FR2969223A1 - Systeme de production d'energie electrique - Google Patents

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Abstract

Système de production d'énergie électrique (1) utilisant l'énergie cinétique d'un liquide pour générer de l'électricité, ledit système comportant : - au moins une conduite d'alimentation (4) en liquide et ; - un premier module (6) agencé hydrauliquement en amont d'un premier générateur d'électricité (7), caractérisé en ce que ledit premier module (6) comporte : - une première tubulure conique (8) de base (9) fermée et de sommet (10) connecté hydrauliquement audit premier générateur d'électricité (7), ladite première tubulure conique (8) étant agencée coaxialement par rapport à un axe de rotation (11) des parties mobiles en rotation du premier générateur d'électricité (7) ; - au moins une canalisation (13) connectée à ladite conduite d'alimentation (4) ; - au moins une buse d'injection (14) du liquide, ladite au moins une buse d'injection (14) étant connectée à la au moins une canalisation (13) et permettant d'injecter dans la première tubulure conique (8) le liquide provenant de la conduite d'alimentation (4), ladite buse d'injection (14) étant agencée au niveau d'une paroi latérale (15) de la première tubulure conique (8).

Description

-1- SYSTEME DE PRODUCTION D'ENERGIE ELECTRIOUE.
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se rapporte au domaine de la production d'énergie électrique utilisant l'énergie cinétique d'un liquide qui peut être notamment, mais non nécessairement, de l'eau. Pour ce faire, l'eau est canalisée dans une conduite d'alimentation et permet d'entraîner en rotation le rotor d'un générateur d'électricité.
L'invention vise plus particulièrement un système de production d'énergie électrique adapté pour être utilisé selon un circuit fermé, dans une conduite de liquide forcé ou encore le long d'un cours d'eau en étant agencé dans le cours d'eau ou latéralement à proximité immédiate. TECHNIQUES ANTERIEURES
De façon générale, les systèmes de production d'énergie électrique utilisent l'énergie cinétique d'un flux de liquide se déplaçant en translation dans une conduite. 20 Le mouvement de translation du liquide est alors converti en électricité au moyen d'un générateur de l'électricité comportant au moins une pièce mobile en rotation.
Cependant, ce type de système de production d'énergie électrique présente un faible rendement, dû notamment aux pertes de charge importantes générées par le 25 contact entre le fluide mobile en translation dans la conduite d'alimentation et les parties mobiles du générateur d'électricité quant à elles mobiles en rotation.
Ainsi, un objectif de l'invention est d'améliorer le rendement des systèmes de production d'énergie électrique couramment utilisés. 10 15 30 EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention concerne donc un système de production d'énergie électrique utilisant l'énergie cinétique d'un liquide pour générer de l'électricité, ledit système comportant : au moins une conduite d'alimentation en liquide et ; un premier module agencé hydrauliquement en amont d'un premier générateur d'électricité, Elle se caractérisé en ce que ledit premier module comporte : - une première tubulure conique de base fermée et de sommet connecté hydrauliquement audit premier générateur d'électricité, ladite première tubulure conique étant agencée coaxialement par rapport à un axe de rotation des parties mobiles en rotation du premier générateur d'électricité ; au moins une canalisation connectée à ladite conduite d'alimentation ; au moins une buse d'injection du liquide, ladite au moins une buse d'injection étant connectée à la au moins une canalisation et permettant d'injecter dans la première tubulure conique le liquide provenant de la conduite d'alimentation, ladite buse d'injection étant agencée au niveau d'une paroi latérale de la première tubulure conique.
Autrement dit, le premier module permet de faire tourner le liquide à l'intérieur de la première tubulure conique en formant un tourbillon. Les parties mobiles du générateur d'électricité sont alors entraînées en rotation avec le minimum de perte de charge.
De plus, l'eau est alors injectée sensiblement tangentiellement à l'intérieur de la première tubulure conique en utilisant des buses d'injection positionnées au niveau de la paroi latérale de cette première tubulure conique. Une telle première tubulure conique peut notamment présenter une portion sensiblement cylindrique agencée au niveau de la base du tronçon conique. Les buses d'injection peuvent alors être positionnées sur cette portion sensiblement cylindrique à proximité de la base de la première tubulure conique. -2- 2969223 -3 Pour ce faire, le liquide est prélevé dans une conduite d'alimentation qui peut notamment contenir du liquide sous pression, c'est-à-dire sous une pression supérieure à la pression atmosphérique.
Avantageusement, le premier module peut comporter au moins une pompe hydraulique électrique coopérant avec la canalisation, cette pompe hydraulique étant alimentée en énergie électrique, au moins temporairement, par le premier générateur d' électricité.
En d'autres termes, le liquide peut être prélevé à une pression atmosphérique dans la conduite d'alimentation, puis être comprimé par la pompe hydraulique afin d'en augmenter sa pression. Ainsi, le liquide est injecté dans la première tubulure conique avec une pression supérieure à la pression atmosphérique.
Par ailleurs, il est possible de prélever le liquide de différentes manières au niveau de la conduite d'alimentation correspondant à différentes formes de cette dernière.
20 Ainsi, selon un premier mode de réalisation, la canalisation peut coopérer avec la conduite d'alimentation au niveau d'une surface périphérique cylindrique de cette conduite d'alimentation.
De cette manière, la canalisation émerge radialement de la conduite 25 d'alimentation pour coopérer avec la paroi latérale de la première tubulure conique. Un tel agencement permet en effet de générer un encombrement minimum et notamment de limiter la longueur de la canalisation.
Selon un second mode de réalisation, la canalisation peut coopérer avec la 30 conduite d'alimentation au niveau d'une surface périphérique conique de cette conduite d'alimentation. 5 10 15 2969223 -4- Un tel agencement présente alors un encombrement supérieur à celui de l'exemple précédent. Cependant, il permet d'utiliser une canalisation de longueur minimale.
5 Selon un troisième mode de réalisation, la canalisation peut coopérer avec la conduite d'alimentation au niveau d'une surface plane d'extrémité de cette conduite d'alimentation.
Ainsi, le liquide est prélevé dans la conduite d'alimentation selon la direction 10 d'écoulement du liquide. Cet agencement particulier permet notamment de simplifier la liaison entre la canalisation et la conduite d'alimentation puisqu'elle peut se faire au moyen d'une bride circulaire en liaison appui-plan avec la conduite d'alimentation.
15 En pratique, le système peut comporter un second module agencé hydrauliquement en aval du premier générateur d'électricité et comportant : une seconde tubulure conique de sommet connecté à un second générateur d'électricité ; au moins une pompe hydraulique électrique connectée hydrauliquement via 20 une canalisation à une tubulure agencée hydrauliquement en aval du premier générateur d'électricité, cette pompe hydraulique étant alimentée en énergie électrique, au moins temporairement, par le premier générateur d'électricité ; au moins une buse d'injection du liquide, cette buse d'injection étant destinée à injecter dans la seconde tubulure conique le liquide pompé dans la 25 tubulure et étant agencée au niveau d'une paroi latérale de la seconde tubulure conique.
De cette manière, le liquide, après être passé à l'intérieur du générateur d'électricité, pénètre dans le second module pour augmenter le rendement et 30 notamment l'aspiration du liquide. Le liquide, à la sortie du premier module, peut tourner à une vitesse de rotation comprise entre 10000 et 14000 tours/minute avant de pénétrer dans le générateur d'électricité. Un tel générateur d'électricité peut 2969223 -5- comporter, quant à lui, une longueur de 80 cm à 1,50 m avec un diamètre de passage du liquide compris entre 50 cm et 3 mètres pour certaines applications.
Selon un mode de réalisation particulier, la seconde tubulure conique peut 5 être agencée coaxialement par rapport à l'axe de rotation des parties mobiles en rotation du premier générateur d'électricité.
Ainsi, les trois éléments que sont la première tubulure conique, le générateur d'électricité et la seconde tubulure conique, sont agencés selon un même axe, à 10 savoir l'axe de rotation des parties mobiles en rotation du générateur d'électricité. Un tel agencement est particulièrement avantageux afin d'utiliser un encombrement minimum dans une direction donnée.
Avantageusement, la canalisation du second module peut coopérer avec la 15 paroi latérale cylindrique de la tubulure cylindrique.
En effet, la canalisation du second module permet de prélever le liquide à la périphérie de la tubulure cylindrique utilisant ainsi la force centrifuge pour capter le liquide au niveau de la face interne de la tubulure cylindrique. En pratique, la buse d'injection peut être inclinée d'un angle compris en 4 et 15° par rapport à un plan perpendiculaire à un axe de révolution de la tubulure conique.
25 Ainsi, les buses d'injection sont positionnées dans le premier et le second modules avec un angle d'inclinaison par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de révolution de la tubulure conique.
Selon un mode de réalisation particulier, la pompe hydraulique peut être 30 alimentée en énergie électrique, au moins temporairement, par une source d'énergie annexe choisie parmi le groupe comportant les batteries et les groupes électrogènes. 20 - 6 Autrement dit, lorsque le générateur d'électricité ne peut permettre d'alimenter les pompes hydrauliques, et notamment lors des phases de démarrage, il peut être utilisé une source d'énergie annexe permettant d'amorcer l'aspiration des pompes hydrauliques et donc de mettre en mouvement le liquide à l'intérieur du système de production d'énergie électrique.
Avantageusement, chaque module peut comporter cinq pompes hydrauliques, cinq buses d'injection et cinq canalisations.
En d'autres termes, dans chaque module, cinq canalisations permettent d'alimenter en liquide cinq pompes hydrauliques régulièrement réparties à la périphérie des première et seconde tubulures coniques et cinq buses pour injecter le liquide à l'intérieur des deux tubulures coniques. Ces buses d'injection sont alors angulairement réparties de façon équilibrée à la périphérie de chaque tubulure conique.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES FIGURES
La manière de réaliser l'invention et les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif mais non limitatif, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : - les figures 1 et 2 sont des vues de côté représentatives de deux variantes d'un système de production d'énergie électrique conforme à l'invention intégré dans une conduite d'eau forcée. - la figure 3 est une vue de côté d'un système de production d'énergie électrique en circuit fermé conformément à l'invention ; - les figures 4 et 5 représentent en vue de côté deux variantes de système de production d'énergie électrique associés à un cours d'eau, d'une rivière notamment ; - la figure 6 est une vue de côté représentative d'un second module équipant un système de production d'énergie électrique.
MANIERE DE DECRIRE L'INVENTION
Comme déjà évoqué, l'invention concerne un système de production d'énergie électrique utilisant l'énergie cinétique d'un liquide pour générer de l'électricité.
Tel que représenté à la figure 1, le système de production d'énergie électrique 1 est agencé au niveau d'une conduite d'eau forcée et peut notamment être orienté selon une direction sensiblement verticale. Un tel système de production d'énergie électrique 1 comporte ainsi une conduite d'alimentation 4 en liquide, qui est avantageusement de l'eau, et qui peut notamment être prélevée au niveau d'un bassin de barrage hydraulique.
Par ailleurs, un tel système de production d'énergie électrique 1 comporte des canalisations 13 qui peuvent notamment être au nombre de cinq émergeant au niveau d'une surface plane d'extrémité 12 de la conduite d'alimentation 4. L'eau étant acheminée sous pression dans la conduite d'alimentation 4, il n'est pas nécessaire d'utiliser des pompes hydrauliques pour injecter le liquide à l'intérieur d'un premier module 6. Un tel premier module 6 comporte ainsi des canalisations 13 coopérant avec une paroi latérale 15 d'une première tubulure conique 8. L'injection du liquide est réalisée au moyen de buses d'injection 14 positionnées à proximité de la base 9 de la tubulure conique 8. Un tel agencement permet en effet d'orienter le liquide à l'intérieur de la tubulure conique 8 de façon à former un tourbillon dont la vitesse de rotation peut atteindre des valeurs supérieures ou égales à 10000 tours/minute.
La première tubulure conique 8 est connectée à un premier générateur d'électricité 7, permettant de générer de l'électricité au moyen de l'énergie cinétique du liquide traversant ce système de production d'énergie électrique 1.
Pour ce faire, le premier générateur d'électricité 7 comporte des parties mobiles en rotation autour d'un axe 11 entraîné par le mouvement de rotation du liquide. -7- 2969223 -8 Par ailleurs, la première tubulure conique 8 peut être agencée de façon coaxiale autour de l'axe de rotation 11 des parties mobiles du générateur d'électricité 7. Dans ce cas, l'axe de révolution 16 de la première tubulure conique 8 est confondu avec l'axe de rotation 11 des parties mobiles du générateur 5 d'électricité 7.
Tel que représenté à la figure 2, le système de production d'énergie électrique 101 peut présenter un module 106 dont les canalisations 113 sont connectées au niveau de la surface périphérique cylindrique 102 de la conduite 10 d'alimentation 104. Dans ce cas, il est également possible d'utiliser des pompes hydrauliques 103 électriques permettant d'augmenter la pression de l'eau injectée via les buses d'injection 114 dans la première tubulure conique 108. La vitesse de rotation du liquide circulant dans la première tubulure conique 108 est alors augmentée. 15 De telles pompes hydrauliques 103 sont alimentées en électricité au moyen du générateur 7 mais lors des phases de démarrage, elles peuvent également être alimentées en électricité au moyen d'une source d'énergie annexe 105 qui peut notamment consister en des batteries ou des groupes électrogènes. 20 Tel que représenté à la figure 3, le système de production d'énergie électrique 201 peut également être formé par un circuit fermé dans lequel le liquide circule en vase-clos. Ainsi, le système 201 peut présenter une pluralité de modules agencés en série les uns par rapport aux autres. De cette manière, un second 25 module 216 peut être agencé en aval du premier module 206 et du premier générateur d'électricité 7. De même, un second générateur d'électricité 207 peut être agencé en aval du second module 216.
Le premier module 206 est connecté via des canalisations 213 à une surface 30 périphérique conique 202 de la conduite d'alimentation 204.
Un tel second module 216 présente quant à lui une tubulure 205 agencée à la sortie du générateur d'électricité 7 et qui présente ici une forme conique 2969223 -9 divergente. Des canalisations 233 permettent de prélever le liquide au niveau de la surface périphérique de la tubulure 205, et des pompes hydrauliques 203 permettent éventuellement de pomper le liquide puis de l'injecter au moyen de buses d'injection 234 au niveau de la paroi latérale 215 de la seconde tubulure 5 conique 218.
Dans la variante représentée, les buses d'injection 234 sont en effet rapportées au niveau d'une portion sensiblement cylindrique positionnée au niveau de la base de la seconde tubulure conique 218. Le sommet 219 de la seconde 10 tubulure conique 218 est, quant à lui, solidarisé avec un second générateur d'électricité 207. Une telle seconde tubulure conique 218 peut ainsi être agencée coaxialement avec l'axe de rotation des parties mobiles du générateur d'électricité 7.
15 Tel que représenté, une fois le liquide sorti de ces premier et second modules 206, 216, il peut pénétrer dans deux autres modules agencés en série et permettant de boucler le circuit fermé d'eau. Par ailleurs, un robinet 210 permet de remplir le circuit fermé lors de son premier remplissage ou ultérieurement pour pallier à d'éventuelles fuites du système ainsi formé. 20 Tel que représenté à la figure 4, le système 301 peut être agencé à l'intérieur d'un cours d'eau et être lesté pour éviter qu'il soit emporté par le courant. Un tel système peut ainsi être immergé totalement et placé au fond du cours d'eau ou être agencé entre deux eaux si nécessaire.
Tel que représenté, le système 301 comporte une grille 302 positionnée au niveau de l'entrée de la conduite d'alimentation 304. De telles grilles 302 permettent en effet d'éviter l'introduction d'objets encombrants ou d'animaux à l'intérieur du système de production d'énergie électrique 301.
Tel que représenté, l'eau pénètre alors successivement à l'intérieur d'un premier module 306, à l'intérieur du premier générateur d'électricité 7, à l'intérieur du second module 316, et enfin à l'intérieur d'un second générateur 25 30 2969223 - 10 - d'électricité 207. L'eau est ensuite rejetée dans le cours d'eau dans lequel le système est positionné.
Tel que représenté à la figure 5, le système 401 peut être également 5 positionné de façon latérale par rapport au cours d'eau 403. Ainsi, une conduite d'alimentation 404 permet de dévier l'eau du cours d'eau jusqu'au premier module 406. Les grilles 402 sont également utilisées au niveau de l'entrée de la conduite d'alimentation 404 de façon à éviter toute présence d'animal ou d'encombrement dans le système 401. 10 De même que précédemment, l'eau circule ensuite successivement dans le premier module 406, dans le premier générateur d'électricité 7, dans le second module 416 et enfin dans le second générateur d'électricité 207 avant de retourner dans le cours d'eau 403. 15 Avantageusement, et tel que représenté à la figure 6, un système de production d'énergie électrique 501 peut également présenter une tubulure cylindrique 503 agencée en sortie du premier générateur d'électricité 7. Les canalisations 513 sont dans ce cas agencées de façon radiale et coopèrent avec la 20 paroi latérale cylindrique 504 de la tubulure 503.
L'eau peut alors être pompée au moyen d'une pompe hydraulique 502 coopérant avec les canalisations 513 qui peuvent notamment être au nombre de sept. En sortie de la pompe 502 des canalisations 515, avantageusement au nombre 25 de cinq, permettent quant à elles d'acheminer le liquide vers des buses d'injection 514. De telles buses d'injection 514 sont dans ce cas positionnées au niveau de la paroi latérale 515 qui peut être partiellement cylindrique sur une faible largeur de la seconde tubulure conique 518 du second module 516. Un tel agencement présente en effet une compacité optimale et garantit un rendement accru du 30 système de production d'énergie électrique.
Il ressort de ce qui précède qu'un système de production d'énergie électrique conforme à l'invention présente de nombreux avantages, et notamment : 2969223 - 11 - - il présente un rendement optimum en utilisant l'énergie cinétique de rotation d'un liquide formant un tourbillon dans une conduite ; - il permet de générer une source d'énergie propre utilisant principalement la source d'énergie qu'il produit pour son fonctionnement ; 5 - il permet de supprimer les pertes en ligne inhérentes à la distance séparant le point de production de l'électricité et son lieu de consommation ; - il n'est pas ou peu sensible aux événements climatiques extérieurs tels que les tempêtes de vent ou les intempéries orageuses.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Système de production d'énergie électrique (1, 101, 201, 301, 401, 501) utilisant l'énergie cinétique d'un liquide pour générer de l'électricité, ledit système comportant : au moins une conduite d'alimentation (4, 104, 204, 304, 404) en liquide et ; un premier module (6, 106, 206, 306, 406) agencé hydrauliquement en amont d'un premier générateur d'électricité (7), caractérisé en ce que ledit premier module (6, 106, 206, 306, 406) comporte : une première tubulure conique (8, 108, 208) de base (9) fermée et de sommet (10) connecté hydrauliquement audit premier générateur d'électricité (7), ladite première tubulure conique (8, 108, 208) étant agencée coaxialement par rapport à un axe de rotation (11) des parties mobiles en rotation du premier générateur d'électricité (7) ; au moins une canalisation (13, 113, 213) connectée à ladite conduite d'alimentation (4, 104, 204) ; au moins une buse d'injection (14) du liquide, ladite au moins une buse d'injection (14) étant connectée à la au moins une canalisation (13) et permettant d'injecter dans la première tubulure conique (8) le liquide provenant de la conduite d'alimentation (4), ladite buse d'injection (14) étant agencée au niveau d'une paroi latérale (15) de la première tubulure conique (8).
  2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier module (106) comporte au moins une pompe hydraulique (103) électrique coopérant avec ladite au moins une canalisation (113), ladite pompe hydraulique (103) étant alimentée en énergie électrique temporairement, par ledit premier générateur d'électricité (7).
  3. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une 30 canalisation (113) coopère avec ladite conduite d'alimentation (104) au niveau d'une surface périphérique cylindrique (102) de ladite conduite d'alimentation (104). 2969223 - 13 -
  4. 4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une canalisation (213) coopère avec ladite conduite d'alimentation (204) au niveau d'une surface périphérique conique (202) de ladite conduite d'alimentation (204). 5
  5. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite au moins une canalisation (13) coopère avec ladite conduite d'alimentation (4) au niveau d'une surface plane d'extrémité (12) de ladite conduite d'alimentation (4).
  6. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un second 10 module (216, 316, 416, 516) agencé hydrauliquement en aval dudit premier générateur d'électricité (7) et comportant : - une seconde tubulure conique (218, 518) de sommet (219) connecté à un second générateur d'électricité (207) ; au moins une pompe hydraulique (203, 502) électrique connectée 15 hydrauliquement via une canalisation (233, 513) à une tubulure (205, 503) agencée hydrauliquement en aval du premier générateur d'électricité (7), ladite pompe hydraulique (203, 502) étant alimentée en énergie électrique temporairement, par au moins l'un des deux générateur d'électricité (7, 207) ; au moins une buse d'injection (234, 514) du liquide, ladite au moins une buse 20 d'injection (234, 514) étant destinée à injecter dans ladite seconde tubulure conique (218, 518) le liquide pompé dans la tubulure (205, 503) et étant agencée au niveau d'une paroi latérale (215, 515) de la seconde tubulure conique (218, 518). 25
  7. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite seconde tubulure conique (218) est agencée coaxialement par rapport audit axe de rotation (211) des parties mobiles en rotation du premier générateur d'électricité (7).
  8. 8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite canalisation (513) 30 coopère avec la paroi latérale cylindrique (504) de ladite tubulure cylindrique (503). 2969223 - 14 -
  9. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 6, caractérisé en ce que ladite au moins une buse d'injection (14) est inclinée d'un angle compris en 4 et 15° par rapport à un plan perpendiculaire à un axe de révolution (16) de la tubulure conique (8). 5
  10. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 2 ou 6, caractérisé en ce que ladite au moins une pompe hydraulique (103) est alimentée en énergie électrique, au moins temporairement, par une source d'énergie annexe (105) choisie parmi le groupe comportant les batteries et les groupes électrogènes. 10
  11. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 ou 6, caractérisé en ce que chaque module (106, 216) comporte cinq pompes hydrauliques (103, 203), cinq buses d'injection (114, 234) et cinq canalisations (113, 233).
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WO2009068709A1 (fr) * 2007-11-26 2009-06-04 Pedro Juan Sanchez Morell Appareil de production d'énergie électrique

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