EP4613999A1 - Système de génération hydroélectrique modulaire domestique - Google Patents

Système de génération hydroélectrique modulaire domestique

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EP4613999A1
EP4613999A1 EP25161919.3A EP25161919A EP4613999A1 EP 4613999 A1 EP4613999 A1 EP 4613999A1 EP 25161919 A EP25161919 A EP 25161919A EP 4613999 A1 EP4613999 A1 EP 4613999A1
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EP
European Patent Office
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water
production module
solenoid valve
module
micro
Prior art date
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Pending
Application number
EP25161919.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean Francois Balace
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.)
Zecub Sas
Original Assignee
Zecub Sas
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
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    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/42—Storage of energy

Definitions

  • the present invention relates to a modular domestic hydroelectric generation system, which finds more particularly an application in the generation of electricity at the level of a dwelling, or any building connected to the drinking water distribution network.
  • WO2012105925 A1
  • This uses turbines in a closed system, with recirculation of the fluid using a pump, to produce electricity.
  • WO2012105925 (A1 ) has the disadvantage of being vulnerable in the event of a problem with one of the turbines, limiting the assurance of stable electricity production.
  • this system is arranged and configured to operate at points in the water circulation network with a high flow rate, which greatly limits the operating longevity of the system and requires costly and frequent maintenance.
  • micro-hydroelectric production device which uses a hydraulic turbine connected to a generator to convert water energy into electricity at major water circulation routes, while maintaining the supply of city water to the city water distribution network.
  • a device according to CN206477946U has the disadvantage of not allowing fine regulation of the operation of its micro-turbines, and is therefore highly susceptible to variations or damage which have a significant impact on electricity production, and furthermore does not allow for stability of electricity production under the cover of a constant flow of water in said device.
  • the present invention overcomes these drawbacks.
  • the electricity production module of the domestic hydroelectric generation system is equipped with hydroelectric generation means comprising a plurality of micro-turbines, mounted in parallel with each other on the supply circuit, and configured to generate electricity according to selected pressure, flow rate and flow parameters; and in that each micro-turbine has a micro-turbine inlet solenoid valve and a micro-turbine outlet solenoid valve, configured to control the flow of water from the supply circuit at each micro-turbine, each inlet and outlet solenoid valve being able to move from an open position where the water circulates, to a closed position where the water does not circulate, and conversely, in that each solenoid valve of the system has associated pressure measuring means, connected to the processing means, to measure in real time the pressure at the supply circuit at any point of the system, and in that the evacuation solenoid valve is connected to a water tank, configured to allow the evacuation of water from the electrical production module when the measured pressure is greater than a critical threshold value, and in that the evacuation solenoid valve is connected
  • such a system makes it possible to guarantee fine control of the circulation of water in the system while controlling the electrical production associated with this circulation in the electrical production module and modulating the effects that the circulation of water can have on a system, all while making it possible to restore to the domestic circulation network of the dwelling an adequate water supply for normal use.
  • the injection module also includes water purification means, capable of modulating the hardness of the water circulating in the system.
  • water purification means make it possible to modulate the hardness of the water circulating in the system and thus limit limescale deposits in the supply circuit of said system, thus limiting the maintenance or replacement of parts required with continuous and prolonged use of said system while ensuring health safety so that the water leaving the system remains drinkable.
  • the injection module further comprises an inlet solenoid valve arranged upstream of the injection means and an outlet solenoid valve arranged downstream of the injection means, each inlet and outlet solenoid valve being capable of moving from an open position where the water circulates, to a closed position where the water does not circulate, and vice versa.
  • the electrical production module further includes electrical measurement means connected to the processing means and configured to measure the electrical production for each micro-turbine in real time.
  • the electrical production module comprises at least four micro-turbines mounted in parallel on the supply circuit.
  • the electrical production module further comprises an inverter capable of transforming a direct current produced into alternating current for direct use without storage.
  • the supply circuit further comprises a discharge solenoid valve connected on the one hand to the electrical production module, and on the other hand to the output of the system being able to move from an open position where the water circulates and is reinjected into the domestic water circulation network, to a closed position where the water does not circulate, and vice versa.
  • the system further comprises a potential energy accumulation module comprising hydropneumatic accumulator means equipped with a reservoir and pneumatic return means, said reservoir being configured to fill with water from the electrical production module until a threshold pressure is reached, and to return the water accumulated under pressure to the electrical production module when the water supply thereof has pressure and flow rate parameters respectively lower than a chosen threshold, the filling and return of the accumulated water being modulated by a solenoid valve configured to move from an open position where the water circulates and fills the reservoir until reaching the chosen threshold pressure, to a closed position in which the pressurized water is maintained in said reservoir, and to a subsequent open position where the pressurized water contained in the reservoir is reinjected into the electrical production module.
  • a potential energy accumulation module comprising hydropneumatic accumulator means equipped with a reservoir and pneumatic return means, said reservoir being configured to fill with water from the electrical production module until a threshold pressure is reached, and to return the water accumulated under pressure to the electrical production module when the water supply thereof has pressure and flow rate parameters respectively lower than a
  • the present invention aims to provide a solution for improving the performance, stability and efficiency of renewable electricity generation systems, while providing a sustainable and economically viable energy source.
  • the domestic hydroelectric generation system 1 comprises a power supply inlet 1A connected to the domestic water supply network 100 and an outlet 1B to the domestic water circulation network 200 and further comprises an injection module, an electrical production module, energy storage means 4 and processing means 5.
  • the system 1 comprises an injection module 2 capable of injecting water from the domestic water supply network 100 into a supply circuit 9 of the system 1.
  • the injection module 2 connected to at least one electrical production module 3 capable of generating electricity from the water circulating in the system 1.
  • the injection module 2 comprises injection means 21 arranged at the inlet 11 of the system 1 and allowing the circulation of water from the domestic water supply network 100 to a supply circuit 9 of the system 1.
  • the injection means 21 belong to the circulator, pump group.
  • the injection module 2 further comprises an inlet solenoid valve EV1 arranged upstream of the injection means 21 and an outlet solenoid valve EV2 arranged downstream of the injection means 21, each inlet solenoid valve EV1 and outlet solenoid valve EV2 being capable of moving from an open position where the water circulates, to a closed position where the water does not circulate, and vice versa.
  • the positioning and the presence of the inlet EV1 and outlet EV2 solenoid valves make it possible to control the injection of water into the system 1 while allowing the isolation of all the components arranged between said EV1 inlet and EV2 outlet solenoid valves and allowing their replacement or maintenance in the event of failure or reduction in efficiency.
  • the injection module 2 comprises water purification means 8.
  • the water purification means 8 are capable of modulating the hardness of the water circulating in the system 1 and/or ensuring sanitary purification by filtering contaminants to maintain the circulating water as drinking water in accordance with current legislation.
  • the water purification means 8 are arranged upstream of the injection means 21.
  • the water purification means 8 are arranged downstream of the injection means 21.
  • the water purification means 8 are arranged upstream and downstream of the injection means 21.
  • the system 1 comprises a power supply circuit 9 capable of connecting the power supply input 1A of the system 1, to the injection module 2, to at least one electrical production module 3, to the output 1B.
  • the supply circuit 9 makes it possible to connect all the components of the system 1 for which the circulation of water in the dedicated components is required for the operation of said system 1, the dedicated components being defined as any module or means capable of receiving water during the operation of the system 1 and arranged between the supply inlet 1A and the outlet 1B of said system 1 while making it possible to obtain an open system 1.
  • Open means a system in which the water entering the system is returned to the domestic water circulation network 200.
  • the supply circuit 9 further comprises at least one evacuation solenoid valve EVE connected on the one hand to the electrical production module 3, and on the other hand to the output 12 of the system 1.
  • the evacuation solenoid valve(s) EVE being capable of moving from an open position where the water circulates and is reinjected into the domestic water circulation network 200, to a closed position where the water does not circulate, and vice versa.
  • the evacuation solenoid valve(s) EVE are connected to a water tank 6, configured to allow the evacuation of water from the electrical production module 3 when the measured pressure is greater than a critical threshold value and thus avoid damage to the system 1.
  • each solenoid valve EV1, EV2, EV3, EVTE, EVTS, EVE of the system 1 has associated pressure and flow measurement means, connected to the processing means 5, to measure in real time the pressure and flow at the level of the supply circuit 9 at any point of the system 1.
  • the system 1 further comprises at least one electricity production module 3, capable of generating electricity from a flow of water.
  • the electricity production module 3 is equipped with hydroelectric generation means comprising a plurality of micro-turbines T1, T2, T3, T4, mounted in parallel with each other on the supply circuit 9, and configured to generate electricity according to selected pressure, flow and flow parameters.
  • such a structure mounted in parallel with the micro-turbines T1, T2, T3, T4 makes it possible to precisely distribute the circulating flow of water in the electrical production module 3 while guaranteeing a uniform pressure throughout the system 1 and allowing the modulation of the water supply to the micro-turbines T1, T2, T3, T4 in the event of a drop in pressure or flow rate and in .
  • the domestic water supply network 100 has an average pressure of 1 to 7 bars and a flow rate greater than 150L/hour.
  • Each micro-turbine T1,T2,T3,T4 has a micro-turbine inlet solenoid valve EVTE and a micro-turbine outlet solenoid valve EVTS, configured to control the flow of water from the feed circuit at each micro-turbine T1,T2,T3,T4, each EVTE inlet solenoid valve and EVTS output being able to move from an open position where water circulates, to a closed position where water does not circulate, and vice versa.
  • control of the EVTE micro-turbine inlet and EVTS micro-turbine outlet solenoid valves guarantees stability of electrical production, even in the event of a failure of one of the micro-turbines by allowing water circulation limited to only the functional micro-turbines T1, T2, T3, T4 during their maintenance or replacement.
  • the micro-turbines T1, T2, T3, T4 are of the miniaturized Pelton turbine type.
  • the electrical production module 3 comprises at least 4 micro-turbines T1, T2, T3, T4 mounted in parallel on the power supply circuit 9.
  • the electrical production module 3 is electrically connected to energy storage means 4 to store the energy produced by said electrical production module 3, and controlled by processing means 5 configured to modulate the electrical production 3 and the flow parameters in said electrical production module 3.
  • the electrical production module 3 further comprises electrical measurement means connected to the processing means 5 and configured to measure in real time the electrical production for each micro-turbine.
  • Real time means continuous recording of data by any measuring means and communication to processing means 5 with a latency of less than 200 ms.
  • the electrical production module 3 further comprises transformer/inverter/capacitor type means, configured to transform the energy produced by the micro-turbines T1, T2, T3, T4 into electrical energy storable at the storage means 4 having a stable voltage and intensity and values chosen respectively.
  • the electrical production module 3 further comprises an inverter capable of transforming a direct current produced into current alternating current, said inverter being connected to one or more electrical outlets, for direct use without passing through the energy storage means 4.
  • the injection module 2 and the electrical production module 3 form a unit inserted in a sealed structure in order to avoid any contact with the treatment means or any system
  • the system 1 further comprises energy storage means 4 capable of storing the energy generated by the electrical production module 3.
  • the energy storage means 4 are configured to store the energy produced by the electrical production module 3, and to be connected to the domestic electrical circuit.
  • the electrical storage and discharge of the energy storage means 4 at the level of the domestic electrical circuit is controlled by the processing means 5.
  • the system according to the invention further comprises the processing means 5, capable of controlling the flow of water in the system 1 and managing the transfer of energy between: the electrical production module 3 and the energy storage means 4, the energy storage means 4 to the domestic electrical network.
  • the processing means further comprise display means 7, configured to display a human-machine interface capable of presenting any useful information concerning the operation of the system 1, its on/off modes.
  • processing means 5 further comprise transmission/reception means capable of sending and receiving data via a communications network.
  • the transmission/reception means belong to the group formed by Wifi module, CPL module, Bluetooth module.
  • the transmission/reception means are capable of sending the operating data of the system 1 including the measurement data to third-party equipment such as a smartphone, computer, server, and of receiving one or more operating instructions from the third-party equipment.
  • the real-time pressure and flow measurements associated with the control of each solenoid valve EV1, EV2, EV3, EVTE, EVTS, EVE of the system 1 as well as the real-time electrical measurements make it possible to maintain continuous and stable electrical production both in terms of energy produced and energy sent to the energy storage means 4 as well as from the energy storage means 4 to the domestic electrical network, allowing the user not to have to return the electrical production of the system 1 to the general network, but only the domestic electrical network for use without requiring additional equipment.
  • the system 1 further comprises at least one potential energy accumulation module 11 comprising hydropneumatic accumulator means equipped with a reservoir 11A and pneumatic return means 11B, said reservoir 11A being configured to fill with water from the electrical production module 3 until a threshold pressure is reached and to restore the water accumulated under pressure in the electrical production module 3 when the water supply thereof has pressure and flow rate parameters respectively lower than a chosen threshold.
  • at least one potential energy accumulation module 11 comprising hydropneumatic accumulator means equipped with a reservoir 11A and pneumatic return means 11B, said reservoir 11A being configured to fill with water from the electrical production module 3 until a threshold pressure is reached and to restore the water accumulated under pressure in the electrical production module 3 when the water supply thereof has pressure and flow rate parameters respectively lower than a chosen threshold.
  • the filling and restitution of the accumulated water being modulated by a solenoid valve EV3 configured to pass from an open position where the water circulates and fills the tank 11A until reaching the chosen threshold pressure, to a closed position in which the pressurized water is maintained in said tank 11A, and to a subsequent open position where the pressurized water contained in the tank 11A is reinjected into the electrical production module 3.
  • a solenoid valve EV3 configured to pass from an open position where the water circulates and fills the tank 11A until reaching the chosen threshold pressure, to a closed position in which the pressurized water is maintained in said tank 11A, and to a subsequent open position where the pressurized water contained in the tank 11A is reinjected into the electrical production module 3.

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Abstract

L'invention porte sur un système de génération hydroélectrique domestique (1), comprenant une entrée (11) d'alimentation connectée au réseau domestique d'alimentation d'eau (100) et une sortie (12) vers le réseau de circulation d'eau domestique (200), le système (1) comprenant: -un module d'injection (2) ; -le circuit d'alimentation (9) du système (1) ; -au moins un module de production d'électrique (3) ; -des moyens de stockage d'énergie (4) et des moyens de traitement (5), le module de production d'électrique (3) étant équipé de moyens de génération hydroélectrique comprenant une pluralité de micro-turbines (T1,T2,T3,T4), montées en parallèle les unes par rapport aux autres sur le circuit d'alimentation (9), chaque micro-turbine (T1,T2,T3,T4) disposant d'une électrovanne d'entrée de micro-turbine (EVTE) et une électrovanne de sortie de micro-turbine (EVTS), configurées pour contrôler l'écoulement de l'eau du circuit d'alimentation au niveau de chaque micro-turbine (T1,T2,T3,T4), chaque électrovanne d'entrée (EVTE) et de sortie (EVTS).

Description

  • La présente invention concerne un système de génération hydroélectrique modulaire domestique, lequel trouve plus particulièrement une application dans la génération d'électricité au niveau d'une habitation, ou tout bâtiment relié au réseau de distribution d'eau potable.
  • L'utilisation de la pression et du débit de distribution dans la génération d'électricité représente une avenue prometteuse pour répondre à ces défis, en offrant une source d'énergie propre et stable dans le temps.
  • Parmi les technologies antérieures, on retrouve des dispositifs tels que l'appareil de conversion d'énergie hydroélectrique décrit dans le document WO2012105925 (A1 ). Celui-ci met en œuvre des turbines dans un système fermé, avec recirculation du fluide à l'aide d'une pompe, pour produire de l'électricité.
  • Le système selon WO2012105925 (A1 ) présente l'inconvénient d'être vulnérable en cas de problème au niveau d'une des turbines, et limitant l'assurance d'une production d'électricité stable. En outre, ce système est disposé et configuré pour fonctionner au niveau de points du réseau de circulation d'eau disposant d'un débit élevé, lequel limite fortement la longévité de fonctionnement du système et oblige un entretien couteux et fréquent.
  • On connait également un dispositif de production micro-hydroélectrique selon CN206477946U , lequel utilise une turbine hydraulique connectée à un générateur pour convertir l'énergie de l'eau en électricité au niveau des grands axes de circulation d'eau, tout en maintenant l'approvisionnement en eau de ville au réseau de distribution d'eau de ville.
  • Un dispositif selon CN206477946U a pour inconvénient de de ne pas permettre une régulation fine du fonctionnement de ses micro-turbines, et est donc fortement susceptible de subir des variations ou dommages impactant fortement la production d'électricité, et ne permet pas en outre de permettre une stabilité de la production électrique sous couvert d'un débit constant d'eau dans ledit dispositif.
  • En outre ces dispositifs et systèmes sont complexes à installer et difficilement déployable sur une zone sans effectuer des travaux d'aménagement.
  • La présente invention remédie à ces inconvénients.
  • L'invention porte sur un système de génération hydroélectrique domestique, comprenant une entrée d'alimentation connectée au réseau domestique d'alimentation d'eau et une sortie vers le réseau de circulation d'eau domestique, le système comprenant:
    • un module d'injection comportant des moyens d'injection disposés au niveau de l'entrée du système et permettant la circulation de l'eau en provenance du réseau domestique d'alimentation d'eau vers un circuit d'alimentation du système ;
    • le circuit d'alimentation du système est apte à connecter le module d'injection à au moins un module de production électrique ;
    • au moins un module de production d'électrique, apte à générer de l'électricité à partir d'un écoulement d'eau ;
    • des moyens de stockage d'énergie apte à stocker l'énergie générée par le module de production électrique ;
    • des moyens de traitement aptes à piloter l'écoulement de l'eau dans le système et gérer le transfert d'énergie entre le module de production électrique et les moyens de stockage ;
  • Selon une définition générale de l'invention, le module de production d'électrique du système de génération hydroélectrique domestique est équipé de moyens de génération hydroélectrique comprenant une pluralité de micro-turbines, montées en parallèle les unes par rapport aux autres sur le circuit d'alimentation, et configurées pour générer de l'électricité selon des paramètres de pression, débit et d'écoulement choisis; et en ce que chaque micro-turbine dispose d'une électrovanne d'entrée de micro-turbine et une électrovanne de sortie de micro-turbine, configurées pour contrôler l'écoulement de l'eau du circuit d'alimentation au niveau de chaque micro-turbine, chaque électrovanne d'entrée et de sortie étant apte à passer d'une position ouverte ou l'eau circule, à une position fermée ou l'eau ne circule pas, et inversement, en ce que chaque électrovanne du système dispose de moyens de mesure de pression associées, reliés aux moyens de traitement, pour mesurer en temps réel la pression au niveau du circuit d'alimentation en tout point du système, et en ce que l'électrovanne d'évacuation est connectée à un réservoir d'eau, configuré pour permettre l'évacuation d'eau du module de production électrique lorsque la pression mesurée est supérieure à une valeur seuil critique, et en ce que l'électrovanne d'évacuation est connectée à un réservoir d'eau, configuré pour permettre l'évacuation d'eau du module de production électrique lorsque la pression mesurée est supérieure à une valeur seuil critique.
  • Avantageusement, un tel système permet de garantir un contrôle fin de la circulation d'eau dans le système tout en maitrisant la production électrique associée à cette circulation dans le module de production électrique et en modulant les effets que la circulation d'eau peut avoir sur un système, ceci tout en permettant de restituer au réseau de circulation domestique de l'habitation une alimentation en eau adéquate pour une utilisation normale.
  • En pratique, le module d'injection comprend en outre des moyens de purification d'eau, apte à moduler la dureté de l'eau circulant dans le système.
  • Avantageusement, des moyens de purification d'eau permettent moduler la dureté de l'eau circulant dans le système et ainsi limiter les dépôts calcaires dans le circuit d'alimentation dudit système, limitant ainsi l'entretien ou le remplacement de pièce requis avec une utilisation en continu et prolongé dudit système tout en assurant une sécurité sanitaire pour que l'eau sortant du système reste potable.
  • En pratique, le module d'injection comprend en outre une électrovanne d'entrée disposée en amont des moyens d'injection et une électrovanne de sortie disposé en aval des moyens d'injection, chaque électrovanne d'entrée et de sortie étant apte à passer d'une position ouverte ou l'eau circule, à une position fermée ou l'eau ne circule pas, et inversement.
  • Le module de production électrique comprend en outre des moyens de mesure électrique reliés aux moyens de traitement et configurés pour mesurer en temps réel la production électrique pour chaque micro-turbine.
  • Selon un mode de réalisation conforme à l'invention, le module de production électrique comporte au moins quatre micro-turbines montées en parallèle sur le circuit d'alimentation.
  • Selon un mode de réalisation conforme à l'invention, le module de production électrique comprend en outre un ondulateur apte à transformer un courant continu produit en courant alternatif pour utilisation directe sans stockage.
  • En pratique, le circuit d'alimentation comprend en outre une électrovanne d'évacuation connecté d'une part au module de production électrique, et d'autre part à la sortie du système étant apte à passer d'une position ouverte ou l'eau circule et est réinjectée dans le réseau de circulation d'eau domestique, à une position fermée ou l'eau ne circule pas, et inversement.
  • Selon un second mode de réalisation alternatif de l'invention, le système comprend en outre un module d'accumulation d'énergie potentielle comprenant des moyens accumulateurs hydropneumatiques équipé d'un réservoir et de moyens de rappel pneumatiques, ledit réservoir étant configuré pour se remplir d'eau en provenance du module de production électrique jusqu'à ce qu'une pression seuil soit atteinte, et à restituer l'eau accumulée sous pression dans le module de production électrique lorsque l'alimentation en eau de celui-ci dispose de paramètres de pression et débit inférieurs respectivement à un seuil choisi, le remplissage et la restitution de l'eau accumulée étant modulés par une électrovanne configurée pour passer d'une position ouverte où l'eau circule et remplie le réservoir jusqu'à atteindre la pression seuil choisie, à une position fermée dans laquelle l'eau sous pression est maintenue dans ledit réservoir, et à une position ouverte subséquente ou l'eau sous pression contenue dans le réservoir est réinjectée dans le module de production électrique.
  • Avantageusement, la présente invention vise à proposer une solution pour améliorer la performance, la stabilité et l'efficacité des systèmes de génération d'électricité renouvelable, tout en offrant une source d'énergie durable et économiquement viable.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à l'examen de la description et des dessins dans lesquels :
    • [ Fig 1 ] représente schématiquement le système de génération hydroélectrique domestique conforme à l'invention ;
    • [ Fig 2 ] représente schématiquement un mode de réalisation particulier du système de génération hydroélectrique domestique conforme à l'invention ;
  • En référence aux figures 1 et 2 , le système de génération hydroélectrique domestique 1 selon l'invention comprend une entrée 1A d'alimentation connectée au réseau domestique d'alimentation d'eau 100 et une sortie 1B vers le réseau de circulation d'eau domestique 200 et comprend en outre un module d'injection, un module de production électrique, des moyens de stockage d'énergie 4 et des moyens de traitement 5.
  • Le système 1 comprend un module d'injection 2 apte à injecter l'eau en provenance du réseau domestique d'alimentation d'eau 100 vers un circuit d'alimentation 9 du système 1.
  • Le module d'injection 2 connecté à au moins un module de production électrique 3 apte à générer de l'électricité à partir de l'eau circulante dans le système 1.
  • Le module d'injection 2 comprend des moyens d'injection 21 disposés au niveau de l'entrée 11 du système 1 et permettant la circulation de l'eau en provenance du réseau domestique d'alimentation d'eau 100 vers un circuit d'alimentation 9 du système 1.
  • A titre d'exemple, les moyens d'injection 21 appartiennent au groupe circulateur, pompe.
  • En pratique, le module d'injection 2 comprend en outre une électrovanne d'entrée EV1 disposée en amont des moyens d'injection 21 et une électrovanne de sortie EV2 disposé en aval des moyens d'injection 21, chaque électrovanne d'entrée EV1 et de sortie EV2 étant apte à passer d'une position ouverte ou l'eau circule, à une position fermée ou l'eau ne circule pas, et inversement.
  • Avantageusement, le positionnement et la présente des électrovannes d'entrée EV1 et de sortie EV2 permettent de maitriser l'injection de l'eau dans le système 1 tout en permettant d'isoler tous les composants disposés entre lesdites électrovannes d'entrée EV1 et de sortie EV2 et permettre leur remplacement ou entretien en cas de panne ou de réduction d'efficacité.
  • En outre, le module d'injection 2 comprend des moyens de purification d'eau 8.
  • Les moyens de purification d'eau 8 sont aptes à moduler la dureté de l'eau circulant dans le système 1 et/ou assurer une purification sanitaire en filtrant les contaminants pour maintenir l'eau circulante en tant qu'eau potable selon les législations en vigueur.
  • Selon un premier mode de réalisation, les moyens de purification d'eau 8 sont disposés en amont des moyens d'injection 21.
  • Selon un second mode de réalisation, les moyens de purification d'eau 8 sont disposés en aval des moyens d'injection 21.
  • Selon un troisième mode de réalisation, les moyens de purification d'eau 8 sont disposés en amont et en aval des moyens d'injection 21.
  • Le système 1 selon l'invention comprend un circuit d'alimentation 9 apte à connecter l'entrée 1A d'alimentation du système 1, au module d'injection 2, à au moins un module de production électrique 3, à la sortie 1B.
  • En pratique, le circuit d'alimentation 9 permet de connecter tous les composants du système 1 pour lesquelles la circulation de l'eau dans les composants dédiés est requise pour le fonctionnement dudit système 1, les composant dédiés étant définis comme tout module ou moyens aptes à recevoir de l'eau lors du fonctionnement du système 1 et disposé entre l'entrée 1A d'alimentation à la sortie 1B dudit système 1 tout en permettant d'obtenir un système 1 ouvert.
  • On entend par ouvert un système dont l'eau entrant dans le système est restituée dans le réseau de circulation d'eau domestique 200.
  • Le circuit d'alimentation 9 comprend en outre au moins une électrovanne d'évacuation EVE connecté d'une part au module de production électrique 3, et d'autre part à la sortie 12 du système 1.
  • La ou les électrovannes d'évacuation EVE étant aptes à passer d'une position ouverte ou l'eau circule et est réinjectée dans le réseau de circulation d'eau domestique 200, à une position fermée ou l'eau ne circule pas, et inversement.
  • En pratique, la ou les électrovannes d'évacuation EVE sont connectées à un réservoir d'eau 6, configuré pour permettre l'évacuation d'eau du module de production électrique 3 lorsque la pression mesurée est supérieure à une valeur seuil critique et ainsi éviter un endommagement du système 1.
  • En pratique, chaque électrovanne EV1, EV2, EV3, EVTE, EVTS, EVE du système 1 dispose de moyens de mesure de pression et débit associés, reliés aux moyens de traitement 5, pour mesurer en temps réel la pression et le débit au niveau du circuit d'alimentation 9 en tout point du système 1.
  • Le système 1 selon l'invention comprend en outre au moins un module de production d'électrique 3, apte à générer de l'électricité à partir d'un écoulement d'eau.
  • En pratique, le module de production d'électrique 3 est équipé de moyens de génération hydroélectrique comprenant une pluralité de micro-turbines T1,T2,T3,T4, montées en parallèle les unes par rapport aux autres sur le circuit d'alimentation 9, et configurées pour générer de l'électricité selon des paramètres de pression, débit et d'écoulement choisis.
  • Avantageusement, une telle structure montée en parallèle des micro-turbines T1, T2, T3, T4 permet de répartir précisément le débit circulant d'eau dans le module de production électrique 3 en garantissant une pression uniforme dans tout le système 1 et en permettant la modulation de l'alimentation en eau des micro-turbines T1, T2, T3, T4 en cas de baisse de pression ou de débit et en .
  • A titre d'exemple non limitatif, le réseau domestique d'alimentation d'eau 100 dispose d'une pression moyenne de 1 à 7 bars et d'un débit supérieur à 150L/heure.
  • Chaque micro-turbine T1,T2,T3,T4 dispose d'une électrovanne d'entrée de micro-turbine EVTE et une électrovanne de sortie de micro-turbine EVTS, configurées pour contrôler l'écoulement de l'eau du circuit d'alimentation au niveau de chaque micro-turbine T1,T2,T3,T4, chaque électrovanne d'entrée EVTE et de sortie EVTS étant apte à passer d'une position ouverte ou l'eau circule, à une position fermée ou l'eau ne circule pas, et inversement.
  • Avantageusement, le pilotage des électrovannes d'entrée de micro-turbine EVTE et de sortie de micro-turbine EVTS permet de garantir une stabilité de la production électrique, même en cas de panne d'une des micro-turbines en permettant une circulation d'eau limitée aux seules micro-turbines T1, T2, T3, T4 fonctionnelles le temps de leur entretien ou remplacement.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, les micro-turbines T1,T2,T3,T4 sont de type turbine Pelton miniaturisées.
  • Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le module de production électrique 3 comporte au moins 4 micro-turbines T1 ,T2,T3,T4 montées en parallèle sur le circuit d'alimentation 9.
  • En pratique, le module de production électrique 3 est connecté électriquement à des moyens de stockage d'énergie 4 pour stocker l'énergie produite par ledit module de production électrique 3, et piloté par des moyens de traitement 5 configurés pour moduler la production électrique 3 et les paramètres d'écoulement dans ledit module de production électrique 3.
  • Le module de production électrique 3 comprend en outre des moyens de mesure électrique reliés aux moyens de traitement 5 et configurés pour mesurer en temps réel la production électrique pour chaque micro-turbine.
  • On entend par temps réel un enregistrement en continu de données par n'importe quels moyens de mesure et communication aux moyens de traitement 5 avec une latence inférieure à 200 ms.
  • En pratique, le module de production électrique 3 comprend en outre des moyens de type transformateur/ondulateur/condensateur, configurés pour transformer l'énergie produite par les micro-turbines T1, T2, T3, T4 en énergie électrique stockable au niveau des moyens de stockage 4 disposant d'une tension et d'une intensité stable et de valeurs choisies respectivement.
  • Selon un mode de réalisation, le module de production électrique 3 comprend en outre un ondulateur apte à transformer un courant continu produit en courant alternatif, ledit ondulateur étant connecté à une ou plusieurs prises électriques, pour utilisation directe sans passage par les moyens de stockage d'énergie 4.
  • Le module d'injection 2 et le module de production électrique 3 forment un ensemble inséré dans une structure étanche afin d'éviter tout contact avec les moyens de traitement ou tout système
  • Le système 1 comprend en outre des moyens de stockage d'énergie 4 apte à stocker l'énergie générée par le module de production électrique 3. Les moyens de stockage d'énergie 4 sont configurés pour stocker l'énergie produite par le module de production électrique 3, et être relié au circuit électrique domestique.
  • Le stockage électrique et le déchargement des moyens de stockage d'énergie 4 au niveau du circuit électrique domestique est piloté par les moyens de traitement 5.
  • Le système selon l'invention comprend en outre les moyens de traitement 5, aptes à piloter l'écoulement de l'eau dans le système 1 et gérer le transfert d'énergie entre : le module de production électrique 3 et les moyens de stockage d'énergie 4, les moyens de stockage d'énergie 4 vers le réseau électrique domestique.
  • Les moyens de traitement comprennent en outre des moyens d'affichage 7, configurés pour afficher une interface homme-machine apte à présenter toute information utile concernant le fonctionnement du système 1, ses modes marche/arrêt.
  • En pratique, les moyens de traitement 5 comprennent en outre des moyens de transmission/réception apte à envoyer et recevoir des données via un réseau de communications.
  • A titre d'exemple, les moyens de transmission/réception appartiennent au groupe formé par module Wifi, module CPL, Module Bluetooth.
  • En pratique, les moyens de transmission/réception sont aptes à envoyer les données de fonctionnement du système 1 comprenant les données de mesure vers un équipement tier de type smartphone, ordinateur, serveur, et à recevoir une ou plusieurs instructions de fonctionnement en provenance de l' équipement tier.
  • Avantageusement, les mesures de pression et de débit en temps réel associées au pilotage chaque électrovanne EV1, EV2, EV3, EVTE, EVTS, EVE du système 1 ainsi que les mesures électriques en temps réel permettent de maintenir une production électrique en continu, et stable tant en terme d'énergie produite que d'énergie envoyée vers les moyens de stockage d'énergie 4 ainsi que des moyens de stockage d'énergie 4 vers le réseau électrique domestique en permettant à l'utilisateur de ne pas avoir à renvoyer la production électrique du système 1 vers le réseau général, mais uniquement le réseau électrique domestique pour utilisation sans nécessiter d'équipement supplémentaire.
  • Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le système 1 comprend en outre au moins un module d'accumulation d'énergie potentielle 11 comprenant des moyens accumulateurs hydropneumatiques équipé d'un réservoir 11A et de moyens de rappel pneumatiques 11B, ledit réservoir 11A étant configuré pour se remplir d'eau en provenance du module de production électrique 3 jusqu'à ce qu'une pression seuil soit atteinte et à restituer l'eau accumulée sous pression dans le module de production électrique 3 lorsque l'alimentation en eau de celui-ci dispose de paramètres de pression et débit inférieurs respectivement à un seuil choisi.
  • En pratique, le remplissage et la restitution de l'eau accumulée étant modulés par une électrovanne EV3 configurée pour passer d'une position ouverte où l'eau circule et remplie le réservoir 11A jusqu'à atteindre la pression seuil choisie, à une position fermée dans laquelle l'eau sous pression est maintenue dans ledit réservoir 11A, et à une position ouverte subséquente ou l'eau sous pression contenue dans le réservoir 11A est réinjectée dans le module de production électrique 3.

Claims (8)

  1. Système de génération hydroélectrique domestique (1), comprenant une entrée (1A) d'alimentation connectée au réseau domestique d'alimentation d'eau (100) et une sortie (1B) vers le réseau de circulation d'eau domestique (200), le système (1) comprenant:
    - un module d'injection (2) comportant des moyens d'injection (21) disposés au niveau de l'entrée (11) du système (1) et permettant la circulation de l'eau en provenance du réseau domestique d'alimentation d'eau (100) vers un circuit d'alimentation (9) du système (1) ;
    - le circuit d'alimentation (9) du système (1) est apte à connecter le module d'injection (2) à au moins un module de production électrique (3) ;
    - au moins un module de production d'électrique (3), apte à générer de l'électricité à partir d'un écoulement d'eau ;
    - des moyens de stockage d'énergie (4) apte à stocker l'énergie générée par le module de production électrique (3) ;
    - des moyens de traitement (5) aptes à piloter l'écoulement de l'eau dans le système et gérer le transfert d'énergie entre le module de production électrique (3) et les moyens de stockage (4) ; caractérisé en ce que le module de production d'électrique (3) est équipé de moyens de génération hydroélectrique comprenant une pluralité de micro-turbines (T1,T2,T3,T4), montées en parallèle les unes par rapport aux autres sur le circuit d'alimentation (9), et configurées pour générer de l'électricité selon des paramètres de pression, débit et d'écoulement choisis; en ce que chaque micro-turbine (T1,T2,T3,T4) dispose d'une électrovanne d'entrée de micro-turbine (EVTE) et une électrovanne de sortie de micro-turbine (EVTS), configurées pour contrôler l'écoulement de l'eau du circuit d'alimentation au niveau de chaque micro-turbine (T1,T2,T3,T4), chaque électrovanne d'entrée (EVTE) et de sortie (EVTS) étant apte à passer d'une position ouverte ou l'eau circule, à une position fermée ou l'eau ne circule pas, et inversement, en ce que chaque électrovanne du système dispose de moyens de mesure de pression associées, reliés aux moyens de traitement (5), pour mesurer en temps réel la pression au niveau du circuit d'alimentation (9) en tout point du système (1), et en ce que l'électrovanne d'évacuation (EVE) est connectée à un réservoir d'eau (6), configuré pour permettre l'évacuation d'eau du module de production électrique (3) lorsque la pression mesurée est supérieure à une valeur seuil critique.
  2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module d'injection (2) comprend en outre des moyens de purification d'eau (8), apte à moduler la dureté de l'eau circulant dans le système (1).
  3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le module d'injection (2) comprend en outre une électrovanne d'entrée (EV1) disposée en amont des moyens d'injection (21) et une électrovanne de sortie (EV2) disposé en aval des moyens d'injection (21), chaque électrovanne d'entrée (EV1) et de sortie (EV2) étant apte à passer d'une position ouverte ou l'eau circule, à une position fermée ou l'eau ne circule pas, et inversement.
  4. Système selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le module de production électrique (3) comprend en outre des moyens de mesure électrique reliés aux moyens de traitement et configurés pour mesurer en temps réel la production électrique pour chaque micro-turbine.
  5. Système selon l'une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que le module de production électrique comporte au moins 4 micro-turbines (T1,T2,T3,T4) montées en parallèle sur le circuit d'alimentation (9).
  6. Système selon l'une quelconque des revendication 1 à 5, caractérisé en ce que le module de production électrique (3) comprend en outre un ondulateur apte à transformer un courant continu produit en courant alternatif pour utilisation directe sans stockage.
  7. Système selon l'une quelconque des revendication 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit d'alimentation (9) comprend en outre une électrovanne d'évacuation (EVE) connecté d'une part au module de production électrique (3), et d'autre part à la sortie (12) du système (1) étant apte à passer d'une position ouverte ou l'eau circule et est réinjectée dans le réseau de circulation d'eau domestique (200), à une position fermée ou l'eau ne circule pas, et inversement.
  8. Système selon l'une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que le système comprend en outre au moins un module d'accumulation d'énergie potentielle (11) comprenant des moyens accumulateurs hydropneumatiques équipé d'un réservoir (11A) et de moyens de rappel pneumatiques (11B), ledit réservoir (11A) étant configuré pour se remplir d'eau en provenance du module de production électrique (3) jusqu'à ce qu'une pression seuil soit atteinte et à restituer l'eau accumulée sous pression dans le module de production électrique (3) lorsque l'alimentation en eau dudit module de production électrique (3) dispose de paramètres de pression et débit inférieurs respectivement à leur seuils choisis, le remplissage et la restitution de l'eau accumulée étant modulés par une électrovanne (EV3) configurée pour passer d'une position ouverte où l'eau circule et remplie le réservoir (11A) jusqu'à atteindre la pression seuil choisie, à une position fermée dans laquelle l'eau sous pression est maintenue dans ledit réservoir (11A), et à une position ouverte subséquente ou l'eau sous pression contenue dans le réservoir (11A) est réinjectée dans le module de production électrique (3).
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