FR2923555A1 - Energy producing device for use on system in e.g. building, has energy producing module placed at interior of channel to receive concentrated fluid, where fluid is evacuated by fluid exhaust zone - Google Patents

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Abstract

The device (10) has a fluid concentrating and discharging channel (3) in connection with a fluid collecting screen (2) e.g. funnel shaped fluid collecting screen. The channel concentrates and discharges fluid collected by the screen. An energy producing module (1) i.e. turbine, is placed at interior of the channel to receive the concentrated fluid, where the fluid is evacuated by a fluid exhaust zone (5). The zone is formed by an evacuation channel that directs the fluid upwards the cliff or the building on which the device is installed. The channel has a tube coupled to a tubular block (20).

Description

DISPOSITIF DE PRODUCTION D'ENERGIE D'ORIGINE RENOUVELABLE L'invention concerne un dispositif de production d'énergie d'origine renouvelable. The invention relates to a device for producing energy of renewable origin.

L'énergie renouvelable est l'énergie qui parvient directement ou indirectement du soleil, des végétaux, du mouvement des fluides naturels tels que l'air et l'eau. La présente invention concerne un dispositif de production d'énergie renouvelable utilisant le mouvement des fluides air ou eau. De nombreuses solutions plus ou moins rentables sur le plan du rendement énergétique et plus ou moins harmonieuses sur le plan environnemental voient le jour. On peut citer à titre d'exemple le grand nombre d'éoliennes implantées dans des régions ventées sur terre et sur mer. Cette solution est critiquée pour les nuisances sonores, pour le ratio coût/rendement énergétique, pour les coûts d'entretien, d'implantation et les superficies nécessaires. Cette solution nécessite de coûteux transport d'énergie électrique. En outre la solution que procure l'éolienne est peu adaptée à un environnement urbain. Il existe des éoliennes de petites dimensions pour des installations en milieu urbain, mais ces solutions ont un très faible rendement et ne peuvent être utilisées que pour des systèmes basse tension pour un mauvais rapport encombrement de l'éolienne /puissance fournie. On peut citer également les panneaux solaires. Ces dispositifs sont de deux sortes : - Les panneaux à eau destinés à chauffer l'eau pour l'eau chaude sanitaire ou des besoins industriels. Ces Ref 0253-LIM techniques sont relativement anciennes, coûteuses et peu développées. - Les panneaux photovoltaïques. Il s'agit d'une technique récente permettant de produire de l'énergie électrique mais le rendement est faible et nécessite des surfaces importantes de panneaux très coûteux. Le temps de retour est très long (15 ans), les coûts d'entretien et la durée de vie est peu connu. Renewable energy is the energy that comes directly or indirectly from the sun, plants, the movement of natural fluids such as air and water. The present invention relates to a device for producing renewable energy using the movement of air or water fluids. Many solutions that are more or less energy-efficient and more or less harmonious in terms of the environment are emerging. An example of this is the large number of wind turbines installed in windy regions on land and at sea. This solution is criticized for noise pollution, energy cost-effectiveness ratio, maintenance location and the areas required. This solution requires expensive transport of electrical energy. In addition, the solution provided by the wind turbine is poorly suited to an urban environment. There are small wind turbines for urban installations, but these solutions have a very low efficiency and can only be used for low voltage systems for a poor overall wind turbine / power ratio. We can also mention solar panels. These devices are of two kinds: - Water panels intended to heat water for hot water or industrial needs. These Ref 0253-LIM techniques are relatively old, expensive and undeveloped. - Photovoltaic panels. This is a recent technique to produce electrical energy but the yield is low and requires large areas of expensive panels. The return time is very long (15 years), the maintenance costs and the service life is little known.

La présente invention a pour but d'apporter une solution complémentaire ou alternative aux solutions existantes. Cette solution s'intègre facilement dans un environnement urbain et qui permet de fournir, à encombrement moindre, des niveaux de puissance plus élevés qu'une éolienne selon l'art antérieur. La présente invention a pour objet un dispositif de production d'énergie présenté dans la suite suivant plusieurs modes de réalisation. Le dispositif permet de tirer partie de l'effet du vent sur les constructions neuves ou anciennes ou su r le s sites naturels (falaises, montagnes ) et ou l'effet d'un courant d'eau sur une construction qui enjambe ou surplombe un courant d'eau. Le dispositif proposé permet de tirer parti de l'écoulement de fluides en captant ces fluides dans un écran qui a pour but de concentrer l'effet desdits fluides de façon à permettre la production d'énergie. Pour un encombrement donné le dispositif permettant de capter l'énergie est de dimensions plus réduites et par conséquent moins coûteux. La configuration du dispositif permet également d'en diminuer les nuisances sonores lorsque le fluide est de l'air. L'invention a plus particulièrement pour objet un dispositif de production d'énergie principalement caractérisé en ce qu'il comprend un écran de captation d'un Ref 0253-LIM fluide, un canal de concentration et d'écoulement du fluide en liaison avec l'écran de captation, un module de production d'énergie recevant le fluide concentré, et une zone d'échappement. The present invention aims to provide a complementary or alternative solution to existing solutions. This solution easily integrates into an urban environment and which provides, at less space, higher power levels than a wind turbine according to the prior art. The subject of the present invention is a device for producing energy presented in the following according to several embodiments. The device makes it possible to take advantage of the effect of wind on new or old buildings or on natural sites (cliffs, mountains) and where the effect of a stream of water on a construction that straddles or overhangs a water current. The proposed device makes it possible to take advantage of the flow of fluids by capturing these fluids in a screen which aims to concentrate the effect of said fluids so as to allow the production of energy. For a given size, the device for capturing energy is smaller in size and therefore less expensive. The configuration of the device also reduces the noise when the fluid is air. The invention more particularly relates to a device for producing energy mainly characterized in that it comprises a screen for capturing a fluid Ref 0253-LIM, a channel for concentration and flow of the fluid in connection with the capture screen, a power generation module receiving the concentrated fluid, and an exhaust zone.

L'écran a une forme de type entonnoir dont la grande ouverture est disposée face au courant du fluide et dont la petite ouverture se termine par une forme tubulaire. L'écran a par exemple la forme d'un cône. Le canal de concentration et d'écoulement comprend un tube raccordé à la forme tubulaire de l'écran de captation. Selon un premier mode de réalisation, le dispositif comporte un support pour le maintenir sur une construction ou une falaise. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte un support pour le maintenir contre une façade d'immeuble. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte un support pour une implantation sur terre, sur un immeuble ou sur une falaise. The screen has a funnel-like shape whose large opening is arranged facing the flow of fluid and whose small opening ends in a tubular shape. The screen has for example the shape of a cone. The concentration and flow channel comprises a tube connected to the tubular form of the capture screen. According to a first embodiment, the device comprises a support for maintaining it on a construction or a cliff. According to another embodiment, the device comprises a support for holding it against a building facade. According to another embodiment, the device comprises a support for implantation on land, on a building or on a cliff.

Dans ce dernier mode de réalisation, le dispositif comprend une tête pivotante couplée à un aileron permettant d'orienter l'ensemble porté par le support sous l'effet du flux d'air. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte un support pour une installation sur un cours d' eau. Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte un élément de dégrillage placée devant l'écran de captation. Cet élément empêche toute matière solide d'entrer dans le dispositif. La présente invention peut s'appliquer : 5 Ref 0253-LIM aux constructions existantes (de préférence élevées) ; aux constructions neuves (de préférence élevées) aux sites naturels élevés (collines, falaises), aux constructions individuelles en plaine ventées (habitations ou implantations agricoles ou industrielles ou tertiaires). D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui est faite ci-après et qui est donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et en regard des figures sur lesquelles : - la figure 1 représente le schéma d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de production d'énergie selon l'invention, - la figure 2 représente le schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de production d'énergie selon l'invention, - la figure 3, représente le schéma d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de production d'énergie selon l'invention, la figure 4, représente le schéma d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de production d'énergie selon l'invention. Dans tous les modes de réalisation le dispositif 10 comporte un module de production d'énergie 1, un écran de captation du fluide 2 : flux d'air ou courant d'eau, un canal de concentration et d'écoulement 3, une zone d'échappement 5 du fluide et un module de production d'énergie 1. Le module de production d'énergie est à In this last embodiment, the device comprises a pivoting head coupled to a fin for orienting the assembly carried by the support under the effect of the air flow. According to another embodiment, the device comprises a support for installation on a stream. In this embodiment, the device comprises a screening element placed in front of the capture screen. This element prevents any solid material from entering the device. The present invention is applicable: Ref 0253-LIM to existing (preferably high) constructions; new constructions (preferably high) to high natural sites (hills, cliffs), individual buildings in plain winds (housing or agricultural or industrial or tertiary establishments). Other features and advantages of the invention will become clear from reading the description which is given below and which is given by way of illustrative and nonlimiting example and with reference to the figures in which: FIG. the diagram of a first embodiment of a power generation device according to the invention, - Figure 2 shows the diagram of a second embodiment of a power generation device according to the invention. FIG. 3 represents the diagram of a third embodiment of a power generation device according to the invention, FIG. 4 represents the diagram of a fourth embodiment of a production device. of energy according to the invention. In all of the embodiments, the device 10 comprises a power generation module 1, a fluid capture screen 2: air flow or water flow, a concentration and flow channel 3, a d 5 exhaust fluid and a power generation module 1. The power generation module is at

Ref 0253-LIM l'intérieur du canal 3. L'écran de captation 2 est en liaison avec une extrémité du canal de concentration 3 par une tubulure en une seule pièce ou deux tubes couplés mécaniquement. Ainsi, le fluide capté par l'écran 2 s'écoule en ce concentrant dans le passage que forme le canal 3. Ce fluide passe par le module de production d'énergie 1 et est évacué par la zone d'échappement 5 en sortie du canal 3. En outre le dispositif est équipé d'un support adapté à son installation en fonction des modes de réalisations décrits. Le support est constitué d'une structure qui permet une installation au sol ou sur un immeuble ou falaise ou contre la paroi d'un immeuble ou d'une falaise. L'écran de captation (2) a une forme de type entonnoir dont la grande ouverture est disposée face au courant du fluide et dont la petite ouverture se termine par une forme tubulaire (20) raccordée au canal de concentration 3. Les flèches sur les schémas indiquent le sens d'écoulement du fluide air ou eau. L e premier mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 1 est adapté à une installation sur un immeuble ou au dessus d'une falaise au dessus d'une colline. Dans ce mode de réalisation le dispositif 10 est porté par une ossature 4 par exemple une ossature métallique formant un support fixe pour l'ensemble : écran de captation 2, canal de concentration 3 et module de production d'énergie. Cette ossature 4 est destinée à être placée en haut d'une construction ou d'une falaise de manière à présenter l'écran de captation face à l'axe des vents dominants. L'écran de captation 2 a une forme lui conférant une fonction de concentration du flux vers le canal de concentration et d'écoulement 3 de sorte que l'air capté s'engouffre dans le canal, le module de production d'énergie 1 étant entraîné par le passage dudit flux concentré. Ref 0253-LIM inside the channel 3. The capture screen 2 is connected to one end of the concentration channel 3 by a one-piece tubing or two mechanically coupled tubes. Thus, the fluid captured by the screen 2 flows concentrating in the passage formed by the channel 3. This fluid passes through the power generation module 1 and is discharged through the exhaust zone 5 at the outlet of the channel 3. In addition the device is equipped with a support adapted to its installation according to the embodiments described. The support consists of a structure that allows installation on the ground or on a building or cliff or against the wall of a building or cliff. The capture screen (2) has a funnel-like shape, the large opening of which is arranged facing the flow of fluid and whose small opening ends in a tubular shape (20) connected to the concentration channel 3. The arrows on the diagrams indicate the flow direction of the air or water fluid. The first embodiment schematically shown in Figure 1 is suitable for installation on a building or above a cliff above a hill. In this embodiment, the device 10 is carried by a frame 4, for example a metal frame forming a fixed support for the assembly: capture screen 2, concentration channel 3 and power generation module. This frame 4 is intended to be placed at the top of a construction or cliff so as to present the capture screen facing the axis of prevailing winds. The capture screen 2 has a shape conferring on it a concentration function of the flow towards the concentration and flow channel 3 so that the captured air rushes into the channel, the energy production module 1 being caused by the passage of said concentrated stream.

Ref 0253-LIM 10 6 L e deuxième mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 2 concerne une adaptation du dispositif pour une implantation sur la façade d'une construction ou d'une falaise orientée face à la direction des vents dominants. Le dispositif 10 est fixé sur la façade par un support 40 et est lui-même orienté de façon à recevoir les vents dans l'écran de captation 2 et à concentrer le flux vers le canal de concentration et d'écoulement 3 dans lequel est placé un module de production d'énergie 1 entraîné par le passage dudit flux concentré. Dans ce mode de réalisation, la zone d'échappement 5 du fluide est réalisée par un canal d'évacuation 50 qui dirige le fluide vers le haut de la falaise ou de l'immeuble sur laquelle le dispositif est installé. L e troisième mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 3 concerne une adaptation du dispositif pour une implantation sur terre (en plaine ventée) pour maison individuelle, implantation agricole ou industrielle mais aussi pour une implantation sur le haut d'un immeuble ou d'une falaise ou sur une grue. Le dispositif installé en haut d'un support qui peut être un pylône 6 ou une tour ou toute autre construction élevée similaire. Le dispositif 10 comprend une tête pivotante 7 fixée au support 6 et couplée à un aileron 8 permettant d'orienter l'ensemble porté par le support 6. De cette manière, l'ensemble écran de captation 2 et canal de concentration 3 est orientable à la façon d'une girouette. Le dispositif 10 se trouve ainsi naturellement orienté de façon à maximiser la réception des vents dans l'écran de captation 2 et à concentrer le flux vers le canal de concentration et d'écoulement 3 dans lequel est placé le module de production d'énergie 1 entraîné par le passage dudit flux concentré. Ref 0253-LIM L e quatrième mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 4 concerne une adaptation du dispositif pour une implantation dans l'eau. Le dispositif 10 installé dans un fil d'eau est fixé sur pilotis 8 et orienté parallèlement à l'écoulement du fil d'eau. Un système de dégrillage 9 permet de protéger le dispositif contre l'intrusion de corps étrangers côté écran de captation 2. L'écran de captation 2 reçoit le fil d'eau et concentre le flux vers le canal de concentration et d'écoulement 3 dans lequel est placé le module de production d'énergie 1 entraîné par le passage dudit flux concentré. Le module de production d'énergie 1 est par exemple une turbine dont les pales sont entraînées par le flux d'air concentré ou le flux d'eau concentré. Des dispositifs par roue à aube ou à cage d'écureuil peuvent être envisagés. L'écran de captation 2 a une forme de type entonnoir. Cet écran a par exemple la forme d'un cône. La grande ouverture est disposée face aux vents dominants ou face au courant d'un cours d'eau. La plus petite ouverture est en liaison avec le canal de concentration 3 qui se présente sous la forme d'une tubulure 20. O n va donner dans la suite une illustration de l'énergie que l'on peut obtenir avec un dispositif selon la présente invention pour un écran de captation ayant une surface S = 36m2. Les calculs suivants sont donnés pour montrer les résultats obtenus On rappelle que la vitesse du vent région II est : -pour une hauteur de 10m V=33,8 m/s - pour une hauteur de 50m et une vitesse de 40 m/s, En se fixant une vitesse de vent de V= 30 m/s et une surface pour l'écran de captation de S =36 m2, Ref 0253-LIM Le courant volumique Vo est Vo =SxV soit 36 m2x 30m/s = 1080 m3/s. Le courant massique Vop V= 1080x1,293 Kgm3 soit 1396kg/s, pour une masse de l'air choisie p=1,293 Kgm3. Ref 0253-LIM 10 6 The second embodiment schematically shown in Figure 2 relates to an adaptation of the device for implantation on the facade of a building or cliff facing the direction of the prevailing winds. The device 10 is fixed to the frontage by a support 40 and is itself oriented to receive the winds in the capture screen 2 and to concentrate the flow towards the concentration and flow channel 3 in which is placed a power generation module 1 driven by the passage of said concentrated flow. In this embodiment, the exhaust zone 5 of the fluid is produced by an evacuation channel 50 which directs the fluid to the top of the cliff or the building on which the device is installed. The third embodiment diagrammatically shown in FIG. 3 relates to an adaptation of the device for an implantation on land (in a windy plain) for a single house, an agricultural or industrial site, but also for an establishment on the top of a building or a building. a cliff or on a crane. The device installed at the top of a support which can be a pylon 6 or a tower or other similar high construction. The device 10 comprises a pivoting head 7 fixed to the support 6 and coupled to a fin 8 to orient the assembly carried by the support 6. In this way, the capture screen assembly 2 and concentration channel 3 is orientable to the way of a wind vane. The device 10 is thus naturally oriented so as to maximize the reception of the winds in the capture screen 2 and to concentrate the flow towards the concentration and flow channel 3 in which the power generation module 1 is placed. caused by the passage of said concentrated stream. Ref. 0253-LIM The fourth embodiment diagrammatically shown in FIG. 4 relates to an adaptation of the device for implantation in water. The device 10 installed in a water line is fixed on piles 8 and oriented parallel to the flow of the water line. A screening system 9 makes it possible to protect the device against the intrusion of foreign bodies on the capture screen 2. The capture screen 2 receives the stream of water and concentrates the flow towards the concentration and flow channel 3 in which is placed the power generation module 1 driven by the passage of said concentrated flow. The power generation module 1 is for example a turbine whose blades are driven by the concentrated air stream or the concentrated water stream. Devices by paddle wheel or squirrel cage can be envisaged. The capture screen 2 has a funnel-like shape. This screen has for example the shape of a cone. The large opening is arranged facing the prevailing winds or facing the current of a stream. The smallest opening is in connection with the concentration channel 3 which is in the form of a tube 20. In the following an illustration of the energy that can be obtained with a device according to the present invention will be given below. invention for a capture screen having a surface S = 36m2. The following calculations are given to show the results obtained We recall that the wind speed region II is: -for a height of 10m V = 33.8 m / s - for a height of 50m and a speed of 40 m / s, By fixing a wind speed of V = 30 m / s and a surface for the capture screen of S = 36 m2, Ref 0253-LIM The volumic current Vo is Vo = SxV is 36 m2x 30m / s = 1080 m3 / s. The mass current Vop V = 1080x1.293 Kgm3 is 1396kg / s, for a mass of the chosen air p = 1.293 Kgm3.

Calcul de la puissance de la machine électrique : Avec un Rendement égal à 0,9 , on obtient : 0,9x1396= 1256Kgf/s, ( 1256/0,102 = 12000W/s), Soit 12KW/s (1W= 0, 102Kgf) Soit encore 43200 KW/heure. Calculation of the power of the electric machine: With a yield equal to 0.9, we obtain: 0.9x1396 = 1256Kgf / s, (1256 / 0.102 = 12000W / s), ie 12KW / s (1W = 0, 102Kgf) That is 43200 KW / hour.

Pour une vitesse du vent de 40m/s, à 50m de hauteur on obtient 16KW/s soit environ 20KW/s avec un effet du vent au vent et sous le vent de 1,3. A titre de comparaison, 1m' de panneau photovoltaïque fournissent 30W/s , Pour fournir 12000 W/s il faudrait des ^panneaux de 400m'.For a wind speed of 40m / s, at 50m height we get 16KW / s or about 20KW / s with a wind effect upwind and downwind of 1.3. For comparison, 1m 'of photovoltaic panel provide 30W / s, To provide 12000 W / s it would be ^ panels of 400m'.

15 Ref 0253-LIM 15 Ref 0253-LIM

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de production d'énergie caractérisé en ce qu'il comprend un écran de captation d'un fluide (2), un canal de concentration et d'écoulement du fluide (3) en liaison avec l'écran de captation (2), un module de production d'énergie (1) recevant le fluide concentré, et une zone d'échappement (5). 1. A device for producing energy characterized in that it comprises a fluid capture screen (2), a fluid concentration and flow channel (3) in connection with the capture screen (2). ), a power generation module (1) receiving the concentrated fluid, and an exhaust zone (5). 2. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'écran de captation (2) a une forme de type entonnoir dont la grande ouverture est disposée face au courant du fluide et dont la petite ouverture se termine par une forme tubulaire (20). 2. A power generation device according to claim 1 characterized in that the capture screen (2) has a funnel-like shape whose large opening is disposed facing the flow of the fluid and whose small opening ends with a tubular form (20). 3. Dispositif de production d'énergie selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le canal de concentration et d'écoulement (3) comprend un tube couplé à la forme tubulaire (20) de l'écran de captation. 3. Power generation device according to claims 1 or 2, characterized in that the concentration and flow channel (3) comprises a tube coupled to the tubular form (20) of the capture screen. 4. Dispositif de production d'énergie, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un support (4) pour le maintenir sur une construction ou une falaise. 4. Power generation device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a support (4) for holding it on a construction or a cliff. 5. Dispositif de production d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il comporte un support (40) pour le maintenir contre une façade d'immeuble ou d'une falaise. Ref 0253-LIM 20 5. Power generation device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a support (40) for holding against a building facade or cliff. Ref 0253-LIM 20 6. Dispositif de production d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il comporte un support (6) pour une implantation sur terre ou sur un immeuble ou sur une falaise. 6. Power generation device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a support (6) for implantation on land or on a building or on a cliff. 7. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une tête pivotante (7) couplée à un aileron (8) permettant d'orienter l'ensemble porté par le support. 7. A power generation device according to claim 6, characterized in that it comprises a pivoting head (7) coupled to a fin (8) for orienting the assembly carried by the support. 8. Dispositif de production d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il comporte un support (8) pour une installation sur un cours d'eau. 8. Power generation device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a support (8) for installation on a watercourse. 9. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de dégrillage (9) placé devant l'écran de captation. Rej' 0253-LIM 9. Power generation device according to claim 8, characterized in that it comprises a screening element (9) placed in front of the capture screen. Rej '0253-LIM
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