une turbine hydraulique agencée en amont du réducteur de pression, agencée après le compteur d’eau et/ou agencé dans le premier et/ou second regards de visite des réseaux de récupération des eaux usées et des eaux pluviales de manière à ce que la turbine hydraulique récupère la vitesse de l’eau circulant dans l’immeuble selon son circuit de circulation conventionnel, excluant notamment une circulation d’eau de bas en haut et de haut en bas par la consommation et la génération d’électricité.

[0011] Dans une forme d’exécution, le système de production comporte un multiplicateur de vitesse de l’eau potable placé entre la turbine et le générateur, la turbine étant agencée en amont d’un réducteur de pression d’une arrivée d’eau générale de l’immeuble.

[0012] Selon cette forme d’exécution, le multiplicateur de vitesse est sous la forme d’une courroie, d’un engrenage ou d’une réduction de diamètre d’un tuyau dans lequel s’écoule l’eau potable.

[0013] De préférence, la conduite comporte une vanne agencée en amont de la turbine pour en permettre la manutention sans devoir stopper tout le réseau depuis la conduite communale.

[0014] Dans une forme d’exécution, la turbine est une turbine à réaction comportant une bâche spirale guidant l’eau radialement entre des aubes directrices et optionnellement des aubes fixes d’une roue. Selon cette forme d’exécution, l’immeuble comporte un regard de visite, collectant les eaux pluviales et/ou les eaux usées, ladite turbine étant agencé dans ledit regard, sous un plateau en pente guidant l’eau jusqu’à la turbine.

[0015] Selon une autre forme d’exécution, la turbine est une turbine du type à action actionnable par l’eau traversant une roue constituée de deux flasques réunies entre elles par une couronne d’aubes disposées cylindriquement.

[0016] Selon une forme d’exécution, le générateur de courant, par exemple un alternateur, convertit l’énergie mécanique fourni par la turbine en énergie électrique. Le générateur de courant peut être synchrone ou asynchrone suivant les cas, notamment si l’énergie électrique produite est raccordée au réseau, ou si elle sert à alimenter un réseau isolé.

[0017] De préférence des organes de contrôle et de commande de l’installation, notamment des composants électriques, sont situés dans une armoire électrique de l’immeuble. II s’agit essentiellement des interrupteurs, du système de régulation, et des compteurs.

[0018] Les caractéristiques de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description de plusieurs formes d’exécution données uniquement à titre d’exemple, nullement limitative en se référant aux figures schématiques, dans lesquelles:

la fig. 1 représente un schéma d’un système de production d’énergie électrique à partir d’une arrivée d’eau potable sur un réseau d’eau potable d’un immeuble;

la fig. 2 représente une turbine du type Francis sous plusieurs vues;

la fig. 3 représente un bâtiment comportant un premier regard de visite des eaux usées et un second regard de visite des eaux pluviales, chaque regard de visite comportant un dispositif de récupération de l’énergie mécanique de l’écoulement des eaux;

les fig. 4A-4C la fig. 5 les fig. 6A et 6B représentent un dispositif de récupération de l’énergie mécanique de l’écoulement des eaux agencé dans un regard de visite sous plusieurs vues, le dispositif comportant notamment une turbine du type Banki;

représente une vue de côté d’une turbine du type Banki en rotation; et représentent, sous différentes coupes, une conduite d’eau ovoïde avec des connecteurs intégrés d’usine dans la partie supérieure de la conduite.

[0019] Comme illustré à la fig. 1, une maison 9 comporte un raccordement de l’immeuble à un réseau d’eau potable. Le raccordement au réseau d’eau potable comporte notamment un compteur d’eau 3, un clapet anti-retour 5 et un réducteur de pression 6. La maison comporte un système de production d’énergie électrique 2 comportant une turbine hydraulique 1 (fig. 2). La turbine hydraulique 1 est agencée en amont du réducteur de pression 6, agencé après le compteur d’eau

3. La turbine hydraulique 1 est agencée pour récupérer la vitesse de l’eau comme énergie cinétique pour entraîner un générateur de courant agencé pour transformer l’énergie mécanique en énergie électrique. Le système de production d’énergie électrique comporte en outre un circuit de commande comprenant une unité de couplage du système de production d’énergie à un réseau de distribution. Le réseau d’eau potable comporte, dans cet exemple, une vanne générale 4 et une nourrice 7 permettant ainsi la liaison avec toutes les canalisations de l’immeuble, les sanitaires, les radiateurs, etc.

[0020] Comme illustré à la fig. 2, les différentes vues de la turbine hydraulique à réaction 1, du type Francis, permettent de visualiser la rotation de la turbine à réaction 1 par la force de l’eau potable. La turbine Francis permet de développer une puissance importante. Elle est constituée d’une conduite en colimaçon, sous forme de bâche en spirale 11, qui conduit

CH 712 640 A1 l’eau à un distributeur. Le distributeur est constitué par une série de directrices (aubages) qui guident l’eau vers la roue 12. La roue 12 de la turbine à réaction 1 est placée à l’intérieur des distributeurs.

[0021] Dans cet exemple, le système de production d’énergie électrique est composé de turbines Francis placées dans des bâches spirales peuvent être agencées dans une maison ou un sous-sol d’immeuble, entre le compteur d’introduction d’eau et le réducteur de pression. Ceci permet de créer un mouvement de rotation qu’il est possible de transformer en électricité. Cette position stratégique, avant réducteur de pression, est liée au fait que la turbine à réaction 1 va légèrement réduire la pression de l’eau.

[0022] Ainsi, depuis la nourrice 7, il est possible d’alimenter, par des vannes de distribution 8, tous les circuits nécessaires à la maison comme par exemple, un circuit de sanitaires, un circuit de cuisine, ou un circuit de chauffage. Par ailleurs, du fait de la pression d’arrivée d’eau suffisamment forte, mais dont la vitesse est faible, il est possible de multiplier la vitesse de rotation par exemple par le biais d’engrenages pour augmenter la vitesse de rotation, ou par exemple par la réduction du diamètre des tubes avant le dispositif en gardant la même pression afin d’augmenter la vitesse d’écoulement et donc aussi la vitesse de rotation. L’énergie produite est ensuite acheminée dans un local électrique et après passage par un compteur de sortie, elle sera injectée soit pour alimenter la maison soit dans le réseau publique.

[0023] Comme illustré à la fig. 3, une maison 9 comporte un raccordement de l’immeuble à un réseau de récupération des eaux usées 18. Le raccordement au réseau des eaux usées 18 comporte une canalisation 19 récupérant les eaux usées pour les transporter jusqu’à un premier regard de visite 15. La maison 9 comporte en outre un raccordement de l’immeuble à un réseau de récupération des eaux pluviales 17. Le raccordement au réseau des eaux pluviales 17 comporte une canalisation 20 récupérant les eaux pluviales pour les transporter jusqu’à un second regard de visite 16. Chaque regard de visite 15, 16 comporte un système de production d’énergie électrique 2 comportant une turbine hydraulique 10.

[0024] Le principe est donc de canaliser les eaux pluviales et les eaux usées dans chacun des regards de visite dédiés.

[0025] Comme illustré aux fig. 4A, 4B et 4C, une turbine à action 10, du type Banki, est agencée dans les regards de visite 15, 16 de manière à ce que les eaux pluviales et usées qui s’écoulent dans chacun des regards 15, 16, entraînent la rotation de la turbine à action 10 permettant ainsi la récupération d’énergie électrique et l’évacuation de l’eau. Chaque turbine à action 10 agencée dans chacun des regards de visite 15,16 permet donc de produire de l’énergie. Le système est amovible et est composé d’un plateau 21 avec façon de pente dirigeant l’eau dans un canal avec un fond en forme de «V», de manière à accélérer l’eau et empêcher ainsi la sédimentation de détritus. De plus, la matérialisation des aubes serait faite avec un matériau anti-adhérent. Ensuite, la turbine type «Banki» 10 est agencée sous le plateau 21 et permet de créer un mouvement de rotation en prenant l’énergie au fil de l’eau et générer ainsi une rotation et donc aussi de l’électricité.

[0026] En partant du même principe, ce système de production d’énergie peut s’appliquer aussi bien dans les parties privées du type chambres de visites que pour les parties publiques. Ainsi, des turbine de type Banki placées dans les collecteurs d’eaux claires ou usées publiques, ou des turbines Francis placées dans les alimentations d’eau des fontaines publiques, permettraient de générer de l’électricité par exemple pour les éclairages publiques, les feux de signalisations, etc.

[0027] Dans les réseaux existants, il est nécessaire de faire une petite fouille pour amener l’énergie produite depuis chaque regard de visite 15, 16 jusqu’au tableau électrique principal, afin de l’injecter dans le réseau publique, après passage par un compteur de sortie.

[0028] Dans les constructions neuves, il est possible de concevoir des regards de visite 15, 16 qui comporteraient une turbine type Banki 10 sur la partie basse du regard de visite 15, 16 et des connecteurs 24 placés dans la partie supérieure des conduites (fig. 6A et 6B) permettraient de relier le regard de visite 15,16 au tableau électrique principal de l’habitation. Ces éléments seraient déjà incorporés d’usines dans chaque élément de conduite préfabriquée. Comme illustré à la fig. 5, une turbine circulaire du type Banki 10 comportant des hélices 22 en forme de demi-cercles, placées sur la périphérie d’une roue 23, entre en rotation par l’arrivée des eaux pluviales ou usées récupérées dans les regards de visite 15, 16. Cette arrivée d’eau exerce une force sur les hélices 22 en mouvement de rotation, qui est transformée en couple et puissance mécanique sur l’arbre de la turbine. La turbine Banki 10 est une turbine à action ayant un flux transversal, l’eau s’écoulant au travers des hélices 22 de la turbine 10. L’eau entre par un côté de la turbine 10 et ressort par le côté opposé. La turbine Banki 10 est adaptée à la récupération des eaux pluviales et eaux usées car elle opère à basse vitesse.

[0029] Le système selon la présente invention permet aussi la récupération des eaux des nappes phréatiques qui sont captées par les drainages, et collectées dans la même conduite des eaux pluviales.

[0030] Le système est simple à mettre en place et peut être installé aussi bien dans les nouveaux immeubles que dans les bâtiments existants et ne dénaturent pas l’esthétique de l’immeuble, ni le paysage. En effet, le système est situé dans le local technique au sous-sol ou dans les regards de visites enterrés.

[0031] Un autre avantage de la présente invention, est qu’il n’est pas utile de stocker de l’eau, très souvent à un point haut d’un immeuble, comme un grenier, ou d’être tributaire de la construction d’une retenue d’eau située à proximité de l’immeuble. L’architecture de la maison reste donc traditionnelle et le système n’a pas d’impact sur l’environnement.

CH 712 640 A1 [0032] La présente invention concerne un immeuble et par immeuble il faut comprendre notamment un bâtiment, une maison, des logements, des bureaux, des usines, des hôpitaux, des restaurants, des hôtels, des écoles, fontaines ou tout autre structure comportant un circuit d’eau.

[0033] Un autre aspect de l’invention concerne la production d’énergie électrique par tout type d’ouvrage ou structure à circulation d’eau comme par exemple une fontaine ou une piscine comportant un circuit de filtration.

[0034] Par exemple, dans le cadre d’une fontaine qui est une construction faite pour recueillir l’eau jaillissant d’une source ou amenée, sous pression ou par gravité, par un conduit, une turbine hydraulique pourrait être agencée juste avant l’extrémité d’où se déverse l’eau pour produire de l’énergie électrique.

[0035] Dans le cadre d’une piscine avec filtration, l’eau est généralement aspirée du fond de la piscine par une bonde de fond et à la surface par des skimmers et arrive à un dispositif de filtration par des conduits séparés équipés chacun de vannes. L’eau filtrée est ensuite refoulée à la piscine par des bouches de refoulement. Ces bouches de refoulement sont installées du côté opposé des skimmers et de la bonde de fond renouvelant ainsi toute l’eau de la piscine. Ainsi, une turbine hydraulique agencée en amont du refoulement permettrait de produire de l’électricité.

[0036] La présente invention permet donc de produire de l’énergie en se greffant sur une structure à circulation d’eau existante sans en modifier l’aspect extérieur ou avoir impact sur l’environnement.

Claims

Revendications

1. Immeuble, bâtiment ou maison ci-après «immeuble» comportant:

- un raccordement de l’immeuble à un réseau d’eau potable, ledit raccordement au réseau d’eau potable comportant notamment un compteur d’eau (3), un clapet anti-retour (5) et un réducteur de pression (6); et/ou

- un raccordement de l’immeuble à un réseau de récupération des eaux usées (18), ledit raccordement au réseau des eaux usées (18) comportant une canalisation récupérant les eaux usées pour les transporter jusqu’à un premier regard de visite (15), avant de les déverser dans un collecteur communal; et/ou

- un raccordement de l’immeuble à un réseau de récupération des eaux pluviales (17), ledit raccordement au réseau des eaux pluviales (17) comportant une canalisation récupérant les eaux pluviales pour les transporter jusqu’à un second regard de visite (16) avant de les déverser dans un collecteur communal, et

- un système de production d’énergie électrique (2) comportant une turbine hydraulique (1, 10) agencée pour récupérer la vitesse de l’eau comme énergie cinétique pour entraîner un générateur de courant agencé pour transformer l’énergie mécanique en énergie électrique, ledit système de production d’énergie électrique (2) comportant en outre un circuit de commande comprenant une unité de couplage du système de production d’énergie à un réseau de distribution, caractérisée en ce que ledit système de production d’énergie électrique (2) comporte une turbine hydraulique (1,10) agencée en amont du réducteur de pression (6) agencé après le compteur d’eau (3) et/ou agencé dans le premier et/ou second regards de visite (15, 16) des réseaux de récupération des eaux usées (18) et des eaux pluviales (17) de manière à ce que la turbine hydraulique (1, 10) récupère la vitesse de l’eau circulant dans l’immeuble selon son circuit de circulation conventionnel.
2. Immeuble selon la revendication 1, comportant un multiplicateur de vitesse de l’eau potable placé entre la turbine (1) et le générateur, la turbine (1) étant agencée en amont d’un réducteur de pression d’une arrivée d’eau générale de l’immeuble.
3. Immeuble selon la revendication 2, dans laquelle le multiplicateur de vitesse est sous la forme d’une courroie, d’un engrenage ou d’une réduction de diamètre d’un tuyau dans lequel s’écoule l’eau potable.
4. Immeuble selon l’une des revendications 2 ou 3, comportant une vanne (19) agencée en amont de la turbine (1) pour couper l’arrivée d’eau dans la turbine afin d’en permettre la manutention.
5. Immeuble selon l’une des revendications 2 à 4, dans laquelle la turbine (1) est une turbine à réaction comportant une bâche spirale (11) guidant l’eau radialement entre des aubes directrices et optionnellement des aubes fixes d’une roue (12).
6. Immeuble selon la revendication 1, comportant un regard de visite (15, 16), collectant les eaux pluviales et/ou les eaux usées, ladite turbine (10) étant agencé dans ledit regard (15, 16), sous un plateau (21) en pente guidant l’eau jusqu’à la turbine (10).
7. Immeuble selon la revendication 6, dans laquelle la turbine (10) est une turbine du type à action actionnable par l’eau traversant une roue constituée de deux flasques réunies entre elles par une couronne d’aubes disposées cylindriquement.
8. Immeuble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le générateur de courant peut être synchrone ou asynchrone.

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9. Immeuble selon l’une des revendications précédentes, comportant des organes de contrôle et de commande du système de production d’énergie, notamment des composants électriques, situés dans une armoire électrique de l’habitation.
10. Immeuble selon l’une des revendications 1 ou 6 à 9, comportant une conduite d’eau de forme ovoïde, ladite conduite comportant un connecteur (24), sur sa partie supérieur, pour transporter l’énergie électrique produite d’un point à un autre.

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