FR2958304A1

FR2958304A1 - Offshore installation for producing electrical energy from thermal energy of oceans for driving thermal engine, has suction pipe forming unit whose part is formed of flexible pipes for coupling upper end of rigid pipe to platform

Info

Publication number: FR2958304A1
Application number: FR1052310A
Authority: FR
Inventors: Virginie Lelarge; Daniel Bathany; Raymond Begoc
Original assignee: DCNS SA
Current assignee: Naval Group SA
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-07
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: FR2958304B1

Abstract

The installation has a floating platform (1) on which a producing unit is provided, where the producing unit produces electrical energy from temperature difference between water at a surface and water deep down. The floating platform is associated with a suction pipe forming unit (2). The suction pipe forming unit comprises two parts (3, 4), where one of the parts is formed of a rigid pipe (5) whose lower end is immersed in large depth and upper end is immersed at reduced depth. The other part is formed of flexible pipes (9) for coupling the upper end of the rigid pipe to the platform.

Description

Installation de production d'énerqie électrique offshore à partir de l'énerqie thermique des mers La présente invention concerne une installation de production d'énergie électrique offshore à partir de l'énergie thermique des mers. Plus particulièrement l'invention se rapporte à une telle installation qui comporte une plateforme flottante sur laquelle sont embarqués des moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de l'eau en surface et en profondeur, cette plateforme étant associée en outre à des moyens formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur. Le principe de fonctionnement d'une telle installation dite ETM pour « Energie Thermique des Mers » consiste à utiliser la différence de température qui existe de façon naturelle entre l'eau en surface et en profondeur des océans pour faire fonctionner une machine thermique. Du fait des lois de la thermodynamique, pour avoir un rendement acceptable, la mise en oeuvre de telles installations d'ETM ne se justifie que sous réserve d'une différence de température supérieure par exemple à 20°C. The present invention relates to an installation for producing offshore electrical energy from the thermal energy of the seas. More particularly, the invention relates to such an installation which comprises a floating platform on which are embedded means for producing electrical energy from the difference in temperature of the water surface and depth, this platform being associated in in addition to means forming a deep water suction pipe. The operating principle of such an installation known as ETM for "Thermal Energy of the Seas" consists in using the difference in temperature that exists naturally between the water at the surface and in the depths of the oceans to operate a heat engine. Because of the laws of thermodynamics, to have an acceptable yield, the implementation of such ETM facilities is justified only subject to a higher temperature difference for example at 20 ° C.

De façon typique l'eau peut par exemple être à une température de 25°C en surface et à une température de 5°C à 1000 mètres de profondeur. On conçoit alors que ceci limite l'utilisation de telles installations à des zones spécifiques telles que par exemple les zones tropicales. L'eau de mer froide doit alors être pompée en très grande profondeur à travers des moyens formant conduite d'aspiration associés à la plateforme, tandis que l'eau de mer chaude est pompée en surface. Différentes tentatives de mise au point d'installations de production d'énergie à base d'ETM ont déjà été faites. Des tentatives ont par exemple été menées par Georges CLAUDE dans les années trente. Bien entendu d'autres opérateurs ont fait d'autres tentatives depuis. Mais la très grande majorité de ces différentes tentatives ont échoué en raison de problèmes divers et en particulier de problèmes de résistance mécanique de certains éléments de ces installations aux conditions environnementales rencontrées. Typically the water may for example be at a temperature of 25 ° C at the surface and at a temperature of 5 ° C to 1000 meters deep. It is conceivable that this limits the use of such facilities to specific areas such as for example tropical areas. Cold seawater must then be pumped in very deep water through suction line means associated with the platform, while hot seawater is pumped to the surface. Various attempts to develop ETM-based power generation facilities have already been made. For example, attempts were made by Georges CLAUDE in the 1930s. Of course other operators have made other attempts since. But the vast majority of these different attempts have failed because of various problems and in particular problems of mechanical resistance of certain elements of these facilities to the environmental conditions encountered.

On sait en effet que dans les zones géographiques dans lesquelles ces installations peuvent être installées, des conditions météorologiques particulières peuvent être rencontrées, telles que par exemple des courants marins relativement forts, des tempêtes, etc, ce qui provoque la dégradation voire la rupture de certaines pièces de l'installation. It is known that in the geographical areas in which these installations can be installed, particular meteorological conditions may be encountered, such as for example relatively strong marine currents, storms, etc., which causes the degradation or even the rupture of certain parts of the installation.

2 Le but de l'invention est donc de perfectionner ce type d'installations. A cet effet l'invention a pour objet une installation de production d'énergie électrique offshore à partir de l'énergie thermique des mers, du type comportant une plateforme flottante sur laquelle sont embarqués des moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de l'eau en surface et en profondeur et associée à des moyens formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur, caractérisée en ce que les moyens formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur comportent deux parties, l'une formée d'une conduite rigide dont l'extrémité inférieure est immergée en grande profondeur et dont l'extrémité supérieure est immergée entre deux eaux à profondeur réduite et l'autre formée de conduites souples de raccordement de l'extrémité supérieure de la conduite rigide à la plateforme. Selon d'autres aspects de l'invention, l'installation de production d'énergie électrique offshore comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'extrémité supérieure de la conduite rigide comporte un collecteur de raccordement des conduites souples à cette extrémité de la conduite rigide, - le collecteur présente une forme évasée, - l'extrémité supérieure de la conduite rigide est associée à des moyens en forme de bouée de maintien en position de la conduite, et - la conduite rigide comporte au moins une nervure externe en hélice. The object of the invention is therefore to improve this type of installation. To this end, the subject of the invention is an installation for producing offshore electrical energy from the thermal energy of the seas, of the type comprising a floating platform on which electrical energy generation means are embarked from the surface and depth water temperature difference associated with deep water suction pipe means, characterized in that the deep water suction pipe means comprises two parts, the a rigid pipe whose lower end is immersed in great depth and whose upper end is immersed between two waters at reduced depth and the other formed of flexible pipes connecting the upper end of the rigid pipe to the platform. According to other aspects of the invention, the offshore electrical power generation installation comprises one or more of the following characteristics: the upper end of the rigid pipe comprises a manifold for connecting the flexible pipes to this end; of the rigid pipe, the manifold has a flared shape, the upper end of the rigid pipe is associated with means in the form of a buoy in position of the pipe, and the rigid pipe comprises at least one outer rib. in helix.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure générale d'une installation de production selon l'invention, et - les figures 2 et 3 représentent respectivement une vue de côté et de dessus d'un collecteur entrant dans la constitution d'une installation selon l'invention. On a en effet illustré sur ces figures et en particulier sur la figure 1, une installation de production d'énergie électrique offshore à partir de l'énergie thermique des mers dite ETM. De façon générale, une telle installation comporte une plateforme flottante désignée par la référence générale 1 sur cette figure, sur laquelle sont embarqués des moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de l'eau en surface et en profondeur, ces moyens ne faisant pas partie de l'invention, ils ne seront pas décrits plus en détail par la suite. Comme cela a été indiqué précédemment, une telle installation requiert de pomper de l'eau chaude en surface ou à proximité de la surface et de l'eau froide à très grande profondeur comme par exemple entre 600 et 1200 mètres de profondeur. The invention will be better understood with the aid of the following description given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 represents a block diagram illustrating the general structure of a production plant according to the invention, and - Figures 2 and 3 respectively show a side view and top of a manifold used in the constitution of an installation according to the invention. It has indeed been illustrated in these figures and in particular in Figure 1, an offshore electric power generation facility from the thermal energy of the so-called ETM seas. In general, such an installation comprises a floating platform designated by the general reference 1 in this figure, on which are embedded means for producing electrical energy from the difference in temperature of the water surface and depth, these means not forming part of the invention, they will not be described in more detail later. As mentioned above, such an installation requires pumping hot water on the surface or near the surface and cold water at very great depth such as between 600 and 1200 meters deep.

Cette eau chaude et cette eau froide permettent alors de faire fonctionner des moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de ces eaux. A cet effet, la plateforme flottante entrant dans la constitution de l'installation de production selon l'invention est associée à des moyens formant conduite d'aspiration d'eau froide en profondeur. L'expression « moyens formant conduite d'aspiration » doit être comprise dans la présente description comme englobant l'utilisation d'une ou de plusieurs conduites selon les débits à assurer, les coûts de mise en oeuvre, etc.. This hot water and this cold water then make it possible to operate means for producing electrical energy from the difference in temperature of these waters. For this purpose, the floating platform forming part of the constitution of the production installation according to the invention is associated with means forming a deep cold water suction pipe. The expression "suction line means" should be understood in the present description as encompassing the use of one or more pipes according to the flows to be ensured, the costs of implementation, etc.

Ces moyens sont désignés par la référence générale 2 sur cette figure et comportent en fait deux parties désignées respectivement par les références générales 3 et 4 sur cette figure 1. L'une de ces parties désignée par la référence générale 3 est formée d'une conduite rigide désignée par la référence générale 5, dont l'extrémité inférieure est immergée en grande profondeur, par exemple entre 600 et 1200 mètres de profondeur et dont l'extrémité supérieure est immergée entre deux eaux à profondeur réduite, par exemple quelques mètres ou plusieurs dizaines de mètres, comme cela est illustré. Cette extrémité supérieure de cette conduite rigide, est alors associée à des moyens formant bouée ou flotteur de support désignés par la référence générale 6 sur cette figure, permettant de maintenir cette conduite rigide 5 en position et à des moyens en forme de collecteur désignés par la référence générale 7, permettant de raccorder l'extrémité supérieure de la conduite rigide 5 à la plateforme 1 par l'intermédiaire d'une deuxième partie des moyens formant conduite d'aspiration, cette deuxième partie étant formée de conduites souples de raccordement de cette extrémité supérieure de la conduite rigide 5 à la plateforme 1. L'une de ces conduites souples est désignée par la référence générale 8 sur cette figure. On conçoit alors qu'une telle structure permet de résoudre un certain nombre des problèmes rencontrés avec les installations de l'état de la technique notamment au niveau de la jonction entre la conduite rigide 5 et la plateforme flottante 1. En effet, l'une des causes principales des échecs rencontrés dans l'état de la technique lors de la mise en oeuvre d'installations de ce type, est liée à la déformation voire la rupture de la zone de jonction entre la conduite rigide et la plateforme. En utilisant une structure telle que décrite dans la présente demande, ces problèmes sont résolus dans la mesure où les conduites souples permettent de découpler la conduite rigide 5 et la plateforme 1 et en particulier de découpler les mouvements relatifs de ces organes. These means are designated by the general reference 2 in this figure and comprise in fact two parts designated respectively by the general references 3 and 4 in this figure 1. One of these parts designated by the general reference 3 is formed of a pipe Rigid designated by the general reference 5, whose lower end is submerged in great depth, for example between 600 and 1200 meters deep and whose upper end is immersed between two waters at reduced depth, for example a few meters or several tens meters, as illustrated. This upper end of this rigid pipe, is then associated with buoy means or support float designated by the general reference 6 in this figure, to maintain this rigid pipe 5 in position and means in the form of collector designated by the general reference 7, for connecting the upper end of the rigid pipe 5 to the platform 1 via a second part of the suction pipe means, this second part being formed of flexible connecting pipes of this end upper of the rigid pipe 5 to the platform 1. One of these flexible pipes is designated by the general reference 8 in this figure. It is then conceivable that such a structure makes it possible to solve a certain number of the problems encountered with the installations of the state of the art, in particular at the junction between the rigid pipe 5 and the floating platform 1. the main causes of the failures encountered in the state of the art during the implementation of installations of this type, is related to the deformation or even the rupture of the junction zone between the rigid pipe and the platform. By using a structure as described in the present application, these problems are solved insofar as the flexible lines make it possible to decouple the rigid pipe 5 and the platform 1 and in particular to decouple the relative movements of these bodies.

Le collecteur 7 est illustré plus en détail sur les figures 2 et 3 et se présente par exemple sous la forme d'un collecteur de forme évasée dont l'extrémité inférieure est associée à la conduite rigide 5 et dont l'extrémité supérieure comporte des moyens de raccordement des conduites souples. The collector 7 is illustrated in greater detail in FIGS. 2 and 3 and is for example in the form of a collector of flared shape whose lower end is associated with the rigid pipe 5 and whose upper end comprises means connection of flexible pipes.

Dans ce cas également, le nombre de conduites flexibles et donc le collecteur sont adaptés aux débits, etc... Les moyens formant bouée 6 peuvent présenter n'importe quelle structure appropriée équipée par exemple de moyens de ballastage permettant d'assurer la fonction de maintien en position de la conduite rigide. In this case also, the number of flexible pipes and thus the collector are adapted to flow rates, etc. The buoy means 6 can have any suitable structure equipped for example with ballasting means to ensure the function of maintaining the position of the rigid pipe.

On notera également que la surface extérieure de la conduite rigide 5 peut comporter au moins une nervure externe en hélice 9 dite « anti-vortex », de façon classique. Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation encore de cette installation peuvent être envisagés.15 Note also that the outer surface of the rigid pipe 5 may comprise at least one outer rib helix 9 called "anti-vortex", in a conventional manner. It goes without saying of course that different embodiments of this installation can be envisaged.

Claims

CLAIMS1.- Installation for producing offshore electrical energy from the thermal energy of the seas, of the type comprising a floating platform (1) on which are embedded means for producing electrical energy from the temperature difference of the water at the surface and at depth and associated with means (2) forming a deep water suction pipe, characterized in that the means (2) forming a deep water suction pipe comprise two parts, one formed of a rigid pipe (5) whose lower end is immersed in great depth and whose upper end is immersed between two waters at reduced depth and the other formed of flexible pipes (8) connecting the upper end of the rigid pipe (5) to the platform (1).

2.- offshore electric power generation installation according to claim 1, characterized in that the upper end of the rigid pipe (5) comprises a manifold (7) for connecting the flexible pipes (8) at this end of the rigid pipe (5).

3.- Offshore electric power generation installation according to claim 2, characterized in that the collector (7) has a flared shape.

4.- installation for producing offshore electrical power according to any one of the preceding claims, characterized in that the upper end of the rigid pipe (5) is associated with means in the form of buoy (6) for maintaining position of the pipe.

5.- Installation for producing offshore electrical power according to any one of the preceding claims, characterized in that the rigid pipe (5) comprises at least one outer rib helix (9) .25