FR2972232A1 - Dispositif de production et de stockage d'energie electrique autonome - Google Patents

Dispositif de production et de stockage d'energie electrique autonome Download PDF

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    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00Other motors, e.g. gravity or inertia motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00Systems for storing electric energy
    • H02J15/007Systems for storing electric energy involving storage in the form of mechanical energy, e.g. fly-wheels

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de production et de stockage d'énergie électrique autonome comprenant au moins une masse apte à se déplacer verticalement, un moyen de sustentation de ladite masse, relié à ladite masse, un moyen de production d'énergie électrique pouvant être entraîné, directement ou indirectement, par ledit moyen de sustentation, et un moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation.

Description

L'invention se place dans le domaine de la production d'énergie. Elle concerne spécifiquement un dispositif de production d'énergie électrique autonome. On entend par autonome que le dispositif selon l'invention est apte à produire du courant électrique, à le stocker et à le restituer, en transformant une énergie mécanique en énergie électrique, l'énergie mécanique étant en permanence renouvelée sans perte et sans intervention d'une quelconque énergie extérieure au système, sauf éventuellement à sa mise en route. On sait que pour produire de l'énergie électrique il faut convertir une énergie primaire en énergie électrique. Pour cela on connait les centrales à turbines où l'on produit de l'énergie électrique en chauffant de l'eau pour ensuite l'utiliser sous forme de vapeur dans des turbines qui produiront l'électricité voulue. Le chauffage de l'eau consomme "à perte" du gaz, du pétrole, du charbon, du bois ou tout autre combustible utilisable dans ce genre de centrales. On connaît aussi les centrales hydroélectriques dans lesquelles un courant 15 de fluide, de l'eau en général, passe au travers des turbines pour produire l'électricité voulue. On connaît encore les aérogénérateurs qui utilisent le vent comme énergie primaire pour faire tourner une turbine qui produit l'électricité. Dans chacun de ces modèles l'énergie primaire (le chauffage, l'eau, le vent)
20 est irrémédiablement perdue et doit constamment être renouvelée. En l'absence de l'énergie primaire le moyen de production d'électricité qui en dépend s'arrête. Pour des raisons évidentes d'économie et de protection de la nature il existe un besoin de dispositif de production d'énergie électrique qui consomme une
25 énergie primaire qui ne soit pas perdue ou à tous le moins qui soit régénérée en utilisant un minimum d'énergie complémentaire. C'est un des buts de l'invention que de proposer un tel dispositif. Ainsi l'invention a pour objet un dispositif de production et de stockage d'énergie électrique autonome comprenant au moins 30 - une masse apte à se déplacer d'un point haut vers un point bas ; - un moyen de sustentation de ladite masse, relié à ladite masse ; ou hydraulique et un moyen de couplage/découplage dudit réa et dudit moteur. Selon une autre variante, ledit moyen de mise en mouvement peut prendre par exemple la forme d'un tambour de treuil à moteur, avantageusement muni d'un moyen de couplage/découplage dudit treuil de son moteur.
Selon l'invention, les moyens permettant le couplage ou le découplage du moyen de mise en mouvement et de son moteur peut prendre toute les formes connues. Ils peuvent être mécaniques ou électroniques, avantageusement mécaniques. On peut citer par exemple les accouplements entre 2 arbres par friction, par adhérence ou encore de manière mécanique. II est possible que le dispositif selon l'invention puisse comporter un jeu de butés qui déplacées par la masse en bout de course de celle-ci entrainent le couplage du moteur et dudit moyen de mise en mouvement et un système de butés qui déplacées par la masse lorsqu'elle a repris sa position de départ entrainent le découplage du moteur et dudit moyen de mise en mouvement.
On notera que dans une autre variante du dispositif selon l'invention, le moyen de production d'énergie électrique peut ne pas être solidaire dudit moyen de sustentation mais par exemple positionné dans le prolongement dudit moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation. Cette disposition, plus compliquée, nécessite un moyen supplémentaire de couplage /découplage dudit moyen de mise en mouvement et dudit moyen de production d'énergie électrique. On comprend que dans cette disposition, lorsque la masse est en mouvement de haut en bas ledit moyen de mise en mouvement et ledit moyen de production d'énergie électrique sont couplés alors que ledit moyen de mise en mouvement et son moteur seront découplés. A l'inverse dans la phase de remise en place de la masse à sa position de départ ledit moyen de mise en mouvement et ledit moyen de production d'énergie électrique sont découplés alors que ledit moyen de mise en mouvement et son moteur seront couplés. Le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre des moyens permettant le changement de direction dudit moyen de sustentation (poulie, oeillet, ...), des moyens de sécurité aptes à stopper le dispositif si nécessaire, des moyens supplémentaires de stockage du moyen de sustentation comme par exemple un container recevant ledit moyen de sustentation en sortie dudit 2 - un moyen de production d'énergie électrique pouvant être entraîné, directement ou indirectement, par ledit moyen de sustentation ; et - un moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation. Par masse apte à se déplacer d'un point haut vers un point bas, on entend selon l'invention un corps de poids donné, pouvant prendre toute les formes voulues et pouvant être en toute matière, libre dans ses mouvements verticaux ou sur un plan incliné, c'est-à-dire apte à ce déplacer verticalement ou sur un plan incliné de haut en bas et de bas en haut. Selon l'invention ladite masse peut être par exemple de forme cubique, parallélépipédique, pyramidale, sphérique, ou encore cylindrique, avantageusement parallélépipédique. Selon l'invention ladite masse peut avoir un poids compris entre 1 kg et 5000 tonnes, avantageusement entre 500 kg et 2500 tonnes. Selon encore l'invention, ladite masse peut être creuse ou pleine, en bois, métal, ou encore en ciment. Lorsqu'elle est creuse la masse peut former un réservoir à l'intérieur duquel on pourra placer un fluide comme du sable, de l'eau, ou encore un ou plusieurs corps solides ou aptes à ce solidifier comme par exemple du béton, de la fonte, ou encore de l'uranium appauvri. Par moyen de sustentation de ladite masse on entend par exemple un câble de toute nature possible comme de la corde, de l'acier, du tissu, ou encore une 20 sangle. Par moyen de production d'énergie électrique on entend tout moyen apte à transformer une énergie mécanique en énergie électrique. On citera par exemple une dynamo, un alternateur, ou encore une génératrice, avantageusement une génératrice. 25 Par moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation on entend tout moyen apte à entrainer ledit moyen de sustentation de ladite masse pour au final déplacer d'un pont bas vers un point haut et vice-versa ladite masse. Selon l'invention ledit moyen de mise en mouvement peut prendre par exemple la forme d'un rea, simple ou multiple, éventuellement crantée, qui lorsqu'il 30 tourne met en mouvement et entraîne ledit moyen de sustentation. Selon cette variante le dispositif selon l'invention comprendra en outre un moyen de mise en mouvement dudit réa, par exemple un moteur électrique, thermique, éolien en mouvement est avantageusement un petit moteur électrique qui peut être alimenté en énergie électrique renouvelable (panneau solaire, éolienne). Ledit dispositif selon l'invention est particulièrement intéressant si le moteur électrique dudit moyen de mise en mouvement consomme une quantité d'énergie électrique bien moindre que la quantité d'énergie produite par la descente de la masse. Le bilan de production d'énergie électrique en fin de cycle de déplacement de la masse (c'est-à-dire quand la masse à fait un aller-retour entre sa position de départ et l'extrémité de sa course) est alors positif, le dispositif ayant produit et stocké plus d'énergie électrique qu'il n'en a consommé. On comprend que si ledit moyen de mise en mouvement est alimenté en énergie électrique renouvelable, le bilan s'en trouve amélioré, ledit moyen de mise en mouvement ne consommant aucune énergie électrique produite par le dispositif. On comprend que pour la mise en oeuvre du dispositif selon l'invention il est nécessaire de disposer de lieux présentant un espace vertical suffisant ou un plan incliné de longueur suffisante pour que la masse puisse avoir une course suffisamment longue pour obtenir une production d'énergie électrique intéressante. On peut cependant imaginer de nombreux lieux pouvant recevoir le dispositif selon l'invention comme par exemple les mats supportant les éoliennes, les façades des immeubles, des cages identiques à une cage d'ascenseurs, des puits de mine désaffectés. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente un dispositif selon l'invention dans une variante où le moyen de production d'énergie électrique est solidaire du moyen de sustentation ; la figure 2 représente un dispositif selon l'invention dans une variante où le moyen de production d'énergie électrique est dans le prolongement dudit moyen de mise en mouvement. Ainsi on observe, en figure 1, un dispositif selon l'invention comprenant une masse (11) un moyen de sustentation de ladite masse (12), un moyen de moyen de mise en mouvement, ou encore un tambour sur lequel ledit moyen de sustentation pourra s'enrouler. Bien entendu les lois de la physique font que le dispositif n'est pas un mouvement perpétuel. Il est donc nécessaire de prévoir un moyen supplémentaire permettant, en cas d'avarie et/ou d'arrêt, la remise à son point de départ de la masse, qui d'ailleurs peut être le même que le moyen de mise en place initiale de la masse. Il est donc envisageable que ledit moteur dudit moyen de mise en mouvement puisse être alimenté par toute source d'énergie indépendante dudit dispositif selon l'invention. Le principe de fonctionnement de l'invention veut que dans un premier temps la masse soit positionnée en hauteur en un point haut dit point de départ. Puis la masse est mise en mouvement dans un déplacement dudit point haut vers ledit point bas , sous le seul effet de l'attraction terrestre, de telle sorte qu'elle entraîne par l'intermédiaire de son moyen de sustentation ledit moyen de production d'énergie électrique, ledit moyen de mise en mouvement étant découplé de son moteur. L'énergie électrique produite pendant la descente de la masse peut alors être déversée dans le réseau électrique général, directement utilisée pour alimenter un appareillage quelconque, ou encore éventuellement stockée dans un moyen de stockage de l'énergie électrique. Par moyen de stockage de l'énergie électrique on entend tout moyen apte à retenir et à délivrer un courant électrique. On peut citer les accumulateurs ou batteries d'accumulateurs comme par exemple les batteries au plomb, Nickel - cadmium (Ni - Cd), Nickel - zinc (Ni - Zn), Nickel Métal Hydrure (NiMH), Sodium - chlorure de nickel, Lithium - ion, Sodium - soufre (Na - S), Lithium Métal Polymère (LMP), Lithium polymère (Li - Po), Zinc - argent, Lithium - ion - manganèse, Lithium - soufre (Li - S), Lithium - vanadium, Lithium - air ou lithium - oxygène. Lorsque la masse a atteint l'extrémité de sa course, ledit moyen de mise en mouvement est alors couplé à son moteur et l'ensemble déplace le moyen de sustentation de telle sorte que la masse subit alors un mouvement de bas en haut qui la repositionne à son point de départ. Lorsque la masse est arrivée à son point de départ, ledit moyen de mise en mouvement est alors découplé de son moteur et la masse reprend son déplacement de haut en bas sous le seul effet de l'attraction terrestre. Dans ce processus le moteur dudit moyen de mise
production d'énergie électrique (13) solidaire dudit moyen de sustentation (12), un moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation (14), un moteur (15) un moyen de couplage/découplage (16) dudit moteur (15) et dudit moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation (14), et un moyen de stockage dudit moyen de sustentation (17)On note la présence d'une alimentation (18) du moteur (15). On note enfin la présence d'un moyen de transmission du courant électrique généré (19) reliant la génératrice (13) soit au réseau, soit à un appareillage quelconque. Les flèches montrent le sens de déplacement de la masse.
Ainsi on observe, en figure 2, un dispositif selon l'invention comprenant une masse (21) un moyen de sustentation de ladite masse (22), un moyen de production d'énergie électrique (23) positionné dans le prolongement d'un moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation (24), un moteur (25) un premier moyen de couplage/découplage (26) dudit moteur et dudit moyen de mise en mouvement (24), , et un second moyen de couplage/découplage (27) dudit moyen de production d'énergie (23) et dudit moyen de mise en mouvement (24) et une alimentation en énergie électrique indépendante sous la forme d'un panneau photovoltaïque (28) dudit moteur. On note enfin la présence d'un moyen de transmission du courant électrique généré (29) reliant la génératrice (13) soit au réseau, soit à un appareillage quelconque. Les flèches montrent le sens de déplacement de la masse.

Claims (8)

  1. REVENDICATIONS1.) Dispositif de production et de stockage d'énergie électrique autonome comprenant au moins - une masse (11, 21) apte à se déplacer d'un point haut vers un point bas ; - un moyen de sustentation de ladite masse (12, 22), relié à ladite masse ; - un moyen de production d'énergie électrique (13, 23) pouvant être entraîné, directement ou indirectement, par ledit moyen de sustentation ; et un moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation (14,24).
  2. 2.) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de sustentation de ladite masse est un câble de toute nature possible comme de la corde, de l'acier, du tissu, ou encore une sangle.
  3. 3.) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de production d'énergie électrique est moyen apte à transformer une énergie mécanique en énergie électrique.
  4. 4.) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de production d'énergie électrique est une dynamo, un alternateur, ou encore une génératrice, avantageusement une génératrice.
  5. 5.) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation est un rea simple ou multiple, éventuellement crantée, ou un d'un tambour de treuil.
  6. 6.) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation est en outre muni d'un moteur.
  7. 7.) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de couplage apte à coupler ledit moyen de mise en mouvement dudit moyen de sustentation et le moteur.
  8. 8) Procédé de production d'énergie électrique caractérisé en ce que 815 a. dans un premier temps la masse est positionnée en hauteur en un point haut dit point de départ ; b. dans un second temps la masse est mise en mouvement dans un déplacement dudit point haut vers ledit point bas, sous le seul effet de l'attraction terrestre, entraînant ainsi par l'intermédiaire de son moyen de sustentation ledit moyen de production d'énergie électrique, ledit moyen de mise en mouvement étant découplé de son moteur; c. dans un troisième temps, en fin de course de ladite masse ledit moyen de mise en mouvement est alors couplé à son moteur et l'ensemble déplace le moyen de sustentation de telle sorte que la masse subit alors un mouvement de bas en haut qui la repositionne à son point de départ ; d. dans un quatrième temps, lorsque la masse est arrivée à son point de départ, ledit moyen de mise en mouvement est alors découplé de son moteur et la masse reprend son déplacement de haut en bas sous le seul effet de l'attraction terrestre.
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