Installation de projection d’eau et de génération d’énergie DOMAINE TECHNIQUE Water projection and energy generation installation TECHNICAL FIELD
La présente invention concerne le domaine des installations comprenant des réservoirs d’eau. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine des équipements pour la production de neige de culture, ou de l’irrigation et de l’arrosage. Par exemple, elle pourra servir à étendre l’usage d’installations de montagne ou de tous domaines disposant de bassins d’arrosage et de buses de projection d’eau, dans le secteur du golf en particulier. The present invention relates to the field of installations comprising water tanks. It finds a particularly advantageous application in the field of equipment for the production of artificial snow, or irrigation and watering. For example, it can be used to extend the use of mountain facilities or all areas with watering basins and water spray nozzles, in the golf sector in particular.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
La gestion de l’eau et de la neige a mené à former des installations comprenant plusieurs réservoirs, par exemple sous forme de bassins, naturels ou non, associés à des dispositifs de projection d’eau. C’est particulièrement le cas en montagne. Des retenues d’eau, sur plusieurs sites à différentes altitudes, permettent par exemple d’alimenter des canons à neige en hiver. Dans d’autres situations, ces retenues d’eau délivrent de l’eau d’arrosage, par exemple pour des parcours de golf.
De telles installations sont souvent coûteuses et ont une vocation très spécifique (irrigation, arrosage et/ou fabrication de neige de culture). The management of water and snow has led to the formation of installations comprising several reservoirs, for example in the form of basins, natural or not, associated with water projection devices. This is particularly the case in the mountains. Water reservoirs, on several sites at different altitudes, are used, for example, to supply snow cannons in winter. In other situations, these water reservoirs deliver irrigation water, for example for golf courses. Such installations are often expensive and have a very specific vocation (irrigation, watering and / or manufacture of artificial snow).
Il existe un besoin pour en étendre l’intérêt. There is a need to expand the interest.
Un objet de la présente invention est donc de proposer un procédé et une installation qui exploitent une pluralité de réservoirs et qui offrent une fonctionnalité nouvelle par rapport aux techniques connues. An object of the present invention is therefore to provide a method and an installation which use a plurality of reservoirs and which offer a new functionality compared to known techniques.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. RÉSUMÉ The other objects, features and advantages of the present invention will become apparent on examination of the following description and the accompanying drawings. It is understood that other advantages can be incorporated. ABSTRACT
Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation, on prévoit une installation de projection d’eau sous forme de neige ou sous forme liquide, comprenant : au moins deux réservoirs placés à des altitudes différentes ; - associé à au moins l’un des réservoirs, un dispositif de projection d’eau sous forme de neige ou sous forme liquide ; To achieve this objective, according to one embodiment, a water projection installation in the form of snow or in liquid form is provided, comprising: at least two reservoirs placed at different altitudes; - associated with at least one of the tanks, a device for spraying water in the form of snow or in liquid form;
Avantageusement, elle comprend en outre : au moins une canalisation mettant en communication fluidique deux des réservoirs ; - un système électrique de pompage et de turbinage configuré pour fonctionner selon plusieurs modes comprenant un mode de stockage d’énergie par pompage d’eau d’un des réservoirs, vers un autre, d’altitude supérieure, des réservoirs, et un mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, d’un des réservoirs, vers un autre, d’altitude inférieure, des réservoirs, un système de génération d’énergie électrique photovoltaïque, configuré pour alimenter en énergie électrique, avec une puissance électrique d’entrée, le système électrique de pompage et de turbinage, dans le mode de stockage d’énergie, - un circuit de délivrance d’énergie électrique raccordé au système électrique de pompage et de turbinage, configuré pour délivrer de l’énergie électrique, avec une puissance électrique de sortie, dans le mode de déstockage d’énergie. Advantageously, it further comprises: at least one pipe placing two of the reservoirs in fluid communication; - an electrical pumping and turbine system configured to operate in several modes comprising a mode of energy storage by pumping water from one of the reservoirs, to another, at a higher altitude, of the reservoirs, and a mode of destocking of energy by water turbining, from one of the reservoirs to another, at a lower altitude, from the reservoirs, a photovoltaic electric energy generation system, configured to supply electric energy, with an electric power of 'input, the electrical pumping and turbine system, in the energy storage mode, - an electrical energy delivery circuit connected to the electrical pumping and turbine system, configured to deliver electrical energy, with an output electric power, in the energy destocking mode.
Un autre aspect est relatif à un procédé de projection d’eau sous forme de neige ou sous forme liquide et de stockage et de déstockage d’énergie, comprenant :
la fourniture d’au moins deux réservoirs placés à des altitudes différentes ; la fourniture d’un dispositif de projection d’eau sous forme de neige ou sous forme liquide associé à au moins l’un des réservoirs, une mise en communication fluidique d’au moins deux des réservoirs par au moins une canalisation; la fourniture d’un système électrique de pompage et de turbinage configuré pour fonctionner selon plusieurs modes comprenant un mode de stockage d’énergie par pompage d’eau d’un des réservoirs, vers un autre, d’altitude supérieure, des réservoirs, et un mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, d’un des réservoirs, vers un autre, d’altitude inférieure, des réservoirs, une alimentation en énergie électrique, avec une puissance électrique d’entrée, du système électrique de pompage et de turbinage, dans le mode de stockage d’énergie au moyen d’un système de génération d’énergie électrique photovoltaïque, une délivrance d’énergie électrique par le système électrique de pompage et de turbinage, configurée pour délivrer de l’énergie électrique, avec une puissance électrique de sortie, dans le mode de déstockage d’énergie.Another aspect relates to a process for spraying water in the form of snow or in liquid form and for storing and removing energy, comprising: the provision of at least two tanks placed at different altitudes; providing a device for spraying water in the form of snow or in liquid form associated with at least one of the reservoirs, placing at least two of the reservoirs in fluid communication by at least one pipe; providing an electrical pumping and turbine system configured to operate in multiple modes including a mode of energy storage by pumping water from one of the reservoirs to another, higher elevation, of the reservoirs, and a method of de-stocking energy by turbining water, from one of the reservoirs to another, at a lower altitude, from the reservoirs, an electric power supply, with an input electric power, from the electric pumping system and turbine, in the mode of energy storage by means of a photovoltaic electric power generation system, a supply of electric energy by the electric pumping and turbine system, configured to deliver electric energy , with an output electric power, in the energy destocking mode.
De manière avantageuse, on tire ainsi profit d’une installation ayant une vocation de projection d’eau ou de neige, dans une application a priori sans rapport, à savoir la gestion d’énergie en lien avec des équipements électriques, application différente qui n’aurait pas été perçue comme ayant un lien logique avec la première. En enrichissant l’installation avec des moyens de stockage et de déstockage d’énergie, on accroît la rentabilité des installations et on diversifie leurs usages. Advantageously, advantage is thus taken of an installation having a vocation for spraying water or snow, in an application that is a priori unrelated, namely energy management in connection with electrical equipment, a different application which does not 'would not have been perceived as having a logical connection with the first one. By enriching the installation with energy storage and de-stocking means, the profitability of the installations is increased and their uses are diversified.
Ce faisant, le surcoût engagé dans cette diversification peut être maîtrisé dans la mesure où l’on tire profit de moyens techniques préexistants pour la fonction de projection d’eau ou de neige. C’est le cas d’au moins une partie des réservoirs, mais aussi, potentiellement, de moyens de pompage ou de canalisations. In doing so, the additional cost involved in this diversification can be controlled to the extent that one takes advantage of pre-existing technical means for the function of water or snow projection. This is the case with at least some of the reservoirs, but also, potentially, with pumping equipment or pipelines.
Eventuellement mais non limitativement : les réservoirs comprennent au moins un premier, un deuxième et un troisième réservoirs, respectivement placés à une première altitude (H1), à une deuxième altitude (H2) inférieure à la première altitude, et à une troisième altitude (H3) inférieure à la deuxième altitude,
l’au moins une canalisation comprend au moins une première canalisation et une deuxième canalisation, la première canalisation mettant en communication fluidique le premier réservoir et le troisième réservoir, la deuxième canalisation mettant en communication fluidique le deuxième réservoir et le troisième réservoir, le système électrique de pompage et de turbinage comprend un premier dispositif électrique de pompage et de turbinage associé à la première canalisation et à la deuxième canalisation, le premier dispositif étant configuré pour fonctionner selon le mode de stockage d’énergie par pompage d’eau du troisième réservoir, vers le premier réservoir et/ou le deuxième réservoir, et le mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, du premier réservoir et/ou du deuxième réservoir, vers le troisième réservoir. Optionally but not limited to: the reservoirs comprise at least a first, a second and a third reservoir, respectively placed at a first altitude (H1), at a second altitude (H2) lower than the first altitude, and at a third altitude (H3 ) lower than the second altitude, the at least one pipe comprises at least a first pipe and a second pipe, the first pipe placing the first reservoir and the third reservoir in fluid communication, the second pipe placing the second reservoir and the third reservoir in fluid communication, the electrical system pumping and turbining comprises a first electrical pumping and turbining device associated with the first pipe and the second pipe, the first device being configured to operate according to the energy storage mode by pumping water from the third reservoir, to the first reservoir and / or the second reservoir, and the energy recovery mode by water turbining, from the first reservoir and / or from the second reservoir, to the third reservoir.
Eventuellement mais non limitativement, le procédé comprend : la fourniture d’au moins un premier, un deuxième et un troisième réservoirs, respectivement placés à une première altitude (H1), une deuxième altitude (H2) inférieure à la première altitude (H1), et à une troisième altitude (H3) inférieure à la deuxième altitude (H2), la formation d’au moins une première canalisation et une deuxième canalisation, la première canalisation mettant en communication fluidique le premier réservoir et le troisième réservoir, la deuxième canalisation mettant en communication fluidique le deuxième réservoir et le troisième réservoir, la fourniture, dans le système électrique de pompage et de turbinage, d’un premier dispositif électrique de pompage et de turbinage associé à la première canalisation et à la deuxième canalisation, le premier dispositif étant configuré pour fonctionner selon plusieurs modes comprenant le mode de stockage d’énergie par pompage d’eau du troisième réservoir, vers le premier réservoir et/ou le deuxième réservoir, et le mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, du premier réservoir et/ou du deuxième réservoir, vers le troisième réservoir. Optionally but without limitation, the method comprises: providing at least a first, a second and a third reservoir, respectively placed at a first altitude (H1), a second altitude (H2) lower than the first altitude (H1), and at a third altitude (H3) lower than the second altitude (H2), the formation of at least a first pipe and a second pipe, the first pipe putting in fluid communication the first reservoir and the third reservoir, the second pipe putting in fluid communication with the second reservoir and the third reservoir, the supply, in the electric pumping and turbining system, of a first electric pumping and turbining device associated with the first pipe and with the second pipe, the first device being configured to operate in several modes including the mode of energy storage by pumping water from the third tank, to the premie r reservoir and / or the second reservoir, and the energy recovery mode by water turbines, from the first reservoir and / or the second reservoir, to the third reservoir.
Un autre aspect concerne un système électrique comprenant une installation de projection d’eau, un ensemble d’équipements consommateurs d’électricité relié à l’installation par un réseau.
De préférence, l’installation est configurée pour délivrer, dans le mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, une puissance électrique correspondant à la puissance électrique consommée par l’ensemble d’équipements en basse saison. Cette puissance consommée peut par exemple être supérieure à 80% d’une puissance moyenne consommée en basse saison et/ou inférieure à 120% de cette puissance moyenne. Cet ensemble d’équipements peut correspondre à une station de montagne. Un intérêt potentiel est de permettre, au moins une partie de l’année, un fonctionnement en autonomie de la station. Another aspect relates to an electrical system comprising a water projection installation, a set of electricity consuming equipment connected to the installation by a network. Preferably, the installation is configured to deliver, in the energy storage mode by water turbining, an electrical power corresponding to the electrical power consumed by the set of equipment in low season. This consumed power may for example be greater than 80% of an average power consumed in low season and / or less than 120% of this average power. This set of equipment can correspond to a mountain station. One potential benefit is to allow, at least part of the year, autonomous operation of the station.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The aims, objects, as well as the characteristics and advantages of the invention will become more apparent from the detailed description of an embodiment thereof which is illustrated by the following accompanying drawings in which:
La figure 1 représente un exemple d’installation de projection d’eau pouvant être transformée en une installation selon l’invention. La figure 2 représente une telle transformation. Figure 1 shows an example of a water projection installation that can be transformed into an installation according to the invention. Figure 2 shows such a transformation.
La figure 3 illustre une évolution annuelle de la puissance électrique consommée par un ensemble d’équipements, par exemple d’une station de montagne. Figure 3 illustrates an annual change in the electrical power consumed by a set of equipment, for example a mountain station.
Les figures 4A, 4B, 4C et 4D montrent des courbes caractéristiques de fonctionnement d’un exemple de pompe. La figure 5 présente un cas de sélection d’emploi d’une pompe avec variateur et sa plage de fonctionnement en puissance. Figures 4A, 4B, 4C and 4D show characteristic operating curves of an example pump. Figure 5 shows a selection case for the use of a pump with variator and its power operating range.
La figure 6A illustre un premier cas de positionnement de la plage de fonctionnement d’une pompe relativement à la puissance hydraulique admissible de par la configuration des canalisations. La figure 6B illustre un autre cas de positionnement de la plage de fonctionnement, ici plus réduite, d’une pompe relativement à la puissance hydraulique admissible de par la configuration des canalisations. FIG. 6A illustrates a first case of positioning the operating range of a pump relative to the admissible hydraulic power due to the configuration of the pipes. FIG. 6B illustrates another case of positioning the operating range, here more reduced, of a pump relative to the admissible hydraulic power due to the configuration of the pipes.
La figure 7 représente des plages de fonctionnement d’une turbine avec variateur. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention.Figure 7 shows the operating ranges of a turbine with variator. The drawings are given by way of example and are not limiting of the invention.
Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate understanding of the invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : le système de pompage et de turbinage comprend un contrôleur configuré pour, en mode de stockage d’énergie: DETAILED DESCRIPTION Before starting a detailed review of embodiments of the invention, the following are optional features which may optionally be used in combination or alternatively: the pumping and turbining system comprises a controller configured for, in cooling mode energy storage:
• déterminer si la plage de fonctionnement en puissance de pompage du premier dispositif est compatible avec la puissance d’entrée (PV) pour pomper de l’eau vers le premier réservoir ; • determine if the pumping power operating range of the first device is compatible with the input power (PV) to pump water to the first tank;
• déterminer si la plage de fonctionnement en puissance de pompage du premier dispositif est compatible avec la puissance d’entrée (PV) pour pomper de l’eau vers le deuxième réservoir ; • determine if the pumping power operating range of the first device is compatible with the input power (PV) to pump water to the second tank;
• si la plage de fonctionnement en puissance de pompage n’est compatible que pour pomper de l’eau vers l’un parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir, opérer un pompage d’eau vers ledit un parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir. • if the pumping power operating range is only compatible for pumping water to one of the first tank and the second tank, pump water to said one from the first tank and the second tank.
Le contrôleur est configuré pour, en mode de stockage d’énergie : The controller is configured for, in energy storage mode:
• si la plage de fonctionnement en puissance de pompage du premier dispositif est compatible pour pomper de l’eau vers les deux parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir, opérer un pompage d’eau vers celui parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir qui permet une valeur maximale de puissance de sortie en pompage du premier dispositif. • if the pumping power operating range of the first device is compatible for pumping water to both of the first tank and the second tank, pump water to that of the first tank and the second tank which allows a maximum value of the pumping output power of the first device.
Le premier dispositif comprend au moins une pompe et/ou au moins une turbine associée à un variateur de puissance de ladite au moins une pompe et/ou au moins une turbine, ledit variateur étant configuré pour étendre la plage de fonctionnement en puissance de l’au moins une pompe et/ou au moins une turbine. The first device comprises at least one pump and / or at least one turbine associated with a power variator of said at least one pump and / or at least one turbine, said variator being configured to extend the power operating range of the at least one pump and / or at least one turbine.
Le système de pompage et de turbinage comprend au moins une pompe réversible formant une pompe en mode de stockage d’énergie et une turbine en mode de déstockage d’énergie. The pumping and turbine system comprises at least one reversible pump forming a pump in energy storage mode and a turbine in energy destocking mode.
Le premier dispositif comprend une pluralité de pompes hydrauliques ayant des plages individuelles de fonctionnement en puissance de pompage différentes, de sorte à former une plage de fonctionnement en puissance de pompage étendue pour le premier dispositif.
L’installation comprend une troisième canalisation mettant en communication fluidique le premier réservoir et le deuxième réservoir, un deuxième dispositif électrique de pompage et de turbinage associé à la troisième canalisation, le deuxième dispositif étant configuré pour fonctionner selon plusieurs modes comprenant un mode de stockage d’énergie par pompage d’eau du deuxième réservoir vers le premier réservoir et un mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, du premier réservoir vers le deuxième réservoir, et dans laquelle le système de génération d’énergie électrique photovoltaïque est configuré pour alimenter en énergie électrique, dans le mode de stockage d’énergie, le deuxième dispositif. The first device includes a plurality of hydraulic pumps having different individual pumping power operating ranges, so as to form an extended pumping power operating range for the first device. The installation comprises a third pipe placing the first reservoir and the second reservoir in fluid communication, a second electrical pumping and turbine device associated with the third pipe, the second device being configured to operate in several modes comprising a storage mode of 'energy by pumping water from the second reservoir to the first reservoir and an energy destocking mode by water turbining, from the first reservoir to the second reservoir, and in which the photovoltaic electric energy generation system is configured to supply electrical energy, in the energy storage mode, to the second device.
Le système de pompage et de turbinage est configuré pour alimenter en eau sous pression le dispositif de projection d’eau dans un mode de projection d’eau. The pumping and turbining system is configured to supply pressurized water to the water blasting device in a water blasting mode.
L’installation est configurée pour délivrer une puissance électrique de moins d’un mégawatt dans le mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau. The installation is configured to deliver electrical power of less than one megawatt in the water storage energy recovery mode.
L’installation ici proposée bénéficie d’équipements préexistants ayant vocation à fournir une projection d’eau d’irrigation, d’arrosage ou de neige. Cette projection s’entend de tout dispositif permettant la génération d’un flux de flocons de neige, de toute irrigation ou de tout arrosage, qui peut se présenter sous forme de jet, ou encore de brume. The installation proposed here benefits from pre-existing equipment intended to provide a projection of irrigation water, sprinkling or snow. This projection is understood to mean any device allowing the generation of a flow of snowflakes, any irrigation or any watering, which may be in the form of a jet, or even a mist.
On notera que des installations de stockage et de déstockage d’énergie employant des réservoirs à différentes altitudes, parfois appelées « STEP » (Station de Transfert d’Energie Par Pompage) sont usuellement d’une capacité trop grande pour être considérées comme compatibles avec une installation de projection d’eau ou de neige ; par exemple, les pompes des « STEP » sont habituellement bien plus puissantes que celles d’un réseau d’arrosage ou de canons à neige. De même, les tuyaux, généralement en fonte, employés pour les STEP traditionnelles n’ont pas de sens dans le contexte de domaines agricoles, de golf, d’installations de neige de montagne, pour lesquels les canalisations sont souvent en matériau polymère, tel du polychlorure de vinyle (PVC) de faible diamètre. Au surplus, alors que les volumes d’eau déplacés par les installations de stockage et de déstockage d’énergie par STEP sont habituellement de plusieurs millions de mètres cubes par cycle, les réservoirs
dédiés à la projection d’eau ou de neige sont typiquement de quelques milliers de mètres cubes, généralement au maximum de 100000 m3. It should be noted that energy storage and de-stocking installations employing reservoirs at different altitudes, sometimes called "STEP" (Station for the Transfer of Energy by Pumping) are usually of too large a capacity to be considered compatible with a water or snow projection installation; for example, “WWTP” pumps are usually much more powerful than those of a sprinkler system or snow cannons. Likewise, the pipes, generally in cast iron, used for traditional WWTPs do not make sense in the context of agricultural fields, golf courses, mountain snow installations, for which the pipes are often made of polymer material, such as small diameter polyvinyl chloride (PVC). In addition, while the volumes of water displaced by the energy storage and destocking facilities by WWTPs are usually several million cubic meters per cycle, the reservoirs dedicated to the projection of water or snow are typically a few thousand cubic meters, generally a maximum of 100,000 m 3 .
Dans le cadre de la présente invention, on pourra ainsi mettre en œuvre des moyens de taille plus limitées que ceux habituellement connus pour des STEP. Par exemple, cela peut comprendre au moins l’un des paramètres suivants : canalisations faites en matériau polymère et/ou de faible diamètre, notamment inférieur à 600 mm ; volume des réservoirs inférieur à 100000 m3, emploi de dispositifs de pompage et/ou de turbinage ayant une puissance électrique inférieure à 1MW, capacité de génération d’énergie électrique inférieure à 1 MW, dénivelé maximum entre deux réservoirs reliés par un dispositif de pompage et/ou de turbinage de 250 m ; ce dénivelé est avantageusement d’au moins 30 m. Un objet de l’invention est de fournir une installation mixte, en ce sens qu’elle permet une projection d’eau, mais aussi un stockage et un déstockage d’énergie. Un mode de stockage d’énergie est mis en œuvre lorsque de l’eau est déplacée d’un réservoir situé plus bas à un réservoir situé plus haut en altitude. À l’inverse, un mode de déstockage d’énergie est mis en œuvre par le passage d’eau d’un réservoir situé plus haut à un réservoir situé plus bas en altitude. In the context of the present invention, it is thus possible to implement means of more limited size than those usually known for WWTPs. For example, this may comprise at least one of the following parameters: pipes made of polymer material and / or of small diameter, in particular less than 600 mm; volume of reservoirs less than 100,000 m 3 , use of pumping and / or turbine devices with an electrical power less than 1 MW, electrical energy generation capacity less than 1 MW, maximum difference in level between two reservoirs connected by a pumping device and / or 250 m turbine; this difference in height is advantageously at least 30 m. An object of the invention is to provide a mixed installation, in the sense that it allows water spraying, but also energy storage and removal. An energy storage mode is implemented when water is moved from a reservoir located lower to a reservoir located higher in altitude. Conversely, an energy destocking mode is implemented by passing water from a reservoir located higher to a reservoir located lower in altitude.
La figure 1 fournit un exemple d’installation servant à la projection d’eau et pouvant être modifiée pour servir d’installation mixte, en ajoutant une fonctionnalité liée au stockage et au déstockage d’énergie. Dans la représentation schématique illustrée, un premier réservoir 1 est disposé à une altitude H1. Il est associé à un premier dispositif de projection d’eau 41. Un tel dispositif 41 peut comprendre un canon à neige ou toute sortie permettant de projeter de l’eau, en particulier dans un contexte d’arrosage, par exemple avec une buse de projection et une canalisation en amont de la buse. Figure 1 provides an example of an installation used for spraying water that can be modified to serve as a mixed installation, adding functionality related to energy storage and de-storage. In the schematic representation illustrated, a first reservoir 1 is arranged at an altitude H1. It is associated with a first water projection device 41. Such a device 41 may comprise a snow cannon or any outlet making it possible to project water, in particular in a context of watering, for example with a nozzle. projection and a pipe upstream of the nozzle.
Un dispositif 11 sert à alimenter en eau le dispositif 41. À cet effet, il peut comprendre au moins une pompe. A device 11 is used to supply the device 41 with water. To this end, it may include at least one pump.
Un deuxième réservoir 2 est représenté de façon analogue et est disposé à une deuxième altitude H2 strictement inférieure à H1. Toujours de façon similaire, un deuxième dispositif de projection d’eau 42 peut assurer une production de neige ou d’eau d’arrosage. Dans ce contexte, un deuxième dispositif 12 est associé au réservoir et au dispositif 42, et comprend typiquement au moins une pompe.
L’exemple donné montre un troisième réservoir 3, un troisième dispositif de projection d’eau 43 et un dispositif 13, ici appelé premier dispositif 13. Le troisième réservoir 3 est situé à une troisième altitude H3 strictement inférieure à la deuxième altitude H2. On dispose ainsi d’un arrangement d’une pluralité de réservoirs situés à des altitudes différentes ce qui offre un dénivelé permettant de jouer sur l’énergie potentielle de l’eau présente dans l’un ou l’autre de ces réservoirs pour stocker ou déstocker de l’énergie par transfert de cette eau entre deux réservoirs. A second reservoir 2 is shown in a similar fashion and is placed at a second altitude H2 which is strictly lower than H1. Still similarly, a second water projection device 42 can produce snow or sprinkle water. In this context, a second device 12 is associated with the reservoir and with the device 42, and typically comprises at least one pump. The example given shows a third reservoir 3, a third water projection device 43 and a device 13, here called the first device 13. The third reservoir 3 is located at a third altitude H3 strictly lower than the second altitude H2. There is thus an arrangement of a plurality of reservoirs located at different altitudes which offers a difference in level making it possible to play on the potential energy of the water present in one or the other of these reservoirs to store or destocking energy by transferring this water between two reservoirs.
La représentation de la figure 1 n’est aucunement limitative. En particulier, il est tout à fait possible qu’un seul ou seulement deux des réservoirs 1, 2, 3 soient équipés d’un dispositif de projection d’eau 41,42, 43. Dans ce contexte, il n’est pas non plus nécessaire que les trois dispositifs 11, 12,13 soient présents. Un seul est suffisant, associé au moins à un dispositif de projection d’eau de l’installation. The representation of Figure 1 is in no way limiting. In particular, it is quite possible that only one or only two of the reservoirs 1, 2, 3 are equipped with a water projection device 41, 42, 43. In this context, it is also not no longer necessary for the three devices 11, 12, 13 to be present. Only one is sufficient, associated with at least one installation water projection device.
Dans certains cas, l’installation de projection d’eau pourra être préexistante, par exemple dans un contexte d’équipements de montagne pour la fabrication de neige de culture ou encore pour l’arrosage d’une étendue, tel qu’un parcours de golf. On pourra donc réutiliser une partie des moyens techniques existants pour associer la fonction de stockage et de déstockage d’énergie. Ainsi, la configuration initiale de l’installation pourra varier suivant le contexte applicatif. In some cases, the water projection installation may be pre-existing, for example in the context of mountain equipment for the production of artificial snow or for the watering of an area, such as a snow course. golf. We can therefore reuse part of the existing technical means to combine the function of energy storage and release. Thus, the initial configuration of the installation may vary depending on the application context.
À titre d’illustration, il est tout à fait possible que l’installation, avant d’être rendue mixte, soit équipée de canalisations reliant au moins certains réservoirs. By way of illustration, it is quite possible that the installation, before being made mixed, is equipped with pipes connecting at least some tanks.
Par exemple, un réservoir peut être d’un volume plus important et servir de point de stockage principal. Des canalisations ont alors vocation à répartir l’eau au fur et à mesure des besoins dans les autres réservoirs. For example, a tank can be larger in volume and serve as a primary storage point. The pipes are then intended to distribute the water as and when required in the other reservoirs.
La figure 2 fournit un exemple d’installation mixte réutilisant des réservoirs et d’autres moyens techniques ayant une destination de projection d’eau. Dans ce contexte, on retrouve les trois réservoirs de la figure 1, les trois dispositifs 11, 12, 13 ainsi que les trois dispositifs de projection 41, 42, 43. Au surplus, l’installation comporte, en outre à ce stade, une première canalisation 31 reliant le premier dispositif 13 au premier réservoir 1, de sorte à pomper de l’eau du troisième réservoir 3 en direction du premier réservoir 1. L’écoulement d’eau dans la canalisation 31 peut être conditionné par une vanne, comme représenté sous la référence 311 à la figure 2. Figure 2 provides an example of a mixed installation reusing tanks and other technical means having a water projection destination. In this context, there are the three reservoirs of FIG. 1, the three devices 11, 12, 13 as well as the three projection devices 41, 42, 43. In addition, the installation also comprises, at this stage, a first pipe 31 connecting the first device 13 to the first reservoir 1, so as to pump water from the third reservoir 3 towards the first reservoir 1. The flow of water in the pipe 31 can be conditioned by a valve, such as shown under the reference 311 in Figure 2.
De manière équivalente, une liaison hydraulique existe entre le deuxième réservoir 2 et le premier dispositif 13 par une deuxième canalisation 32. Cette dernière peut aussi être équipée d’une vanne 312. On comprend que cet ensemble permet d’orienter de l’eau présente dans le troisième réservoir 3 vers au moins l’un parmi le
premier réservoir 1 et le deuxième réservoir 2, respectivement par les canalisations 31 , 32. Avantageusement, ce pompage n’est opéré que vers un seul parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir 2, si bien que l’une des vannes 311, 312 est fermée lorsque l’autre est ouverte. Éventuellement, une canalisation 21 peut relier le premier réservoir 1 et le deuxième réservoir 2, le deuxième dispositif 12 pouvant alors servir au pompage de l’eau en direction du premier réservoir 1. Comme précédemment, une vanne peut équiper cette canalisation. Equivalently, a hydraulic connection exists between the second reservoir 2 and the first device 13 via a second pipe 32. The latter can also be equipped with a valve 312. It is understood that this assembly makes it possible to direct the water present. in the third tank 3 to at least one of the first tank 1 and the second tank 2, respectively via the pipes 31, 32. Advantageously, this pumping is carried out only to one among the first tank and the second tank 2, so that one of the valves 311, 312 is closed when the other is open. Optionally, a pipe 21 can connect the first tank 1 and the second tank 2, the second device 12 then being able to serve for pumping water towards the first tank 1. As previously, a valve can equip this pipe.
L’invention ne fait pas d’hypothèse sur le type de canalisations mises en œuvre. Cependant, il pourra s’agir de canalisations de faible diamètre, de sorte à être compatibles avec des canalisations servant à l’irrigation, l’arrosage ou à la production de neige. Typiquement, on pourra utiliser des canalisations en matériau polymère, tel que du PVC et/ou avec des diamètres de tuyaux inférieurs à 600 mm. The invention does not make any assumption on the type of pipes used. However, these can be pipes of small diameter, so as to be compatible with pipes used for irrigation, watering or snow production. Typically, it is possible to use pipes made of polymer material, such as PVC and / or with pipe diameters of less than 600 mm.
On comprend que l’on peut tirer profit des dispositifs 11, 12, 13 pour exploiter des pompes servant à la projection d’eau, dans un contexte de stockage d’énergie, par transfert d’eau vers un réservoir situé plus en altitude. It is understood that one can take advantage of the devices 11, 12, 13 to operate pumps used for the projection of water, in an energy storage context, by transferring water to a reservoir located at a higher altitude.
En complément ou en alternative, au moins une autre pompe peut être présente dans au moins un des dispositifs 11, 12,13 pour assurer la fonction de pompage en mode de stockage d’énergie. Suivant une possibilité, au moins l’une des pompes présentes dans au moins un des dispositifs 11, 12, 13 est une pompe réversible ayant la fonction d’une turbine dans un mode de déstockage d’énergie, en faisant passer de l’eau d’un réservoir plus en altitude à un réservoir situé plus bas. In addition or as an alternative, at least one other pump can be present in at least one of the devices 11, 12, 13 to perform the pumping function in energy storage mode. According to one possibility, at least one of the pumps present in at least one of the devices 11, 12, 13 is a reversible pump having the function of a turbine in an energy storage mode, by passing water through from a higher reservoir to a lower reservoir.
En complément ou en alternative, au moins un des dispositifs 11, 12, 13 comprend au moins une turbine, distincte de la ou des pompes, pour assurer la fonction de turbinage en mode de déstockage d’énergie. In addition or as an alternative, at least one of the devices 11, 12, 13 comprises at least one turbine, separate from the pump or pumps, to perform the turbine function in energy recovery mode.
L’ensemble de ces moyens de pompage et de turbinage est ici appelé système électrique de pompage et de turbinage. Ces moyens sont éventuellement regroupés dans un seul dispositif, par exemple le premier dispositif 13, mais peuvent aussi être répartis dans plusieurs dispositifs, tels que les dispositifs 11, 12, 13 représentés. Le système est électrique en ce sens que l’énergie alimentant les pompes est de nature électrique et que l’énergie fournie par le turbinage est de nature électrique. All of these pumping and turbine means are here called an electrical pumping and turbine system. These means are optionally grouped together in a single device, for example the first device 13, but can also be distributed among several devices, such as the devices 11, 12, 13 shown. The system is electrical in the sense that the energy supplied to the pumps is electrical in nature and the energy supplied by the turbines is electrical in nature.
On comprend que le mode de stockage d’énergie dans les réservoirs implique au moins une source d’alimentation électrique. Dans ce contexte, l’installation comporte un système 53 de génération d’énergie électrique photovoltaïque. Ce système
comprend typiquement au moins un panneau photovoltaïque relié à un circuit de conversion de signal, par exemple à un onduleur, servant à fournir le signal électrique d’alimentation utile au fonctionnement d’au moins une partie du système électrique de pompage et de turbinage, en mode de pompage correspondant au stockage d’énergie. Le système électrique peut être centralisé, par exemple à proximité d’un dispositif 11, 12, 13 ou encore être réalisé en plusieurs parties réparties sur l’installation, par exemple à proximité d’autres dispositifs 11, 12, 13. It is understood that the mode of energy storage in the reservoirs involves at least one source of electrical power. In this context, the installation comprises a system 53 for generating photovoltaic electrical energy. This system typically comprises at least one photovoltaic panel connected to a signal conversion circuit, for example to an inverter, serving to supply the electrical supply signal useful for the operation of at least part of the electrical pumping and turbine system, in pumping mode corresponding to energy storage. The electrical system can be centralized, for example near a device 11, 12, 13 or even be made in several parts distributed over the installation, for example near other devices 11, 12, 13.
La figure 2 schématise aussi la capacité de délivrance d’énergie électrique en mode de déstockage, cette énergie pouvant être récupérée par un circuit de délivrance d’énergie électrique 6 et délivrée à un réseau électrique 7. Ce dernier réseau est par exemple lui-même relié à un réseau électrique plus large, tel qu’un réseau électrique national et/ou peut servir à alimenter une pluralité d’équipements électriques, comme par exemple les équipements électriques d’une station de montagne ou d’un club de golf. Bien entendu, le système de génération d’énergie électrique photovoltaïque 53 peut être en liaison, directe ou indirecte avec le circuit de délivrance 6 et/ou avec le réseau 7 pour fournir de l’énergie électrique à ce réseau en complément ou en alternative à la fourniture d’énergie électrique au système électrique de pompage et de turbinage. La figure 3 présente un exemple d’exploitation de l’énergie électrique issue du système photovoltaïque 53. Dans ce contexte, on rappelle l’exemple d’une station de montagne pour laquelle la consommation de l’ensemble des équipements électriques représente une puissance maximale évoluant telle que représentée sur le graphique, sur une année glissante. Pendant une certaine période, les équipements sont peu gourmands et représentent une puissance maximale correspondant à une valeur P- talon. Cela correspond typiquement à une consommation de basse saison. Pendant le reste du temps, les équipements électriques sont plus gourmands et représentent une puissance maximale correspondant à une valeur P-moyenne-ENSAISON. Cette puissance peut être par exemple au moins cinq fois, voire au moins dix fois supérieure à la puissance P-talon. Cette différence peut s’expliquer par le nombre d’occupants de la station, la consommation des remontées mécaniques, des restaurants, des canons à neige etc. FIG. 2 also shows diagrammatically the capacity for delivering electrical energy in destocking mode, this energy being able to be recovered by an electrical energy delivery circuit 6 and delivered to an electrical network 7. The latter network is for example itself connected to a larger electrical network, such as a national electrical network and / or can be used to supply a plurality of electrical equipment, such as for example the electrical equipment of a mountain station or a golf club. Of course, the photovoltaic electric energy generation system 53 can be linked, directly or indirectly, with the delivery circuit 6 and / or with the network 7 to supply electric energy to this network in addition to or as an alternative to the supply of electrical energy to the electrical pumping and turbine system. FIG. 3 shows an example of the use of the electrical energy coming from the photovoltaic system 53. In this context, we recall the example of a mountain station for which the consumption of all the electrical equipment represents a maximum power. evolving as represented on the graph, over a rolling year. During a certain period, the equipment consumes little and represents a maximum power corresponding to a P-heel value. This typically corresponds to low season consumption. During the rest of the time, the electrical equipment consumes more and represents a maximum power corresponding to a P-average-SEASON value. This power may for example be at least five times, or even at least ten times greater than the P-heel power. This difference can be explained by the number of occupants of the resort, the consumption of ski lifts, restaurants, snow cannons, etc.
Dans ce contexte, suivant une réalisation préférée de l’invention, on utilise la valeur P-talon comme référence pour le dimensionnement de la puissance de turbinage et donc de l’énergie nécessaire au turbinage pour fonctionner toute la nuit.
La puissance PV est déterminée, généralement largement supérieure à Ptalon (pour couvrir P talon le jour, tout en ayant suffisamment de surplus pour que la turbine couvre Ptalon le soir). In this context, according to a preferred embodiment of the invention, the P-heel value is used as a reference for the sizing of the turbine power and therefore of the energy required for the turbine to operate all night. The PV power is determined, generally much greater than Ptalon (to cover P heel during the day, while having enough surplus for the turbine to cover Ptalon in the evening).
En saison, la consommation est jugée bien trop élevée pour que l’ensemble de l’énergie puisse être fourni par des panneaux photovoltaïques. Par contre, en basse saison, on peut chercher à maximiser l’autoproduction de la station, grâce à l’invention. In season, consumption is considered far too high for all of the energy to be supplied by photovoltaic panels. On the other hand, in the low season, one can seek to maximize the self-production of the station, thanks to the invention.
On notera par ailleurs que le fonctionnement en stockage et en déstockage d’énergie peut-être réalisé à des périodes complémentaires à celles de la projection d’eau. Par exemple, pour une station de montagne, l’autoproduction sera maximisée hors saison, c’est-à-dire pendant une période durant laquelle la fabrication de neige de culture est inexistante. Ainsi, notamment, on peut utiliser des pompes pour la projection d’eau en haute saison, et pour le stockage et le déstockage d’énergie, en basse saison. It should also be noted that the operation in storage and release of energy can be carried out at periods complementary to those of the water projection. For example, for a mountain resort, self-production will be maximized out of season, that is to say during a period during which the production of artificial snow is non-existent. Thus, in particular, pumps can be used for water projection in high season, and for energy storage and de-stocking, in low season.
En revenant au graphique de la figure 3, le système de génération d’énergie électrique photovoltaïque peut être configuré pour être capable de fournir une énergie excédentaire relativement aux besoins des équipements électriques de la station, ou au moins à certains instants. Par exemple, si les besoins des équipements de la station n’atteignent pas la puissance que peut atteindre le système photovoltaïque, une partie résiduelle de l’énergie électrique photovoltaïque peut être exploitée pour du stockage, par l’intermédiaire des réservoirs. C’est ce que représente la figure 3, avec des phases où la puissance P-talon est supérieure à la puissance consommée par la station, le delta libérant une capacité de stockage d’énergie. Volontairement, le système photovoltaïque est avantageusement surdimensionné par rapport à P-talon (par exemple au moins 200% de P-talon, voire au moins 300%) de façon à pouvoir répondre à P-talon le jour, mais également à stocker le surplus via les réservoirs et le système électrique de pompage et turbinage. Returning to the graph of Figure 3, the photovoltaic electric power generation system can be configured to be able to supply excess power relative to the needs of the station's electrical equipment, or at least at certain times. For example, if the needs of the station's equipment do not reach the power that the photovoltaic system can reach, a residual part of the photovoltaic electric energy can be exploited for storage, through the reservoirs. This is what Figure 3 shows, with phases where the P-heel power is greater than the power consumed by the station, the delta freeing up energy storage capacity. Voluntarily, the photovoltaic system is advantageously oversized compared to P-heel (for example at least 200% of P-heel, or even at least 300%) so as to be able to respond to P-heel during the day, but also to store the surplus via the reservoirs and the electrical pumping and turbine system.
Ce stockage est utile, en particulier pour, en retour, récupérer de l’énergie dans des phases où le système photovoltaïque n’est pas capable de subvenir aux besoins en alimentation électrique. Typiquement le cas lorsque l’éclairement est insuffisant, voire inexistant, en particulier la nuit. Ce peut aussi être le cas lors de pics de consommation ponctuels. This storage is useful, in particular for, in turn, recovering energy in phases where the photovoltaic system is not able to meet the needs for power supply. Typically the case when there is insufficient or no lighting, especially at night. This can also be the case during occasional peaks in consumption.
On présente ci-après un exemple de fonctionnement de l’installation dans un mode de stockage d’énergie. Comme indiqué précédemment, cette phase de fonctionnement s’opère en utilisant un pompage d’eau générant de l’énergie potentielle, l’eau étant pompée d’un réservoir situé plus bas à un réservoir situé plus
haut en altitude. Par exemple, en revenant au cas de la figure 2, ce pompage peut s’effectuer depuis le troisième réservoir 3 vers l’un et/ou l’autre des premier et deuxième réservoirs 1, 2. An example of the operation of the installation in an energy storage mode is presented below. As indicated previously, this phase of operation takes place by using water pumping generating potential energy, the water being pumped from a reservoir located lower to a reservoir located more high in altitude. For example, returning to the case of FIG. 2, this pumping can be carried out from the third reservoir 3 to one and / or the other of the first and second reservoirs 1, 2.
Que l’installation comporte au moins trois réservoirs et une capacité de pompage depuis le troisième réservoir en direction des deux autres présente l’avantage d’offrir une importante flexibilité dans le fonctionnement. En particulier, l’installation peut s’adapter à différents niveaux de puissance disponibles pour le stockage d’énergie, fournis par le système de génération d’énergie électrique photovoltaïque. The advantage of having at least three tanks and pumping capacity from the third tank to the other two is that it offers significant flexibility in operation. In particular, the installation can adapt to different power levels available for energy storage, provided by the photovoltaic electric power generation system.
Par exemple, si la puissance électrique nécessaire à une pompe du premier dispositif 13 pour pomper de l’eau en direction du premier réservoir 1 est supérieure à la puissance disponible issue du système photovoltaïque, il est possible que la puissance nécessaire pour le pompage depuis le troisième réservoir 3 vers le deuxième réservoir 2 puisse être fournie par le système photovoltaïque. Dans ce cas, le stockage de l’eau se fera vers le réservoir qui le permet. II est aussi possible que le stockage puisse être opéré en direction de plusieurs réservoirs, et par exemple vers les réservoirs 1, 2. Dans ce cas, on choisira de préférence le pompage vers le réservoir offrant l’énergie potentielle la plus forte. En particulier, on utilisera en priorité les moyens de pompage vers le réservoir pour lequel les moyens fournissent la puissance de pompage (puissance hydraulique) maximale. Cette puissance hydraulique peut être déterminée en calculant le produit de la puissance électrique d’alimentation disponible pour la pompe et du rendement de l’ensemble de la chaîne de pompage (pertes de charge dans les canalisations comprises). For example, if the electrical power required for a pump of the first device 13 to pump water towards the first tank 1 is greater than the available power from the photovoltaic system, it is possible that the power required for pumping from the third tank 3 to second tank 2 can be supplied by the photovoltaic system. In this case, the water will be stored in the tank which allows it. It is also possible that the storage can be operated in the direction of several reservoirs, and for example toward reservoirs 1, 2. In this case, we will preferably choose pumping to the reservoir offering the highest potential energy. In particular, the pumping means will be used as a priority towards the reservoir for which the means provide the maximum pumping power (hydraulic power). This hydraulic power can be determined by calculating the product of the electrical power supply available for the pump and the efficiency of the entire pumping chain (pressure drops in the pipes included).
Bien entendu, s’il n’est plus possible de pomper vers ce réservoir et/ou à ce niveau de puissance, le stockage est aiguillé vers un autre mode de fonctionnement, employant un autre réservoir de destination et/ou une autre pompe. Of course, if it is no longer possible to pump to this reservoir and / or at this power level, the storage is directed to another operating mode, employing another destination reservoir and / or another pump.
Pour réaliser ces déterminations et ces arbitrages, le système de pompage et de turbinage comprend avantageusement un contrôleur. Ce dernier peut comprendre des moyens informatiques structurels et logiciels ; il peut s’agir d’au moins un microprocesseur, d’au moins une mémoire, de préférence en partie non volatile, et d’au moins un programme d’ordinateur présentant des instructions pour opérer les phases de détermination et de commande utiles au système de pompage et de turbinage. To carry out these determinations and these arbitrations, the pumping and turbine system advantageously comprises a controller. The latter may include structural IT resources and software; it may be at least one microprocessor, at least one memory, preferably partly non-volatile, and at least one computer program having instructions for carrying out the determination and control phases useful in pumping and turbine system.
On fournit, en référence aux figures 4A à 4D, un exemple de données pouvant être utilisées pour déterminer des plages de fonctionnement d’au moins une pompe,
dans l’exemple pour l’intégration dans le dispositif 13. Ces informations peuvent être issues de données fournies par le constructeur de la pompe. With reference to FIGS. 4A to 4D, an example of data that can be used to determine the operating ranges of at least one pump is provided, in the example for integration into the device 13. This information can come from data supplied by the manufacturer of the pump.
Ainsi, la figure 4A représente une courbe mettant en relation des valeurs de hauteur manométrique totale notée HMT (reflétant une pression relative entre deux altitudes ; ici, H1-H3 et H2-H3) correspondant à la différence d’altitude entre deux réservoirs considérés, et des valeurs de débit en phase de stockage, dans les canalisations (ici, la valeur Q_3_1 reflète le débit dans la canalisation 31 et la valeur Q_3_2 reflète le débit dans la canalisation 32). Thus, FIG. 4A represents a curve relating the total manometric head values denoted HMT (reflecting a relative pressure between two altitudes; here, H1-H3 and H2-H3) corresponding to the difference in altitude between two reservoirs considered, and flow values in the storage phase, in the pipes (here, the value Q_3_1 reflects the flow rate in the pipe 31 and the value Q_3_2 reflects the flow rate in the pipe 32).
La figure 4B fournit une relation entre le débit, qui peut être déterminé par le graphique précédent, et la puissance hydraulique correspondante, ici respectivement P_3_1 et P_3_2. FIG. 4B provides a relation between the flow rate, which can be determined by the previous graph, and the corresponding hydraulic power, here respectively P_3_1 and P_3_2.
La figure 4C reflète la variation du rendement d’une pompe en fonction du débit, dans le cas d’une pompe avec vanne, dans un fonctionnement laminaire. Figure 4C reflects the variation in the efficiency of a pump as a function of the flow rate, in the case of a pump with a valve, in laminar operation.
Enfin, la figure 4D permet de suivre l’évolution de la puissance consommée par la pompe selon la valeur HMT. Finally, FIG. 4D makes it possible to follow the evolution of the power consumed by the pump according to the HMT value.
Par exemple, en considérant ces courbes caractéristiques correspondant à une pompe P3 présente dans le premier dispositif 13, et les hypothèses suivantes : For example, by considering these characteristic curves corresponding to a pump P3 present in the first device 13, and the following assumptions:
H1 - H2 = 150m H1 - H2 = 150m
H2 - H3 = 90m la pompe P3 peut fonctionner et alimenter le réservoir 1 avec un débit Q_3_1 et une puissance P3_1. P3 peut aussi fonctionner et alimenter le réservoir 2 avec un débit Q_3_2 et une puissance P3_2. Dans ces conditions, on va choisir d’alimenter l’un parmi les deux réservoirs possibles, de préférence sur la base d’un critère d’optimisation de la puissance utile (hydraulique) de la pompe. II est aussi possible d’étendre la capacité de sélection de fonctionnement d’un des dispositifs 11, 12, 13, en fonction de la puissance disponible depuis le système photovoltaïque et en fonction de l’efficacité de pompage offerte vers chacun des réservoirs possibles en ayant recours à des pompes additionnelles, présentant de préférence des caractéristiques de fonctionnement différentes. On augmente ainsi les points de fonctionnement possibles. H2 - H3 = 90m pump P3 can operate and supply tank 1 with a flow rate Q_3_1 and a power P3_1. P3 can also operate and supply tank 2 with a flow rate Q_3_2 and a power P3_2. Under these conditions, we will choose to feed one of the two possible reservoirs, preferably on the basis of a criterion for optimizing the useful (hydraulic) power of the pump. It is also possible to extend the operating selection capacity of one of the devices 11, 12, 13, as a function of the power available from the photovoltaic system and as a function of the pumping efficiency offered to each of the possible reservoirs in using additional pumps, preferably having different operating characteristics. The possible operating points are thus increased.
En complément, ou en alternative, on peut équiper au moins l’une des pompes d’un variateur de puissance. In addition, or as an alternative, at least one of the pumps can be fitted with a power variator.
La figure 5 est dans ce contexte. En effet, vers chacun des réservoirs, 2, il n’y a plus un point de fonctionnement unique mais, pour chaque réservoir, une plage de
fonctionnement continue correspondant à une gamme de pourcentages de la puissance nominale (P_3_1 et P_3_2). Figure 5 is in this context. In fact, towards each of the reservoirs, 2, there is no longer a single operating point but, for each reservoir, a range of continuous operation corresponding to a range of percentages of the nominal power (P_3_1 and P_3_2).
Dans cet exemple, le variateur permet de travailler entre 60 % et 100 % de P_3_1 vers le réservoir 1 depuis le réservoir 3 est de 30 % à 100 % de P_3_2 vers le réservoir 2 depuis le réservoir 3. In this example, the drive allows working between 60% and 100% of P_3_1 to tank 1 from tank 3 and 30% to 100% of P_3_2 to tank 2 from tank 3.
Avantageusement, à partir des courbes caractéristiques de la pompe dans des conditions nominales, on déduit les conditions de fonctionnement pour chaque point de fonctionnement (H MT, puissance) issues d’une variation de la vitesse de fonctionnement de la pompe grâce au variateur. Comme indiqué précédemment, un intérêt de l’invention, non limitatif, est de profiter des canalisations existantes d’une installation de projection d’eau pour les phases de stockage et de déstockage d’énergie. Dans ce contexte, considérant que ces canalisations seront rarement initialement configurées pour un tel mode opératoire énergétique, il est possible de fixer, selon la nature des conduits, un débit maximum de fonctionnement de la pompe. Ainsi, on évite un débit trop important qui met en danger le fonctionnement de la pompe et crée d’importantes pertes de charge. Par exemple, on pourra fixer une vitesse d’écoulement maximum dans une canalisation de ce type à 2 m/s. Advantageously, from the characteristic curves of the pump under nominal conditions, the operating conditions for each operating point (H MT, power) resulting from a variation in the operating speed of the pump using the variator are deduced. As indicated above, a nonlimiting advantage of the invention is to take advantage of the existing pipes of a water projection installation for the energy storage and destocking phases. In this context, considering that these pipes will rarely initially be configured for such an energy operating mode, it is possible to set, depending on the nature of the pipes, a maximum operating flow rate of the pump. In this way, too high a flow rate is avoided, which endangers the operation of the pump and creates significant pressure drops. For example, we could set a maximum flow speed in a pipe of this type at 2 m / s.
Dans ces conditions, on peut trouver un débit maximal pour la première canalisation et pour la deuxième canalisation défini par le produit de la vitesse maximale d’écoulement autorisée par la section de la canalisation, dépendant de son diamètre. On en déduit alors une puissance maximale admissible pour chaque canalisation qui peut éventuellement être inférieure à la puissance maximale de fonctionnement de la pompe en tant que telle. Dans ce cas, la plage de fonctionnement en puissance de pompage du dispositif peut s’avérer inférieure, ou non, à la plage de fonctionnement complète de la pompe. Under these conditions, we can find a maximum flow rate for the first pipe and for the second pipe defined by the product of the maximum flow speed allowed by the section of the pipe, depending on its diameter. A maximum admissible power is then deduced therefrom for each pipe which may possibly be less than the maximum operating power of the pump as such. In this case, the pumping power operating range of the device may or may not be less than the full operating range of the pump.
Ainsi, dans le cas de la figure 6A, les puissances maximales théoriquement offertes par la pompe P3 vers le réservoir 1 et vers le réservoir 2 (P_3_1 et P_3_2) sont inférieures aux puissances maximales admissibles par les canalisations, respectivement P_diam-MAX_1_3 et P_diam-MAX_2_3). Dans un tel contexte, la plage de fonctionnement utile de la pompe n’est pas limitée, aussi bien en direction du premier réservoir 1 qu’en direction du deuxième réservoir 2. Thus, in the case of FIG. 6A, the maximum powers theoretically offered by the pump P3 to tank 1 and to tank 2 (P_3_1 and P_3_2) are lower than the maximum powers admissible by the pipes, respectively P_diam-MAX_1_3 and P_diam- MAX_2_3). In such a context, the useful operating range of the pump is not limited, both in the direction of the first tank 1 and in the direction of the second tank 2.
Au contraire, dans l’illustration de la figure 6B, la canalisation 32 n’est pas à même de supporter la puissance maximale possible de fonctionnement de la pompe P3 du dispositif 13. En effet, la valeur P_diam-MAX_2_3 y est inférieure à la valeur
P_3_2. Dans ce cas, la plage de fonctionnement en puissance de pompage du premier dispositif 13 en direction du réservoir 2 ne comprendra pas les valeurs comprises entre P_diam-MAX_2_3 et P_3_2. On the contrary, in the illustration of FIG. 6B, the pipe 32 is not able to withstand the maximum possible operating power of the pump P3 of the device 13. In fact, the value P_diam-MAX_2_3 is less than the value y. value P_3_2. In this case, the pumping power operating range of the first device 13 in the direction of the reservoir 2 will not include the values between P_diam-MAX_2_3 and P_3_2.
Grâce à ce raffinement, l’invention peut être mise en œuvre avec des canalisations offrant de faibles débits, sans impacter négativement le fonctionnement de la pompe considérée. Thanks to this refinement, the invention can be implemented with pipes offering low flow rates, without negatively impacting the operation of the pump in question.
On notera que, dans les figures 5, 6A et 6B, les plages de fonctionnement correspondant à un pompage vers les deux réservoirs du haut se chevauchent, ce qui révèle que la pompe en question est utilisable pour un stockage en direction des deux réservoirs. Cette solution n’est pas exclusive et, dans d’autres situations, il est possible qu’une pompe ne permette qu’un fonctionnement en direction d’un seul réservoir. Dans ce cas, il conviendra d’employer une pluralité de pompes complémentaires. It will be noted that, in FIGS. 5, 6A and 6B, the operating ranges corresponding to pumping towards the two upper reservoirs overlap, which reveals that the pump in question can be used for storage in the direction of the two reservoirs. This solution is not exclusive and, in other situations, a pump may only allow operation towards a single reservoir. In this case, a plurality of additional pumps should be used.
De préférence, le contrôleur fournit un pilotage tenant compte d’au moins une partie, et avantageusement, de l’ensemble des paramètres indiqués ci-dessus. Lorsque la puissance délivrée par le système photovoltaïque est inférieure à la puissance demandée par les équipements électriques de la station (ou tout autre ensemble d’équipements formant un réseau local), l’ensemble de l’énergie photovoltaïque est absorbé par la station. Éventuellement, si la puissance délivrée par le système photovoltaïque est insuffisante, un déstockage d’énergie, depuis des réservoirs, peut être opéré pour la compléter. Le fonctionnement en mode de déstockage d’énergie sera détaillé plus loin. Preferably, the controller provides control taking into account at least some, and advantageously, all of the parameters indicated above. When the power delivered by the photovoltaic system is less than the power demanded by the station's electrical equipment (or any other set of equipment forming a local network), all of the photovoltaic energy is absorbed by the station. Optionally, if the power delivered by the photovoltaic system is insufficient, a de-stocking of energy, from reservoirs, can be operated to supplement it. Operation in energy de-stocking mode will be detailed later.
Par contre, si la puissance du système photovoltaïque est supérieure à la puissance utile à l’ensemble des équipements électriques de la station (c’est-à-dire typiquement supérieure à la puissance P-talon), il existe une puissance résiduelle qui peut être exploitée pour le stockage d’énergie. On the other hand, if the power of the photovoltaic system is greater than the power useful for all the station's electrical equipment (i.e. typically greater than the P-heel power), there is a residual power which can be used for energy storage.
Dans ce contexte, l’installation va fonctionner en mode de stockage. In this context, the installation will operate in storage mode.
Le contrôleur va alors déterminer le fonctionnement le plus approprié dans ce mode, c’est-à-dire le réservoir qui est le meilleur candidat pour recevoir de l’eau et le meilleur placement dans la plage de fonctionnement en puissance de la pompe considérée. La sélection du meilleur réservoir employé peut aussi tenir compte d’un paramètre de niveau d’eau. Ainsi, on peut conditionner le pompage vers un réservoir pour ne pas dépasser un niveau maximum de ce dernier. On peut aussi conditionner le pompage depuis un réservoir pour ne pas enfoncer un seuil minimum de remplissage de ce dernier. Par exemple, on continuera à pomper le réservoir 3 jusqu’à un niveau
minimal préfixé. Éventuellement, ce niveau minimal peut être lié à un volume d’eau nécessaire à l’utilisation en projection d’eau. The controller will then determine the most appropriate operation in this mode, i.e. which tank is the best candidate to receive water and the best placement in the power operating range of the pump considered. The selection of the best tank used can also take into account a water level parameter. Thus, the pumping to a reservoir can be conditioned so as not to exceed a maximum level of the latter. It is also possible to condition the pumping from a reservoir so as not to break down a minimum filling threshold of the latter. For example, we will continue to pump tank 3 up to a level minimal prefixed. Optionally, this minimum level can be linked to a volume of water necessary for the use in water projection.
Bien entendu, l’exemple donné précédemment avec trois réservoirs et un pompage du plus bas vers les deux autres, par l’intermédiaire d’une pompe unique, peut être raffiné en mettant en œuvre des pompages depuis et/ou vers d’autres réservoirs et/ou avec d’autres pompes. Of course, the example given above with three reservoirs and pumping from the lowest to the other two, via a single pump, can be refined by implementing pumping from and / or to other reservoirs. and / or with other pumps.
La remontée de l’eau lors des phases de stockage permet, ultérieurement, de recouvrer de l’énergie électrique en la redescendant, tout en opérant un turbinage. The rising water during the storage phases subsequently makes it possible to recover electrical energy by lowering it, while operating a turbine.
Dans ce contexte, le système électrique de pompage et de turbinage comprend au moins une turbine dans au moins un dispositif, et par exemple dans le premier dispositif 13. Suivant une possibilité, la turbine est distincte de la ou les pompes. Suivant une autre possibilité, au moins l’une des pompes est réversible et est utilisée à titre de turbine lors du turbinage. In this context, the electrical pumping and turbine system comprises at least one turbine in at least one device, and for example in the first device 13. According to one possibility, the turbine is separate from the pump (s). Alternatively, at least one of the pumps is reversible and is used as a turbine during turbining.
Comme précédemment, l’invention peut mettre en œuvre une pluralité de turbines, avantageusement présentant des caractéristiques différentes, de sorte à enrichir la plage de fonctionnement en puissance dans le mode turbinage. As before, the invention can implement a plurality of turbines, advantageously having different characteristics, so as to enrich the power operating range in the turbine mode.
Eventuellement, en mode de déstockage d’énergie, le turbinage peut s’opérer à puissance électrique délivrée constante, de préférence correspondant à la puissance P-talon. C’est en particulier le cas en l’absence de variateur. Si un variateur est présent, c’est le profil de consommation, et notamment la variation de la consommation autour de la valeur P_talon, qui permettra de décider le pilotage en turbinage le plus opportun. Optionally, in energy destocking mode, the turbining can take place at constant electric power delivered, preferably corresponding to the P-heel power. This is especially the case when there is no dimmer. If a drive is present, it is the consumption profile, and in particular the variation in consumption around the P_talon value, which will make it possible to decide on the most appropriate turbine control.
Le fonctionnement de, ou, des turbines et le choix de la canalisation à utiliser pour le turbinage seront donc déterminés pour offrir les conditions les plus efficaces pour fournir cette puissance électrique à délivrer au réseau. The operation of, or, the turbines and the choice of the pipe to be used for the turbines will therefore be determined to offer the most efficient conditions for supplying this electrical power to be delivered to the network.
La figure 7 fournit un exemple de plage de fonctionnement d’une turbine, formée par une pompe réversible P3, soit depuis le premier réservoir vers le troisième, soit depuis le deuxième réservoir vers le troisième. Dans le cas des trois figures précédentes, la turbine comprend un variateur de puissance permettant d’établir, depuis chacun des réservoirs 1 et 2, des intervalles continus de points de fonctionnement potentiels. Dans cet exemple, une partie de la plage de fonctionnement en turbinage depuis le réservoir 2 est exclue avec l’hypothèse que cela correspondrait à une vitesse de turbinage incompatible avec la canalisation. Figure 7 provides an example of the operating range of a turbine, formed by a reversible pump P3, either from the first reservoir to the third, or from the second reservoir to the third. In the case of the three preceding figures, the turbine includes a power variator making it possible to establish, from each of the tanks 1 and 2, continuous intervals of potential operating points. In this example, part of the operating range in turbine operation from tank 2 is excluded with the assumption that this would correspond to a turbine speed incompatible with the pipeline.
Comme dans les exemples des trois figures précédents en pompage, les plages de fonctionnement pour les deux réservoirs se chevauchent dans cet exemple,
purement indicatif. Cela signifie que le turbinage peut s’effectuer depuis l’un ou l’autre des réservoirs. As in the examples of the three previous figures in pumping, the operating ranges for the two reservoirs overlap in this example, purely indicative. This means that the turbining can be done from either tank.
De façon équivalente aux explications données en ce qui concerne le pompage, on pourra choisir de commencer par un turbinage depuis le réservoir pour lequel le turbinage est le plus efficace c’est-à-dire qui emploie le moins d’énergie hydraulique possible pour fournir la puissance de sortie de consigne, notamment P-talon. Il s’agira de la turbine offrant le meilleur rendement pour atteindre cette consigne, au sein de la plage de fonctionnement. In a way equivalent to the explanations given with regard to pumping, we can choose to start with a turbine from the reservoir for which the turbine is the most efficient, that is to say which uses the least possible hydraulic energy to provide the setpoint output power, in particular P-heel. This will be the turbine offering the best efficiency to reach this setpoint, within the operating range.
Comme pour le mode de pompage, s’il n’est plus possible d’utiliser l’eau depuis le réservoir optimal, on poursuit en vidant un autre réservoir, par ordre décroissant de rendement en turbinage. As with the pumping mode, if it is no longer possible to use water from the optimal tank, we continue by emptying another tank, in decreasing order of turbine efficiency.
Suivant une possibilité, on affecte un niveau d’eau minimal à chaque réservoir et on conditionne le fonctionnement à ce niveau. Ainsi, on peut préserver un niveau d’eau suffisant pour l’application de projection d’eau dans chaque réservoir qui est dédié à une telle utilisation. Suivant une autre possibilité, on s’arrange pour que les opérations de pompage ou de turbinage soient exécutées de sorte à atteindre un niveau d’eau dans chaque réservoir équivalent à celui existant la veille à un même horaire. Cette configuration permet des cycles diurnes replaçant cycliquement l’installation dans une même configuration de volume d’eau dans les réservoirs. Suivant une possibilité, l’ensemble du système électrique de pompage et de turbinage utilisé pour les modes de stockage et de déstockage d’énergie emploie des moyens également affectés à la projection d’eau. Par exemple, le premier dispositif 13 peut comprendre une pompe réversible utilisée soit pour la projection d’eau, soit pour le stockage de déstockage d’eau entre les réservoirs. Une situation alternative est possible, à savoir que les moyens de pompage et de turbinage utilisés pour le mode de stockage et le mode de déstockage d’énergie peuvent être distincts des pompes utilisées pour la projection d’eau. Une situation intermédiaire est aussi possible, à savoir que certains moyens de pompage du dispositif de projection d’eau sont réutilisés pour le stockage d’énergie mais que d’autres moyens sont ajoutés, en particulier pour étendre la plage de fonctionnement de l’installation ou encore pour équiper en moyens de pompage et de turbinage des réservoirs qui n’étaient pas liés à un dispositif de projection d’eau. According to one possibility, a minimum water level is assigned to each tank and the operation is conditioned at this level. Thus, one can maintain a sufficient water level for the water spray application in each tank that is dedicated to such use. Alternatively, we arrange for the pumping or turbine operations to be carried out so as to achieve a water level in each tank equivalent to that existing the day before at the same time. This configuration allows diurnal cycles cyclically replacing the installation in the same configuration of water volume in the tanks. According to one possibility, the entire electrical pumping and turbine system used for the energy storage and de-stocking modes employs means also assigned to the projection of water. For example, the first device 13 may comprise a reversible pump used either for the projection of water, or for the storage of water release between the reservoirs. An alternative situation is possible, namely that the pumping and turbine means used for the storage mode and the energy release mode can be distinct from the pumps used for the water projection. An intermediate situation is also possible, namely that certain pumping means of the water projection device are reused for energy storage but other means are added, in particular to extend the operating range of the installation. or again to equip with pumping and turbining means reservoirs which were not linked to a water projection device.
En ce qui concerne les canalisations, la situation est similaire. On peut ainsi éventuellement réutiliser l’intégralité des canalisations déjà présentes dans l’installation, ou encore les créer totalement pour la fonctionnalité de stockage et de
déstockage d’énergie, ou encore compléter des canalisations existantes par d’autres canalisations. On notera qu’une canalisation s’entend d’une ligne de communication fluidique entre deux réservoirs et que cette canalisation peut elle-même comprendre plusieurs conduits ou tuyaux, s’étendant comme des parties parallèles de la canalisation. With regard to pipelines, the situation is similar. It is thus possible to reuse all of the pipes already present in the installation, or even to create them completely for the functionality of storage and destocking of energy, or supplementing existing pipes with other pipes. It will be noted that a pipe is understood to mean a line of fluid communication between two reservoirs and that this pipe may itself comprise several conduits or pipes, extending as parallel parts of the pipe.
On comprend que l’utilisation en projection d’eau et celle en stockage et en déstockage d’énergie opèrent en synergie. We understand that the use in water projection and that in energy storage and destocking operate in synergy.
Le fonctionnement est fortement prévisible, notamment en quantité d’énergie et en puissance susceptibles d’être délivrées à tout instant. Cette configuration est très complémentaire à l’emploi de panneaux photovoltaïques, dont la capacité énergétique est variable. Par exemple, on peut garantir la fourniture d’un certain niveau de puissance ou d’énergie sur des créneaux horaires précis. Operation is highly predictable, especially in the amount of energy and power that can be delivered at any time. This configuration is very complementary to the use of photovoltaic panels, whose energy capacity is variable. For example, we can guarantee the supply of a certain level of power or energy in specific time slots.
D’autre part, l’invention permet de limiter, voire de supprimer, les pertes d’excédent de production électrique issues des panneaux photovoltaïques, cet excédent étant réutilisé pour le stockage On the other hand, the invention makes it possible to limit, or even eliminate, the losses of excess electricity production from photovoltaic panels, this excess being reused for storage
L’installation selon l’invention permet une production électrique décentralisée apte à réduire les pertes en ligne. Notamment, on peut alimenter un ensemble d’équipements situé à proximité. L’utilisation de machines tournantes, en particulier la nuit lors d’un turbinage à puissance constante, offre une grande inertie. L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications.
The installation according to the invention allows decentralized electricity production capable of reducing line losses. In particular, it is possible to supply a set of equipment located nearby. The use of rotating machines, especially at night when turbines at constant power, offer great inertia. The invention is not limited to the embodiments described above and extends to all the embodiments covered by the claims.