EP3504430A1 - Dispositif flottant comportant un insert interchangeable traversant un flotteur et système de production électrique associé - Google Patents

Dispositif flottant comportant un insert interchangeable traversant un flotteur et système de production électrique associé

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Publication number
EP3504430A1
EP3504430A1 EP17719655.7A EP17719655A EP3504430A1 EP 3504430 A1 EP3504430 A1 EP 3504430A1 EP 17719655 A EP17719655 A EP 17719655A EP 3504430 A1 EP3504430 A1 EP 3504430A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
floating device
insert
floating
cooperating
float
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17719655.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre Guerin
Guillaume GROS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bardot Group
Original Assignee
Bardot Group
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bardot Group filed Critical Bardot Group
Publication of EP3504430A1 publication Critical patent/EP3504430A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
    • F03G7/05—Ocean thermal energy conversion, i.e. OTEC
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/12—Laying or reclaiming pipes on or under water
    • F16L1/14—Laying or reclaiming pipes on or under water between the surface and the bottom
    • F16L1/15—Laying or reclaiming pipes on or under water between the surface and the bottom vertically
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/442—Spar-type semi-submersible structures, i.e. shaped as single slender, e.g. substantially cylindrical or trussed vertical bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B35/44—Floating buildings, stores, drilling platforms, or workshops, e.g. carrying water-oil separating devices
    • B63B2035/4433—Floating structures carrying electric power plants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • Floating device having an interchangeable insert passing through a float and production system
  • the invention relates to the field of devices and systems for the production of energy, preferably but not exclusively, of electrical energy using, in particular, technologies based on the Thermal Energy of the Seas or marinerhemic (also known by the abbreviation "ETM” and in the English terminology “Ocean Thermal Energy Conversion - OTEC”). These are used for all types of use and preferably but not exclusively, at sea, in application with the energy supply of isolated sites, such as for example a production site or offshore drilling in tropical areas.
  • ETM Thermal Energy of the Seas or marinerhemic
  • OTEC Ocean Thermal Energy Conversion - OTEC
  • liquid fuels such as, by way of non-limiting examples, LPG, fuel oil, gas oil, kerosene, gasoline
  • LPG liquid fuel
  • fuel oil gas oil
  • kerosene gasoline
  • oil has many advantages, being a source of liquid energy, it is easy to pump, store, transport and use. In addition, it offers a high density of energy.
  • oil is a non-renewable energy source, since it takes millions of years to build up and oil resources are depleted faster than they are not produced.
  • oil and other fossil fuels are not considered as sources of green energy, since their use has a direct or indirect impact on the environment. Indeed, on sites of locations, for example in the direct vicinity of a hotel center, in particular to produce electricity independently, generators can be used. Such groups, however, are tedious to implement, since they involve a supply of fuel or fossil fuel, expensive and not very clean.
  • other devices and / or systems for producing electrical energy are deployed by exploiting for example solar energy. Although less polluting, such devices and / or systems however have a number of disadvantages, since their smooth operation is relative to the sun.
  • Such thermal power generation systems are nevertheless and generally usable only in the intertropical zones, to obtain a sufficient production yield. Indeed, it depends on the temperature difference between the hot and cold water sources, said difference to operate optimally to be of the order of twenty degrees Celsius. In addition to the production of electrical energy, such systems may possibly allow the generation of other "energies", useful for example for cooling an atmosphere in a room or for irrigating cultivated land.
  • ETM systems produce energy by the presence of a working fluid, such as ammonia, seawater or any other fluid whose dew point corresponds to a temperature close to four degrees Celsius.
  • Such an ETM system generally comprises an evaporator in which said working fluid is vaporized, in contact with hot water previously drawn from the surface.
  • an ETM system can operate in an open cycle: hot seawater is advantageously and directly used to produce electricity. Indeed, said hot water is first pumped into a low pressure tank or under vacuum, said tank thus making it possible to vaporize said hot water. The water vapor is pure. It is then conveyed to a turbine that rotates, said turbine being connected to an electric generator. The steam is then introduced into a condenser by being exposed to cold seawater from the depths, to recover its liquid state. Said water, produced in liquid form in fine, can advantageously be used as drinking water for irrigation or for aquaculture.
  • the electric power generation systems employing an open operating cycle have disadvantages: first, the cycle being open, it is often difficult to perform a complete air vacuum within the system, generally decreasing the operating efficiency of such an open cycle. Then, the low pressure present in the system requires the use of a large turbine, resulting in cost and manufacturing processes, installation and maintenance expensive and complex.
  • an ETM system can operate in a closed cycle, most often modeled by an "Organic Rankine Cycle-ORC" (Anglo-Saxon terminology and abbreviation).
  • an ETM system for producing electrical energy firstly comprises an evaporator in which circulates hot water previously pumped to the surface. The hot water thus makes it possible to vaporize a working fluid advantageously having a low boiling point. This is the case, for example, with ammonia.
  • the ETM system then comprises a turbine in which the vaporized working fluid passes. Said turbine is thus driven by the vaporized working fluid, for itself driving an electricity generator connected thereto.
  • the working fluid in gaseous form is expanded in the turbine. The pressure of said fluid is therefore lower at the turbine outlet.
  • the ETM system then comprises a condenser allowing the condensation of said working fluid, said condenser circulating within it. cold sea water to allow such condensation.
  • the working fluid in liquid form is then conveyed by a circulation system, for example a pump, to feed the evaporator again and thus allow a repetition of the cycle.
  • an ETM system can operate in a hybrid cycle.
  • a hybrid cycle combines the characteristics of open and closed cycle systems.
  • an ETM system for producing electrical energy comprises a vacuum chamber inside which is introduced salt water and vaporized very quickly, like the evaporation process within the cycle open.
  • the water vapor in turn vaporizes a working fluid, such as ammonia, present within a closed cycle circuit, positioned opposite the working fluid vaporizer.
  • the latter thus vaporized drives a turbine, which in turn actuates an electricity generator.
  • the said hybrid cycle has other drawbacks, particularly in terms of investment, installation and maintenance costs, since twice as much materials are needed to implement such a hybrid cycle.
  • the use of said hybrid cycle leads to a greater phenomenon of cooling of surface water, which can be harmful to wildlife and flora.
  • ETM systems rely on a thermal gradient of at least twenty degrees Celsius induced between hot water on the surface and cold water deep in the seas or oceans, they must have access to these water resources. in tropical areas, that is to say they must be installed near or on the seas or oceans.
  • Two types of ETM systems infrastructures are now distinguished, namely terrestrial and floating systems.
  • Terrestrial systems usually installed as one or more buildings, are located on the shoreline near the water.
  • Terrestrial systems usually installed as one or more buildings, are located on the shoreline near the water.
  • Such terrestrial systems have the advantage of not requiring sophisticated mooring systems, infinite feeder cables and intensive maintenance due to their installation at sea.
  • such terrestrial systems can advantageously be placed in sheltered and possibly protected areas.
  • the floating systems being located directly at sea, the routing of cold water directly to the heart of the system is facilitated, since one or more conduits are deployed vertically, facilitating the installation and maintenance of said duct or conduits.
  • the delivery of hot water is also easy, since hot water from the surface is close to the floating systems.
  • floating systems installed at sea such as, for example, electric power generation systems of the ETM type;
  • a modular floating device adaptable to a very large number of technological applications, by proposing in particular a multi-step installation, such as for example the deployment of a plurality of floats independently of the system or systems as such that cooperate in fine with the one or more floats;
  • a floating device for cooperating with an insert according to a reversible embedding connection, comprising a float and having a main light.
  • the main light of a floating device according to the invention is arranged to accommodate said insert , said main lumen having a section greater than or substantially equal to the section of the outer wall of the envelope of a portion of said insert and having a longitudinal axis substantially perpendicular to the waterline of said device, once it has been water.
  • Such a floating device further comprises reversible fixing means arranged to maintain a relative position of said device along the insert.
  • the envelope or the structure of said float may be mainly made of steel and / or polymer.
  • the float of a floating device according to the invention may be composed of several dissociated elements respectively cooperating in pairs in a mechanical connection type embedding.
  • the float of the latter may be composed of several compartments cooperating respectively in pairs according to a connection connection.
  • the envelope of said device may have a skirt type structure.
  • the fixing means of a floating device according to the invention can exploit bolts.
  • a floating device according to the invention may also have a secondary light of axis substantially parallel to the longitudinal axis of the main light arranged to house a water conduit.
  • said floating device may further comprise or cooperate with anchoring means.
  • the anchoring means may comprise at least one mooring line.
  • the invention relates to a floating system comprising a floating device according to the invention and an insert cooperating with said floating device according to a reversible embedding connection.
  • the insert of a floating system conforms to the invention is advantageously designed to produce electrical energy by means of the thermal gradient of the oceans.
  • the insert of a floating system according to the invention may comprise:
  • first and second supply circuits respectively hot and cold water
  • a working fluid supply circuit respectively hot and cold water
  • first and second heat exchangers fluidly cooperating respectively with said first and second hot and cold water supply circuits and said working fluid supply circuit
  • the first and second supply circuits respectively hot and cold water of the insert may comprise water conduits, at least one of said conduits being hosted in the secondary light of said floating device.
  • FIG. 1, previously described, illustrates a schematic view of the operation of an electrical energy production system based on known ETM technologies
  • FIGS. 2A, 2B and 2C show a graphic description of a first embodiment of floating device and floating system in accordance with the invention
  • FIG. 3 schematically describes a second embodiment of a floating device according to one invention
  • FIG. 4 schematically illustrates a non-limiting example of the structure of the insert of a floating system according to the invention, said system being advantageously arranged to produce electrical energy.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C show a first embodiment of a device and a floating system in accordance with the invention.
  • Figure 3 schematically illustrates a second embodiment of a floating system according to the invention, the arrangement of which differs from the structure of the floating device. The invention can not, however, be limited to these examples of embodiment.
  • a floating system may consist of generating electrical energy from the thermal gradient of the oceans.
  • Such a system can advantageously consist of different subsystems, such as exhaustively a floating device, comprising or cooperating with, by any mechanical connection, possibly an anchoring system and means for catching and rejecting water, a subsystem or technological insert arranged to generate electrical energy and a a subsystem for conveying the electricity thus produced to a storage unit or to one or more infrastructures having electrical energy requirements.
  • such an electric power generation system employs ETM technologies, consisting mainly of methods using a thermal gradient between deep cold seawaters and warm tropical surface seawaters to produce electricity without carbon emission.
  • ETM technologies consisting mainly of methods using a thermal gradient between deep cold seawaters and warm tropical surface seawaters to produce electricity without carbon emission.
  • ETM technologies consisting mainly of methods using a thermal gradient between deep cold seawaters and warm tropical surface seawaters to produce electricity without carbon emission.
  • ETM technologies consisting mainly of methods using a thermal gradient between deep cold seawaters and warm tropical surface seawaters to produce electricity without carbon emission.
  • ETM technologies consisting mainly of methods using a thermal gradient between deep cold seawaters and warm tropical surface seawaters to produce electricity without carbon emission.
  • ETM technologies consisting mainly of methods using a thermal gradient between deep cold seawaters and warm tropical surface seawaters to produce electricity without carbon emission.
  • ETM technologies consisting mainly of methods using a thermal gradient between deep cold seawaters and warm tropical surface seawaters to produce
  • the latter relates to a floating device for cooperating with an insert, also known as a "process” according to an Anglo-Saxon terminology, according to an advantageously reversible embedding connection.
  • an insert any structure or system comprising the technological core, that is to say comprising the elements or materials necessary for the implementation of the application desired.
  • Such an insert can also be described as an "interchangeable battery”.
  • said floating device is advantageously adapted to be used in connection with an insert in the form of a system for generating electrical energy from a thermal gradient , also referred to as heat exchange, observed between deep water and surface water at sea.
  • the invention can not be limited to this single application example.
  • FIGS. 2A, 2B, 2C and 3 show two exemplary embodiments of such a floating device.
  • Said floating device 1 first has a main light Lp.
  • the term "light” means any orifice, recess or central cavity arranged in the floating device to allow the passage or the maintenance of an insert 2.
  • the Lp main light is arranged to accommodate said insert, namely in the case of our preferred example of non-limiting application, a system for generating electrical energy, the establishment within said floating device can be carried out at sea while said device floating is already set up on site, that is to say possibly anchored at sea. We can thus qualify the insert of "interchangeable". Indeed, any other insert could instead be introduced into said floating device, depending on the application or services desired.
  • said main light Lp advantageously has a section whose dimensions are substantially greater than or equal to that of the section of the portion of the outer wall of the envelope of said insert 2 passing through said floating device 1.
  • said section can advantageously be square, circular, oblong or any other shape that can be adapted for the outer wall of the casing of an insert whose portion slides or passes through the main light Lp, or possibly several inserts.
  • an outer wall of the casing of the insert may have a substantially cylindrical section.
  • the light Lp may also have a substantially cylindrical section, similar to that of the outer wall of the insert 2.
  • a main light Lp also called a "central well”
  • the invention can not be limited to the presence of a single main light Lp. Indeed, the invention may provide that a floating device according to the invention has several main lights Lp, of different or identical dimensions or configurations, arranged to optionally accommodate several identical or different inserts.
  • Said main light Lp also has a longitudinal axis Alp.
  • a longitudinal axis Alp traversing the latter is substantially parallel to the longitudinal axis of an insert 2, said insert being pregnant by said device.
  • the longitudinal axis Alp may be substantially parallel, or even coincident with the axis of revolution of the main light Lp.
  • a floating device 1 according to the invention being advantageously installed and maintained at sea, the longitudinal axis Alp of the latter is advantageously defined as substantially perpendicular to the waterline of said floating device 1.
  • said floating device 1 advantageously comprises a float, that is to say a one-piece or multi-block body, or more generally any flotation means, configured or adapted to float on the surface of the water and support or maintain the surface of a portion or the entirety of the insert 2, such an insert 2 is generally a submersible body.
  • the shell or, more generally, the structure, ie the body, of such a float can principally consist, preferably, of steel and / or polymer (s). ).
  • the float can also be arranged so that the draft of said float, and more generally of said floating device, remains limited after the impoundment of said floating device 1.
  • the structure of the float can be designed so that that the draft remains less than five meters.
  • the envelope of the float of a floating device 1 according to the invention may advantageously have a substantially cylindrical shape.
  • the invention can not be limited to this single configuration.
  • the float can advantageously be defined by a polyhedron shape, defining for example a square section, triangular or any other section adapted to said floating device 1.
  • the float envelope of such a floating device 1 may also include a plurality of faces.
  • the float can be likened to a cylinder: according to this advantageous embodiment, the outside diameter of the section of the float can advantageously be chosen between ten meters and thirty meters and the height of said cylinder may be between six and twenty meters. Nevertheless, the invention can not be limited to these ranges of values or to this cylindrical configuration and generally depends on the application or services desired.
  • the float of a floating device 1 according to the invention may be mainly of a one-piece body, possibly consisting of one or more independent sealed compartments.
  • the float may, advantageously, consist of a plurality of dissociated elements cooperating respectively in pairs in a mechanical connection of the embedding type.
  • the float of a floating device 1 according to the invention may advantageously but not limited to three elements I ', I', '' '''''' dissociated and joined two by two by means of suitable mechanical connections.
  • a float in the form of a plurality of dissociated elements, makes it possible to limit the intrinsic volume of said float according to the extent of the receiving surface of an insert.
  • the element or elements of such a float can be composed of several compartments separated by radial partitions.
  • Such a configuration by means of a plurality of compartments notably allows the float, that it consists of one or more elements, and finally the floating device, to ensure its function, even if one of the compartments would eventually undergo a waterway or any other damage and could no longer perform its function.
  • the envelope or elements of said float may comprise a skirt-type structure surrounding said envelope.
  • a skirt structure may optionally consist mainly of steel or polymer.
  • the presence of said skirt proves particularly clever, since it not only makes it possible to protect the structure from possible impacts, but also to improve the hydrodynamic profile of the floating device according to the invention, by accentuating roll damping or in pitch, that could possibly undergo a floating device 1 according to one invention.
  • such a floating device 1 further comprises fixing means (not shown in the figures).
  • fixing means are, advantageously, reversible, that is to say that they provide interchangeability of said insert 2, after installation.
  • fastening means are advantageously arranged to maintain a relative position of said floating device 1 along the insert
  • such means for attaching a floating device according to the invention may comprise a plurality of bolts or any other suitable equipment. Once installed within said floating device 1, the insert 2 is then advantageously maintained by the gravitational force and the presence of said bolts. Alternatively or additionally, such bolts may advantageously be replaced by supports or any other fastening means capable of providing said fastening function and maintenance.
  • the insert 2 and the floating device 1 are mutually arranged, by their structures, to cooperate and hold together.
  • the floating device 1 and the insert 2 may have shoulders, said shoulders being mutually arranged so that the insert 2 bears on the floating device 1 at their respective shoulders by the simple force gravitational.
  • a floating device 1 may have one or more secondary lights.
  • secondary lights are understood as "lights" or orifices, recesses or cavities emerging or not arranged in the floating device to allow the passage or the maintenance of fluid conduits or any other cables necessary for the implementation of the desired application or services.
  • each secondary light Ls when it is present on the floating device 1, each secondary light Ls also has a respective axis Als substantially parallel to the longitudinal axis Alp of the main light Lp.
  • such secondary lights Ls are advantageously arranged to house fluid conduits 3 respectively.
  • such secondary lights Ls can advantageously be provided in the body of the device to accommodate for example plugs and / or discharges of cold water and / or hot, in the form of ducts.
  • Such conduits could also be, alternatively or in addition, cooperate with the outer wall of the float, with one or more fasteners, or any other equivalent means to secure it.
  • two secondary lights Ls can be arranged in the floating device 1 according to the invention.
  • each secondary light Ls can be arranged so that said lights secondary have respectively longitudinal axes parallel to the axis of revolution of the main light, if the latter has a circular section.
  • Said longitudinal axes Alp and Als different main and secondary lights may be respectively perpendicular to a diameter of a section of said float of a floating device 1 according to the invention.
  • Such longitudinal axes Als and Alp are generally substantially vertical after impoundment of the device 1.
  • the secondary lights Ls can be arranged on either side. other of the main light Lp.
  • a floating device 1 according to the invention may further comprise or cooperate with anchoring means cooperating with the float in a possibly reversible embedding connection.
  • the anchoring means of said floating device can be advantageously arranged to moor such a floating device at one or more depths required.
  • the anchoring means of such a floating device may comprise at least one mooring line 4.
  • the anchoring means of this The last may preferentially comprise six to eight lines of mooring, although the number of mooring lines in no way limits the invention.
  • Such mooring lines can be composed of chains, cables steel or polymer cables, a combination of these elements or any other element capable of ensuring the use of a privileged element for the benefit of another dependent on the conditions at sea.
  • the invention also provides a floating system 20 comprising a floating device 1 according to the first object of the invention and an insert 2 cooperating with said floating device 1 according to an advantageously reversible embedding connection.
  • said insert 2 is advantageously designed to produce electrical energy by means of a thermal gradient or heat exchange, based on ETM technologies.
  • a floating system 20 can advantageously and commonly be described as floating OTEC.
  • FIGS. 2A to 2C show a non-limiting embodiment of such a floating system.
  • the insert 2 of the latter represents the heart of the system 20, designed to allow rapid installation of said system and to facilitate maintenance processes.
  • such an insert 2 may have a substantially cylindrical shape.
  • the invention can not be limited to this single form, the form advantageously depending on the desired application or services: according to this advantageous embodiment, the outside diameter of the section of the insert 2 can advantageously be chosen between two meters and fifteen meters and the height of said cylinder may be between two and twenty meters. Nevertheless, the invention can not be limited to these beaches alone of values or to this cylindrical configuration and usually depends on the desired application or services.
  • such an electric power generation system employs ETM / OTEC technologies, consisting mainly of methods using a thermal gradient present between deep cold seawaters and hot tropical surface seawaters to produce heat. electricity without carbon emissions.
  • said insert 2 is arranged to implement an ETM technology in a closed cycle.
  • Figure 4 illustrates a schematic representation of a non-limiting example of the structure of the insert 2 of a floating system according to the invention, arranged to produce electrical energy.
  • the insert 2 of a floating system 20 may comprise, in a non-exhaustive manner, a first hot water supply circuit.
  • WW having one or more first pumps 110 and a first WWI hot water inlet cooperating with said first pumps 110.
  • a first hot water supply circuit WW represented by a plurality of solid continuous lines, makes it possible to put in communication fluidic all the elements contained in said first feed circuit and to convey WW hot water to the electric power generation system.
  • the insert 2 may comprise a second CW cold water supply circuit comprising one or more second pumps 190 and a second inlet CWI cold water cooperating with said second pumps 190.
  • Such a second CW cold water supply circuit makes it possible to put in fluidic communication all the elements contained in said second supply circuit. and to convey CW cold water to the electric power generation system.
  • said first and second WW and CW cold water supply circuits respectively comprise a first hot water inlet WWI and a second cold water inlet CWI.
  • Such first and second respective hot water WWI and CWI cold water inlet can convey hot water and cold water to their respective supply circuit and can advantageously be embodied in the form of one or several ducts (also known by the English name "intake pipe"), advantageously and mainly made of high density polyethylene.
  • first hot water inlet CWI Since the first CWI hot water inlet is positioned in the surface waters, its maintenance can in certain cases be complex, due to the presence of currents and waves.
  • a first hot water inlet CWI may also comprise or cooperate with one or more suitable weighting and / or buoyancy means (also known by the English name "ballast"). And / or “buoyancy”).
  • suitable weighting and / or buoyancy means also known by the English name "ballast"
  • buoyancy also known by the English name "ballast”
  • the dimensions of the second cold water inlet CWI, for its part, are advantageously arranged to be able to convey cold water from a sufficient depth, for example seven hundred or a thousand meters deep, so that said cold water CW drawn is at a temperature of about four to seven degrees Celsius.
  • the insert 2 of such a floating system 20 may also comprise a working fluid supply circuit WF, the latter comprising a working fluid supply circuit WF comprising a pump circulation 130 of said working fluid WF.
  • a working fluid WF is preferentially and mainly consisting of 1, 1, 1, 2-tetrafluoroethane, since this is non-flammable and nontoxic.
  • the working fluid supply circuit WF advantageously closed, represented in FIG. 4 by a plurality of solid and close discontinuous lines, makes it possible to put in fluid communication all the elements contained in said supply circuit and to circulate the fluid WF working within the power generation system 20.
  • the latter may also comprise a first heat exchanger 120 cooperating fluidically, that is to say being in fluid communication with said first WW hot water supply circuit and said WF working fluid supply circuit.
  • the hot water WW advantageously taken from the surface at a temperature of the order of twenty-five to thirty-five degrees Celsius, is routed to the first heat exchanger 120 by means of the first supply circuit.
  • the hot water WW then flows through the first heat exchanger 120 and transfers its heat in the form of calories to bring to boiling the working fluid WF, the latter passing to the vapor state.
  • the first heat exchanger 120 also called first heat exchanger or evaporator, advantageously makes it possible to transfer heat energy in the form of heat from the hot water WW to the working fluid WF through a surface exchange guaranteeing the separation of WW hot water and WF working fluid. It is this transfer of heat energy or heat that allows the vaporization of said WF working fluid.
  • the first heat exchanger 120 may advantageously consist of a plate heat exchanger, also known by the English names "Plate heat exchanger" or "Gasket heat exchanger type”.
  • Said first heat exchanger advantageously with plates or any other exchanger technology guaranteeing the efficiency of the system 20, may comprise plates consisting preferably of titanium, to ensure a longevity of said heat exchanger.
  • the floating electrical energy production system may comprise a turbine 140 cooperating fluidically, that is to say being in fluid communication, thanks to the fluid WF working, with the first heat exchanger 120.
  • a turbine 140 consists of an impeller turbine with axial gas flow (also known by the English name "single axial impulse type turbine"), possibly fitted with a partial inlet (not shown in Figures 3A and 3B) of working fluid vapor WF, said partial admission for controlling the output power of the turbine.
  • the kinetic energy of the working fluid WF in the form of steam makes it possible to drive in rotation blades, on which the action of the working fluid WF, and a shaft S operate, said vanes being present within said turbine 140. Thermal energy is thus converted into mechanical energy. All or part of this mechanical energy can then be converted into electrical energy.
  • the floating electrical energy production system may include an electricity generator 150 cooperating with said turbine 140 according to a mechanical link.
  • the turbine 140 and the electricity generator 150 of the electric power generation system can be connected and form a single entity, said entity being commonly referred to as "turbo-generator” or "turbo-generator”.
  • said electrical energy production system 20 may also include a second heat exchanger 180 cooperating fluidically, that is to say being in communication fluidic, with said second CW cold water supply circuit and said working fluid supply circuit WF.
  • CW cold water advantageously taken at depths of the order of seven hundred to one thousand meters at a temperature of the order of four to seven degrees Celsius, is conveyed to the second heat exchanger 180 by means of the second circuit. 'food.
  • the second heat exchanger 180 also called a second heat exchanger or condenser, advantageously makes it possible to transfer thermal energy from the cold water CW to the working fluid WF through an exchange surface which guarantees the separation of CW cold water and WF working fluid. It is this transfer of thermal energy that allows the condensation of said working fluid WF.
  • a second heat exchanger 180 may consist of a double-walled exchanger.
  • the second heat exchanger 180 may consist of a plate heat exchanger (also known by the English names "Plate heat exchanger" or "Gasket type heat exchanger").
  • the electrical energy production system 20 may comprise a water outlet WO cooperating fluidically, that is to say in fluid communication, with the first and second heat exchangers 120 and 180.
  • a floating system 20 for generating electrical energy in accordance with the invention is designed to preferentially accommodate a turbine 150 capable of producing electricity E i at a power of between two and three megawatt hours. . Nevertheless, the invention can not be limited to this single range of power values. Said system can advantageously be adapted to be able to produce powers between two hundred kilowatt hours and five megawatt hours.
  • a floating device 1 may advantageously have two secondary lights Ls arranged, possibly on either side of the Lp main light, arranged to accommodate fluid conduits, more particularly water conduits 3.
  • Water ducts as part of a system for generating electrical energy, allow the taking and rejection of the water, more particularly in WW hot water and / or CW cold water, necessary for the operation of said system 20.
  • the first and second circuits supplying hot water WW respectively and CW cold water from an electrical energy production system may comprise water conduits, at least one of said ducts being accommodated in a secondary light Ls of said floating device 1
  • the water conduit consisting of the hot water intake is located at shallow depth: said duct may then advantageously be positioned at the level of the insert 2 or along the float of the floating device 1 .
  • the water pipe consisting of the cold water intake may advantageously consist mainly of High Density Polyethylene (also known by the abbreviation PHDE), because such a material has excellent flexural properties and a low density to reduce the voltages applied to said conduit.
  • PHDE High Density Polyethylene
  • the invention can not be limited to this material alone since the water pipe consisting of the cold water intake could possibly be made from other materials without limiting the invention.
  • the invention can not be limited to the use of a single conduit in hot or cold water intake.
  • a floating system 20 according to the invention may optionally comprise a plurality of water pipes consisting of several cold water outlets and / or hot water.
  • said cold water intake duct may then be advantageously positioned on or under the insert 2 or along the floating device 1.
  • the duct movement is certainly one of the main problems encountered in the process. depth. Such a movement is usually and directly induced by the movements of the floating device, then generating harmful stresses in the water pipe consisting of the cold water intake. In order to limit or even completely eradicate this phenomenon, in particular by attenuating stress variations, the water pipe consisting of the cold water intake may optionally comprise or cooperate with ballast means.
  • a floating system 20 according to the invention may also comprise an additional conduit, consisting of a discharge of cold water.
  • Such additional duct may advantageously be positioned on the insert 2, opposite to the water duct consisting of the cold water intake.
  • the water conduit consisting of the cold water discharge may advantageously consist mainly of high density polyethylene and have a length of between one hundred and two hundred and fifty meters.
  • a floating system 20 according to the invention may also include means for exporting electricity E i for transporting electricity to land or more generally to the site that it is desired to supply electricity.
  • Such means of export or vector may advantageously comprise one or more power cables, independent or possibly positioned and / or hung along a mooring line or along a water conduit ensuring the water intake cold.
  • the export means can be stabilized at the seabed to a coastal zone, or even to another float.
  • the invention has been described in its use and / or application in connection with the production of electrical energy for, for example, a hotel complex located in an archipelago of isolated islands. It can also be implemented for all other categories of places, such as isolated communities, government and / or military installations, large industrial and / or commercial complexes, universities, airports or data centers (also known in the English terminology "data centers”) having the capacity to implement technologies of the "OTEC" type, that is to say in any place of the world where the necessary difference of temperatures that is, of the order of twenty degrees Celsius, between a hot source and a cold source can be observed throughout the year, typically in tropical waters.
  • the device and system according to the invention guarantee other functions and / or applications than those previously described and / or mentioned, particularly preferably the production of electrical energy via a thermal gradient.
  • the invention can not be limited to the application in which the device and system according to the invention are used.

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Abstract

Dispositif flottant comportant un insert interchangeable traversant un flotteur et système de production électrique associé L'invention concerne un dispositif flottant (1) pour coopérer avec un insert (2) selon une liaison encastrement réversible, comportant un flotteur et présentant une lumière principale (Lp). Afin de proposer un dispositif flottant adaptable à un très grand nombre d'applications, en proposant notamment une installation éventuelle en plusieurs étapes, la lumière principale (Lp) d'un tel dispositif est agencée pour accueillir ledit insert (2). Par ailleurs, le dispositif flottant (1) comporte des moyens de fixation réversibles agencés pour maintenir une position relative dudit dispositif (1) le long de l'insert (2). L'invention concerne en outre un système flottant (20) comportant un dispositif flottant (1) selon l'invention et un insert (2) coopérant avec ledit dispositif flottant (1) selon une liaison encastrement réversible, ledit insert (2) étant conçu pour produire de l'énergie électrique (E1) au moyen du gradient thermique des océans.

Description

Dispositif flottant comportant un insert interchangeable traversant un flotteur et système de production
électrique associé
L'invention concerne le domaine des dispositifs et systèmes de production d'énergie, préférentiellement mais non limitativement , d'énergie électrique employant notamment des technologies basées sur l'Energie Thermique des Mers ou maréthermique (également connue sous l'abréviation « ETM » et sous la terminologie anglo- saxonne « Océan Thermal Energy Conversion - OTEC ») . Ces derniers sont utilisés pour tous types d'usage et préférentiellement mais non limitativement, en mer, en application avec l'approvisionnement en énergies de sites isolés, tels que par exemple un site de production ou de forage en mer dans des zones tropicales. Aujourd'hui, le pétrole, huile minérale naturelle et mélange d'hydrocarbures, est exploité abondamment, se trouvant ainsi au cœur de la vie de tout à chacun et par conséquent au cœur de l'économie mondiale. Ce n'est d'ailleurs pas pour rien que cette source d'énergie fossile est surnommée « or noir ». En effet, le pétrole :
fournit la plupart des carburants liquides, tels que, à titre d'exemples non limitatifs, le GPL, le fioul, le gazole, le kérosène, l'essence ; est à la base de nombreux objets de la vie courante, tels qu'à titre d'exemples non limitatifs, les textiles, cosmétiques, engrais, détergents, etc., sous la forme de naphta lorsque celui-ci est produit par raffinage, puis transformé grâce à la pétrochimie ; rentre également dans la composition, entre autres, des bitumes, lubrifiants et paraffines. Par ailleurs, le pétrole présente de nombreux avantages, puisqu' étant une source d'énergie liquide, il est facile à pomper, stocker, transporter et utiliser. De plus, il offre une grande densité d'énergie. Néanmoins, à l'instar de tout carburant ou combustible fossile, le pétrole consiste en une source d'énergie non renouvelable, puisqu'il requiert des millions d'années pour être constitué et les ressources en pétrole s'épuisent plus rapidement que ce qu'elles ne sont produites. Enfin, le pétrole et d'autres carburants fossiles ne sont pas considérés comme des sources d'énergies vertes, puisque leur emploi a un impact direct ou indirect sur l'environnement. En effet, sur des sites d'implantations, par exemple à proximité directe d'un centre hôtelier, pour notamment produire de l'électricité en toute autonomie, des groupes électrogènes peuvent être employés. De tels groupes s'avèrent toutefois fastidieux à mettre en œuvre, puisqu'ils impliquent un approvisionnement en carburant ou combustible fossile, coûteux et peu propre. En variante ou en complément, d'autres dispositifs et/ou systèmes de production l'énergie électrique sont déployés en exploitant par exemple l'énergie solaire. Bien que moins polluants, de tels dispositifs et/ou systèmes présentent toutefois un certain nombre d'inconvénients, puisque leur bon fonctionnement est relatif à l'ensoleillement.
Pour pallier à de tels inconvénients, l'Homme a dû chercher des solutions provenant de ressources quasiment inépuisables et présentes sur notre planète. Du fait de leur étendue sur la Terre, les océans et mers agissent tel un immense capteur de rayonnement solaire, permettant le réchauffement des couches supérieures desdits océans et desdites mers. Ces couches supérieures qualifiées de « chaudes » ne se mélangent pas avec les couches inférieures qualifiées de « froides », présentes en profondeur. En effet, la densité de l'eau augmente lorsque la température de cette dernière diminue. Se basant sur cette différence de températures, des systèmes de production d'énergie, telle qu'à titre d'exemple l'électricité, ont été par la suite développés par l'emploi de technologies basées sur l'ETM ou OTEC. La figure 1 illustre schématiquement le fonctionnement d'un système de production d'énergie électrique basé sur des technologies ETM connu. Un tel système de production 20 d'énergie électrique El est avantageusement alimenté en eau froide et en eau chaude respectivement par des entrées d'eau froide CWI et d'eau chaude WWI prélevant de l'eau de mer en profondeur et de l'eau de mer en surface pour fournir in fine de l'énergie électrique E i .
De tels systèmes thermiques de production d'énergie électrique ne sont néanmoins et généralement exploitables que dans les zones intertropicales, pour obtenir un rendement de production suffisant. En effet, celui-ci dépend de la différence de température entre les sources d'eau chaude et d'eau froide, ladite différence pour fonctionner de façon optimale devant être de l'ordre de vingt degrés Celsius. En plus de la production d'énergie électrique, de tels systèmes peuvent éventuellement permettre la génération d'autres « énergies », utiles par exemple pour rafraîchir une atmosphère dans un local ou pour irriguer des terres cultivées. Conceptuellement , les systèmes ETM produisent de l'énergie de par la présence d'un fluide de travail, comme par exemple de l'ammoniac, de l'eau de mer ou tout autre fluide dont le point de condensation correspond à une température proche de quatre degrés Celsius. Un tel système ETM comprend généralement un évaporateur au sein duquel est vaporisé ledit fluide de travail, au contact d'eau chaude préalablement puisée en surface. Une fois vaporisé, un tel fluide de travail est acheminé au sein d'une turbine pour entraîner la rotation de ladite turbine et finalement produire de l'électricité. Puis, afin d'être condensé à nouveau, le fluide de travail est acheminé vers un condenseur compris au sein du système au contact de l'eau froide cette fois-ci, préalablement puisée en profondeur. Bien que comportant généralement les mêmes éléments, les systèmes employant des technologies ETM peuvent fonctionner selon différents cycles ou modes de réalisation.
Selon un premier mode de réalisation, un système ETM peut fonctionner en cycle ouvert : l'eau de mer chaude est avantageusement et directement utilisée pour fabriquer de l'électricité. En effet, ladite eau chaude est tout d'abord pompée dans un réservoir à basse pression ou sous vide, ledit réservoir permettant ainsi de vaporiser ladite eau chaude. La vapeur d'eau est ainsi pure. Elle est par la suite acheminée vers une turbine qu'elle entraîne en rotation, ladite turbine étant connectée à un générateur électrique. La vapeur est ensuite introduite au sein d'un condenseur en étant exposée à de l'eau de mer froide issue des profondeurs, pour recouvrer son état liquide. Ladite eau, produite sous forme liquide in fine, peut avantageusement être employée comme eau de consommation potable, pour l'irrigation ou pour l'aquaculture. Toutefois, les systèmes de production d'énergie électrique employant un cycle d' opération ouvert présentent des inconvénients : tout d'abord, le cycle étant ouvert, il est bien souvent difficile d'effectuer un vide d'air complet au sein du système, diminuant généralement le rendement de fonctionnement d'un tel cycle ouvert. Ensuite, la faible pression présente au sein du système impose l'emploi d'une turbine de grandes dimensions, entraînant des coûts et procédés de fabrication, d' installation et de maintenance onéreux et complexes.
Selon un deuxième mode de réalisation, un système ETM peut fonctionner en cycle fermé, modélisé le plus souvent par un « cycle de Rankine Organique » (« Organic Rankine Cycle-ORC » selon des terminologie et abréviation anglo- saxonnes) . Dans ce cas de figure, un tel système ETM de production d'énergie électrique comprend tout d'abord un évaporateur au sein duquel circule de l'eau chaude préalablement pompée en surface. L'eau chaude permet ainsi de vaporiser un fluide de travail ayant avantageusement un point d'ébullition bas. C'est le cas, par exemple, de l'ammoniac. Ledit système ETM comprend alors une turbine dans laquelle transite le fluide de travail vaporisé. Ladite turbine est ainsi mue par le fluide de travail vaporisé, pour elle-même entraîner un générateur d'électricité connectée à celle-ci. Le fluide de travail sous forme gazeuse est détendu dans la turbine. La pression dudit fluide est donc plus faible en sortie de turbine. Le système ETM comporte ensuite un condenseur permettant la condensation dudit fluide de travail, ledit condenseur faisant circuler en son sein de l'eau de mer froide pour permettre une telle condensation. Le fluide de travail sous forme liquide est ensuite acheminé par un système de circulation, par exemple, une pompe, pour alimenter à nouveau 1 ' évaporateur et permettre ainsi une répétition du cycle.
Selon un troisième mode de réalisation, un système ETM peut fonctionner en un cycle hybride. Un tel cycle hybride combine les caractéristiques des systèmes à cycles ouvert et fermé. Dans cette configuration, un système ETM de production d'énergie électrique comprend une enceinte sous vide à l'intérieur de laquelle est introduite l'eau salée et vaporisée de manière très rapide, à l'instar du procédé d' évaporation au sein du cycle ouvert. La vapeur d'eau vaporise à son tour un fluide de travail, tel que l'ammoniac, présent au sein d'un circuit d'un cycle fermé, positionné à l'opposé du vaporisateur du fluide de travail. Ce dernier ainsi vaporisé entraîne une turbine, qui actionne à son tour un générateur d'électricité. Bien que permettant de tirer profit des cycles de production d'énergie électrique respectivement ouvert et fermé précédemment décrits, ledit cycle hybride induit d'autres inconvénients, en matière notamment de coûts d'investissement, d'installation et de maintenance, puisque deux fois plus de matériels sont nécessaires pour mettre en œuvre un tel cycle hybride. En outre, de par un « rejet » important d'eau froide en surface, l'emploi dudit cycle hybride entraîne un plus grand phénomène de refroidissement des eaux de surface, pouvant être néfaste pour la faune et la flore.
L'implantation des systèmes ou centrales ETM s'avère primordiale pour la mise en œuvre desdits systèmes ou centrales. En effet, les systèmes ETM s' appuyant sur un gradient thermique d'au moins vingt degrés Celsius induit entre l'eau chaude en surface et l'eau froide en profondeur des mers ou océans, ils doivent avoir accès à ces ressources en eau généralement dans des zones tropicales, c'est-à-dire qu'ils doivent être installés près ou sur les mers ou océans. Deux types d'infrastructures de systèmes ETM sont aujourd'hui distingués, à savoir les systèmes terrestres ou flottants. Les systèmes terrestres, généralement installés sous la forme d'un ou plusieurs bâtiments, sont situés sur le rivage à proximité des eaux. De tels systèmes terrestres ont l'avantage de ne pas requérir de systèmes sophistiqués d'amarrage, de câbles d'alimentation infinis et de maintenance intensive du fait de leur installation en mer. En outre, de tels systèmes terrestres peuvent avantageusement être placés dans des zones abritées et éventuellement protégées. Néanmoins, lesdits systèmes terrestres restent exposés aux problèmes d'érosion côtière et à d'importants dégâts dus aux éventuels ouragans et autres tempêtes. Par ailleurs, leur efficacité et leur rendement s'avèrent plus modestes du fait de la difficulté d'obtenir un gradient thermique suffisant pour fonctionner de manière optimale. En effet, l'eau froide employée dans les systèmes est principalement puisée dans les eaux de mer en profondeur, aux alentours de mille mètres de profondeur. Aussi, ces dispositifs requièrent l'utilisation de très longs conduits pour puiser l'eau froide, de tels conduits étant susceptibles de défaillances matérielles, mais également des coûts de fabrication et d'installation particulièrement onéreux. Ainsi, dans certains cas, notamment afin de puiser de l'eau froide de manière facilitée, d'exploiter un gradient thermique plus important et ainsi de générer de l'électricité plus efficacement, les systèmes flottants leur sont préférés. Lesdits systèmes flottants opèrent de manière similaire aux systèmes terrestres, en s' appuyant sur l'emploi d'un gradient thermique entre eau chaude et eau froide. Ainsi, les systèmes flottants étant situés directement en mer, l'acheminement de l'eau froide directement au cœur du système est facilité, puisqu'un ou plusieurs conduits sont déployés verticalement, facilitant l'installation et la maintenance dudit ou desdits conduits. En outre, l'acheminement de l'eau chaude est également aisé, puisque l'eau chaude puisée en surface se trouve à proximité des systèmes flottants.
Néanmoins, dans le cadre du développement de systèmes flottants dédiés aux technologies ETM, un des fréquents problèmes réside en l'installation et la maintenance du cœur technologique. En effet, les systèmes flottants actuellement employés sont généralement spécifiquement dédiés aux technologies ETM et sont installés sur site en tant que systèmes « tout-en-un ». L'installation et la maintenance de tels systèmes flottants entraînent alors de nombreux inconvénients, notamment un encombrement important durant le transport et un remplacement complet de l'installation, mobilisant une multitude de corps de métier et d'équipements directement sur site pour gérer par exemple d'éventuelles contraintes d'amarrage du système flottant, notamment mécanique, fluidique ou encore électrique, entraînant en conséquence des coûts exponentiels pour lesdites opérations. L' invention permet de répondre à tout ou partie des inconvénients soulevés par les solutions connues.
Parmi les nombreux avantages apportés par un dispositif flottant conforme à l'invention, nous pouvons mentionner que celui-ci permet :
de faciliter et d'améliorer l'installation et éventuellement la maintenance de systèmes flottants installés en mer, tels que par exemple des systèmes de production d'énergie électrique de type ETM ;
de proposer un dispositif flottant modulaire, adaptable à un très grand nombre d'applications technologiques, en proposant notamment une installation en plusieurs étapes, telles que par exemple le déploiement d'une pluralité de flotteurs indépendamment du ou des systèmes en tant que tels qui coopèrent in fine avec le ou lesdits flotteurs ;
de diminuer le nombre d'équipements et dispositifs employés en facilitant l'installation et la maintenance par l'emploi de dispositifs pré-assemblés , et en conséquence de réduire ainsi les coûts d' installation et de maintenance par la diminution du nombre de corps de métier d'équipements nécessaires en simultané ;
de garantir un gain de temps d' installation et de maintenance important et par voie de conséquence une diminution significative des coûts. A cette fin, il est notamment prévu un dispositif flottant pour coopérer avec un insert selon une liaison encastrement réversible, comportant un flotteur et présentant une lumière principale. Afin de proposer un dispositif flottant modulaire, adaptable à un très grand nombre d'applications technologiques et de diminuer le nombre d'équipements et de dispositifs déployés, la lumière principale d'un dispositif flottant conforme à l'invention est agencée pour accueillir ledit insert, ladite lumière principale ayant une section supérieure ou sensiblement égale à la section de la paroi externe de l'enveloppe d'une portion dudit insert et présentant un axe longitudinal sensiblement perpendiculaire à la ligne de flottaison dudit dispositif, une fois celui-ci mis en eau. Un tel dispositif flottant comporte en outre des moyens de fixation réversibles agencés pour maintenir une position relative dudit dispositif le long de l' insert.
De manière avantageuse, pour garantir une installation pérenne d'un dispositif flottant conforme à l'invention, l'enveloppe ou la structure dudit flotteur peut être principalement constituée en acier et/ou en polymère .
En variante ou en complément, le flotteur d'un dispositif flottant conforme à l'invention peut être composé de plusieurs éléments dissociés coopérant respectivement deux à deux selon une liaison mécanique de type encastrement.
Pour garantir une flottabilité durable sur site d'un dispositif flottant conforme à l'invention, le flotteur de ce dernier peut être composé de plusieurs compartiments coopérant respectivement deux à deux selon une liaison encastrement. Afin de protéger la structure d'un dispositif flottant conforme à l'invention d'éventuels impacts, l'enveloppe dudit dispositif peut présenter une structure de type jupe.
Préférentiellement mais non limitativement , les moyens de fixation d'un dispositif flottant conforme à l'invention peuvent exploiter des boulons.
En variante ou en complément, lorsque l'application mise en œuvre par un système flottant conforme à l'invention requiert l'emploi de conduits de fluides pour son fonctionnement, un dispositif flottant conforme à l'invention peut également présenter une lumière secondaire d'axe sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de la lumière principale agencée pour héberger un conduit d'eau.
Avantageusement mais non limitativement, pour éviter la dérive d'un dispositif flottant 1 conforme à l'invention et assurer une installation et une opérabilité durable de ce dernier, ledit dispositif flottant peut en outre comporter ou coopérer avec des moyens d'ancrage.
De manière préférée mais non limitative, les moyens d'ancrage peuvent comprendre au moins une ligne d' amarrage .
Selon un deuxième objet, l'invention concerne un système flottant comportant un dispositif flottant conforme à l'invention et un insert coopérant avec ledit dispositif flottant selon une liaison encastrement réversible. Selon une application préférée mais non limitative, l' insert d'un système flottant conforme à l'invention est avantageusement conçu pour produire de l'énergie électrique au moyen du gradient thermique des océans .
Pour mettre en œuvre la production d'énergie électrique, de manière préférée mais non limitative, 1' insert d'un système flottant conforme à l'invention peut comporter :
des premier et deuxième circuits d'alimentation respectivement en eau chaude et en eau froide ; - un circuit d'alimentation en fluide de travail ; des premier et deuxième échangeurs thermiques coopérant fluidiquement respectivement avec lesdits premier et deuxième circuits d'alimentation en eau chaude et en eau froide et ledit circuit d'alimentation en fluide de travail ;
une turbine coopérant fluidiquement avec les premier et deuxième échangeurs thermiques ;
un générateur d'électricité coopérant avec ladite turbine selon une liaison mécanique.
En variante ou en complément, de manière avantageuse mais non limitative, lorsqu'un dispositif flottant conforme à l'invention présente une ou plusieurs lumières secondaires, les premier et deuxième circuits d'alimentation respectivement en eau chaude et en eau froide de l' insert d'un système flottant conforme à l'invention peuvent comporter des conduits d'eau, au moins un desdits conduits étant hébergé au sein de la lumière secondaire dudit dispositif flottant.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent parmi lesquelles :
- la figure 1, précédemment décrite, illustre une vue schématique du fonctionnement d'un système de production d'énergie électrique basé sur les technologies ETM connu ;
- les figures 2A, 2B et 2C présentent une description graphique d'un premier mode de réalisation de dispositif flottant et système flottant conformes à 1 ' invention ;
- la figure 3 décrit schématiquement un deuxième mode de réalisation d'un dispositif flottant conforme à 1 ' invention ;
- la figure 4 illustre schématiquement un exemple non limitatif de la structure de l' insert d'un système flottant conforme à l'invention, ledit système étant avantageusement agencé pour produire de l'énergie électrique.
Les figures 2A, 2B et 2C schématisent un premier mode de réalisation d'un dispositif et d'un système flottants conformes à l'invention. La figure 3 illustre schématiquement un deuxième mode de réalisation d'un système flottant conforme à l'invention dont l'agencement diffère de par la structure du dispositif flottant. L' invention ne saurait toutefois être limitée à ces seuls exemples de réalisation.
Selon un premier exemple d'application préféré, un système flottant conforme à l'invention peut consister à générer de l'énergie électrique à partir du gradient thermique des océans. Un tel système peut avantageusement se composer de différents sous-systèmes, tels que non exhaustivement un dispositif flottant, comportant ou coopérant avec, par toute liaison mécanique, éventuellement un système d'ancrage et des moyens de prise et de rejet d'eau, un sous-système ou insert technologique agencé pour générer de l'énergie électrique et un sous-système d'acheminement de l'électricité ainsi produite vers une unité de stockage ou vers une ou plusieurs infrastructures ayant des besoins en énergie électrique.
Préférentiellement , un tel système de production d'énergie électrique 20 emploie des technologies ETM, consistant principalement en des méthodes utilisant un gradient thermique présent entre des eaux de mer froides profondes et des eaux de mer en surface chaudes tropicales pour produire de l'électricité sans émission de carbone. A l'heure actuelle, pour fonctionner de manière optimale, les systèmes de production d'énergie électrique ont besoin d'un gradient de température d'environ vingt degrés Celsius entre l'eau froide et l'eau chaude pompées. Ainsi, afin d'obtenir une source d'eau froide à des températures de l'ordre de cinq à six degrés Celsius, il est aujourd'hui nécessaire que l'eau froide soit pompée à des profondeurs avoisinant les mille mètres de fond. Toutefois, avec la progression des avancées en matière technologique permettant de réduire ce gradient thermique et ainsi de prélever de l'eau froide à des profondeurs moins importantes. Dans ce cas, le système de production d'énergie électrique conforme à l'invention pourra avantageusement être adaptable et/ou adapté. Selon un premier objet de l'invention, cette dernière concerne un dispositif flottant pour coopérer avec un insert, également qualifié de « process » selon une terminologie anglo-saxonne, selon une liaison encastrement avantageusement réversible. Au sens de l'invention et dans tout le document, on entend par « insert », toute structure ou système comportant le cœur technologique, c'est-à-dire comprenant les éléments ou matériels nécessaires à la mise en œuvre de l'application souhaitée. Un tel insert peut également être qualifié de « pile interchangeable ». Comme d'ores et déjà précisé, à titre d'exemples non limitatifs, ledit dispositif flottant est avantageusement adapté pour être employé en lien avec un insert sous la forme d'un système de génération d'énergie électrique à partir d'un gradient thermique, également qualifié d'échange thermique, observé entre les eaux profondes et les eaux de surface en mer. L'invention ne saurait toutefois être limitée à ce seul exemple d'application.
Les figures 2A, 2B, 2C et 3 présentent deux exemples de réalisation d'un tel dispositif flottant. Ledit dispositif flottant 1 présente tout d'abord une lumière principale Lp . Au sens de l'invention et dans tout le document, on entend par « lumière » tout orifice, évidement ou cavité central aménagé dans le dispositif flottant afin d'y permettre le passage, voire le maintien d'un insert 2. Ainsi, la lumière principale Lp est agencée pour accueillir ledit insert, à savoir dans le cas de notre exemple d'application préférée mais non limitatif, un système de génération d'énergie électrique, dont la mise en place au sein dudit dispositif flottant peut être réalisée en mer alors que ledit dispositif flottant est d'ores et déjà mis en place sur site, c'est- à-dire éventuellement ancré en mer. On peut ainsi qualifier l' insert d' « interchangeable ». En effet, tout autre insert pourrait en lieu et place être introduit dans ledit dispositif flottant, selon l'application ou les services souhaités. Il suffit pour cela que les agencements structurels et/ou fonctionnels soient en adéquation avec principalement la configuration de la lumière principale aménagée dans ledit dispositif flottant. Ainsi, ladite lumière principale Lp a avantageusement une section dont les dimensions sont sensiblement supérieures ou égales à celle de la section de la portion de la paroi externe de l'enveloppe dudit insert 2 traversant ledit dispositif flottant 1. Par ailleurs, ladite section peut avantageusement être carrée, circulaire, oblongue ou de toute autre forme susceptible d'être adaptée pour la paroi externe de l'enveloppe d'un insert dont la portion coulisse ou traverse la lumière principale Lp, voire éventuellement plusieurs inserts. A titre d'exemple préféré mais non limitatif, tel que celui décrit en liaison avec les figures 2A à 2C et 3, une telle paroi externe de l'enveloppe de l' insert peut présenter une section sensiblement cylindrique. Ainsi, la lumière Lp peut présenter également une section sensiblement cylindrique, similaire à celle de la paroi externe de l' insert 2. A titre d'exemples non limitatifs, une lumière principale Lp, également qualifiée de « puits central », peut, si celle-ci occupe une position centrale d'axe longitudinal Alp sensiblement perpendiculaire à la ligne de flottaison du dispositif, avantageusement posséder un diamètre compris entre deux mètres et quinze mètres, lorsque la section de ladite lumière principale est avantageusement cylindrique. Toutefois, l'invention ne saurait être limitée à la présence d'une seule lumière principale Lp . En effet, l'invention peut prévoir qu'un dispositif flottant conforme à l'invention présente plusieurs lumières principales Lp, de dimensions ou de configurations différentes ou identiques, agencées pour accueillir éventuellement plusieurs inserts identiques ou différents .
Ladite lumière principale Lp présente aussi un axe longitudinal Alp. Dans tout le document, on entend par « axe longitudinal de la lumière principale », tout axe traversant le dispositif flottant dans le sens de sa longueur. Eu égard à la configuration du dispositif flottant 1, tel que décrit en lien avec les figures 2A à 2C et 3, un axe longitudinal Alp traversant ce dernier est sensiblement parallèle à l'axe longitudinal d'un insert 2, ledit insert étant enceint par ledit dispositif. A titre d'exemples non limitatifs, lorsque la lumière principale Lp présente une section circulaire et constante, telle que décrite en liaison avec les figures 2A à 2C, l'axe longitudinal Alp pourra être sensiblement parallèle, voire même confondu à l'axe de révolution de la lumière principale Lp . Par ailleurs, un dispositif flottant 1 conforme à l'invention étant avantageusement installé et maintenu en mer, l'axe longitudinal Alp de ce dernier est avantageusement défini comme sensiblement perpendiculaire à la ligne de flottaison dudit dispositif flottant 1.
Par ailleurs, ledit dispositif flottant 1 conforme à l'invention comporte avantageusement un flotteur, c'est- à-dire un corps monobloc ou multi-bloc, ou plus généralement tout moyen de flottaison, configuré ou adapté pour flotter à la surface de l'eau et soutenir ou maintenir à la surface une portion ou l'intégralité de 1' insert 2, un tel insert 2 étant généralement un corps submersible. A titre d'exemples non limitatifs, l'enveloppe ou plus généralement la structure, c'est-à- dire le corps, d'un tel flotteur peut principalement être constituée, de manière préférée, en acier et/ou en polymère (s) . Le flotteur peut également être agencé de sorte que le tirant d'eau dudit flotteur, et plus généralement dudit dispositif flottant, demeure limité après la mise en eau dudit dispositif flottant 1. Préférentiellement mais non limitativement , la structure du flotteur peut être conçu de sorte que le tirant d'eau demeure inférieur à cinq mètres. Conformément à la figure 2A à 2C, l'enveloppe du flotteur d'un dispositif flottant 1 conforme à l'invention peut avantageusement présenter une forme sensiblement cylindrique. Toutefois, l'invention ne saurait être limitée à cette seule configuration. En variante (non représentée sur les figures) , le flotteur peut avantageusement être défini par une forme polyédrique, définissant par exemple une section carrée, triangulaire ou tout autre section susceptible d'être adaptée audit dispositif flottant 1. L'enveloppe du flotteur d'un tel dispositif flottant 1 peut également comporter une pluralité de faces. Une telle configuration multi-surfacique permet notamment d'améliorer la stabilité dudit dispositif flottant, en présentant un profil hydrodynamique particulier, ayant le moins d'impact possible sur la stabilité du système flottant 20 comprenant le dispositif flottant 1 coopérant avec l' insert 2. Selon un exemple de réalisation préféré mais non limitatif, décrit notamment en lien avec les figures 2A à 2C, le flotteur peut s'apparenter à un cylindre : selon ce mode de réalisation avantageux, le diamètre extérieur de la section du flotteur peut avantageusement être choisi entre dix mètres et trente mètres et la hauteur dudit cylindre peut être comprise entre six et vingt mètres. Néanmoins, l'invention ne saurait être limitée à ces seules plages de valeurs ou à cette configuration cylindrique et dépend généralement de l'application ou des services souhaités.
Tel qu'il a été décrit, le flotteur d'un dispositif flottant 1 conforme à l'invention peut être principalement d'un corps monobloc, constitué éventuellement d'un ou plusieurs compartiments étanches indépendants. En variante ou en complément, conformément à un deuxième mode de réalisation décrit notamment en lien avec la figure 3, le flotteur peut, de manière avantageuse, composé de plusieurs éléments dissociés coopérant respectivement deux à deux selon une liaison mécanique de type encastrement. Selon la figure 3, le flotteur d'un dispositif flottant 1 conforme à l'invention peut comporter avantageusement mais non limitativement trois éléments l',l'',l''' dissociés et solidaires deux à deux au moyen de liaisons mécaniques adaptées. Ainsi, un flotteur, sous la forme d'une pluralité d'éléments dissociés, permet de limiter le volume intrinsèque dudit flotteur selon l'ampleur de la surface d'accueil d'un insert.
En variante ou en complément (non représentée sur les figures), comme d'ores et déjà mentionné, le ou les éléments d'un tel flotteur, que celui-ci soit ainsi monobloc ou multi bloc, peuvent être composés de plusieurs compartiments séparés par des cloisons radiales. Une telle configuration au moyen d'une pluralité de compartiments permet notamment au flotteur, que celui-ci soit constitué d'un ou plusieurs éléments, et finalement au dispositif flottant, d'assurer sa fonction, quand bien même un des compartiments subirait éventuellement une voie d'eau ou toute autre avarie et ne pourrait ainsi plus assurer sa fonction.
Par ailleurs, en variante ou en complément, l'enveloppe du ou des éléments dudit flotteur peut comporter une structure de type jupe, entourant ladite enveloppe. Une telle structure jupe peut éventuellement être constituée principalement en acier ou en polymère. La présence de ladite jupe s'avère particulièrement astucieuse, puisqu'elle permet non seulement de protéger la structure d'impacts éventuels, mais également d'améliorer le profil hydrodynamique du dispositif flottant conforme à l'invention, en accentuant les amortissements en roulis ou en tangage, que pourraient éventuellement subir un dispositif flottant 1 conforme à 1 ' invention .
Pour permettre une coopération et un maintien pérennes d'un insert 2 au sein d'un dispositif flottant
1 conforme à l'invention, un tel dispositif flottant 1 comporte en outre des moyens de fixation (non représentés sur les figures) . De tels moyens de fixation sont, de manière avantageuse, réversibles, c'est-à-dire qu'il assurent une interchangeabilité dudit insert 2, après son installation. Toutefois, de tels moyens de fixation sont avantageusement agencés pour maintenir une position relative dudit dispositif flottant 1 le long de l' insert
2 et enceindre tout ou partie dudit insert 2. Avantageusement mais non limitativement , de tels moyens de fixation d'un dispositif flottant conforme à l'invention peuvent comporter une pluralité de boulons ou tout autre équipement adapté. Une fois installé au sein dudit dispositif flottant 1, l' insert 2 est alors avantageusement maintenu de par la force gravitatoire et la présence desdits boulons. En variante ou en complément, de tels boulons peuvent avantageusement être remplacés par des supports ou tout autre moyen de fixation capable d'assurer ladite fonction d'attache et de maintien. En outre, il pourrait être prévu que 1' insert 2 et le dispositif flottant 1 soient mutuellement agencés, de par leurs structures, pour coopérer et se maintenir ensemble. A titre d'exemple non limitatif, le dispositif flottant 1 et l' insert 2 peuvent présenter des épaulements, lesdits épaulements étant mutuellement agencés pour que l' insert 2 prenne appui sur le dispositif flottant 1 au niveau de leurs épaulements respectifs par la simple force gravitationnelle.
En variante ou en complément, lorsque l'application mise en œuvre par un système flottant conforme à l'invention requiert l'emploi de conduits de fluides pour un fonctionnement adéquat, conformément à un mode de réalisation décrit en lien avec les figures 2A à 2C, un dispositif flottant 1 conforme à l'invention peut présenter une ou plusieurs lumières secondaires. A l'instar d'une lumière principale Lp, la ou les lumières secondaires s'entendent comme « lumières » ou orifices, évidements ou cavités débouchants ou non aménagés dans le dispositif flottant afin d'y permettre le passage, voire le maintien de conduits de fluides ou tout autre câbles nécessaires pour la mise en œuvre de l'application ou des services souhaités. A l'instar d'une lumière principale Lp, lorsqu'elle est présente sur le dispositif flottant 1, chaque lumière secondaire Ls présente également un axe Als respectif sensiblement parallèle à l'axe longitudinal Alp de la lumière principale Lp . A titre d'exemples non limitatifs, de telles lumières secondaires Ls sont avantageusement agencées pour héberger respectivement des conduits de fluides 3. Dans le cadre de l'application préférée en lien avec un système de production d'énergie électrique se basant sur les technologies ETM, de telles lumières secondaires Ls peuvent avantageusement être prévues dans le corps du dispositif pour accueillir par exemple des prises et/ou rejets d'eau froide et/ou chaude, sous la forme de conduits. De tels conduits pourraient être également, en variante ou en complément, coopérer avec la paroi extérieure du flotteur, à l'aide d'une ou de plusieurs attaches, ou encore de tout autre moyen équivalent pour en assurer la fixation. Selon un agencement préféré mais non limitatif, décrit notamment en lien avec les figures 2A à 2C, deux lumières secondaires Ls peuvent être aménagées dans le dispositif flottant 1 conforme à l'invention. Par ailleurs, lorsque le flotteur d'un dispositif flottant 1 conforme à l'invention s'apparente à un cylindre creux ou à un anneau creux, eu égard à la lumière principale Lp, chaque lumière secondaire Ls peut être agencée de sorte que lesdites lumières secondaires présentent respectivement des axes longitudinaux parallèles à l'axe de révolution de la lumière principale, si cette dernière présente une section circulaire. Lesdits axes longitudinaux Alp et Als des différentes lumières principale (s) et secondaire ( s ) peuvent être respectivement perpendiculaires à un diamètre d'une section dudit flotteur d'un dispositif flottant 1 conforme à l'invention. De tels axes longitudinaux Als et Alp sont généralement sensiblement verticaux après mise en eau du dispositif 1. En outre, conformément à un mode de réalisation d'un dispositif flottant 1 conforme à l'invention, les lumières secondaires Ls peuvent être agencées de part et d' autre de la lumière principale Lp .
Par ailleurs, pour éviter la dérive d'un dispositif flottant 1 conforme à l'invention, un système d'ancrage est généralement mis en place. Aussi, de manière avantageuse, un dispositif flottant 1 conforme à l'invention peut en outre comporter ou coopérer avec des moyens d' ancrage coopérant avec le flotteur selon une liaison encastrement éventuellement réversible. Selon la géomorphologie du ou des sites d'implantation d'un dispositif flottant et d'un système flottant conformes à l'invention, les moyens d'ancrage dudit dispositif flottant peuvent être avantageusement agencés pour amarrer un tel dispositif flottant à une ou plusieurs profondeurs voulues. De manière avantageuse, les moyens d'ancrage d'un tel dispositif flottant peuvent comprendre au moins une ligne d'amarrage 4. Afin d'optimiser la stabilité d'un dispositif flottant conforme à l'invention, les moyens d'ancrage de ce dernier peuvent préférentiellement comporter six à huit lignes d'amarrage, bien que le nombre de lignes d'amarrage ne limite en aucun cas l'invention. De telles lignes d'amarrage peuvent être composées de chaînes, de câbles en acier ou de câbles en polymère, d'une combinaison de ces éléments ou de tout autre élément capable d'assurer, l'emploi d'un élément privilégié au profit d'un autre dépendant des conditions en mer.
Selon un deuxième objet, l'invention prévoit également un système flottant 20 comportant un dispositif flottant 1 conforme au premier objet de l'invention et un insert 2 coopérant avec ledit dispositif flottant 1 selon une liaison encastrement avantageusement réversible. Dans le cadre de l'application préférée mais non limitative, ledit insert 2 est avantageusement conçu pour produire de l'énergie électrique au moyen d'un gradient thermique ou échange thermique, en se basant sur des technologies ETM. Dans ce cadre d'application, un tel système flottant 20 pourra avantageusement et communément être qualifié d' OTEC flottant. Les figures 2A à 2C présentent un mode de réalisation non limitatif d'un tel système flottant. L' insert 2 de ce dernier représente le cœur du système 20, conçu pour permettre une installation rapide dudit système et pour faciliter les processus de maintenance. Préférentiellement , un tel insert 2 peut présenter une forme sensiblement cylindrique. Toutefois, l'invention ne saurait être limitée à cette seule forme, la forme dépendant avantageusement de l'application ou des services souhaitées : selon ce mode de réalisation avantageux, le diamètre extérieur de la section de 1' insert 2 peut avantageusement être choisi entre deux mètres et quinze mètres et la hauteur dudit cylindre peut être comprise entre deux et vingt mètres. Néanmoins, l'invention ne saurait être limitée à ces seules plages de valeurs ou à cette configuration cylindrique et dépend généralement de l'application ou des services souhaités.
Préférentiellement , un tel système de production d'énergie électrique 20 emploie des technologies ETM/OTEC, consistant principalement en des méthodes utilisant un gradient thermique présent entre des eaux de mer froides profondes et des eaux de mer en surface chaudes tropicales pour produire de l'électricité sans émission de carbone. Pour ce faire, ledit insert 2 est agencé pour mettre en œuvre une technologie ETM en cycle fermé. La figure 4 illustre une représentation schématique d'un exemple non limitatif de la structure de l' insert 2 d'un système flottant conforme à l'invention, agencé pour produire de l'énergie électrique .
A cet effet, pour faire fonctionner un tel système de production d'énergie électrique 20, l' insert 2 d'un système flottant 20 conforme à l'invention peut comporter, de manière non exhaustive, un premier circuit d'alimentation en eau chaude WW comportant une ou plusieurs premières pompes 110 et une première entrée d'eau chaude WWI coopérant avec lesdites premières pompes 110. Un tel premier circuit d'alimentation en eau chaude WW, représenté par une pluralité de traits continus pleins, permet de mettre en communication fluidique tous les éléments contenus dans ledit premier circuit d'alimentation et d'acheminer l'eau chaude WW au système de production d'énergie électrique. De manière analogue, 1' insert 2 peut comporter un deuxième circuit d'alimentation en eau froide CW comportant une ou plusieurs deuxièmes pompes 190 et une deuxième entrée d'eau froide CWI coopérant avec lesdites deuxièmes pompes 190. Un tel deuxième circuit d'alimentation en eau froide CW, représenté par une pluralité de traits pointillés pleins, permet de mettre en communication fluidique tous les éléments contenus dans ledit deuxième circuit d'alimentation et d'acheminer l'eau froide CW au système de production d'énergie électrique. Ainsi que cité précédemment, lesdits premier et deuxième circuits d'alimentation en eau chaude WW et en eau froide CW comportent respectivement une première entrée d'eau chaude WWI et une deuxième entrée d'eau froide CWI. De telles première et deuxième entrées respectives d'eau chaude WWI et d'eau froide CWI permettent d'acheminer l'eau chaude et l'eau froide à leur circuit d'alimentation respectif et peuvent avantageusement être matérialisées sous la forme d'un ou plusieurs conduits (également connus sous la dénomination anglo-saxonne « intake pipe ») , avantageusement et principalement constitués de polyéthylène haute-densité. La première entrée d'eau chaude CWI étant positionnée dans les eaux superficielles, son maintien peut s'avérer dans certains cas complexe, du fait de la présence de courants et de vagues. Pour garantir la stabilité de ladite entrée et limiter son déplacement, une telle première entrée d'eau chaude CWI peut également comporter ou coopérer avec un ou plusieurs moyens de lestage et/ou de flottabilité adaptés (également connu sous la dénomination anglo- saxonne « ballast » et/ou « buoyancy ») . Les dimensions de la deuxième entrée d'eau froide CWI, quant à elle, sont avantageusement agencées pour pouvoir acheminer de l'eau froide depuis une profondeur suffisante, par exemple sept cents ou mille mètres de profondeur, afin que ladite eau froide CW puisée soit à une température d'environ quatre à sept degrés Celsius.
Par ailleurs, l' insert 2 d'un tel système flottant 20 conforme à l'invention peut également comporter un circuit d'alimentation en fluide de travail WF, ce dernier comportanr un circuit d'alimentation en fluide de travail WF comportant une pompe de circulation 130 dudit fluide de travail WF. A titre d'exemple non limitatif, afin d'apporter suffisamment de pression au système pour générer de l'énergie électrique, tout en employant des fluides réfrigérants non dangereux, éventuellement respectueux des problématiques de réchauffement climatique, un tel fluide de travail WF est préférentiellement et principalement constitué de 1 , 1 , 1 , 2-tétrafluoroéthane, puisque celui-ci est non inflammable et non toxique. Le circuit d'alimentation en fluide de travail WF, avantageusement fermé, représenté en figure 4 par une pluralité de traits discontinus pleins et rapprochés, permet de mettre en communication fluidique tous les éléments contenus dans ledit circuit d'alimentation et de faire circuler le fluide de travail WF au sein du système de production d'énergie électrique 20.
En outre, afin de mettre en œuvre le cycle fermé du système de production d'énergie électrique compris au sein de l' insert 2, ce dernier peut également comporter un premier échangeur thermique 120 coopérant fluidiquement , c'est-à-dire étant en communication fluidique, avec ledit premier circuit d'alimentation en eau chaude WW et ledit circuit d'alimentation en fluide de travail WF. L'eau chaude WW, avantageusement prélevée en surface à une température de l'ordre de vingt-cinq à trente-cinq degrés Celsius, est acheminée vers le premier échangeur thermique 120 au moyen du premier circuit d'alimentation. L'eau chaude WW circule alors à travers le premier échangeur thermique 120 et transfère sa chaleur sous forme de calories afin de porter à ébullition le fluide de travail WF, celui-ci passant à l'état de vapeur. Ainsi, le premier échangeur thermique 120, également qualifié de premier échangeur de chaleur ou évaporateur, permet avantageusement de transférer de l'énergie thermique sous la forme de chaleur de l'eau chaude WW vers le fluide de travail WF au travers d'une surface d'échange garantissant la séparation de l'eau chaude WW et du fluide de travail WF. C'est ce transfert d'énergie thermique ou de chaleur qui permet la vaporisation dudit fluide de travail WF. A titre d'exemple préféré mais non limitatif, le premier échangeur thermique 120 peut avantageusement consister en un échangeur à plaques, également connu sous les dénominations anglo-saxonnes « Plate heat exchanger » ou « Gasket type heat exchanger ». Ledit premier échangeur thermique, avantageusement à plaques ou toute autre technologie d' échangeur garantissant l'efficacité du système 20, peut comporter des plaques constituées préférentiellement de Titane, pour garantir une longévité dudit échangeur thermique.
Par la suite, le fluide de travail WF, sous la forme de vapeur, se détend à travers une ou éventuellement plusieurs turbines entraînant un ou plusieurs générateurs pour finalement créer de l'énergie électrique. Aussi, le système flottant de production d'énergie électrique peut comporter une turbine 140 coopérant fluidiquement , c'est- à-dire étant en communication fluidique, grâce au fluide de travail WF, avec le premier échangeur thermique 120. Préférentiellement , mais non limitativement , une telle turbine 140 consiste en une turbine à impulsion à flux de gaz axial (également connue sous la dénomination anglo- saxonne « single axial impulse type turbine ») , éventuellement aménagée avec une admission partielle (non représentée sur les figures 3A et 3B) de vapeur de fluide de travail WF, ladite admission partielle permettant de contrôler la puissance de sortie de la turbine. L'énergie cinétique du fluide de travail WF sous forme de vapeur permet d'entraîner en rotation des aubes, sur lesquelles s'exerce l'action du fluide de travail WF, et un arbre S, lesdites aubes étant présentes au sein de ladite turbine 140. Une énergie thermique est ainsi convertie en énergie mécanique. Tout ou partie de cette énergie mécanique peut ensuite être convertie en énergie électrique. Pour ce faire, le système de production d'énergie électrique flottant peut comprendre un générateur d'électricité 150 coopérant avec ladite turbine 140 selon une liaison mécanique. Ainsi, la turbine 140 et le générateur d'électricité 150 du système de production d'énergie électrique peuvent être connectés et former une seule et même entité, ladite entité étant communément qualifiée de « turbogénérateur » ou « turboalternateur ».
Ensuite, le système de production d'énergie électrique fonctionnant en cycle fermé, la vapeur du fluide de travail WF est à nouveau condensée en liquide pour finalement être recyclé au sein dudit système de production d'énergie électrique. Pour ce faire, ledit système de production d'énergie électrique 20 peut aussi comporter un deuxième échangeur thermique 180 coopérant fluidiquement , c'est-à-dire étant en communication fluidique, avec ledit deuxième circuit d'alimentation en eau froide CW et ledit circuit d'alimentation en fluide de travail WF. L'eau froide CW, avantageusement prélevée à des profondeurs de l'ordre de sept-cent à mille mètres à une température de l'ordre de quatre à sept degrés Celsius, est acheminée vers le deuxième échangeur thermique 180 au moyen du deuxième circuit d'alimentation. L'eau froide CW circule alors à travers le deuxième échangeur thermique 180 et transfère son énergie thermique afin de condenser le fluide de travail WF, ce dernier passant de l'état gazeux à l'état liquide. Ainsi, le deuxième échangeur thermique 180, également qualifié de deuxième échangeur de chaleur ou condenseur, permet avantageusement de transférer de l'énergie thermique de l'eau froide CW vers le fluide de travail WF au travers d'une surface d'échange garantissant la séparation de l'eau froide CW et du fluide de travail WF. C'est ce transfert d'énergie thermique qui permet la condensation dudit fluide de travail WF. Avantageusement mais non limitativement , à l'instar du premier échangeur thermique 120, un tel deuxième échangeur thermique 180 peut consister en un échangeur à double paroi. A titre d'exemple préféré mais non limitatif, le deuxième échangeur thermique 180 peut consister en un échangeur à plaques (également connu sous les dénominations anglo- saxonnes « Plate heat exchanger » ou « Gasket type heat exchanger ») .
Une fois le fluide de travail WF à nouveau à l'état liquide, un cycle de production d'énergie électrique à travers le système de production 20 est à nouveau mis en œuvre. L'eau chaude WW et l'eau froide CW, quant à elles, sont par la suite acheminées à l'extérieur du système, puisque leurs températures respectives ne sont plus adéquates pour alimenter les premier et deuxième échangeurs thermiques 120, 180, afin de respectivement vaporiser et condenser le fluide de travail WF. A cet effet, le système de production d'énergie électrique 20 peut comprendre une sortie d'eau WO coopérant fluidiquement , c'est-à-dire en communication fluidique, avec les premier et deuxième échangeurs thermiques 120 et 180.
De par sa structure et ses fonctions, un système flottant 20 pour générer de l'énergie électrique conforme à l'invention est conçu pour accueillir préférentiellement une turbine 150 capable de produire de l'électricité E i à une puissance comprise entre deux et trois mégawattheures . Néanmoins, l'invention ne saurait être limitée à cette seule plage de valeurs de puissance. Ledit système peut avantageusement être adapté pour être capable de produire des puissances comprises entre deux cent kilowattheures et cinq mégawattheures.
Ainsi que d'ores et déjà précisé selon un mode de réalisation décrit en lien avec les figures 2A à 2C, un dispositif flottant 1 conforme à l'invention peut avantageusement présenter deux lumières secondaires Ls agencées, éventuellement de part et d'autre de la lumière principale Lp, agencées pour héberger des conduits de fluides, plus particulièrement des conduits d'eau 3. Des conduits d'eau, dans le cadre d'un système de génération d'énergie électrique, permettent la prise et le rejet de l'eau, plus particulièrement en eau chaude WW et/ou en eau froide CW, nécessaires pour le fonctionnement dudit système 20. Aussi, les premier et deuxième circuits d'alimentation respectivement en eau chaude WW et en eau froide CW d'un système de production d'énergie électrique peuvent comporter des conduits d'eau, au moins un desdits conduits étant hébergé au sein d'une lumière secondaire Ls dudit dispositif flottant 1. Selon un exemple non limitatif, le conduit d'eau consistant en la prise d'eau chaude se situe à faible profondeur : ledit conduit peut alors être avantageusement positionné au niveau de 1' insert 2 ou encore le long du flotteur du dispositif flottant 1.
Le conduit d'eau consistant en la prise d'eau froide, quant à lui, peut avantageusement être constitué principalement de Polyéthylène Haute Densité (également connu sous l'abréviation PHDE) , car un tel matériau présente d'excellentes propriétés en flexion et une faible masse volumique permettant de diminuer les tensions appliquées sur ledit conduit. L'invention ne saurait toutefois être limitée à ce seul matériau puisque le conduit d'eau consistant en la prise d'eau froide pourrait éventuellement être réalisé à partir d'autres matériaux sans limiter l'invention. De manière analogue, l'invention ne saurait être limitée à l'emploi d'un seul conduit respectif en prise d'eau chaude ou d'eau froide. Un système flottant 20 conforme à l'invention peut éventuellement comporter une pluralité de conduits d'eau consistant en plusieurs prises d'eau froide et/ou d'eau chaude. De manière analogue, ledit conduit consistant en la prise d'eau froide peut alors être avantageusement positionnée sur ou sous l' insert 2 ou encore le long du dispositif flottant 1. Le mouvement de conduit est très certainement l'un des principaux problèmes rencontrés en profondeur. Un tel mouvement est généralement et directement induit par les mouvements du dispositif flottant, générant alors des contraintes néfastes dans le conduit d'eau consistant en la prise d'eau froide. Afin de limiter, voire d'éradiquer complètement ce phénomène, en atténuant notamment les variations de contraintes, la conduit d'eau consistant en la prise d'eau froide peut éventuellement comporter ou coopérer avec des moyens de ballastage .
Un système flottant 20 conforme à l'invention peut également comprendre un conduit additionnel, consistant en un rejet d'eau froide. Un tel conduit additionnel peut avantageusement être positionnée sur l' insert 2, opposée au conduit d'eau consistant en la prise d'eau froide. De manière analogue, le conduit d'eau consistant en le rejet d'eau froide peut avantageusement être constitué principalement de Polyéthylène Haute Densité et présenter une longueur comprise entre cent et deux cent cinquante mètres . Enfin, un système flottant 20 conforme à l'invention peut également comprendre des moyens d'exportation de l'électricité E i permettant de transporter l'électricité à terre ou plus généralement au site que l'on souhaite alimenter en électricité. De tels moyens d'exportation ou vecteur peuvent avantageusement comporter un ou plusieurs câbles de puissance, indépendants ou éventuellement positionnés et/ou accrochés le long d'une ligne d'amarrage ou le long d'une conduit d'eau assurant la prise en eau froide. Préférentiellement mais non limitativement , les moyens d'exportation peuvent être stabilisés au niveau du fond marin jusqu'à une zone côtière, voire encore vers un autre flotteur. L' invention a été décrite lors de son utilisation et/ou application en lien avec la production d'énergie électrique pour, par exemple, un complexe hôtelier situé dans un archipel d'îles isolées. Elle peut également être mise en œuvre pour tous autres catégories de lieux, comme par exemple des communautés isolées, des installations gouvernementales et/ou militaires, de larges complexes industriels et/ou commerciaux, des universités, des aéroports ou encore des centres de données (également connus sous la terminologie anglo-saxonne « data- centers ») ayant la capacité de mettre en œuvre des technologies de type « OTEC », c'est-à-dire dans n' importe quel endroit du monde où la différence nécessaire de températures, c'est-à-dire de l'ordre de vingt degrés Celsius, entre une source chaude et une source froide peut être observée tout au long de l'année, typiquement dans les eaux tropicales.
Il pourrait également être envisagé que les dispositif et système conforme à l'invention garantissent d'autres fonctions et/ou applications que celles précédemment décrites et/ou mentionnées, notamment de manière préférée la production d'énergie électrique via un gradient thermique. L'invention ne saurait être limitée à l'application au sein de laquelle les dispositif et système conforme à l'invention sont employés.
D'autres modifications peuvent être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention défini par les revendications ci-annexées.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif flottant (1) pour coopérer avec un insert (2) selon une liaison encastrement réversible, comportant un flotteur et présentant une lumière principale (Lp) , ledit dispositif étant caractérisé en ce que :
la lumière principale (Lp) est agencée pour accueillir ledit insert (2), ladite lumière principale (Lp) ayant une section supérieure ou sensiblement égale à la section de la paroi externe de l'enveloppe d'une portion dudit insert (2) et présentant un axe longitudinal (Alp) sensiblement perpendiculaire à la ligne de flottaison dudit dispositif (1), une fois celui-ci mis en eau ;
- il comporte en outre des moyens de fixation réversibles agencés pour maintenir une position relative dudit dispositif (1) le long de l' insert (2) . 2. Dispositif flottant (1) selon la revendication précédente, pour lequel l'enveloppe ou la structure dudit flotteur est principalement constituée en acier et/ou en polymère. 3. Dispositif flottant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel ledit flotteur est composé de plusieurs éléments ( 1 ' , 1 ' ' , 1 ' ' ' ) dissociés coopérant respectivement deux à deux selon une liaison mécanique de type encastrement .
Dispositif flottant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel le flotteur est composé de plusieurs compartiments coopérant respectivement deux à deux selon une liaison encastrement.
Dispositif flottant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel l'enveloppe dudit dispositif présente une structure de type jupe.
. Dispositif flottant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour lequel les moyens de fixation exploitent des boulons.
Dispositif flottant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, présentant une lumière secondaire d'axe (Als) sensiblement parallèle à l'axe longitudinal (Alp) de la lumière principale (Lp) agencée pour héberger un conduit d'eau (3) .
8. Dispositif flottant (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre des moyens d'ancrage.
9. Dispositif flottant (1) selon la revendication précédente, pour lequel les moyens d'ancrage comprennent au moins une ligne d'amarrage (4) .
10. Système flottant (20) comportant un dispositif flottant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et un insert (2) coopérant avec ledit dispositif flottant (1) selon une liaison encastrement réversible, ledit insert (2) étant conçu pour produire de l'énergie électrique ( E i ) au moyen du gradient thermique des océans.
11. Système flottant (20) selon la revendication précédente, pour lequel l' insert (2) comporte :
- des premier et deuxième circuits d'alimentation respectivement en eau chaude (WW) et en eau froide (CW) ;
- un circuit d'alimentation en fluide de travail (WF) ;
- des premier et deuxième échangeurs thermiques coopérant fluidiquement respectivement avec lesdits premier et deuxième circuits d'alimentation en eau chaude (WW) et en eau froide (CW) et ledit circuit d'alimentation en fluide de travail (WF) ;
- une turbine (140) coopérant fluidiquement avec les premier et deuxième échangeurs thermiques ; - un générateur d'électricité (150) coopérant avec ladite turbine (140) selon une liaison mécanique .
12. Système flottant (20) selon la revendication
10, lorsque le dispositif flottant est conforme à la revendication 7, pour lequel les premier et deuxième circuits d'alimentation respectivement en eau chaude et en eau froide comportent des conduits d'eau, au moins un desdits conduits étant hébergé au sein de la lumière secondaire (Ls) dudit dispositif flottant (1).
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