FR2978533A1 - Dispositif de stockage des energies renouvelables sous la forme de chaleur et le procede de restitution en tri generation - Google Patents

Dispositif de stockage des energies renouvelables sous la forme de chaleur et le procede de restitution en tri generation Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de stockage des énergies renouvelables sous la forme de chaleur dans un volume massique de pierre à forte inertie thermique la stéatite et un procédé de restitution des énergies en vapeur par transfert thermique en tri génération. Il est constitué d'un générateur à vapeur stockeur de chaleur, double fonction (6) comportant une pluralité de briquettes de pierre à forte inertie thermique (7) dans lesquelles des résistances chauffantes (8) sont logées et alimentées en électricité (2). Une cuve commune de stockage de fluides caloporteurs (5) contenant de la stéatite servant à stocker la chaleur sensible issu du fluide caloporteur provenant des panneaux solaires ( 3). Une rampe commune de refroidissement/alimentation en eau (14) permet de refroidir les buses à pulvérisation d'eau contrôlée (15) qui alimentent en fluide de service (23) le générateur à vapeur stockeur de chaleur et par transfert thermique produit de la vapeur. A 4 bars la vapeur de service passe par un circuit primaire CP1 vers la turbine, et au delà, le circuit secondaire CS2 est activé afin d'orienter ladite vapeur (24) dans le réservoir de détente échangeur de chaleur (43) pour être ensuite transporter par la conduite( 47) vers les turbines. Trois sous-circuits,(53,57,70) sont couplés, dont deux formant un second échangeur de chaleur (53,57) permettant de réchauffer l'eau, pour le chauffage, le sanitaire, la climatisation à adsorption. L'invention est destinée à stocker de l'énergie renouvelable sous la forme de chaleur et la restitution en tri génération.

Description

Dispositif de stockage des énergies renouvelables sous la forme de chaleur et le procédé de restitution en tri génération. La présente invention concerne un dispositif de stockage considérable des énergies renouvelables sous la forme de chaleur, notamment l'énergie d'origine photovoltaïque, thermique solaire, renouvelable en général et un procédé de restitution selon l'invention sous la forme d'énergie thermique et plus particulièrement un procédé de restitution desdites énergie en tri génération. La présente invention concerne un dispositif de stockage à haute température, dans un important volume massique de pierres à forte inertie thermique, combinant l'électricité produite par les panneaux photovoltaïques et l'eau chaude produite par des capteurs thermiques solaires au sein du dispositif et l'énergie renouvelable en général, en vue d'une restitution ultérieure de 100 kilowatts à plusieurs centaines de mégawatts , surtout lors d'une forte demande de consommation en énergie électrique , et également de restituer ladite énergie stockée, sous la forme de chaleur pour produire du froid par adsorption et de l'eau chaude pour le chauffage et le sanitaire. Le problème de production et stockage de l'énergie électrique demeure un problème récurent, et l'évolution technologique et l'accroissement démographique compliquent de plus en plus l'équation entre les besoins et les ressources. Par rapport aux ressources énergétiques existantes certaines sont polluantes et épuisables notamment l'énergie fossile. Leur prix d'achat sont souvent imposés par la loi du marché et sont constamment en augmentation engendrant par conséquence des dépenses en constante augmentation. Devant de tels problèmes certains pays non ou peu producteurs de pétrole, se retrouvent avec une balance commerciale déficitaire s'aggravant au fil des années, si des solutions de compensation ne sont pas trouvées. L'utilisation de l'énergie fossile engendre également de graves problèmes sur le plan environnemental, de la santé, et surtout concernant les émissions de gaz à effet de serre dû principalement aux émissions de CO2. L'énergie renouvelable est une alternative indéniable et doit être l'option privilégiée pour apporter une réponse rapidement à l'équation énergétique actuelle.
L'énergie susmentionnée apporte une solution partielle à ce problème et ladite énergie suscite un intérêt de plus en plus grande car elle est inépuisable et gratuite.
Les panneaux photovoltaïques convertissent la lumière du soleil en électricité et demeurent une de ces solutions. On sait également qu'ils sont tributaires de l'état du soleil, rendant de ce fait cette solution aléatoire. Les éléments naturels interviennent aussi sur la rentabilité de l'installation, en outre les effets climatiques doivent être pris en compte. Les variations de l'ensoleillement tendent à positionner cette énergie en source d'énergie complémentaire et intermittente car la production d'électricité ne correspond pas toujours à la demande, c'est le maillon faible de cette source d'énergie. Les petites installations sont bien orientées pour pallier les besoins quotidiens d'énergie, et le surplus est revendu au réseau de distribution public. Les équipements sont dimensionnés par rapport aux besoins et la puissance est souvent équivalente d'une habitation à l'autre. Pour les grandes installations supérieures à 100 kWh, cette énergie est principalement injectée dans le réseau public de distribution d'électricité qui est ensuite absorbée par la demande en énergie via le réseau. Dans des périodes de faible consommation, les centrales sont obligées de ralentir la production électrique ou ce voir même être déconnectées du réseau, engendrant donc une perte sèche pour les propriétaires des installations, prolongeant d'autant les retours d'investissement si aucun système de stockage n'est prévu.
Devant un tel constat, des solutions de stockage du surplus de production seraient absolument nécessaire et vital afm de compenser les besoins en période de forte demande et également de pérenniser la filière. Ce problème est plus prépondérant pour des régions qui ne sont pas interconnectées. La puissance instantanée dépend du nombre de panneaux installés et l'investissement devient rapidement élevé ayant un incident immédiat sur le prix de l'énergie. Un investissement élevé, c'est-à-dire une production électrique dépendant de l'ensoleillement, du climat, un système de stockage sur batteries onéreux, rendant l'électricité d'origine photovoltaïque une énergie forte coûteuse avec un retour d'investissement à long terme.
Différentes solutions de production d'énergie existent où les rendements sont plus élevés, utilisant notamment la technologie de la cogénération et voire même la
tri génération. Ces solutions utilisent cependant toujours des énergie polluantes et génèrent des gaz à effet de serre forts nuisibles pour l'environnement et la couche d'ozone Les solutions de stockage existantes sont les batteries électrochimiques Ni-Cd, au plomb et lithium. Les batteries, au plomb, sont l'une des technologies les plus maitrisées et utilisées, qui sont sous deux types d'électrolytes, liquides ou gélifiés. Cependant, l'électrolyte gélifié n'accepte pas les surtensions. Le stockage sur ces batteries classiques couplé à l'installation est la solution la plus utilisée pour des installations dans des habitations isolées où le réseau d'électrique n'est pas est accessible, où le coût de raccordement est accessif ou techniquement irréalisable. Cette solution est plus adaptée pour des petites installations, où la capacité de stockage se limite la plus part du temps aux besoins de l'utilisateur, de plus avec un stockage réduit à une tension basse de l'ordre de 24 volts à 48 volts, nécessitante une recharge régulière. Son autonomie est souvent de quelques heures limitant encore l'efficacité de cette solution. Etant donné que la plus part des appareils électrique fonctionnement avec une tension plus élevé et en courant alternatif , une pluralité de batteries et des équipement de conversions en tension DC/AC sont nécessaires pour arriver à ce résultat. D'autres systèmes de stockage sur batteries plus puissantes existent également , la demande de brevet FR 2732 170 décrit un autre procédé de stockage d'énergie photovoltaïque haute tension à stockage personnalisé. Ce dispositif et procédé de stockage repose aussi sur une solution de batterie. Cependant ce système permet un plus fort stockage d'énergie de l'ordre de plusieurs kilowatts. Comme pour la précédente solution, à part la possibilité de stocker des tensions plus élevés, les inconvénients demeurent plus ou moins identiques. Ces solutions de stockage sur batteries de puissance restent de loin la solution économiquement privilégié malgré un coût d'acquisition restant toujours élevé. Devant l'accroissement des installations et l'engouement que suscite l'énergie renouvelable le problème de stockage demeure toujours. Les grandes entreprises concernées directement par la production d'énergie solaire ont orienté leurs recherches et développements vers le développement de nouveaux modules plus rentables mais ont négligé ou peu , la recherche sur des solutions de stockage. La demande énergétique sur le plan mondial tend à progresser considérablement et les pays émergeants deviennent en plus de nouveaux gros consommateurs et les technologies conventionnelles existantes ne correspondent plus aux critères environnementaux exigibles par rapport aux pollutions sur la planète. L'augmentation de la pollution, 1 `épuisement des ressources, favorisent une orientation vers les énergies renouvelables qui sont le photovoltaïque , l'éolienne et l'hydraulique, marémotrice, houle motrice , le volant à inertie. La demande de brevet FR 2941574 démontre une nouvelle solution de stockage en utilisant la force hydraulique. Le système utilise l'énergie électrique fournie progressivement en fonction de l'ensoleillement, alimentant une pompe qui pompera l'eau qui se trouve dans un récipient placé en aval pour remplir ensuite un autre récipient placé à une certaine hauteur en amont. Avec la quantité d'eau stockée l'utilisateur pourra selon ces besoins utiliser la force hydraulique pour faire actionner une turbine couplée à une génératrice pour produite de l'électricité. Le document FR2927959 afférent à une demande de brevet décrit une installation de génération d'énergie électrique à partir de l'énergie caractérisé par deux systèmes fournissant une source de chaleur , donc la première est une source thermique générée par des capteurs solaires fournissant un fluide caloporteur réchauffé par la soleil couplé à un deuxième source de chaleur où ledit fluide caloporteur est aussi réchauffé dans un moyen de stockage contenant des matériaux à changement d'état. Ce fluide caloporteur servira à porter un autre fluide dit fluide de service en l'occurrence le butane , selon la revendication 17 de ladite demande de brevet à une température de service permettant d'actionner une turbine à laquelle une génératrice est couplée pour produire de l'électricité. Le risque d'utilisation de butane comme fluide de service n'exempte pas le système contre des risques d'explosions. On connait également le stockage par air comprimé . Cette technologie est basé sur la compression d'air, soit dans une enceinte spécialement étudié, soit dans un stockage souterrain. La surproduction électrique est utilisée pour compresser de l'air via un compresseur, afin de 1' injecter dans une cavité en sous-sol par exemple et de le réutiliser ensuite, lorsque la demande d'électricité est plus forte, en actionnant des turbines et ensuite une génératrice afm de produire de l'énergie et répondre à la demande. Dans un autre domaine technique et en référence au brevet FR2922608 qui décrit un mode de stockage d'une grosse quantité d'énergie sous forme de chaleur dans deux enceintes pressurisées contenant des matériaux réfractaires poreux, dont une enceinte est à haute température et l'autre à basse température, utilisant comme fluide caloporteur un gaz échauffé en l'occurrence l'argon. Le réchauffement du dit gaz est réalisé par le passage du fluide à travers des matériaux réfractaire creux préalablement chauffé par des résistances .Le fluide circule par dans des canalisations d'une enceinte à l'autre par l'intermédiaire d'un compresseur et en circuit fermé. Durant la phase de décharge la chaleur entre l'enceinte haute température et l'enceinte basse température est transformé en énergie mécanique par un ensemble turbine compresseur actionnant une génératrice. Un tel dispositif demande un déploiement technologique important et de surface de stockage énorme engendrant également un fort coût d'investissement et est destiné uniquement pour la restitution de chaleur en vue de produire de l'électricité. Concernant la production d'énergie par le biais de la Co/tri génération les sources d'énergie utilisées sont le gaz , le fioul, la biomasse. Pour la cogénération par le biais de l'énergie renouvelable la demande de brevet FR2727790 utilise des modules solaires hybrides photovoltaïque et thermique fonctionnant en cogénération de chaleur et d'énergie électrique en réchauffant un gaz et par échange de chaleur peut produire de l'énergie avec un rendement thermique maximum. Cependant ces dispositifs susmentionnés ne répondent pas aux problématiques de stockage d'électricité et d'énergie renouvelable en général avec une restitution desdites énergies, ultérieurement, et/ou immédiatement en tri génération.
Le dispositif et procédé de restitution selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients qui consiste à stocker sous la forme de chaleur à très haute température de l'énergie électrique photovoltaïque, de l'énergie thermique solaire et des énergies renouvelables en générale, caractérisé par l'utilisation de pierres à forte inertie thermique plus particulièrement la stéatite, ou toute autre pierre à inertie thermique , comme moyen de stockage puis pour la restituer ensuite par transfert thermique, en générant de la vapeur d'eau, apte à actionner mécaniquement une turbine à détente couplé in fine à une génératrice pour fabriquer de l'électricité, et/ou également de la chaleur pour produire du froid par échange thermique et l'eau chaude pour le chauffage. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de stockage des énergies renouvelables sous la forme de chaleur et la restitution sous la forme de vapeur, permettant de générer par transfert thermique et par des échangeurs de chaleurs, la tri génération, caractérisé par la combinaison de deux sources énergies, l'électricité des panneaux photovoltaïques et 1' eau chaude des capteurs thermiques solaires. Le dispositif de stockage et procédé de restitution comprenant : -des moyens de production des énergies renouvelables. -un moyen de stockage sous la forme de chaleur, des énergies d'origine photovoltaïques. 10 -un moyen de stockage de l'énergie solaires thermiques. -un dispositif de stockage de l'énergie photovoltaïque avant transformation en vapeur. -un procédé de restitution en tri génération, de l'énergie stockée, sous la forme de l'électricité, de la chaleur, d'eau chaude, et les dispositifs de mise en oeuvre du procédé. -un dispositif de stockage de divers fluides caloporteurs par accumulation de chaleur 15 sensible, notamment le fluide caloporteur issu d'énergie thermique solaire. -des moyens d'alimentation en eau froide. -un dispositif de détente de la vapeur haute pression. -des moyens de transport, circulation et de commandes automatisées du fluide de service. - des différents fluides caloporteurs, des moyens de transports et d'automatismes. 20 L'invention est caractérisée par : - une pluralité de blocs de pierre à forte inertie thermique pour le stockage d'énergie, et - un générateur de vapeur stockeur de chaleur à double fonctions isolé thermiquement, et - une rampe de refroidissement/alimentation à double fonctions, et - une cuve commune de stockage de fluides caloporteur à double fonctions, et 25 - un réservoir de détente de vapeur échangeur de chaleur à triple fonctions. Les possibilités d'utilisations des différentes sources d `énergie pour le stockage et la restitution desdites sources d'énergie sont indiquées à titre d'exemples et non limitatifs. La présente invention consiste à stocker d `énorme quantité d'énergie électrique, d'origine photovoltaïque, sous la forme de chaleur haute température, par le biais de 30 résistances chauffantes, dans un volume massique de pierre naturelle d'origine minérale à forte inertie thermique la stéatite et l'énergie thermique solaire sous la forme de chaleur sensible dans le même matériau, dont les caractéristiques seront détaillées ci-après, et la restitution en utilisant comme fluide caloporteur de l'eau en phase vapeur. La vapeur, issu de ce transfert thermique, est généré par contact de l'eau avec la chaleur latente stockée dans la pierre à forte inertie thermique, logées dans un générateur double emploi, plus exactement dans un générateur de vapeur stockeur de chaleur, et apte à actionner mécaniquement une turbine basse pression à détente et ensuite un générateur pour produire de 1' électricité. Selon un mode de réalisation, un dispositif pour stocker de l'énergie électrique d'origine photovoltaïque d'une part, et l'eau chaude d'origine thermique solaire d'autre part, sous la forme chaleur dans un matériau d'origine minéral à forte inertie thermique et le procédé de restitution comprenant une ou plusieurs caractéristiques détaillées ci-après une à une ou suivant des combinaisons techniquement possibles : A) Une pluralité de panneaux solaires mixte, photovoltaïque et thermique à haut rendement permettant, d'une part d'alimenter en électricité les résistances logées dans 15 le blocs de briquettes de pierres à forte inertie thermique, introduit in situ dans un générateur de vapeur stockeur de chaleur, et d'autre part d'alimenter en fluide caloporteur une cuve commune de stockage de fluides caloporteurs, placée en aval où converge également d'autres fluides caloporteurs et dans laquelle des blocs de pierre à forte inertie thermique sont également logés stockant de ce fait la chaleur sensible 20 dudit fluide caloporteur. L'utilisation des panneaux photovoltaïque et des panneaux thermiques solaires traditionnels peut aussi être envisager. B) L'énergie électrique sortant des panneaux photovoltaïques sera envoyé vers un ensemble de résistances chauffantes boudinées en alliage fer-chrome-alu d'une puissance 25 variable de 0° à 1450°, d'une capacité de chauffage en continue de 1300° Celsius, et ayant un point de fusion à 1500° Celsius. Les résistances transformeront l'énergie électrique en énergie thermique sous la forme de chaleur. Pour le stockage de l'énergie thermique sous la forme de chaleur, il est utilisé une pluralité de briquettes de pierres à forte inertie thermique, de préférence dans de la 30 stéatite ou quelconque autres matières ayant des propriétés de stockage de la chaleur, où les caractéristiques se rapproche de la stéatite. Ces briquettes de pierres à forte inertie thermique sont traversées de plusieurs orifices cylindriques, disposées les unes contre les autres et longitudinalement afm de loger lesdites résistances chauffantes dans les orifices prévues à cet effet. Cette volonté de limiter la puissance de chauffe, d'une résistance à 1450°, est en fonction des imites des matériaux de chauffent économiquement disponible sur le marché. Le stockage de l'énergie est aussi en rapport avec la taille du ou des générateur(s) de vapeur stockeur(s) de chaleur et la quantité de chaleur à stocker qui peut varier, de 4 MJ à 40 MJ pour les petites installations, de 400 MJ à plus de 40000 MJ pour des installations de stockage plus importantes. L'énergie électrique à stocker est en KWh et le stockage sous la forme de chaleur sera convertie en kilojoules ou mégajoules et au vue de la capacité calorifique volumique de la stéatite, qui est de 3000KJ/m3.C°, le pouvoir de stockage en chaleur est considérable et non limitatif, et -la composition de la stéatite est : Talc de 40 à 50 % Magnésite 40-50 % Chlorite 5-10%, et - et de caractéristiques suivantes : Masse spécifique 2980 kg/m3 Résistance à la pression 25Nm/m2 Résistance à la flexion - parallèle 16,8 Nm/m2 - Perpendiculaire 15,7 Nm /m2 Dureté - après traitement de la surface 4 Mohs Dilatation à 500° Celsius 0,0017%/°C Point de fusion 1630 à 1640 °Celsius Capacité calorifique - Volumique 3000 KJ/ m3.°C Conductivité thermique 6,4 W/mK Les briquettes de pierres à forte inertie thermique seront de forme et de dimensionnement variable et assemblées puis enveloppées dans un fourreau en métal l'une contre autre disposés dans un générateur de vapeur stockeur de chaleur. Les résistances alimentées par l'énergie électrique, provenant des panneaux photovoltaïques, réchauffent par rayonnement ou par conduction, les matériaux à forte inertie thermique stockant la chaleur pour ensuite transformer l'eau pulvérisée à l'intérieur du générateur en vapeur à stockeur de chaleur en vapeur de service. L'assemblage des briquettes dans ledit fourreau forme un bloc composé de plusieurs briquettes de pierres à forte inertie thermique. L'énergie stockée, sous la forme de chaleur, représente la température T2 comprise entre 20° à 1200 ° Celsius, et qui sera en rapport également avec la taille de l'installation et de la puissance.
C) Tandis que le stockage du fluide caloporteur, issu de 1 'énergie solaire thermique, sera effectué sous la forme de chaleur sensible dans un volume massique de pierres à forme inertie thermique, la stéatite. Ledit fluide caloporteur sera stocké et conserver dans une cuve commune de stockage, à une température comprise entre 65° à 75°, en attente d'utilisation quand le procédé de restitution sera déclenché.
D) Une rampe commune de refroidissement des buses à pulvérisation d'eau contrôlée et alimentation en eau préchauffée le générateur de vapeur stockeur de chaleur comprenant: b- un dispositif de refroidissement des buses à pulvérisation d'eau contrôlée caractérisé par une arrivée d'eau froide, issu du réseau public, permettant de refroidir, via la rampe commune, les lesdites buses à pulvérisation d'eau contrôlée . Ce dispositif permet de maintenir à une certaine température les éléments de pulvérisation d'eau avant la phase de restitution d'énergie par le déstockage de chaleur. Le fluide sera ensuite récupéré dans la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs, et a- un dispositif de pulvérisation d'eau préchauffée , de température Ti comprise entre 65° à 90° Celsius, caractérisé par des buses de pulvérisation d'eau contrôlée à jet variable, équipées de clapets anti-retours, permettant d'alimenter par pulvérisation, et progressivement, via une pompe haute pression et un système de commande automatisée, un générateur de vapeur à stockeur de chaleur, et par transfert thermique, transformera ladite eau préchauffée en vapeur quasi instantanément . La durée de la pulvérisation d'eau préchauffée doit correspondre aux besoins en vapeur et selon la quantité d'énergie à produire.
Le fonctionnement de ce dispositif est basé sur la conception d'une rampe commune refroidissement/d'alimentation, représentant 2 circuits en un et avec 2 types de fonctionnement distincts , dont le premier pour le refroidissement, et le second pour alimenter en eau préchauffée le générateur de vapeur stockeur de chaleur : a- le premier circuit est un circuit de refroidissement à l'eau froide, provenant du réseau de distribution public, équipé de buses à pulvérisation d'eau contrôlée et de clapets anti-retour à bille, couplé à une pompe à basse pression, permettant de refroidir les buses à pulvérisation d'eau contrôlée lors de la phase de stockage d'énergie. Ce fluide de refroidissement devenu fluide caloporteur pour la circonstance, par contact avec les buses chauffées lors de la phase de stockage de chaleur, sera ensuite stocké dans une cuve commune à stockage de fluides caloporteurs, et b- le second circuit permet l'alimentation en eau préchauffée, dit fluide de service , à haute pression le générateur de vapeur stockeur de chaleur. Cette eau préchauffée, issu de la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs, sera la résultante du mélange des divers fluides caloporteurs , à une température Tl comprise entre 65° à 90°. L'utilisation de ce système d'alimentation permet d'avoir une économie d'énergie énorme car il est plus facile et économique de transformer une masse d'un litre d'eau divisée en plusieurs millilitres ( gouttelettes ) d'eau préchauffée en vapeur, que de transformer une masse homogène d'un litre eau préchauffée en vapeur. Le gain se fera alors en durée, en énergie, et ainsi le rendement du système sera augmenté. Pour cela ,il est équipé d'une pompe haute pression et d'un électrovanne à commande électromagnétique et de clapet anti retour ,donnant une circulation précise du fluide. Ces dispositifs, installés en amont du circuit primaire d'alimentation du générateur de vapeur stockeur de chaleur, permettent de pulvériser l'eau préchauffée à une pression supérieur à la pression au sein du générateur de vapeur stockeur de chaleur. Cette eau provenant de la cuve commune de stockage de fluide caloporteurs alimente le générateur de vapeur stockeur de chaleur afin de produire de la vapeur. Une autre pompe basse pression et une électrovanne à commande électromagnétique, installés cette fois sur le circuit d'arrivée d'eau froide en amont de la rampe des buses à pulvérisation d'eau contrôlée, amène l'eau froide jusqu'à l'intérieur de ladite rampe puis ressort par l'autre extrémité de ladite rampe en refroidissant au passage lesdites buses à pulvérisation d'eau contrôlée en réinjectant de ce fait, ledit fluide de refroidissement devenu pour la circonstance un autre fluide caloporteur, dans la cuve commune de stockage de fluide caloporteur. Ce cycle, de refroidissement puis d'alimentation, est doublement avantageux car il permet d'une part, le refroidissement de la rampe dans laquelle des buses sont installées in situ, et d'autre part , de participer à la constitution du stock de fluides caloporteur par récupération de la chaleur. E) Le dispositif de stockage des énergies renouvelables sous la forme de chaleur et le procédé de restitution est basé sur un modelé de générateur de vapeur stockeur de chaleur à double fonctions, isolé thermiquement, dont la première fonction , expliquée plus haut, est de stocké in situ l'énergie sous la forme de chaleur et la deuxième de restituer in situ, la chaleur stockée sous la forme de vapeur d'eau par transfert thermique. La conversion de la chaleur en vapeur est effectuée dans un générateur de vapeur stockeur de chaleur. Ce dispositif est composé d'une enceinte cylindrique en acier carbone haute résistance formant la paroi externe et hautement isolé thermiquement. L'alimentation en eau préchauffée, à température Tl, sera effectuée par un système de buses à pulvérisation d'eau contrôlée sous haute pression, via la rampe commune de refroidissement/alimentation, dont la fonctionnalité a été décrit plus haut. Ladite enceinte générateur de vapeur stockeur de chaleur, comporte des ouvertures à travers lesquelles une pluralité de fourreaux est positionnée horizontalement et de manière espacée. Lesdits fourreaux sont en forme de tube, de formes géométriques différentes, sera de la même matière que le matériau utilisé pour fabriquer ledit générateur de vapeur stockeur de chaleur puis soudé à sa paroi intérieure et extérieure.
L'une des extrémités ,desdits fourreaux, sont soudés sur la paroi interne ,dudit générateur de vapeur stockeur de chaleur, et l'autre extrémité traversant la paroi opposée, est soudée solidairement à l'ensemble, permettant de recevoir les blocs de briquettes de pierres à forte inertie thermique par coulissement. L'introduction desdits blocs de briquettes de pierres à forte inertie thermique se fera par coulissement et de l'extérieur dudit générateur de vapeur stockeur de chaleur facilitant également la maintenance.
Un espacement est prévu entre les fourreaux et peut représenter le double en taille desdits fourreaux. Cette espace entre les fourreaux permet la circulation libre, de haut en bas et à travers de l'ensemble des fourreaux, de la chaleur latente et la vapeur et ne constitue pas dé ce fait une séparation dans générateur de vapeur stockeur de chaleur.
Le générateur de vapeur stockeur de chaleur est un des éléments essentiels du dispositif de stockage d'énergie et du procédé de restitution car son rôle est doublement avantageux, premièrement pour le stockage de l'énergie à température T2 et deuxièmement pour la production de vapeur, dite vapeur de service. La quantité de chaleur nécessaire pour permettre de vaporiser quasi immédiatement, le fluide de service qui est à la température Tl, résultante du mélange de divers fluides caloporteurs dans la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs et le déstockage de chaleur T2 dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur, correspondent à la différence d'enthalpie de vaporisation. C'est-à-dire la différence entre la température T1 et la température T2 ou ( Tl est la température du fluide de service) et (T2 est la quantité de chaleur, en température, à déstocker nécessaire pour fmaliser la vaporisation à 100° Celsius à l'intérieure du générateur de vapeur stockeur de chaleur). La variation d'enthalpie de vaporisation, du changement de l'état liquide à l'état gazeux, du fluide du service peut représenter 10% à 35% de chaleur latente de vaporisation à ponctionner directement dans le stock de chaleur contenu dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur. L'énergie nécessaire pour transformer un litre d'eau en vapeur est représenté par la formule E= m.Cp.AO où A0 = quantité de température de vaporisation de l'eau à 100° (T2) - température de l'eau ambiante ou préchauffé dans la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs (Ti), m représentant la masse de l'eau, et Cp sa capacité thermique massique, ainsi on obtient E = m.Cp.(T2 - Ti). C'est ainsi , l'enthalpie de vaporisation nécessaire pour faire passer l'eau de l'état liquide à l'état gazeux sera proportionnelle à la température du fluide de service déterminant de ce fait le rendement du système, avec une première remarque que le système génère un rendement supérieure à 100 % La transformation en vapeur dudit fluide de service nécessite moins d'énergie en T2 que la transformation d'une eau à température ambiante. Le rendement global du dispositif de stockage de l'énergie et le procédé de restitution est également en fonction du choix des turbines à détente fonctionnant à basse pression 4 bars .I1 est constaté que la production peut largement compenser le côté intermittent de l'énergie photovoltaïque et renouvelable en général, du fait que le production de la vapeur sera beaucoup plus importante dans le sens où le stockage est effectué par deux sources de chaleurs. Leurs combinaisons permettent un taux de stockage plus élevé et une meilleure gestion du déstockage. Avantageusement la conception et la présence de la cuve de stockage de fluides caloporteurs permette une augmentation importante du rendement du système dans sa globalité rajouter à cela la solution de pulvériser, ladite eau préchauffée dit fluide service, dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur. F) Le système intègre également une cuve commune de stockage de fluides caloporteurs contenant un mélange de fluides caloporteurs, de température Ti comprise entre 65° à 90° Celsius notamment les fluides provenant des panneaux solaire, de la rampe de refroidissement, du condenseur, mais également du réservoir de détente de vapeur échangeur de chaleur et aussi des échangeurs de chaleurs . Ce dispositif de stockage de chaleur sensible caractérisé par le fait que des blocs composés de briquettes de pierres à forte inertie thermique sont incorporés dans ladite cuve et que lesdits blocs de pierres à forte inertie thermique sont enveloppés dans des fourreaux étanches de la même matière que la cuve et soudés solidairement aux parois internes de ladite cuve à stockage de fluides caloporteurs. De manière avantageuse ce dispositif de stockage de chaleur sensible, par des blocs composés de briquettes de pierres à forte inertie thermique dans ladite cuve, est particulièrement favorable pour maintenir le mélange, des différents fluides caloporteurs, à une température Ti comprise entre 65° et 90°. Le mélange des différents fluides caloporteurs génère un fluide de service unique permettant d'alimenter en eau préchauffée un ou plusieurs générateurs de vapeur stockeurs de chaleur.
On remarquera que les blocs de briquettes de pierres à forte inertie thermique ne sont pas équipés de résistances de chauffantes.
Le réchauffement desdits blocs de briquettes de pierres à forte inertie thermique, sera effectué par transfert thermique et par contact avec les différents fluides caloporteurs et constitue aussi une solution de stockage d'énergie thermique solaire. La cuve commune de stockage de fluides caloporteurs, calorifugée, récupère par 5 le collecteur situé en hauteur, les fluides caloporteurs de l'ensemble du dispositif de stockage d'énergie et du procédé de restitution de ladite énergie stockée. Lors de l'initialisation du dispositif de stockage d'énergie selon l'invention le premier fluide caloporteur provient de l'ensemble de l'installation des panneaux solaire mixte . Plus particulièrement de la partie solaire thermique puis également du dispositif de 10 refroidissement de la rampe commune de refroidissement et d'alimentation du ou des générateurs de vapeur stockeurs de chaleur, aussi des diverses récupérations au sein de l'installation par exemple les condensats. Les divers condensats générés lors du processus de restitution de l'énergie stockée, proviennent du réservoir de détente échangeur de chaleur et aussi des deux autres 15 échangeurs de chaleur dédiés au réchauffement de l'eau chaude et de l'échangeur servant au réchauffement du fluide caloporteur pour la production du froid par adsorption. La cuve de stockage de fluides caloporteurs est une enceinte en acier inoxydable calorifugé contenant un ensemble de blocs de pierres à forte inertie thermique installé à l'intérieur de fourreaux de protection. Lesdits fourreaux sont disposés dans ladite 20 enceinte, soudés aux parois internes et espacés de manière à laisser les fluides caloporteurs circuler et se mélanger librement. De toute évidence, les différents fluides caloporteurs n'auront pas tous la même température de part leurs différentes provenances. Le rôle principal dudit réservoir à stockage des fluides caloporteurs est prépondérant au sein du dispositif de stockage et de 25 restitution d'énergie. Plus exactement, les différents fluides caloporteurs seront amalgamés in situ dans ladite cuve afin d'obtenir un fluide unique de service, caloporteur, à la température comprise entre 65° à 90° représenté en Tl. Un accumulateur disposé en amont entre ladite cuve, permet de stocker l'eau 30 chaude des panneaux solaires avant d'être réinjecter dans la cuve commune de stockage de fluide caloporteur.
G) L'alimentation en eau du dispositif de stockage d'énergie et la restitution est assuré par un premier dispositif alimentant directement des capteurs solaires et un deuxième dispositif alimentant , via une pompe basse pression la rampe commune double fonctions refroidissement/alimentation.
H) Le fonctionnement du procédé de restitution de l'énergie stockée est basé sur deux circuits de vapeur distincts dont , le premier CP 1 relie le générateur de vapeur stockeur de chaleur aux turbines in fine et le second CS2, fait passé la vapeur de service par un réservoir de détente échangeur de chaleur placé en aval du générateur de vapeur stockeur de chaleur et en amont des turbines.
Ledit réservoir de détente échangeur de chaleur permet de collecter, par le biais d'un régulateur automatique de pression, la vapeur de service provenant du générateur de vapeur stockeur de chaleur quand la pression de la vapeur et la température sont respectivement supérieures à 13 bars et 150 ° Celsius. I) Un réservoir de détente de vapeur échangeur de chaleur, situé en aval sur le 15 circuit secondaire CS2 fonctionnant à la fois comme un circuit refroidissement et de détente contenant deux sous-circuits en forme de serpentin. Le premier sert à réchauffer de l'eau chaude pour le chauffage et/ou l'eau chaude sanitaire et le deuxième circuit est relié à un échangeur de chaleur placé en cascade par rapport au réservoir détente échangeur de chaleur servant à réchauffer un fluide 20 caloporteur pour la production du froid, comme par exemple la climatisation par adsorption. Ledit réservoir de détente échangeur de chaleur permet de collecter, par le biais d'un régulateur automatique de pression et les autres organes de commandes automatiques, la vapeur provenant du ou des générateurs de vapeur stockeur de chaleur 25 quand la pression de ladite vapeur et la température sont respectivement supérieures à 13 bars et 150 ° Celsius. Le rôle avantageux de ce dispositif est triple , premièrement de détendre la pression, de ladite vapeur, quand les valeurs d'utilisations sont supérieures aux valeurs requises , c'est-à-dire 4 bars par turbine et 150°environs. 30 On comprend bien que la vapeur passe obligatoirement par le réservoir de détente échangeur de chaleur , via le circuit secondaire CS2, pour ensuite alimenter les turbines à détente. Il est précisé que le basculement de la circulation de ladite vapeur du circuit primaire CP1 vers le circuit secondaire CS2 s'effectuera progressivement et inversement par les dispositifs de commandes automatiques . Le deuxième avantage est obtenu par l'utilisation et la présence de vapeur pour réchauffer un fluide, de préférence l'eau, qui circule en circuit fermé ou ouvert , selon qu'on veut réchauffer ledit fluide pour le chauffage ou l'eau chaude sanitaire. Ce circuit, dont une partie est en serpentin, est intégré in situ dans le réservoir de détente échangeur de chaleur. Le troisième avantage consiste à réchauffer également un fluide de préférence l'eau, qui circule en circuit fermé dont une partie dudit circuit est en serpentin et situé à l'intérieur du réservoir de détente échangeur de chaleur , et l'autre partie dans second échangeur de chaleur, intégré en aval du dispositif , permettant de réchauffer ensuite un second fluide réfrigérant permettant d'alimenter, en source de chaleur, un dispositif de production de froid par adsorption.
Comme décrit plus haut, la configuration même du dispositif de stockage d'énergie et de restitution permette de faire évoluer l'installation vers une solution de tri génération selon l'invention d'une part, et d'autre part, sur le processus mise en oeuvre pour restituer l'énergie stockée. Le fait de combiner deux sources solaires, le photovoltaïque et le thermique solaire, permet une bonne maitrise du déstockage de l'énergie et compléter de ce fait, par la solution technique d'alimenter en eau préchauffée et par pulvérisation le générateur de vapeur stockeur de chaleur. La vaporisation quasi immédiate, de ladite l'eau préchauffée, dans ledit générateur de vapeur stockeur de chaleur, permet la tri génération. C'est-à-dire : une source énergétique le soleil générant trois sources énergétiques l'électricité, l'eau chaude pour le chauffage et/ou l'eau chaude sanitaire et de la chaleur pour la climatisation par absorption. En outre et selon les besoins en source de chaleur, du dispositif susmentionné, une pluralité de générateurs de vapeur stockeurs de chaleur peut être couplée in fine.
J)Un ensemble de conduites calorifugées permet le transport du fluide caloporteur, à une température compris entre 65° à 75° Celsius issu des panneaux thermiques solaires, vers la cuve commune de stockage de fluides caloporteurs. En outre, les différents fluides caloporteurs proviennent des panneaux solaires, du circuit de refroidissement servant à refroidir les buses à pulvérisation d'eau contrôlée, des turbines après la détente de la vapeur, du condenseur et des échangeurs de chaleur et du réservoir de détente échangeur de chaleur. Les liaisons entre le générateur de vapeur stockeur de chaleur, la cuve commune de stockage de fluides caloporteurs , les turbines, le réservoir de détente échangeur de chaleur et l'échangeur de chaleur seront effectuées par des conduites calorifugées et aussi par des dispositifs de contrôles et de commandes automatisées.
Le transport de la vapeur de service se fera par des conduites, primaire CP 1 et secondaire CS2 calorifugées, équipées de dispositifs permettant la circulation ou non de ladite vapeur de service lors de la phase de restitution d'énergie. Les condensats générés par le réservoir de détente échangeur de chaleur , des turbines et autres échangeurs de chaleur sont ensuite stockés dans la cuve commune de 15 stockage de fluides caloporteurs. L) Un ensemble de dispositif de commande pour automatiser le fonctionnement des fluides caloporteurs de l'ensemble de conduites susmentionnées et également le fluide de service comprenant : a- électrovannes motorisés, régulateurs de pression , capteurs de pression et de 20 température, de clapets anti retour, de purges et autres dispositifs de commandes. b- Un armoire de commande permettant ,via des automates, de piloter les différents organes de commande , 1' alimentation en eau du générateur de vapeur à stockage de chaleur et la production d'électricité via les turbines. Lorsque la phase de production de vapeur est déclencher le générateur de vapeur 25 stockeur de chaleur doit se vider de l'air contenu dans ledit générateur de vapeur stockeur de chaleur, une purge et un dispositif automatique est prévu pour cette opération. Ainsi, la vapeur de service actionne une turbine à détente en entrainant par son axe de rotation un ensemble de générateur électrique couplé in fine produisant de 30 l'électricité. Selon une variante non illustré dans le dispositif et procédé de l'invention, le générateur de vapeur stockeur de chaleur peut être à la fois un dispositif de stockage de la chaleur avec génération de vapeur, comme décrit plus haut et/ou un dispositif de stockage de chaleur échangeur de chaleur in situ. Dans ce cas, le dispositif est équipé alors de blocs composés de briquettes de pierres à forte inertie thermique ou de quelques matières que ce soit répondant aux caractéristiques des matières à forte inertie thermique et équipés de résistances chauffantes, et traverser par des tubes qui sont disposés à l'intérieur d'une orifice centrale afin de réchauffer un fluide de préférence l'eau pour l'usage de chauffage de bâtiment et eau chaude et également pour le production de vapeur saturée.
Avantageusement ce dispositif de stockage et de restitution d'énergie d'origine photovoltaïque, thermique solaire en particulier et renouvelable en général permet une adaptabilité pour tout les types de besoin et notamment dans des zones urbaines car le dispositif de stockage et de restitution d'énergie est 100 % écologique. Ainsi, le dispositif de stockage d'énergie sous la forme de chaleur et sa restitution selon l'invention utilise ce type et non limitatif de générateur de vapeur stockeur de chaleur qui peut à la fois produire de la vapeur pour non seulement produire de l'électricité mais aussi de la vapeur pour chauffer les bâtiment puis l'eau chaude sanitaire et également de la chaleur pour la climatisation pour les système de climatisation par adsorption et de ce fait cette invention peut avoir une configuration en restitution d'énergie en tri génération 100 % écologique. L'invention et ses avantages seront mieux compris suivant la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et non limitatif et faite référence aux figures suivantes dans lesquelles : La figure 1 est une représentation de l'installation selon l'invention.
La figure 2 est une variante à la figure 1 , de l'installation selon autre mode de réalisation de l'invention avec un deuxième générateur de vapeur stockeur de chaleur connecté au dispositif initial. La figure 3 est une variante à la figure 1 et 2 de l'installation selon autre mode de réalisation la plus avantageuse de l'invention combinant deux échangeurs de chaleur pour 30 la restitution d'énergie en tri génération.
La figure 4 est une représentation en coupe et une vue face d'une briquette de pierre à forte inertie thermique la stéatite avec des orifices pour le logement des résistances chauffantes selon l'invention. La figure 5 est une représentation en coupe et une vue face d'une briquette de pierre à forte inertie thermique la stéatite avec des orifices pour le logement des résistances chauffantes et d'un tube en acier pour la passage d'un fluide caloporteur selon l'invention. La figure 6 est une représentation en coupe et une vue de face du générateur de vapeur stockeur de chaleur avec le positionnement des fourreaux contenant les briquettes de pierres à forte inertie thermique la stéatite et également le positionnement desdites briquettes formant un bloc. La figure 7 est une variante représente en coupe et une vue de face du générateur de vapeur stockeur de chaleur avec le positionnement des fourreaux contenant les briquettes de pierres à forte inertie thermique la stéatite avec les résistances chauffantes aux extrémités et le tube en son centre . La figure 8 est une représentation en coupe et une vue de face de la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs avec le positionnement des compartiments contenant les blocs de pierres à forte inertie thermique et également le positionnement desdits blocs et aussi l'arrivée et sortie des fluides caloporteurs.
Sur la figure 1 , un dispositif de stockage de l'électricité d'origine photovoltaïque et de l'énergie thermique d'origine solaire caractérisé par les éléments suivant: Une installation de source solaire représentée par des panneaux mixte 1 composé de panneaux photovoltaïque 2 pour l'électricité et de panneaux solaire thermique3 pour la production d'eau chaude et une source d'eau froide 4 pour alimenter les panneaux solaire, la conduite 3c est reliée à la cuve commune de stockage de fluide caloporteur 5 et un moyen de production de vapeur 6. L'ensemble des panneaux photovoltaïque est relié au dispositif de stockage de chaleur par des câbles électrique 2a. Les étapes d'initialisations du système commence premièrement par un apport en eau par l'arrivée d'eau froide 4 pour alimenter les panneaux solaire thermique 3, 30 deuxièmement par l'arrivée d'eau froide 4b, alimentant la rampe de refroidissement 14, et troisièmement par l'activation des panneaux photovoltaïque 2 afm d'alimenter en énergie les résistances 8 logées dans les blocs de pierre à forte inertie thermique 7, situés au sein du générateur de vapeur stockeur de chaleur, pour commencer l'opération de stockage d'énergie. Pendant la phase de stockage d'énergie, les panneaux photovoltaïque 2, fournis de l'énergie aux blocs à inertie thermique 7 alimentant de ce fait les résistances 8 insérées dans les blocs de pierre à forte inertie thermique 7. Lors de cette phase de stockage les différents blocs de pierre à forte inertie thermique 7 et résistances 8 sont alimentés par gradient de température, afm d'équilibrer la charge et éviter tout risques de dilatation trop importante des fourreaux1 1, contenant les blocs de briquettes pierres à forte inertie thermique7 positionnés horizontalement ,à travers dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6. L'armoire de commande 12 permet de contrôler les différents étapes de stockage d'énergie. La période de stockage correspond à la quantité d'énergie produite par l'ensemble des panneaux mixte 2 que compose l'installation, quand le réseau public ne peux plus absorber du fait d'une trop grande production et également lorsqu'on souhaite différer la production d'énergie. La quantité de chaleur stockée dans les blocs de briquettes pierres à forte inertie thermique 7 est comprise avec un minimum de 20° à plus de 1200° Celsius.
Cette limite volontaire de 1200° de chaleur stockée est en fonction des limites des matériaux de chauffent économiquement disponible sur le marché. Le stockage est fonction aussi du dimensionnement du générateur de vapeur stockeur de chaleur qui peut varier, de 4 MJ à plus 40 MJ pour les petites installations, de 400 MJ voire plus de 40000 MJ pour des installations plus importantes.
Avantageusement ce dispositif de stockage et de restitution d'énergie d'origine photovoltaïque ,thermique solaire en particulier et renouvelable en général permet une adaptabilité pour tout les types de besoin. Pendant cette période de stockage, la chaleur s'est accumulée dans l'ensemble de l'enceinte générateur de vapeur stockeur de chaleur 6, une rampe 14 situé au dessus et sur les côtés du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 permet de refroidir les buses à pulvérisation d'eau contrôlée 15 introduites à moitié dans les orifices effectuées dans la paroi du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 puis fixées solidairement par un dispositif de fixation adapté. Les buses à pulvérisation d'eau contrôlée 15 sont équipées de clapets anti-retour à bille 16. La rampe 14 de refroidissement permet dans un premier temps de refroidir les buses à pulvérisation d'eau contrôlée 15, le refroidissement se fait par le biais le circuit 17, d'où l'eau froide 18 arrive par le réseau public puis évacuée par la conduite 19 vers la cuve commune à stockage de fluide caloporteur 5. L'électrovanne 22a est ouverte. La circulation du fluide de refroidissent s'effectue par une pompe 20 situé en amont du circuit de transport du liquide de refroidissement .
Lors de la phase de refroidissement des buses à pulvérisation d'eau contrôlée 15, ledit fluide de refroidissement devient un fluide caloporteur 18a, par contact avec les buses à pulvérisation contrôlée 15, de la rampe de refroidissement 14. Ce réchauffement est le fait de la loi de Fourrier car les éléments tels que le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6, les fourreaux 11, les blocs de briquettes de pierres à forte inertie thermique et les buses à pulvérisation d'eau contrôlée forment un ensemble où la chaleur est communicative, du fait que le dispositif transforme l'électricité issu des panneaux photovoltaïque 2 en chaleur stockée. La température sera fonction du temps de stockage et de la quantité d'énergie à stocker. Le fluide caloporteur 18a est évacué vers le cuve commune à stockage de fluides caloporteurs 5, afm d'être réutiliser ultérieurement pour alimenter le générateur de vapeur à stockage de chaleur 6, lors de la phase de production de vapeur. On comprend bien que la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs 5 est un dispositif dans lequel les différents fluides devenus fluides caloporteurs convergent, se mélangent, afin d'obtenir un fluide de service 23, dont la température sera comprise entre 65° à 90°. Le fluide caloporteur 3a stocké dans l'accumulateur 3b issu des panneaux solaires thermiques à haut rendement 3 du système de panneaux solaire mixte 1 est stocké également dans la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs 5 . Ce fluide caloporteur 3a de température comprise entre 65° à 75 ° Celsius sera mélangé dans la cuve commune de stockage de fluides caloporteurs 5 avec le fluide 18a provenant du circuit de refroidissement de la rampe 14 devenu pour la circonstance un fluide caloporteur afin d'obtenir un fluide de service caloporteur 23, prêt pour être pulvériser dans générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 . Le mélange du fluide caloporteur 3a ,18a dans la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs 5 permet d'obtenir un autre fluide de service 23 de température comprise entre 65° et 95°. L'utilisation de ce fluide, dit fluide de service 23 permet d'obtenir une évaporation quasi immédiate, lors du chargement de phase du liquide de l'état liquide à l'état gazeux, dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6, dudit fluide de service 23, également d'éviter un trop grand écart de température, lors dudit changement de phase.
La combinaison de plusieurs sources de fluides caloporteurs 3a,18a, dans un premier temps, permet d'optimiser le rendement global de l'installation lors de la restitution d'énergie, du fait que lors de la pulvérisation du fluide de service 23 dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6. Le besoin en chaleur supplémentaire pour le changement de phase de l'état liquide 15 à l'état gazeux, dudit fluide de service 23 représente 10 à 35 % ponctionner dans ce cas, directement dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6. Il est à noter que cette solution d'utiliser des panneaux solaire mixtel combinant le photovoltaïque et thermique solaire, permet avantageusement de rationnaliser l'espace utile pour une installation des panneaux solaire d'une part, et d'autre part, 20 d'augmenter le rendement en combinant les deux sources d'énergie, permettant ainsi d'augmenter considérablement le rendement. L'étape suivant décrit le fonctionnent du dispositif, dans sa phase de production de vapeur de service en restituant l'énergie. Cette phase de production et de restitution d'énergie, est déclenchée lorsque le 25 réseau public n'arrive plus à fournir de l'énergie à l'ensemble des consommateurs et au moment opportun. Comme décrit plus haut , lors de la phase de stockage d'énergie, l'électricité des panneaux photovoltaïques2 est envoyé directement dans les blocs de briquettes à forte inertie thermique7 la stéatite par l'intermédiaire des résistances 8, donc la durée de 30 stockage est fonction du dimensionnement de l'installation. Le fluide de refroidissement 18, qui circulant dans la rampe 14 est stoppé par l'électrovanne 22, la pompe basse de pression 20 est désactivé, via le tableau de commande 12 . L'électrovanne 25a est activée libérant le fluide de service 23 de la cuve commune de stockage de fluides caloporteurs 5, la pompe haute pression 25 achemine ledit fluide de service 23 par le circuit de transport 26 vers la rampe 14.
La rampe de refroidissement/alimentation 14 est utilisée à la fois, comme rampe de refroidissement, aussi rampe pour alimenter le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 en fluide de service 23. Les clapets anti-retour 16a,16 c installés sur les circuits 17, 26 contrôlent le sens de circulation des fluides de refroidissement 18 d'une part, et d'autre part, le fluide de service 23 lors du basculement de la phase de stockage/refroidissement par rapport à la phase déstockage/production d'énergie. L'électrovanne 22a est en position fermée. On comprend bien que le fluide de service 23 est propulsé dans la rampe14 par la pompe haute pression 25 et que la pression doit être obligatoirement supérieure à la pression au sein du générateur de vapeur à stockage de chaleur 6.
Ce fluide de service 23 passe à travers des buses à pulvérisation d'eau contrôlée 15, équipées de clapets anti-retour de vapeur , jusqu'à l'intérieur du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 provocant de ce fait une évaporation quasi instantanée, du fluide de service 23. Cette évaporation quasi instantanée est obtenu par la chaleur latente présente dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6. Plus précisément par la solution de pulvérisation de l'eau en fine gouttelette ,ce qui demande très peu de chaleur, pour le changement de phase et représenté par la formule E = A0 T1-i6 T2 . Ce changement d'état, génère de ce fait une vapeur de service 24 sous une pression qui sera variable par rapport à la quantité de chaleur stockée au sein du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6, et à la quantité d'eau pulvérisée et de sa durée. A ce stade de production de vapeur , la pression augmente exponentiellement, jusqu'à une valeur prédéterminer dans le générateur de vapeur à stockage de chaleur 6. Les clapets de retenus 16, installés sur chaque buses de pulvérisation 15, fixées solidairement et de façon étanche sur le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 évitent le retour de ladite vapeur dans le circuit de refroidissement / alimentation de la rampe 14. Il est à noter que la pression du fluide de service 23, doit être au moins à un bar supérieur à la pression inverse exercé par la pression dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 afin que le système de pulvérisation fonctionne correctement.
A ce stade de production de vapeur et d'énergie , le circuit primaire CP1 est sollicité. le dispositif de commande automatique de débit de vapeur de 28a est activée en position ouvert libérant la vapeur 24 dans le circuit calorifugé 28. Pendant la pulvérisation du fluide caloporteur de service 23 dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6, la vapeur engendrée permet d'évacuer l'air par la purge d'air 29. Ce processus d'évacuation d'air chaud sera automatisé lors du fonctionnement de l'installation. La pression de la vapeur 24, générée dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 peut être supérieure à 4 bars, ou plus selon le nombre de turbine en fonctionnement , le dispositif de commande automatique de débit de vapeur de 28a 10 ajustera ladite pression d'utilisation, qui est de 4 bars pour chaque turbine à détente 32. On comprend bien que la pression de la vapeur 24 doit être de 4 bars puis transportée par la conduite 28 vers le groupe de turbine à détente 32 couplé in fine aux génératrice 33, produisant de ce fait, de l'électricité qui sera ensuite réinjecté dans le réseau ou utiliser dans des bâtiments isolés du réseau.
Les clapets anti-retour 30,30a installés sur la conduite 28,29a contrôlent le sens de circulation de la vapeur 24, lorsque le circuit secondaire CS2 rentrera en service. Le rôle très important de ce dispositif de retenu est recommandé pour ce type d'installation, de restitution d'énergie suite à un processus stockage, car la pression au sein du générateur de vapeur à stockage de chaleur 6, peut souvent être supérieure à la pression de service, qui ne doit être supérieure à 12 bars pour faire fonctionner convenablement un groupe de turbine détente. Le condenseur échangeur de chaleur 40, installé en sortie d'échappement de la (des) turbine(s) à détente, récupère la vapeur détendu ,dont la pression est nul et la température permet encore de réchauffer le fluide caloporteur 23 se trouvant dans la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs 5. Ce dispositif est relié à la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs 5 par la conduite 41 et 41a. La pompe de refoulement 42 permet de pomper le fluide contenu dans la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs 5 afin de condenser, la vapeur détendue, par. les turbines à détente ,fonctionnant en circuit fermé.
Il est précisé que ledit fluide de refroidissement doit être inférieure en température que la température de la vapeur détendue. Ce fluide de refroidissement générera un nouveau fluide caloporteur 41c .Le condensat 40b , issu de cette échange, sera réinjecté également vers la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs 5 par la conduite 40a et la pompe 42a.
La description ci-dessus démontre comment le générateur de vapeur stockeur de chaleur , stock l'énergie, la restitue puis produit de la vapeur et également l'utilisation du circuit de transport de ladite vapeur par le circuit primaire CP 1 vers la (les) turbine(s) à détente et la production électrique. Il est à précisé que ce premier mode de fonctionnement du dispositif est en fonction de la pression relevé par des sondes de température et des capteurs de pression, non illustrées, installées sur le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6. C'est-à-dire 4 bars pour la pression par turbine. Dés que ladite pression augmente dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 le circuit primaire CP 1 est déconnecté de l'ensemble des turbines à détente ,dans ce cas le circuit secondaire CS2 est mise en oeuvre, afm d'assurer la production de l'électricité. Ainsi, le dispositif de commande automatique de débit de vapeur de 28a située sur le circùit 28, 27, est mise en position fermé stoppant progressivement la circulation de la vapeur 24 dans ledit circuit 28,27. Le dispositif de commande automatique de débit de vapeur 28b passe de position fermée et à position ouverte faisant circulée progressivement la vapeur 24 cette fois-ci dans le circuit secondaire CS2. Il est important de constater que le groupe de turbines risque de connaître un léger ralentissement, pendant cette phase de basculement et il est nécessaire de bien gérer , la pression de la vapeur dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur , pour toujours alimenter le groupe de turbines en vapeur.
Le pilotage des divers organes de commandes tels que , la pompe haute pression 25, pour le débit d'eau ,les dispositifs de commandes 28a,28b,47 seront pilotés par des automates se trouvant dans le tableau 12. Ce basculement de la circulation de la vapeur 24 du circuit CP1 vers CS2 doit s'effectué progressivement afm de ne pas rompre brutalement la circulation de ladite vapeur 24 qui alimente déjà les turbines. Il est précisé que le basculement est réversible en fonction de la pression . La pression doit être de façon constante dans le conduites pour maintenir correctement le bon fonctionnement des turbines et la production électrique. Comme expliqué plus haut, le circuit secondaire CS2 sert de circuit de sécurité lorsque la pression est supérieure à la pression de service . Notamment lors du démarrage de la production de vapeur, du fait d'une température très élevée dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 comprise entre 20° à 1000°, qui correspond à la durée de stockage d'énergie dans les blocs de briquettes de pierres à forte inertie thermique7 la stéatite, de la taille de l'installation de panneaux solaire 1 et surtout du taux d'ensoleillement. Etant donné que le dispositif décrit ci-dessus est un dispositif proprement dit de stockage d'énergie renouvelable couplé in fine à un procédé de production d'énergie via une source de vapeur , il est évident que la chaleur latente et la pression se trouvant ,à l'intérieur du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6, soit très importante au moment de la production de vapeur et lors de la pulvérisation du fluide de service 23. De toute évidence , la pression va augmenter considérablement , car le besoin en 15 vapeur pour faire tourner le groupe de turbines sera forcément inferieur par rapport à l'augmentation de la pression à l'intérieur du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6. Dans ce cas, ladite vapeur est dirigée vers le réservoir de détente échangeur de chaleur 43. Ce basculement est piloté par le tableau de commande général 12. Le dispositif de commande automatique de débit de vapeur de 28b est actionné 25 pour orienter la vapeur 24 vers le réservoir de détente échangeur de chaleur 43 par la conduite calorifugé 44. Ce dispositif permet de détendre la pression de la vapeur venant du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 ,quand ladite pression est supérieure à la pression de service. Il est rappeler que le groupe des turbines à détente fonctionnent avec une pression globale de 12 bars, si 3 turbines à détente à 4 bars y sont couplées. 30 On comprend que cette vapeur 24 sera détendue dans ce dispositif 43 à la pression nécessaire au bon fonctionnement des turbines à détente 32 et les génératrices 33.Pour ce faire le réservoir de détente vapeur échangeur de 43 sera de dimensionnement approprié et équipé de deux sous circuits échangeur de chaleur, non illustré, sur la figure 1 . Le figures 3 décrira plus loin le fonctionnement intrinsèque à ce procédé de restitution d'énergie dans sa configuration globale la plus avantageuse .
La pression de la vapeur 24, détendue, est injectée dans le conduite 29a en actionnant le dispositif de commande 47 libérant progressivement la vapeur 24 qui est ensuite dirigé vers le groupe de turbines en passant par la même conduite commune 28 et 27 situé en aval du clapet de retenu 30 dont un raccord en té 29b permet la jonction. La vapeur 24 fait tourner la turbine actionnant in fine le groupe de génératrice qui produit ensuit l'électricité. La récupération de la vapeur détendue des échappement des turbines à détente suit le même processus décrit ci-dessus. Ainsi on comprend bien que le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 doit pouvoir produire de la vapeur à une pression de supérieure à 4 bars pour faire fonctionner de façon optimal le groupe de turbines à détente et les génératrices en utilisant le circuit primaire CP1 et qu' ensuite le circuit secondaire CS2 est sollicité dans le cas où la pression est supérieure aux valeurs de consignes et, que le passage de ladite vapeur 24 ,par le réservoir de détente à stockage de chaleur, est une condition sine qua non. Il est important de constater que le basculement de la circulation de la vapeur 24 du circuit SC2 vers CP1 doit s'effectué progressivement afm de ne pas rompre brutalement la circulation de ladite vapeur 24 qui alimente déjà le groupe turbines. La pression doit être de façon constante dans les conduites 27,28,29a pour maintenir correctement le bon fonctionnement des turbines et la production électrique. Ledit basculement se fera uniquement dans le cas où, les valeurs optimales nécessaires énumérées ci-dessus, ne sont pas constatées et surtout lors du déstockage de ladite chaleur au cours du processus de restitution d'énergie. Le dispositif selon la présente invention fonctionne par alternance avec les deux circuits vapeur CP1 et CS2 et caractérisé par la combinaison de panneaux solaire mixte 1 composé photovoltaïque 2 et thermique solaire 3 qui permet, non seulement de rationnaliser la surface utiliser pour installer lesdits panneaux, également de pouvoir stocker les deux sources d'énergie renouvelable dont la première sous la forme de chaleur, dans un générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 contenant des blocs de briquettes à pierres forte inertie thermique7 et la deuxième sous la forme d'un fluide caloporteur 3a , stocké dans une cuve commune à stockage de fluides caloporteurs calorifugé 5, contenant également des pierres à fortes inertie thermique. La combinaison des deux sources permettent de produire de l'électricité au moment opportun et d'obtenir à rendement très élevé. Plusieurs modes de fonctionnement sont envisageables, comme par exemple de coupler plusieurs groupes de turbines et de plusieurs groupe de génératrices, afin d'absorber directement et totalement la pression au sein du générateur de vapeur à 10 stockage de chaleur 6, dans le cas d'une augmentation de la demande de la consommation électrique, ce qui éviterait de détendre une partie de pression vapeur dans le réservoir de détente vapeur échangeur de chaleur 43. La figure 2 illustre un autre mode de réalisation, pour lequel les éléments équivalents au mode de réalisation décrit précédemment sont repérés par des références 15 identiques. La présente invention fournit également un procédé de restitution d'énergie stockée sous la forme de chaleur dans des blocs de briquettes de pierre à forte inertie thermique avec une configuration de plusieurs unités de stockage caractérisé par l'installation au sein du procédé plusieurs générateurs de vapeur stockeur de chaleur et 20 au moins deux et de dimensionnement équivalent afin de doubler le stockage . La figure 2 illustre donc cette configuration avec deux générateurs de vapeur stockeurs de chaleur 6 et 6a qui sont reliés au même circuit d'arrivée d'eau froide et de refroidissement 18 par la conduite 60 et par un raccord en té 60a pour le refroidissement de la rampe 14a . 25 Concernant le retour du fluide de refroidissement issu de la rampe 14a du deuxième générateurs de vapeur stockeurs de chaleur 6a, ledit retour du fluide de refroidissement qui a servi à refroidir les buses à pulvérisation d'eau contrôlée 15a devenu pour la circonstance un fluide caloporteur 19c est transporter par la conduite 19a jusqu'à la conduite 19 pour être ensuite acheminé vers la cuve commune à stockage de fluides 30 caloporteurs 5. Le raccordement des conduites 19a et 19 sera réalisé par un raccord en té. L'alimentation du deuxième générateur de vapeur stockeur de chaleur 6a en fluide de service sera effectué par la conduite 26a et par une deuxième pompe à haute pression 25c. Le fonctionnement des deux générateurs de vapeur stockeurs de chaleur 6, 6a peut se faire individuellement ou en combinant les deux ou, en associant un troisième générateur de vapeur stockeur de chaleur, non illustré, sur cette figure.
Le transport de la vapeur de service 24 vers le groupe de turbines sera effectué par les conduites 27a,28, 28c et les commandes 28a,28e pour le circuit primaire CP1 et par la conduite 44a et le dispositif de commande 28d,28b pour le circuit secondaire CS2 jusqu'au réservoir de détente échangeur de chaleur 43 pour ensuite alimenter le groupe de turbines par la conduite 29b en passant par la conduite commune 27a raccorder par un raccord en té en aval du clapet de retenu 30. Le fonctionnement du dispositif de stockage d'énergie sous la forme de chaleur selon l'invention avec un et, ou plusieurs unités de stockage repose toujours sur le même processus décrit plus haut. Les figures 3 représente une configuration selon l'invention incluant un dispositif d'échange de chaleur orienté vers une solution de tri génération et pour lequel les éléments équivalents au mode de réalisation décrit précédemment sont repérés par des références identiques. On comprend bien que le dispositif de stockage d'énergie photovoltaïque 2 et thermique solaire 3 sous la forme de chaleur est caractérisé par le stockage des énergies sous la forme de chaleur à haute température dans des blocs de briquettes de pierres à forte inertie thermique7 et que sa restitution se fait par échange thermique et mécanique. Selon cette configuration, le réservoir de détente échangeur de chaleur 43 destiné pour détente la pression provenant du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6,6a permet également de réchauffer, par échange de chaleur, un ensemble un système de trois sous-circuits dont le premier 53, comporte une partie en serpentin 53a situé à l'intérieur du réservoir 43,1'autre partie, également en serpentin 53c se trouvant dans un échangeur de chaleur 55, fonctionnant en circuit fermé. Un fluide caloporteur 56, de préférence de l'eau y circule, entraîner par la pompe 54. La circulation dudit fluide caloporteur 56 permet de ce fait l'échange de chaleur du 30 réservoir 43 et l'échangeur de chaleur 55. On comprend bien que le système d'échange de chaleur comporte trois sous- circuits, dont le fonctionnement du premier 53 vient être expliquer précédemment et le deuxième circuit 57, dont une partie est en serpentin 57a situé dans l'échangeur de chaleur 55, relier à un dispositif de climatisation à adsorption de chaleur 59, que ces deux circuits 53 et 57 fonctionnent solidairement. Ledit circuit 57 contient un fluide réfrigérant 58 .
Après avoir expliquer ci-dessus le fonctionnement complet du premier et deuxième sous circuit 53 et 57, le troisième circuit 70 dont une partie est aussi en serpentin 71 situé également à l'intérieur du réservoir de détente échangeur de vapeur 43 permet de réchauffer un fluide caloporteur l'eau 71a. La circulation dudit fluide 71a passe d'abord par la conduite 72 se réchauffe dans le réservoir de détente échangeur de vapeur 43 par l'intermédiaire du serpentin 71 puis ressort par la sortie 73 et devient de ce fait un fluide caloporteur destinée principalement pour le chauffage de bâtiment et fonctionnant en circuit fermé. La pompe 74 permet la circulation du fluide caloporteur 71 a. Une conduite d'arrivée de vapeur supplémentaire 55a, non illustré, relie directement l'échangeur de chaleur 55 et le générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 ,permet d'alimenter ledit échangeur de chaleur dans le cas le besoin en chaleur est importante . Le dispositif de commande 55b, composé d'un régulateur de pression , d'une électrovanne installé en amont sur le circuit 55a permet de commander automatiquement, via le tableau de commande 12, la circulation ou non d'un nouveau fluide caloporteur 55d. La conduite 55e permet de récupérer le condensat dans l'échangeur de chaleur 55 pour ensuite l'évacuer ,à l'aide de la pompe 55f vers le condenseur 40. La figure 4 représente la briquette à forte inertie thermique de quelques formes et dimensions que ce soit comportant des orifices 7a de diamètre variable dans lesquelles des résistances chauffantes 7 sont logées . Le positionnement et le perçage des orifices 7a permet une meilleure répartition de la chaleur lors de la phase de stockage d'énergie. La briquette de pierres à forte inertie thermique est percé de par en par de façon à faciliter le logement des résistances 7 lors de l'introduction desdites briquettes dans le fourreau 11. Il est précisé que de fourreau 11 peut comporter un nombre de briquette en rapport avec la taille du générateur de vapeur à stockage de chaleur et également de la longueur dudit fourreau 11. Un espace l l a de quelques millimètres est observé entre la paroi interne du fourreau 11 et la surface externe de la briquette afm de prévoir l'effet de dilatation. Selon une caractéristique de la stéatite, une dilatation de 0.017% est observée à plus 500°C. La figure 5 représente une variante de la figure 4 selon l'invention incluant un dispositif d'échange de chaleur représenté par une orifice centrale par laquelle un tube est logé et pour lequel les éléments équivalents au mode de réalisation décrit précédemment sont repérés par des références identiques que le bloc de briquettes pierres à forte inertie thermique de quelques formes et dimensions que ce soit, comportant des orifices 7a de diamètre variable dans lesquelles des résistances 7b sont logées et également d'une orifice de diamètre plus important 7c afm de laisser passer un tube 7d.
Le positionnement et le perçage des orifices 7a permet une meilleure répartition de la chaleur lors de la phase de stockage d'énergie. La briquette de pierres à forte inertie thermique est percés transversalement de façon à facilité logement des résistances 7b et la passage d'un tube 7d lors de l'introduction desdites briquettes dans le fourreau 1 la.
Il est précisé que de fourreau 11 a peut comporter un nombre de briquettes en rapport avec la taille du générateur de vapeur à stockage de chaleur et également de la longueur dudit fourreau l la. Un espace 1 lb de quelques millimètres est observé entre la paroi interne du fourreau l la et la surface externe de la briquette afin de prévoir l'effet de dilatation. Selon une des caractéristiques de la stéatite , une dilatation de 0.0017% est observée à plus 500° Celsius. Comme le montre la figure 6 qui illustre le mode de réalisation préférée conforme à l'invention en coupe et une vue de face du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 comportant une ouverture 9 conçu de telle sorte que des fourreaux 11 contenant les briquettes de pierres à forte thermique 7 y sont logés , disposés horizontalement et à travers, dont une extrémité 9a dudit fourreau est soudée à la paroi interne du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 et l'autre extrémité 9b traverse la paroi opposée dudit générateur de vapeur stockeur de chaleur 6, également soudé sur la paroi interne et externe. Un espace est prévu entre chaque positionnement des fourreaux 11 à l'intérieur du 30 générateur de vapeur à stockage de chaleur 6 . Les briquettes de pierres à forte inertie thermique sont positionnées de telle sorte que les orifices s'alignent longitudinalement afin de loger un certain nombre de résistances chauffantes 8. Les buses à pulvérisation d'eau contrôlée 15 sont fixées dans la paroi du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6 par des systèmes de fixation adaptés dont 1 /3 desdites buses sera à l'intérieur, les 2/3 restant seront de l'extérieur du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6, en intègrent la rampe de refroidissement/alimentation 14. Le positionnement desdites buses permet une pulvérisation in situ et homogène à l'intérieur du générateur de vapeur stockeur de chaleur 6. L'obturateur 9d permet d'isoler thermiquement le compartiment 9 contenant les blocs de pierres à forte inertie thermique . Selon une configuration de l'invention, non illustré, dans le dispositif de stockage d'énergie sous la sous la forme de chaleur et le procédé de restitution, la figure 7 représente une vue en coupe et de face du générateur de vapeur stockeur de chaleur en version enceinte à stockage de chaleur en version contenant un tube 90 au sein de blocs de briquettes de pierres à forte inertie thermique 91 contenant des résistances 92 pour réchauffer l'eau 90a qui circule dans le tube 90. Le positionnement des fourreaux 93 dans l'enceinte 94 se fait horizontalement ,soit sur toute la longueur ou la largeur de ladite enceinte 94. Les fourreaux 93 traversent transversalement les parois de ladite enceinte 94 afm qu'une pluralité de tube 90 puisse entrer et sortir facilement du compartiment 95 contenant le bloc de briquettes de pierres à forte inertie thermique 91. Des résistances 92 appropriées sont introduites dans le bloc de pierres à forte inerte thermique 91 afm de stocker l'énergie provenant des panneaux photovoltaïque ou renouvelable en général ,non illustré sur la figure .
Ce stockage d'électricité est transformé en chaleur par le biais des résistances 92 réchauffant de ce fait le bloc de briquette de pierres à forte inertie thermique 91 et par transfert thermique réchauffe l'eau 90a qui circule dans le tube 90. Ainsi l'électricité est stocké sous la forme de chaleur dans la pierre à forte inertie thermique 91 puis restituer ultérieurement sous la forme de fluide caloporteur par échange thermique quand l'eau 90a circule dans le tube 90. Des obturateurs 97 et 97a permettent d'isoler thermiquement les compartiments 93.

Claims (19)

  1. REVENDICATIONS1- Dispositif de stockage des énergies renouvelables sous la forme de chaleur et de restitution en tri génération caractérisé en ce qu'il comprend: A) un moyen de production d'énergie photovoltaïque et d'énergie thermique solaire (1,2,3),et B) des moyens de stockage de l'énergie électrique d'origine photovoltaïque dans des blocs composés de briquettes de pierre à forte inertie thermique la stéatite (7), et C- un moyen de stockage du fluide caloporteur (3b) dans une cuve commune de stockage de fluides caloporteurs double fonctions contenant également des blocs de pierre à forte inertie thermique la stéatite (5), et D) un moyen de transfert sous la forme de chaleur issue de l'électricité photovoltaïque (2) dans des blocs de briquettes de pierre à forte inertie thermique (7) par des résistances chauffantes (8), et E) des moyens de production de vapeur par un générateur de vapeur stockeur de chaleur double fonctions (6), et F)une rampe commune, double fonctions, de refroidissement/alimentation(14) du générateur de vapeur stockeur de chaleur(6), comportant un circuit de refroidissement (20,22,16a,17) et un autre circuit d'alimentation (26,25,25a,15, 16,22a), et G) un dispositif de pulvérisation d'eau préchauffée (23) comportant des buses de pulvérisation d'eau contrôlée à jet variable (15) composé de clapets anti retour 20 (16,16a,), d'une pompe haute pression (25), une électrovanne (22a), et H) une cuve commune à stockage de fluides caloporteurs, double fonctions (5) équipée de blocs de pierre à forte inertie thermique(5a) enveloppés dans un fourreau de même matière (5b), et I) un réservoir de détente échangeur de chaleur(43), triple fonctions, équipé de 25 deux sous-circuits échangeurs de chaleur (71,53), et J) un ensemble de conduites calorifugées (19,3c,26,27,44,28,27,29a, 40a,41,41a), et K) un moyen pour convertir le fluide de service, la vapeur, (24) en énergie mécanique composé d'une turbine à détente de vapeur basse pression (32) apte à 30 actionner un générateur (33) afin de produire de l'électricité, et L) un dispositif d'échangeur de chaleur composé d'un réservoir de détente échangeur de chaleur(43) contenant trois sous-circuits (53,57,70) dont le premier (53) sert à réchauffer un fluide caloporteur (56), fonctionnant en circuit fermé, reliant le réservoir de détente échangeur de chaleur (43) et un second échangeur de chaleur dédié (55) équipé à son tour d'un second circuit (57) en en forme de serpentin apte à réchauffer un fluide réfrigérant (58) capable de produire du froid par adsorption et/ou absorption et le troisième circuit (70) servant à réchauffer de l'eau pour le chauffage de bâtiment et l'eau chaude sanitaire.
  2. 2- Dispositif de stockage des énergies renouvelables selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de vapeur stockeur de chaleur à double fonctions (6) dans lequel des blocs composés de briquettes de pierres à forte inertie thermique (7) sont disposés horizontalement et de manière espacée capable de stocker, soit par rayonnement soit par convection, la chaleur provenant des résistances chauffantes (8) puis de la restituer sous la forme de vapeur de service (24) par transfert thermique et par contact avec le fluide de service (23).
  3. 3- Dispositif de stockage des énergies renouvelables selon la revendication 1 à 2 caractérisé en ce que les moyens de productions des sources d'énergies renouvelables sont composés de panneaux photovoltaïques (2) et thermiques solaires (3) fournissant deux types énergies renouvelables stockées dans deux moyens de stockage adaptés : a- Le premier moyen de stockage, de l'électricité photovoltaïque (2), est effectué dans des blocs composés de briquettes de pierre à forte inertie thermique, (7) dans lesquelles des résistances de chauffantes (8), en alliage fer-chrome-aluminium, sont introduites afin de transférer, sous la forme de chaleur haute température , soit par rayonnement et ou soit par convection, de ladite énergie électrique, et que ladite énergie électrique est convertie en Joule et en capacité thermique et que la température T2 est comprise entre 20° à 1200° Celsius et que la quantité d'énergie électrique stockée est de 100 KWh à plus de 1000MWh,et b- Le deuxième moyen de stockage, sous la forme de chaleur sensible, du fluide 30 caloporteur (3b) issu de l'échange thermique de l'eau dans les panneaux solaire (3), dont la température est comprise entre 65° à 75°, est stocké dans la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs(5), calorifugée, équipée également des blocs de pierre à forte inertie thermique enveloppés aussi dans des fourreaux.
  4. 4- Dispositif de stockage des énergies renouvelables selon l'une des revendications là 3 caractérisé en ce que les énergies renouvelables photovoltaïques et thermiques solaires sont stockées dans de la pierre à forte inertie thermique qui est constitué de pierre minéral de la stéatite composé de talc à 40 à 50 %, de magnésite à 40 à 50 % ,et de chlorite à 5 à 10% avec les caractéristiques de conductivité thermique de 6,4 W/mK avec une capacité thermique volumique de 3000KJ/m3.°C , d'un volumique massique de 2980kg/m3.
  5. 5- Dispositif de stockage des énergies renouvelables selon la revendication 4 précédente caractérisé en ce que le matériau à forte inertie thermique peut être aussi constitué d'un mélange d'argile, de chamotte de première et seconde cuisson ou de basalte, ou toutes autres matières que ce soit , avec des caractéristiques de matériaux à forte d'inertie thermique.
  6. 6- Dispositif de stockage des énergies renouvelables et de restitution selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la phase de stockage et de restitution d'énergie comprend une rampe commune de refroidissement/alimentation en eau , double fonctions (14), équipée de buses de pulvérisation d'eau contrôlée à jet variable (15), de clapets anti-retour (16,16a,16c), d'électrovannes (22,22a,25a), pompe basse pression (20) et de pompe haute pression (25) représentant 2 circuits en un, dont : a- le premier est un circuit de refroidissement à eau froide (18) ,provenant du réseau de distribution public, équipé de buses de pulvérisation d'eau contrôlée à jet variable et de clapets anti-retour couplés à une pompe à basse pression, pour la circulation du fluide, relié à la cuve commune de stockage de fluides caloporteurs(5) par la conduite (19), pour le stockage, et que ledit fluide de refroidissement permet de refroidir les buses de pulvérisation d'eau contrôlée à jet variable (15),devenu pour la circonstance un fluide caloporteur (18a) lors de la phase de stockage d'énergie, et b- le deuxième circuit permet d'alimenter le générateur de vapeur stockeur de chaleur (6) en eau préchauffée (23) à une température Ti , issu du mélange des fluides caloporteurs (3a,41a,18a19a) dans la cuve de stockage commune des fluides caloporteurs (5), et par la pompe à haute pression (25) dont la pression de pulvérisation est supérieure par rapport à la pression à l'intérieur du générateur de vapeur stockeur de chaleur.
  7. 7- Dispositif de stockage des énergies renouvelables selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le fluide caloporteur de service provient de la cuve commune de stockage de fluides caloporteurs (5) dans laquelle est stockée les différents fluides caloporteurs (3a,4la,18a,19a,40b) afin de générer un fluide de service (23).
  8. 8- Dispositif de stockage des énergies renouvelables selon la revendication 7 , caractérisé en ce que la cuve commune de stockage de fluides (5) , double fonctions, est en acier inoxydable calorifugée contenant des blocs de briquettes de pierres à inertie thermique (81) de taille variable enveloppés dans des fourreaux (80) étanches de la même matière que la cuve et soudés solidairement aux parois internes de ladite cuve à stockage de fluides caloporteurs et servant premièrement à stocker la chaleur sensible et deuxièmement à maintenir ledit fluides de service (23) à une température comprise entre 65° à 90° Celsius.
  9. 9- Dispositif de stockage des énergies renouvelables selon l'une des revendications 7 à 8 précédentes, caractérisé en ce que la cuve commune de stockage de fluides caloporteurs (5) comporte une première entrée (83), située sur la partie supérieure, de ladite cuve, et par laquelle les fluides caloporteurs entrent puis s'amalgament tout en rentrant en contact avec les fourreaux(80), contenant les blocs de briquettes de pierre à forte inertie thermique, procède aux échanges de chaleurs puis ressort par la partie inférieure par la conduite( 26).
  10. 10- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le moyen de restitution de ladite chaleur stockée, par le biais d'un dispositif de transformation de la chaleur en vapeur de service (24) utilisant un générateur de vapeur stockeur de chaleur (6) double fonctions comprend : a- une enceinte en acier carbone haute résistance, représentant la paroi externe, comportant des ouvertures à travers lesquelles une pluralité de fourreaux, de formes géométriques différentes ,est positionnée horizontalement et de manière espacée au moins du double de la largeur desdits fourreaux contenant des blocs composés de briquettes de pierre à forte inertie thermique (7) enveloppés, dans au moins .un à plusieurs fourreaux (11) de la même matière et dont une extrémité est soudée solidairement à la paroi interne dudit générateur de vapeur stockeur de chaleur (6) et l'autre extrémité traversant la paroi opposée puis soudée à la paroi interne et externe solidairement à l'ensemble, permettant de recevoir les blocs composés de briquettes de pierre à forte inertie thermique (7) par coulissement , et b- par une rampe d'alimentation (14) en eau préchauffée, le fluide caloporteur (23), équipé de buses de pulvérisation d'eau contrôlée (15) à jet variable et une pompe haute pression (25) pulvérise, à l'intérieur du générateur de vapeur stockeur de chaleur (6) le fluide caloporteur (23) et par échange thermique transforme ledit fluide caloporteur(23) en vapeur instantanée.
  11. 11- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le réservoir à détende échangeur de vapeur (43) est relié, par des conduites calorifugées (44,44a), à au moins un des deux générateurs de vapeur stockeur de chaleur (6,6a) , permettant de fournir de la chaleur aux circuits ( 53,57,70) correspondant aux différents échangeurs de chaleur permettant de faire évoluer le dispositif de stockage d'énergie renouvelable sous la forme de chaleur à haute température, dans un matériau minéral à forte inertie thermique, et le procédé de restitution d' énergie vers la tri génération
  12. 12- Dispositif de stockage des énergies renouvelables selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le stockage des énergies renouvelables sous la forme de chaleur peut être effectué dans une enceinte calorifugée (94) contenant des blocs de pierres à forte inertie thermique (91) comportant des résistances chauffantes (92) jusqu'aux extrémités desdits blocs et dans lesquels une pluralité de tubes (90) est insérée pour le passage de l'eau (90a) à réchauffer.
  13. 13- Procédé de restitution mis en oeuvre par le dispositif selon les revendications 1 à 1l caractérisé en ce que lors de la phase de restitution de 1 `énergie stockée, le et/ou les générateurs de vapeur stockeur de chaleur (6) et/ou (6a) peuvent produire de la vapeur à une pression supérieure à la pression de service , le réservoir de détente échangeur de chaleur (43) permet de ramener ladite pression aux valeurs d'utilisation, pression nécessaire pour faire fonctionner une turbine à détente (32) et un générateur (33) pour produire de l'électricité ou/et de l'eau chaude sanitaire, chauffage collectif et/ou de la chaleur pour la climatisation par adsorption et/ou du froid par un dispositif de production de froid par adsorption, via un second échangeur de chaleur (55).
  14. 14- Procédé de restitution selon la revendications 13 , caractérisé en ce que le transport de la vapeur de service (24), produite part le dispositif et de restitution d'énergie, vers les turbines à détente de vapeur (32) est effectué par les conduites calorifugées (28,29a,27a) .
  15. 15- Procédé de restitution selon les revendications 13 à 14 caractérisé en ce que la vapeur de service (24) passe d'abord par le circuit primaire CP1 ou dans le circuit secondaire CS2 et qu'ils sont reliés aux générateurs de vapeur stockeur de chaleur (6,) et/ou (6, 6a) directement aux turbines à détente et que le basculement de la vapeur du circuit primaire CP1 vers le circuit secondaire CS2 est piloté automatique par un dispositif automatisé contenu dans le tableau (12).
  16. 16- Procédé de restitution selon la revendication 15 caractérisé en ce que le basculement, pour le transport de la vapeur de service (24) vers les turbines à détente, du circuit primaire CP1 vers circuit secondaire CS2 et inversement, se fait par des commandes automatisées (28a ,28b,28,28c,28d, 47).
  17. 17- Procédé de restitution selon les revendications 13 à 16 caractérisé en ce que l'énergie nécessaire pour transformer un litre d'eau en vapeur est représenté par la formule E= m.Cp.iSO où bO = température (T°2) de vaporisation de l'eau à 100° Celsius température de l'eau préchauffée dans la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs (T°1), m représentant la masse de l'eau et Cp, sa capacité thermique massique, ainsi on obtient E = m.Cp.(T°2 - T°1).
  18. 18- Procédé de restitution selon la revendication 17 caractérisé en ce que l'évaporation quasi instantanée du fluide service (23)est obtenu par la chaleur latente présente dans le générateur de vapeur stockeur de chaleur (6) et plus précisément par la solution de pulvériser de l'eau en fine gouttelette, par des buses de pulvérisation d'eau contrôlée à jet variable, facilitant de ce fait le changement de phase de l'état liquide à l'état gazeux et représenté par la formule EVAPORISATION= DOT°2-DO T°1 ou EvAPORISATION =T°2 - T°1 ou E= l'énergie nécessaire pour finaliser la vaporisation instantanée du fluide de service (23) , (T°2) est la quantité d'énergie à déstocker du générateur de vapeur à stockeur de chaleur - (T°1) est la température du fluide de service (23) à la sortie de la cuve commune à stockage de fluides caloporteurs, qui est la résultante des différents fluides caloporteurs.
  19. 19- Procédé de restitution selon les revendications 13 à 18 caractérisé en ce que le dispositif de stockage d'énergie renouvelable sous la forme de chaleur sensible et chaleur à haute température et le procédé de restitution utilise ce type et non limitatif de générateur de vapeur stockeur de chaleur qui peut à la fois produire de la vapeur, apte à actionner une turbine couplée in fine à un générateur pour produire de l'électricité et également, par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur, par transfert thermique, produire aussi de la chaleur pour chauffer les bâtiments, de l'eau chaude sanitaire et aussi de la chaleur pour la climatisation pour les systèmes de climatisation par absorption et également un dispositif de production de froid par adsorption.
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