FR2976324A1 - Nouveau concept de station de transfert d'energie. - Google Patents

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Abstract

Station de Transfert d'Énergie utilisant la poussée de l'air comprimé pour remonter l'eau jusqu'au bassin supérieur. Cette remontée se fait par une succession de conduits reliés entre eux et où, à chaque étage, il y a production d'air comprimé par des pompes à air reliées à une statoéolienne. Contrairement aux STEP, la consommation d'électricité pour remonter l'eau est très faible.

Description

La présente invention concerne un nouveau dispositif pour remonter l'eau dans les Stations de Transfert d'Énergie (STE). Jusqu'à présent on utilise le pompage, avec la même conduite que le turbinage, pour remonter l'eau jusqu'au bassin supérieur. Il en résulte une production énergétique déficitaire, la production d'électricité du turbinage de l'eau ne représentant, au mieux, que 82 % de la consommation d'électricité nécessaire lors du pompage. Avec cette nouvelle méthode, la consommation d'électricité pour remonter l'eau, ne devrait pas dépasser, dans le pire des cas, 15 % de la production.
La remontée de l'eau jusqu'au bassin supérieur (15) se fait par paliers successifs (figure 1), les colonnes d'eau sont reliées entre elles par une canalisation (18) en pente légèrement descendante. La longueur d'une colonne dépend de la pente, le poids en gravité de l'eau (poids x sinus de la pente) déterminant la pression d'air nécessaire, en somme plus la pente est forte, plus les colonnes d'eau seront courtes. Dans chaque colonne, il y a, soit de l'eau (16), soit de l'air comprimé (17). L'eau est remontée depuis le bassin inférieur jusqu'à la première colonne. 2 dispositifs éoliens sont nécessaires à la fabrication de l'air comprimé pour la première poussée.
Le dispositif éolien -brevet WO 2007/012726- est une éolienne horizontale comprenant un stator doté de pales de stator, un rotor doté de pales de rotor et disposé à l'intérieur d'une zone creuse du stator (extrait de la revendication 1 du brevet susnommé). Sous la couronne supportant les rotors on dispose un engrenage. Deux roues dentées, à l'opposé l'une de l'autre, d'au moins 60 centimètres de diamètre sont en prise constante sur la couronne. Sur le flanc de ces roues il y a un engrenage circulaire sur lequel est en prise constante une petite roue dentée (disposée perpendiculairement). Cette petite roue va entraîner une grande roue, en prise sur le rail de la pompe et l'entraînant. Cette différence de diamètre entre les différents engrenages va entraîner une surmultiplication du couple initial créé par la rotation de la couronne où sont disposés les rotors. Les deux grandes roues d'entraînement des pompes sont reliées entre elles par un système de balancier pendulaire. Lorsqu'une pompe 1 arrive en fin de compression, la grande roue est soulevée et tourne dans le vide. Le fait de soulever une roue va automatiquement abaisser l'autre, il y a donc alternativement une pompe en pression et l'autre en dépression (aspiration d'air). La force (due à la compression de l'air) exercée sur la rotation de l'éolienne est donc constante. Le fait d'avoir toujours une pompe en aspiration d'air va provoquer un circuit d'air, en mettant les pompes dans un bâtiment fermé sous l'éolienne. L'éolienne (figure 4) sera surmontée d'une demi-coupole (11), qu'on oriente face au vent (12). Seul la partie de l'éolienne placée sous la coupole laisse passer l'air vers les pompes (13). Il y aura donc une dépression constante à cet endroit qui va accélérer le mouvement de rotation de l'éolienne, même sans vent, l'éolienne tournera à cause de la dépression d'air provoquée par les pompes. La production d'air comprimé et son niveau de compression devant être constant, un moteur électrique, en prise sur la couronne des rotors assure une vitesse de rotation constante. Un plateau pousseur (figure 2) sépare l'eau de l'air comprimé dans chaque colonne. Maintenu à la position horizontale, lors de la poussée, par encliquetage ; le plateau pivote (9), suivant un axe central et 2 ergots (14) aux extrémités, lorsqu'il descend vers sa position initiale. Le plateau est solidaire en mouvement de la pompe à dépression (5) par une tige métallique. Un racloir situé sur la circonférence du plateau (7) assure l'étanchéité et des petits roulements (8) permettent le déplacement avec un minimum de frottements. Une fois que toute l'eau de la colonne 1 est arrivée dans la colonne 2, le clapet d'arrivée (4) se ferme. Le plateau pousseur arrivé en haut de la colonne heurte une pointe qui le déverrouille de sa position horizontale et il bascule en position verticale pour redescendre au bas de la colonne. L'eau poussée dans la colonne située en dessous commence à rentrer dans la colonne pleine d'air comprimé. Une ouverture (1 ) permet à l'air comprimé de s'échapper (et de ne pas se mélanger à l'eau) pour venir remplir une pompe qui ne fonctionne qu'en dépression (=remplissage d'air). Cette pompe est articulée (5 ) sur le plateau pousseur, ainsi au fur et à mesure que le plateau monte, l'air comprimé est "aspiré" par la pompe. Lorsque la colonne est pleine d'air comprimé, le plateau descend, l'air 2 contenu dans la pompe à dépression est libéré et dirigé vers l'éolienne située en dessous, aidant ainsi au décollage du plateau, poussant la colonne d'eau. On a donc, alternativement une phase de remplissage de la colonne avec l'eau provenant de la colonne du dessous et une phase de poussée de la colonne d'eau. Durant la phase de remplissage, l'éolienne continue de tourner et de produire de l'air comprimé sans que ce soit nécessaire à la poussée du plateau (2 ). Cet air comprimé est stocké dans une cuve. Lors de la montée de la colonne d'eau, en haut de celle-ci, le clapet (3 ) d'échappement de l'air comprimé est fermé ; on a deux arrivées (6 ) d'air comprimé, celle provenant directement des pompes et celle provenant de la cuve de stockage. L'eau est donc remontée jusqu'au bassin supérieur qu'une fois sur 2, le débit est donc moins important que dans le système par pompage. Mais si l'eau est remontée moins vite, elle l'est 24h124, même en période de turbinage.
Donc ce système peut aussi bien être utilisé pour absorber les pics de consommation d'électricité, que pour fournir de l'énergie de façon constante. Il faut un cours d'eau pour alimenter le bassin inférieur, mais cette eau peut être utilisée plusieurs fois. Le bassin supérieur peut être conçu de manière totalement artificielle et bétonné. Étant donné que la canalisation est différente de celle servant au turbinage, il est possible d'utiliser la pente maximum pour la conduite forcée, afin d'augmenter l'énergie cinétique de la chute d'eau. La canalisation montante ne devra pas être sur une pente forte car cela raccourcirait trop la longueur des colonnes. Les croquis sont une indication schématique, ils ne sont pas à l'échelle. 3

Claims (5)

  1. REVENDICATIONS1) Dispositif pour remonter l'eau dans les Stations de Transfert d'Énergie, caractérisé en ce qu'elle comporte une colonne montante, fractionnée en plusieurs conduits droits (17), de même contenance, reliés entre eux par une canalisation légèrement descendante (18), et, en ce qu'on utilise l'air comprimé, produit par des pompes, pour pousser l'eau dans les conduites.
  2. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les pompes à air sont entrainées par un dispositif éolien, horizontal à axe vertical, situé au pied de chaque conduit. 2 pompes à air, sont reliées par un système d'engrenages, à la couronne des rotors de l'éolienne. La moitié de l'éolienne horizontale est recouverte par une demi-coupole (11), celle-ci est orientable en fonction de la direction du vent (12)
  3. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fonctionnement alternatif des pompes, quand l'une est en pression, l'autre est en admission d'air, grâce à un système de balancier pendulaire supportant les roues d'entraînement des pompes.
  4. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les 2 pompes se trouvent dans un bâtiment confiné, situé en dessous de l'éolienne et que lorsque la pompe est en aspiration d'air, le seul endroit où peut passer l'air venant de l'extérieur, est situé en dessous de la demi-coupole (13).
  5. 5) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un plateau pousseur de la colonne d'eau (2) pivotant sur un axe (9) lui permettant de redescendre en position verticale, lorsqu'il est arrivé au sommet du conduit, où il n'y a plus que de l'air comprimé (16) 4
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