FR2778034A1 - Storage of electrical energy to take advantage of off-peak tariffs - Google Patents

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Abstract

The electrical energy is stored using compressed air as the energy storage medium. The storage system has an electrically driven air compressor (1) delivering air to storage cylinders (3), and an alternator driven by a compressed air motor (2). A control module (10) responds to the tariff switching signals on the distribution network

Description

La présente invention se rapporte à un procédéThe present invention relates to a method

et à un dispositif de stockage d'énergie électrique.  and an electrical energy storage device.

Elle concerne les installations électriques reliées au réseau de distribution et est en particulier destinée à l'équipement de logements ou de villas, mais peut toutefois s'appliquer à des installations de toutes  It concerns electrical installations connected to the distribution network and is in particular intended for equipping dwellings or villas, but can however be applied to installations of all

puissances.powers.

Pour essayer de diminuer la production et la distribution d'électricité durant les périodes de pointes, afin de ne pas avoir à surdimensionner les réseaux, les distributeurs de courant électrique tentent d'inciter les utilisateurs à étaler le plus possible leur consommation et proposent dans ce but des tarifs plus avantageux durant les périodes de faible demande  To try to reduce the production and distribution of electricity during peak periods, so as not to have to oversize the networks, electric current distributors try to encourage users to spread their consumption as much as possible and offer in this purpose of lower rates during periods of low demand

généralement désignées sous le nom d'heures creuses.  generally referred to as off-peak hours.

A l'heure actuelle, on trouve deux dispositifs permettant de stocker de l'énergie produite à partir de l'électricité et de la restituer au moment désiré. Il s'agit des chauffe-eau et des radiateurs électriques à accumulation qui peuvent être programmés pour se recharger automatiquement durant les heures creuses pour profiter des tarifs plus faibles pratiqués pendant cette période. Il n'existe à notre connaissance aucun moyen de stocker de l'énergie pour pouvoir la restituer à la demande sous forme de courant électrique destiné aux usages courants. Les batteries nécessaires pour assurer les besoins d'un logement ou d'une villa représenteraient un investissement prohibitif, sans compter les équipements tels que redresseur, onduleur et transformateur pour la mise en forme du courant et  At the present time, there are two devices making it possible to store energy produced from electricity and to restore it at the desired time. These are electric water heaters and storage heaters that can be programmed to automatically recharge during off-peak hours to take advantage of the lower rates charged during this period. To our knowledge, there is no way to store energy in order to be able to restore it on demand in the form of electric current intended for everyday use. The batteries needed to meet the needs of a home or a villa would represent a prohibitive investment, not to mention equipment such as a rectifier, inverter and transformer for shaping the current and

l'adaptation des tensions.adaptation of tensions.

L'invention a pour but de restituer durant les heures pleines à fort tarif de l'énergie électrique emmagasinée sous forme d'air comprimé à haute pression  The object of the invention is to restore during high hours at high cost the electrical energy stored in the form of high pressure compressed air.

pendant les heures creuses à bas tarif.  during off-peak hours at low rates.

Le dispositif est constitué d'un compresseur d'air électrique et d'un alternateur 220 volts entraîné par un moteur à air comprimé, le compresseur et le moteur à air étant tous deux reliés à une ou plusieurs bouteilles tampons et l'ensemble étant commandé par une armoire électrique équipée d'un module de contrôle piloté15 par le système de commutation de tarifs du réseau de distribution, et des contacteurs permettant d'enclencher  The device consists of an electric air compressor and a 220 volt alternator driven by a compressed air motor, the compressor and the air motor being both connected to one or more buffer bottles and the assembly being controlled. by an electrical cabinet equipped with a control module controlled15 by the tariff switching system of the distribution network, and contactors making it possible to switch on

le compresseur durant les heures creuses et de brancher l'installation desservie sur le réseau ou l'alternateur.  the compressor during off-peak hours and connect the installation served to the network or the alternator.

Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention: la figure 1 est un schéma synoptique illustrant le fonctionnement du dispositif et la figure 2 représente schématiquement un ensemble regroupant sous une forme compacte tous les  In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting example of one of the embodiments of the subject of the invention: FIG. 1 is a block diagram illustrating the operation of the device and FIG. 2 schematically represents an assembly grouping together in a compact form every

éléments du système.elements of the system.

Le dispositif, figures 1 et 2, est constitué d'un compresseur 1 à air mû par un moteur électrique 2 alimenté par le réseau R, d'une ou plusieurs bouteilles tampons 3 modulables selon la durée d'autonomie, et d'un moteur à air comprimé 4 entraînant un alternateur 5 220 volts. Le compresseur 1, la ou les bouteilles 3 et les tubulures 6 de liaison sont déterminés pour utiliser de l'air comprimé à une pression au moins égale à 200 bars. Le moteur électrique 2 et le compresseur 1 pourront être remplacés par un compresseur électrique de  The device, FIGS. 1 and 2, consists of a compressor 1 with air driven by an electric motor 2 supplied by the network R, one or more modular buffer bottles 3 depending on the duration of autonomy, and a motor compressed air 4 driving a 5,220 volt alternator. The compressor 1, the bottle (s) 3 and the connecting pipes 6 are determined to use compressed air at a pressure at least equal to 200 bars. The electric motor 2 and the compressor 1 may be replaced by an electric compressor of

type connu.known type.

Les bouteilles 3 seront de préférence d'un  The bottles 3 will preferably be of

type standard d'une capacité unitaire de 200 litres.  standard type with a unit capacity of 200 liters.

Le moteur à air 4 est alimenté à travers un détendeur 7, et éventuellement un récupérateur d'eau 8, sous une pression comprise de préférence entre 5 et 20 bars. L'ensemble est complété par une armoire électrique 9 comportant un module de contrôle 10 programmable ou piloté par le système de commutation de tarifs du réseau de distribution, ainsi que des contacteurs 11, 12 permettant respectivement d'enclencher durant les périodes de bas tarif le moteur 2 actionnant le compresseur 1, et de basculer la sortie utilisateur U sur le réseau R pendant les heures creuses ou sur l'alternateur 5 pendant les heures pleines. Le module de contrôle 10 commande, outre les contacteurs 11, 12, des électrovannes 13, 14 permettant d'isoler le compresseur 1  The air motor 4 is supplied through a pressure reducer 7, and possibly a water collector 8, under a pressure preferably between 5 and 20 bars. The assembly is completed by an electrical cabinet 9 comprising a control module 10 programmable or controlled by the tariff switching system of the distribution network, as well as contactors 11, 12 making it possible respectively to switch on during periods of low tariff the motor 2 actuating the compressor 1, and switching the user output U on the network R during off-peak hours or on the alternator 5 during peak hours. The control module 10 controls, in addition to the contactors 11, 12, of the solenoid valves 13, 14 making it possible to isolate the compressor 1

ou le moteur à air 4.or the air motor 4.

Dans certains cas le dispositif peut être simplifié en branchant en permanence la sortie utilisateur U sur l'alternateur 5 et en laissant ce dernier tourner sans interruption, ce qui permet de supprimer le contacteur 12 de basculement et les  In certain cases the device can be simplified by permanently connecting the user output U to the alternator 5 and by leaving the latter to rotate without interruption, which makes it possible to remove the tilting contactor 12 and the

électrovannes 13 et 14.solenoid valves 13 and 14.

Tous les différents éléments composant le système pourront avantageusement être montés sur une platine 15 et recouverts d'un caisson 16, éventuellement insonorisé, de façon à constituer un ensemble monobloc compact pouvant être monté en usine et installé sans démontage.10 Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum  All the different elements making up the system can advantageously be mounted on a plate 15 and covered with a box 16, possibly soundproofed, so as to constitute a compact monobloc assembly which can be factory mounted and installed without disassembly. constitutive gives the object of the invention a maximum

d'effets utiles qui n'avaient pas été, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires.  useful effects which had not, to date, been obtained by similar devices.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1 . Procédé de stockage d'énergie électrique, s'appliquant en particulier aux installations électriques de logements ou de villas reliées à un réseau de distribution pratiquant des tarifs variables, mais pouvant s'adapter à des installations de toutes puissances, caractérisé en ce que l'énergie électrique est emmagasinée durant les périodes à tarif bas sous forme d'air comprimé à haute pression dans une ou plusieurs bouteilles tampons (3) au moyen d'un compresseur à air (1) mû par un moteur électrique (2) alimenté par le réseau (R), et restituée durant les périodes à fort tarif au moyen d'un alternateur (5) entraîné par un moteur à  1. Method for storing electrical energy, applying in particular to electrical installations of dwellings or villas connected to a distribution network practicing variable prices, but which can be adapted to installations of all powers, characterized in that electrical energy is stored during low tariff periods in the form of high pressure compressed air in one or more buffer bottles (3) by means of an air compressor (1) driven by an electric motor (2) powered by the network (R), and restored during periods of high tariff by means of an alternator (5) driven by a motor air (4) relié auxdites bouteilles tampons.  air (4) connected to said buffer bottles. 2 . Dispositif de stockage d'énergie électrique, pour l'application du procédé selon la revendication 1, caractérisé par la combinaison d'un compresseur d'air (1) mû par un moteur électrique (2) et d'un alternateur (5) entrainfé par un moteur à air comprimé (4), ledit compresseur d'air et ledit moteur à air comprimé étant tous deux reliés à une ou plusieurs bouteilles tampons (3) et l'ensemble étant commandé par un module de contrôle (10) programmable ou piloté par le système de commutation de tarifs du réseau de distribution enclenchant le compresseur d'air (1) durant  2. Electric energy storage device, for the application of the method according to claim 1, characterized by the combination of an air compressor (1) driven by an electric motor (2) and a driven alternator (5) by a compressed air motor (4), said air compressor and said compressed air motor being both connected to one or more buffer bottles (3) and the assembly being controlled by a programmable control module (10) or controlled by the distribution network tariff switching system switching on the air compressor (1) during les périodes de bas tarif.low tariff periods. 3 . Dispositif selon la revendication 2, se caractérisant par le fait qu'il comporte une armoire électrique (9) intégrant le module de contrôle (10) et un contacteur (11) permettant d'enclencher durant les périodes de bas tarif le moteur électrique (2) actionnant  3. Device according to claim 2, characterized in that it comprises an electrical cabinet (9) integrating the control module (10) and a contactor (11) making it possible to switch on during the low tariff periods the electric motor (2 ) operating le compresseur d'air (1).the air compressor (1). 4 . Dispositif selon la revendication 2, se caractérisant par le fait que l'armoire électrique (9) comporte un contacteur de basculement (12) permettant de brancher la sortie utilisateur (U) soit sur le réseau pendant les périodes à bas tarif, soit sur l'alternateur  4. Device according to claim 2, characterized in that the electrical cabinet (9) comprises a tilting contactor (12) making it possible to connect the user output (U) either to the network during periods of low tariff, or to the 'alternator (5) pendant les heures à fort tarif.  (5) during hours at high rates. . Dispositif selon l'une quelconque des   . Device according to any one of revendications 2 à 4, se caractérisant par le fait qu'il  claims 2 to 4, characterized in that it comporte des électrovannes (13, 14) commandées par le module de contrôle (10) permettant d'isoler le  comprises solenoid valves (13, 14) controlled by the control module (10) making it possible to isolate the compresseur d'air (1) ou le moteur à air comprimé (4).  air compressor (1) or the compressed air motor (4). 6 . Dispositif selon l'une quelconque des  6. Device according to any one of revendications 2 à 5, se caractérisant par le fait que le  Claims 2 to 5, characterized in that the moteur électrique (2) et le compresseur d'air (1) sont  electric motor (2) and the air compressor (1) are remplacés par un compresseur électrique.  replaced by an electric compressor. 7 . Dispositif selon l'une quelconque des  7. Device according to any one of revendications 2 à 6, se caractérisant par le fait que le  Claims 2 to 6, characterized in that the compresseur d'air (1), la ou les bouteilles tampons (3) et les tubulures (6) de liaison sont déterminés pour utiliser de l'air comprimé à une pression égale ou  air compressor (1), the buffer bottle (s) (3) and the connecting pipes (6) are determined to use compressed air at equal pressure or supérieure à 200 bars.greater than 200 bars. 8 . Dispositif selon l'une quelconque des  8. Device according to any one of revendications 2 à 7, se caractérisant par le fait que le moteur à air comprimé (4) est alimenté à travers un  Claims 2 to 7, characterized in that the compressed air motor (4) is supplied through a détendeur (7), et éventuellement un récupérateur d'eau (8), sous une pression comprise entre 5 et 20 bars.  pressure reducer (7), and possibly a water collector (8), at a pressure between 5 and 20 bars. 9 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, se caractérisant par le fait que la  9. Device according to any one of Claims 2 to 7, characterized in that the ou les bouteilles tampons (3) sont d'un type standard d'une capacité unitaire de 200 litres.5  or the buffer bottles (3) are of a standard type with a unit capacity of 200 liters. . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, se caractérisant par le fait qu'il   . Device according to any one of Claims 2 to 8, characterized in that it constitue un ensemble monobloc compact pouvant être monté en usine, tous ses composants étant montés sur une10 platine (15) et recouverts d'un caisson (16).  constitutes a compact monobloc assembly which can be mounted in the factory, all of its components being mounted on a plate (15) and covered with a box (16). 11 . Dispositif selon la revendication 9, se caractérisant par le fait que le caisson (16) est insonorisé.  11. Device according to claim 9, characterized in that the box (16) is soundproofed.
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