FR2978979A1 - Troncon modulaire et autonome d'une conduite d'eau, conduite d'eau comprenant des tels troncons, systeme d'energie thermique des mers comprenant une telle conduite d'eau, procede et dispositif de deploiement d'une telle conduite - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un tronçon modulaire et autonome (114, 114a, 114b) de conduite d'eau. Le tronçon comprend : une membrane (115a, 115b) souple susceptible d'englober, dans un état opérationnel du tronçon, un espace tubulaire définissant une direction axiale (X) pour conduire de l'eau, la membrane étant propre à séparer l'eau présente dans l'espace tubulaire de l'eau présente à l'extérieur de la membrane ; un anneau rigide (116a, 116b) à chaque extrémité du tronçon suivant la direction axiale, la membrane souple étant fixée aux anneaux rigides ; et une pluralité de tirants (118a, 118b) de forme allongée reliés aux anneaux rigides et solidaires de la membrane.

Description

Tronçon modulaire et autonome d'une conduite d'eau, conduite d'eau comprenant des tels tronçons, système d'énergie thermique des mers comprenant une telle conduite d'eau, procédé et dispositif de déploiement d'une telle conduite La présente invention concerne de manière générale un tronçon modulaire et autonome d'une conduite d'eau. Plus précisément la présente invention concerne un tronçon modulaire et autonome d'une conduite d'eau comprenant une membrane souple susceptible d'englober un espace tubulaire définissant une direction axiale pour conduire de l'eau. En outre, la présente invention concerne une conduite d'eau comprenant une pluralité de tels tronçons. La présente invention concerne également un système d'énergie thermique des mers comprenant une telle conduite d'eau. Finalement, la présente invention concerne un procédé et un dispositif de déploiement d'une telle conduite. Dans l'état de la technique, FR 2 850 425 A divulgue un dispositif de collecte de produits et un dispositif de tranquillisation d'une colonne en milieu sous-marin, qui comprend une pluralité de tronçons modulaires solidaires les uns des autres pour y créer une zone sensiblement cylindrique autour d'un axe sensiblement vertical. Ces tronçons modulaires sont constitués d'au moins un matériau textile enduit. La conduite est complétée par une série de hale-bas enroulables munis de lests.

Par ailleurs, FR 2 418 898 A décrit une conduite comportant une succession de tronçons solidaires les uns des autres, chaque tronçon comprenant une membrane, un anneau et des tirants verticaux. De plus, il existe des systèmes d'énergie thermique des mers (ETM) qui produisent de l'électricité, en exploitant la différence de températures entre les eaux superficielles et les eaux profondes pour entraîner un générateur. Par exemple, la température des eaux superficielles peut atteindre ou même dépasser 25 degrés Celsius, alors que les eaux profondes, qui sont privées du rayonnement solaire, restent autour de 2 ou 4 degrés Celsius. De tels systèmes ont besoin d'une conduite d'eau pour aspirer de l'eau froide. Des conduites d'eau froide ont une longueur considérable, par exemple plus de 600 mètres, et peuvent avoir une longueur de plus de 1000 mètres. Mais de telles conduites d'eau, par exemple ceux utilisées sur la centrale ETM « la Tunisie » en 1935, ont eu des problèmes considérables à cause d'une déformation importante à la jonction avec la plateforme sur laquelle le système ETM était installé. La conduite d'eau froide était en acier avec un diamètre d'environ 2,5 mètres et une longueur de 700 mètres.

Des installations récentes utilisent du polyéthylène haute densité pour la conduite d'eau de mer froide. Cependant, des conduites en polyéthylène haute densité sont disponibles sur le marché seulement jusqu'à 2 mètres de diamètre. La conduite d'aspiration d'eau de mer froide doit être, par ailleurs, conçue de manière à résister aux conditions environnementales extrêmes, par exemple à la houle et/ou aux courants. Dans des conditions cycloniques, la houle et les courants forcissent localement. Le courant dû aux vents peut ainsi atteindre 3 noeuds sur la zone d'exploitation. Ce courant de surface provoqué par le vent décroît ensuite linéairement avec la profondeur pour atteindre une valeur nulle à environ -50 mètres. Les premiers mètres de la conduite ainsi que sa connexion avec la plateforme sont donc des points critiques. Dans des systèmes antérieurs, les problèmes rencontrés proviennent d'une déformation accrue au niveau de la connexion de la conduite d'eau de mer froide à la plateforme, qui a entrainé la perte totale ou partielle de cette conduite. Les conduites souples des FR 2 850 425 A et FR 2 418 898 A réduisent ces problèmes, mais sont relativement peu commodes à réaliser et à mettre en oeuvre. Le but de la présente invention est de proposer une conduite d'eau ayant un coût économiquement rentable, relativement commode à fabriquer, à mettre en place et à démonter, et résistant aux conditions environnementales extrêmes. De plus, la conduite de la présente invention doit permettre de transférer des débits d'eau de mer importants, ce qui est nécessaire afin de compenser le faible rendement et de limiter les pertes de charge des installations ETM. A cet effet, la présente invention a pour objet un tronçon modulaire et autonome de conduite d'eau comprenant : une membrane souple susceptible d'englober, dans un état opérationnel du tronçon, un espace tubulaire définissant une direction axiale pour conduire de l'eau, la membrane étant propre à séparer l'eau présente dans l'espace tubulaire de l'eau présente à l'extérieur de la membrane ; un anneau rigide à chaque extrémité du tronçon suivant la direction axiale, la membrane souple étant fixée aux anneaux rigides ; et une pluralité de tirants de forme allongée reliés aux anneaux rigides et solidaires de la membrane. Selon des caractéristiques avantageuses : - les tirants sont agencés obliquement par rapport à la direction axiale dans l'état opérationnel du tronçon ; - les tirants, par exemple des longueurs de chaînes, de fils, de câbles ou de cordes, sont pliables et/ou flexibles. ; - les tirants s'étendent, dans l'état opérationnel, sensiblement suivant des génératrices de la membrane . - les tirants sont arrangés à l'extérieur de la membrane dans l'état opérationnel du tronçon ; - les tirants s'étendent, dans l'état opérationnel, sensiblement parallèlement à la surface extérieure de la membrane ; - les tirants s'étendent de façon sensiblement rectiligne dans l'état opérationnel du tronçon ; - les tirants forment deux groupes, dont un premier groupe et un deuxième groupe, les tirants du premier groupe étant inclinés dans une direction circonférentiellement opposée par rapport aux tirants du deuxième groupe pour former un maillage ; - une pluralité de tirants, en particulier chaque tirant, est relié, dans l'état opérationnel du tronçon, à un premier point de fixation d'un premier anneau rigide situé à une première extrémité du tronçon et à un deuxième point de fixation du deuxième anneau rigide, les directions radiales des deux points de fixation faisant entre elles un angle compris entre 50 degrés et 100 degrés, en particulier entre 60 degrés et 90 degrés ; - une pluralité des tirants, en particulier chaque tirant, est agencé dans au moins un fourreau fixé à la membrane, le fourreau étant en particulier constitué du même matériau que la membrane ; - le tronçon a dans l'état opérationnel un rapport entre une longueur suivant la direction axiale et un diamètre de l'anneau supérieur à 1, en particulier supérieur à 1,2, par exemple supérieur à 1,5, le tronçon a dans l'état opérationnel une longueur suivant la direction axiale entre 5m et 60m, et/ou chaque anneau a un diamètre compris entre 6m et 10m : et - le tronçon comprend au moins dix tirants, en particulier au moins vingt tirants, par exemple au moins trente tirants. L'invention propose également une conduite d'eau comprenant une pluralité des tronçons tels que définis plus haut, les anneaux des tronçons successifs étant accolés et fixés les uns aux autres.

En outre, l'invention propose un système d'énergie thermique des mers comprenant au moins une conduite notamment de remontée d'eau profonde telle que définie plus haut, l'axe de la conduite étant agencé sensiblement verticalement. Selon des caractéristiques avantageuses de ce système : - la conduite notamment de remontée est libre à son extrémité inférieure ; - au moins une pompe pour propulser de l'eau dans la conduite est agencée à l'extrémité inférieure de la conduite et suspendue à celle-ci ; et - le système d'énergie comprend deux conduites d'eau concentriques telles que décrites ci-dessus, la conduite d'eau intérieure ayant, suivant une direction axiale, une longueur supérieure à la conduite extérieure et constituant la conduite de remontée d'eau profonde, la conduite extérieure constituant une conduite de rejet d'eau réchauffée. L'invention vise également un procédé de déploiement d'une conduite comprenant une pluralité de tronçons tels que décrits ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes : (a) déposer sur un support un premier tronçon plié de façon que sa direction axiale soit sensiblement verticale ; (b) déplier axialement le premier tronçon et le suspendre ; (c) descendre le premier tronçon déplié et poser l'anneau supérieur du tronçon sur le support ; (d) déposer un deuxième tronçon sur l'extrémité supérieure du premier tronçon ; (e) fixer l'anneau inférieur du deuxième tronçon à l'anneau supérieur du premier tronçon ; et (f) recommencer les étapes (b) à (e) avec les tronçons successifs de la conduite. L'invention vise en outre un dispositif flottant de déploiement d'une conduite d'eau ayant une pluralité de tronçons tels que décrits ci-dessus, le dispositif comprenant un puits de déploiement sensiblement vertical pour la descente de la conduite suivant sa direction axiale, au moins un dispositif de support déplaçable, notamment horizontalement, pour supporter temporairement un anneau rigide d'un ou plusieurs tronçons de la conduite d'eau dans le puits de déploiement de façon que la direction axiale du ou des tronçons soit sensiblement verticale, et au moins un moyen de levage propre à déplier, à suspendre et à descendre au moins un tronçon de conduite suivant la direction axiale. Avec les tronçons de conduite d'eau selon l'invention, il est possible de fabriquer les tronçons à terre, de les assembler et de les déployer à partir d'une plateforme flottante, par exemple de la plateforme d'un système ETM. Par ailleurs, les tronçons de conduite d'eau et la conduite d'eau comprenant des tels tronçons sont aptes pour d'autres applications, comme indiqué plus loin. L'idée est de fabriquer une conduite d'un grand diamètre, par exemple d'environ 3 mètres à environ 15 mètres, à partir des modules qui seront acheminés et ensuite assemblés entre eux sur la plateforme flottante.

Dans des systèmes ETM, les conduites d'eau assemblées par les tronçons permettent d'avoir un diamètre suffisamment important pour réduire les pertes de charge.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins qui illustrent plusieurs exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif et dans lesquels : - la Figure 1 représente schématiquement un système ETM en cycle fermé selon un mode de réalisation ; - la Figure 2 représente schématiquement, en vue latérale, une plateforme flottante d'un système ETM selon un mode de réalisation de l'invention ; - la Figure 3 représente schématiquement, en perspective, un tronçon de conduite d'eau du système de la Figure 2 ; - la Figure 4 représente schématiquement, en vue latérale, des tronçons de conduite d'eau connectés entre eux ; - la Figure 5 représente schématiquement, en perspective, l'agencement d'un tirant ; - la Figure 6 représente schématiquement, en vue latérale, un tronçon de conduite d'eau selon un autre mode de réalisation de l'invention ; - les Figures 7A à 7G représentent schématiquement, en vue latérale, un procédé d'assemblage d'une conduite d'eau à partir de tronçons de conduite d'eau ; et - la Figure 8 représente schématiquement, en vue latérale, une plateforme flottante selon un autre mode de réalisation de l'invention.

La Figure 1 représente schématiquement un système ETM à cycle fermé. Evidemment, la présente invention peut aussi s'appliquer pour des systèmes ETM à cycle ouvert ou à cycle hybride. Le système ETM 1 comprend un évaporateur 10 qui est alimenté par un fluide chaud, par exemple de l'eau de surface, par un tuyau d'alimentation 12. Le fluide chaud est utilisé dans l'évaporateur 10 pour évaporer un fluide de travail circulant dans un circuit fermé 20. Le fluide de travail, par exemple ammoniaque, est entraîné dans ce circuit par une pompe de fluide de travail 22. Après avoir traversé l'évaporateur 10, le fluide chaud est refoulé dans la mer par un tuyau ou conduite de refoulement 14. Le fluide de travail évaporé dans l'évaporateur 10 sous haute pression est amené vers une turbine de détente 30 qui est reliée à un générateur de courant 32 par un arbre 34. Dans la turbine 30, le fluide de travail est détendu. Ensuite, le fluide de travail est amené vers un condenseur 40 pour être refroidi et condensé et ensuite amené par la pompe 22 de nouveau vers l'évaporateur 10. Le condenseur 40 est alimenté par un fluide froid, qui est de l'eau de mer de grande profondeur remontée par une conduite d'eau de mer froide 41. Le fluide froid est entraîné par une pompe 42 qui amène le fluide vers le condenseur 40. Ensuite, le fluide réchauffé est refoulé dans la mer par un tuyau de refoulement 44. La pompe 42 peut être agencée en bas de la conduite d'eau de mer froide comme montré dans la Figure 1. Dans ce cas la conduite d'eau de mer froide fonctionne en surpression. Dans un autre mode de réalisation, la pompe 42 est agencée à la partie supérieure, et donc en aval de la conduite d'eau de mer froide 41. Dans ce cas la conduite 41 travaille en dépression. La Figure 2 montre une plateforme flottante 100 dans l'eau 102 de mer. La plateforme 100 flotte dans l'eau de mer ayant une surface 104. Un système ETM 106 est agencé sur la plateforme 100. La plateforme 100 peut avoir une autre forme, par exemple sous forme d'une barge. La plateforme 100 est maintenue approximativement au même endroit par des moyens d'ancrage 108, 110, qui relient la plateforme au fond de la mer. Cette conduite d'eau de mer froide 112 est fixée au fond 111 de la plateforme 100. La conduite est composée d'une pluralité des tronçons 114 modulaires et autonomes qui sont fixés l'un à l'autre suivant une direction axiale X. En fonction du site d'exploitation, la longueur de la conduite d'eau de mer froide 112 peut atteindre une profondeur d'environ 1100 mètres. Le système ETM 106 peut aussi avoir plus d'une conduite d'eau froide. Dans l'hypothèse où il n'y a qu'une seule conduite d'eau de mer froide 112, le diamètre peut varier entre environ 3 mètres et environ 15 mètres. Le diamètre dépend de la puissance du système ETM 106. Comme on le voit à la Figure 2, la conduite 112 est conçue de façon modulaire.

Les tronçons 114 de la conduite sont fabriqués séparément sur la terre ferme, transportés à l'endroit de l'exploitation, et assemblés et déployés à partir de la plateforme 100 ou d'une autre plateforme, barge ou bateau. Les tronçons 114 de la conduite 112 seront expliqués à l'aide des Figures 3 à 6 en détail. Le déploiement de la conduite et de ses tronçons constitutifs sera expliqué à l'aide des Figures 7A à 7G. La conduite 112 comprenant les tronçons 114 est fixée directement sous la plateforme 100 et maintenue avec une tension verticale minimale pour éviter les risques de détente en comportement dynamique suivant la direction axiale. De plus, dans un mode de réalisation, il est nécessaire de lester la conduite 112 à son extrémité inférieure pour reprendre les efforts verticaux et horizontaux induits par les mouvements de la plateforme, les conditions environnementales, etc. Dans un mode de réalisation, la conduite d'eau 112 est libre à son extrémité en partie basse. En variante, la pompe 42 est suspendue à l'extrémité inférieure de la conduite 112. Dans un premier mode de réalisation expliqué à l'aide des Figures 3 à 5, les tronçons 114a, 114b sont montrés pour une conduite d'eau froide travaillant en dépression. Dans ce cas, la pompe de circulation d'eau de mer froide 42 est implantée dans la plateforme 100. L'aspiration induit une dépression dans la conduite. Le tronçon 114a, 114b est pliable suivant la direction X et peut être changé d'un état plié à un état déplié montré aux Figures 3 et 4. L'état déplié représente l'état opérationnel d'un tronçon. Dans l'état opérationnel, le tronçon 114a, 114b est sensiblement symétrique autour d'une direction axiale X.

Chaque tronçon 114a, 114b comprend une membrane souple 115a, 115b qui s'étend entre deux anneaux rigides 116a, 116b disposés à ses extrémités suivant la direction axiale X. La membrane 115a, 115b est fixée aux anneaux rigides, par exemple de façon étanche. La membrane souple 115a, 115b est maintenue dans un maillage de tirants croisés 118a, 120a, 118b, 120b. Les tirants sont reliés aux anneaux rigides 116a, 116b. Les tronçons 114a, 114b forment alors une conduite 112 souple. La membrane quant à elle assure simplement la fonction d'étanchéité. Donc, la membrane 115a, 115b est sensiblement imperméable à l'eau. Par exemple, le matériau de la membrane peut être un textile, par exemple un textile synthétique. Les anneaux rigides 116a, 116b sont, dans un mode de réalisation, sous forme d'une bride ayant un profil Poutrelles en I à profil normal). Par exemple, les anneaux rigides peuvent avoir un profil IPN de 800 millimètres x 400 millimètres. Les anneaux 116a, 116b ont une forme circulaire et peuvent être reliés entre eux comme on le voit à la Figure 4, où un anneau 116a inférieur d'un tronçon supérieur 114a est relié à un anneau 116b supérieur d'un tronçon inférieur 114b. Dans un exemple, les anneaux rigides peuvent avoir un diamètre entre 7 et 10 mètres. Dans un mode de réalisation, un tronçon autonome peut être constitué de deux sous-tronçons adjacents solidaires ayant un anneau rigide commun, auquel les deux membranes des sous-tronçons sont fixées. Dans un mode de réalisation, tous les anneaux rigides ont les mêmes caractéristiques quelle que soit la profondeur où ils sont installés pendant le fonctionnement. Cependant, il est possible d'optimiser les anneaux rigides, en particulier le profil IPN, en fonction de la dépression dans la conduite, qui diminue avec la profondeur. L'anneau rigide inférieur et l'anneau rigide supérieur 116a, 116b de chaque tronçon 114 sont reliés entre eux par les tirants 118a, 118b, 120a, 120b. Ces tirants sont, dans des modes de réalisation, sous forme de câbles, ou de fils. Les tirants 118a, 118b, 120a, 120b travaillent uniquement en traction et reprennent seuls les efforts suivant la direction axiale X, par exemple le poids de la conduite 112 et son lest inférieur éventuel. Dans un mode de réalisation, les tirants 118a, 118b, 120a, 120b sont fabriqués en un matériau synthétique, comprenant par exemple du polyéthylène haute ténacité. Les tirants 118a, 118b, 120a, 120b sont, dans l'état opérationnel du tronçon 114a, 114b, sensiblement rectilignes et obliques par rapport à la direction axiale X. Par exemple, les tirants 118a, 118b, 120a, 120b forment à l'état opérationnel une génératrice oblique du tronçon 114a, 114b. Les tirants 118a, 118b, 120a, 120b sont fixés à des points de fixation déterminés 122a, 122b, 124a, 124b des anneaux rigides 116a, 116b espacés entre eux. Par exemple, chaque anneau rigide peut comprendre 24 points de fixation 122a, 122b, 124a, 124b pour les tirants 118a, 118b, 120a, 120b. Dans un mode de réalisation, plusieurs tirants peuvent être réalisés par un même câble ou fil qui s'étend de l'anneau inférieur à l'anneau supérieur et ensuite de l'anneau supérieur à l'anneau inférieur. Le câble ou fil présente alors une forme en zigzag autour de la circonférence du tronçon de conduite. Dans la Figure 5, l'orientation des tirants est expliquée à l'aide d'un seul tirant 118.

La Figure 5 montre schématiquement deux anneaux rigides 116, dont un anneau rigide supérieur et un anneau rigide inférieur. L'anneau supérieur 116 comprend un point de fixation 122 et l'anneau inférieur comprend un point de fixation 124. Entre les deux points de fixation 122, 124 s'étend un tirant 118. Le point de fixation supérieur 122 et le point de fixation inférieur 124 pour un tirant sont agencés dans deux directions radiales prédéterminées différentes126 et 128 qui font entre eux dans un plan radial un angle ^. Dans le cas d'une conduite d'eau de mer froide travaillant en dépression, l'angle ^ peut être entre 72 et 100 degrés, par exemple autour de 90 degrés. Les tronçons 114a, 114b comprennent deux groupes de tirants 118a, 118b, 120a, 120b, dont un premier groupe comprenant les tirants 118a, 118b et un deuxième groupe comprenant les tirants 120a, 120b. Les tirants 118a, 118b du premier groupe croisent les tirants 120a, 120b du deuxième groupe sur la circonférence du tronçon 114a, 114b pour former un maillage. Dans le mode de réalisation des Figures 3 et 4, à partir d'un point de fixation ou d'ancrage 122a, 122b, 124a, 124b deux tirants s'étendent à partir de l'anneau avec des inclinaisons opposées. Dans le cas d'un angle ^ de 90 degrés, ces deux tirants rejoignent l'autre anneau rigide du tronçon 114 en deux points de fixation diamétralement opposés. Dans un mode de réalisation, chaque groupe de tirants 118a, 118b, 120a, 120b comprend entre 15 et 40 tirants, par exemple autour de 25 tirants, qui sont espacés régulièrement autour de la circonférence. Dans un exemple de 24 tirants par groupe, le nombre total de tirants 118a, 118b, 120a, 120b par tronçon est 48. Les tirants 118a, 118b, 120a, 120b donnent à l'élément 114, dans l'état opérationnel du tronçon, une forme générale d'un hyperboloïde de révolution. Par exemple, le diamètre du tronçon, dans le cas d'un angle a de 90 degrés varie entre environ 8,50 mètres aux extrémités et 6 mètres à mi-hauteur.

Dans un mode de réalisation, les tirants 118a, 118b, 120a, 120b sont des cordes de l'entreprise DYNEEMA de type SK78 ayant une charge de rupture d'environ 36 tonnes, un module d'élasticité de 110 GPa et une densité de 0,975 g/cm3. Les tronçons 114a et 114b constitutifs d'une conduite d'eau peuvent avoir des longueurs différentes suivant la direction axiale. Par exemple, le tronçon 114a a une longueur la de 10 mètres et le tronçon 114b a une longueur lb de 15 mètres. La conduite peut être composée de 50 tronçons de 10 mètres et de 40 tronçons de 15 mètres qui sont reliés entre eux par les anneaux rigides. Dans un mode de réalisation, le diamètre des tirants dépend de la longueur, suivant la direction axiale, du tronçon respectif. Par exemple, les tirants 118a, 120a des tronçons 114a ayant une longueur de 10 mètres ont un diamètre de l'ordre de 36 millimètres, alors que les tirants 118b, 118b des tronçons 114b ayant une longueur de 15 mètres ont un diamètre de l'ordre de 22 millimètres. Dans le cas d'un système d'ETM de 14MWe ayant une conduite avec un diamètre de 6 mètres, le débit dans la conduite d'eau froide est de l'ordre de 28 m3/s.

Le cas où la conduite 112 travaille en dépression est le plus défavorable structurellement, et la conduite a besoin d'un maillage plus serré pour éviter qu'elle s'écrase, si l'on compare avec le mode de réalisation travaillant en surpression présenté ci-dessous. La pompe de circulation d'eau de mer froide peut être alors disposée en haut de la conduite et fonctionner en aspiration.

La Figure 6 montre schématiquement, en vue latérale, un tronçon 114c pour une conduite d'eau en surpression. Les mêmes signes de référence désignent les mêmes éléments avec un c au lieu d'un a ou b comme dans les Figures 3 et 4. Dans ce cas, la pompe de circulation d'eau de mer froide peut être suspendue, au pied de la conduite d'eau 112. Le refoulement induit une surpression dans la conduite 112. Dans ce cas, la ou les pompes contribuent au lest de la conduite 112. Dans le cas d'une conduite en surpression, les modules 114c constitutifs de la conduite 112 ont typiquement la même longueur lb suivant la direction axiale. Dans un mode de réalisation, les tirants forment une génératrice oblique formant un angle a entre la direction radiale du point de fixation 124c inférieur et celle du point de fixation supérieur 122c, d'environ 40 à 80 degrés, en particulier entre 50 degrés et 70 degrés, par exemple d'environ 60 degrés. Par exemple, le tirant est sous forme d'un câble de l'entreprise DYNEEMA de type SK 78 et a un diamètre de 12 mm, une charge de rupture d'environ 16 tonnes, un module d'élasticité de 110 GPa et une densité de 0,975 g/m3.

Dans le mode de réalisation de la Figure 6, le diamètre du tronçon 114c au niveau des anneaux rigides 116c est autour de 7 mètres et à mi-hauteur, autour de 6 mètres.

Typiquement, la longueur le d'un tel tronçon 114c est autour de 30 mètres. La conduite peut être composée de 36 modules de 30 mètres. Dans le cas d'une plateforme de système d'énergie thermique des mers avec une puissance d'environ 14 MWe, le débit dans la conduite d'eau 112 est de l'ordre de 28 m3/s.

Dans un mode de réalisation, les tirants 118a, 118b, 120a, 120b sont maintenus ou au moins partiellement insérés dans des fourreaux qui sont fixés sur ou intégrés dans la membrane 115a, 115b, 115c, par exemple par une soudure, suture ou collage. Par exemple, les fourreaux peuvent être sous forme de plusieurs sangles. De cette façon, la membrane 115a, 115b, 115c prend la forme des tirants à l'état opérationnel.

Les tronçons 114, 114a, 114b, 114c de la conduite d'eau 112 sont fabriqués typiquement à terre, individuellement, et sont transportés directement sur une plateforme flottante ou une barge attenante. Ces tronçons sont équipés avec les anneaux rigides pour les liaisons entre eux, les tirants sous forme de câbles et un ensemble d'accastillage, pour faciliter les assemblages par exemple par bridage. Du fait que les tirants et la membrane sont fabriqués en matériaux souples, les tronçons peuvent être transportés pliés, offrant ainsi un encombrement réduit. Par exemple, la hauteur d'un tronçon transporté est égale à la hauteur de deux anneaux rigides plus l'épaisseur de la membrane pliée, et son diamètre est celui des anneaux rigides. Sur la plateforme ou la barge, les modules sont assemblés et fixés les uns aux autres à l'aide d'un système dédié. Ce système peut être intégré à la plateforme et permettre ainsi de déployer la conduite sur toute sa longueur à l'aplomb de l'axe de la plateforme. Néanmoins, le système de déploiement est indépendant du type de flotteurs. Les Figures 7A à 7G montrent les étapes d'assemblage d'une conduite d'eau selon l'invention. La conduite d'eau est assemblée sur une plateforme 200 flottant sur l'eau 202. La plateforme 200 comprend un puits vertical 204 dédié pour descendre la conduite d'eau à la verticale. Dans un mode de réalisation, ce puits est agencé à l'extérieure de la coque de la plateforme et forme plutôt un espace verticale pour descendre la conduite d'eau. Dans ce puits 204 sont agencés plusieurs dispositifs de support 206 qui peuvent être déplacés horizontalement dans un même plan horizontal.

Les dispositifs de support 206 sont conçus pour supporter des tronçons 114 d'une conduite d'eau, en particulier les anneaux rigides 116 de ces tronçons. Les tronçons 114 comprennent un anneau rigide inférieur 116i et un anneau rigide supérieur 116s. Dans une première étape, voir Figure 7A, un tronçon 114 est posé sur les dispositifs de support 206 par une grue 214. L'anneau rigide inférieur 116i s'appuie sur les dispositifs de support 206.

Dans l'étape suivante, voir Figure 7B, l'anneau rigide supérieur 116s du tronçon 114 est relié à un moyen de levage, par exemple un ou plusieurs treuils 216. Le tronçon 114 est déplié à l'aide des moyens de levage 216 et supporté uniquement par eux. Ensuite, dans l'étape qu'on voit dans la Figure 7C, les dispositifs de support 206 sont rétractés horizontalement et permettent ainsi la libre descente du tronçon 114 dans l'état opérationnel. Quand les dispositifs de support 206 se trouvent entre l'anneau rigide inférieur 116i et l'anneau rigide supérieur 116s du tronçon 114, ils sont décalés horizontalement vers l'axe central pour supporter l'anneau rigide supérieur 116s, comme on le voit dans la Figure 7D.

L'anneau rigide supérieur est déconnecté du moyen de levage 216, et un deuxième tronçon 114 est apporté par la grue 214 et posé sur le premier tronçon 114, en particulier sur l'anneau supérieur 116s du premier tronçon 114 (voir Figure 7E). Le deuxième tronçon 114 comprend un anneau rigide inférieur 116i et un anneau supérieur 116s. L'anneau rigide inférieur 116i du deuxième tronçon 114 est fixé à l'anneau rigide supérieur 116s du premier tronçon 114. Dans l'étape suivante, voir Figure 7F, l'anneau rigide supérieur du deuxième tronçon 114 est relié au moyen de levage 216. Le deuxième tronçon 114 est déplié à l'aide des moyens de levage 216 et supporté uniquement par eux. Ensuite, dans l'étape qu'on voit à la Figure 7F, les dispositifs de support 206 sont rétractés horizontalement et permettent ainsi la libre descente des deux tronçons 114 dans l'état opérationnel (Figure 7G). L'étape de la Figure 7F correspond à l'étape de la Figure 7C et l'étape de la Figure 7G correspond à l'étape de la Figure 7D. Ensuite les étapes des Figures 7D à 7F sont répétées permettant, ensuite d'ajouter un ou plusieurs tronçons de la conduite d'eau.

La Figure 8 montre schématiquement, dans une vue latérale, une plateforme flottante 300. Les mêmes numéros de référence désignent les mêmes éléments qu'à la Figure 2, avec un ajout de 200. Dans le mode de réalisation de la Figure 8, une conduite d'eau froide 312 comprenant des tronçons 314 est fixée à la base 311 de la plateforme 300. En outre, une conduite de rejet d'eau 322 est agencée coaxialement autour de la conduite d'eau froide 312. La conduite de rejet 322 comprend plusieurs tronçons 324 ayant un diamètre supérieur aux tronçons de la conduite d'eau froide 312 et la même hauteur que ceux-ci. Quand la conduite d'eau froide 312 a une longueur d'environ 1000 mètres, la conduite de rejet a une longueur jusqu'à une profondeur d'environ 120 mètres à 150 mètres. Alors, l'eau froide monte à l'intérieur de la première conduite d'eau 312, et le rejet de l'eau froide s'effectue vers le bas dans l'espace compris entre les deux membranes, la membrane de la conduite de rejet 322 et la membrane de la conduite d'eau froide 312. Les conduites concentriques 312, 322 peuvent être déployées de la même manière qu'une conduite d'eau simple comme montré à la Figure 7. Une conduite concentrique de rejet et une conduite d'eau froide à l'intérieur de la conduite de rejet permettent d'isoler de l'eau chaude de surface l'eau froide qui provient des profondeurs, et réduit ainsi son échauffement. Cet agencement est donc de nature à augmenter sensiblement le rendement du système d'énergie des mers. De plus, il permet de supprimer les contacts entre les conduites d'eau et les tronçons submergés, par exemple lignes d'ancrage, conduites de circulation d'eau de mer froide, en plus des connexions électriques. Les conduites d'eau selon l'invention peuvent assurer un débit suffisant pour obtenir, dans un système ETM, des puissances de production de l'ordre de 10 MW à 100 MW. La quantité de matière mise en oeuvre et l'énergie de pompage d'eau sont alors minimales dans cette solution. L'assemblage des modules ainsi que le déploiement de la conduite d'eau froide directement sur une plateforme ETM permettent de conserver le même procédé quel que soit le site d'implantation de la plateforme ETM. De cette façon, cela permet de s'affranchir des phases d'assemblage à terre des modules pour former des tronçons de grande longueur de plusieurs centaines de mètres. De plus, on peut s'affranchir de la phase de raccordement en mer de tronçons de tuyaux rigides pour former la conduite complète. En effet, la probabilité de disposer d'un endroit propice à cette phase, comme par exemple un site protégé des houles à proximité des terre-pleins d'assemblage des tronçons, n'est pas garantie. Finalement de tels systèmes permettent de s'affranchir de la phase de remorquage, qui nécessite de gros moyens en remorquage ainsi qu'une fenêtre météo favorable. Finalement, on peut s'affranchir de la phase de basculement de la conduite pour le raccordement sous la plateforme. La conduite d'eau selon l'invention permet de réduire le temps et le coût d'un déploiement et le remplacement, si besoin, de tout ou une partie de la conduite durant la phase d'exploitation du système ETM, par l'opération inverse par rapport au déploiement.

De cette façon, la plateforme peut être autonome. Les tronçons selon l'invention permettent d'avoir une conduite à coût acceptable en matières premières, fabrication, assemblage, installation. De plus, la conduite d'eau peut être utilisée dans d'autres domaines, par exemple le domaine de l'offshore pétrolier pour une conduite de refroidissement des FPSO (Floating Production Storage and Off-Loading) ou des FLNG (Floating Liquified Natural Gas), de protection secondaire des colonnes de forage, de récupération de pétrole, ou de climatisation utilisant l'eau de mer (SWAC-Sea Water Air Conditionning), par exemple pour le refroidissement des « data centers » . Une telle conduite peut encore être utilisée pour remonter de l'eau froide dans le but de procéder à l'aquaculture et notamment à la culture d'algues en surface pour une 5 transformation en produits pétroliers.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Tronçon modulaire et autonome (114, 114a, 114b, 114c, 314, 324) de conduite d'eau (112, 312, 322), le tronçon comprenant : une membrane (115a, 115b, 115c) souple susceptible d'englober, dans un état opérationnel du tronçon, un espace tubulaire définissant une direction axiale (X) pour conduire de l'eau, la membrane étant propre à séparer l'eau présente dans l'espace tubulaire de l'eau présente à l'extérieur de la membrane ; un anneau rigide (116a, 116b, 116c, 116i, 116s) à chaque extrémité du tronçon suivant la direction axiale, la membrane souple étant fixée aux anneaux rigides ; et une pluralité de tirants (118a, 118b, 118c, 120a, 120b, 120c) de forme allongée reliés aux anneaux rigides et solidaires de la membrane.

   2.- Tronçon selon la revendication 1 caractérisé en ce que les tirants sont agencés obliquement par rapport à la direction axiale dans l'état opérationnel du tronçon.

   3.- Tronçon selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tirants, par exemple des longueurs de chaînes, de fils, de câbles ou de cordes, sont pliables et/ou flexibles.

   4.- Tronçon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tirants (118a, 118b, 118c, 120a, 120b, 120c) s'étendent, dans l'état opérationnel, sensiblement suivant des génératrices de la membrane.

   5.- Tronçon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tirants (118a, 118b, 118c, 120a, 120b, 120c) sont arrangés à l'extérieur de la membrane dans l'état opérationnel du tronçon.

   6.- Tronçon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tirants (118a, 118b, 118c, 120a, 120b, 120c) s'étendent, dans l'état opérationnel, sensiblement parallèlement à la surface extérieure de la membrane.

   7.- Tronçon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tirants (118a, 118b, 118c, 120a, 120b, 120c) s'étendent de façon sensiblement rectiligne dans l'état opérationnel du tronçon.

   8.- Tronçon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tirants forment deux groupes, dont un premier groupe et un deuxième groupe, les tirants (118a, 118b, 118c) du premier groupe étant inclinés dans une direction circonférentiellement opposée par rapport aux tirants (120a, 120b, 120c) du deuxième groupe pour former un maillage.

   9.- Tronçon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une pluralité de tirants (118a, 118b, 118c, 120a, 120b, 120c), en particulier chaque tirant, estrelié, dans l'état opérationnel du tronçon, à un premier point de fixation (122, 122a, 122b, 122c) d'un premier anneau rigide situé à une première extrémité du tronçon et à un deuxième point de fixation (124, 124a, 124b, 124c) du deuxième anneau rigide, les directions radiales (126) des deux points de fixation faisant entre elles un angle (^) compris entre 50 degrés et 100 degrés, en particulier entre 60 degrés et 90 degrés.

   10.- Tronçon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une pluralité des tirants, en particulier chaque tirant, est agencé dans au moins un fourreau fixé à la membrane, le fourreau étant en particulier constitué du même matériau que la membrane.

   11.- Tronçon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tronçon a dans l'état opérationnel a un rapport entre une longueur (la, lb, lb) suivant la direction axiale et un diamètre de l'anneau supérieur à 1, en particulier supérieur à 1,2, par exemple supérieur à 1,5, le tronçon a dans l'état opérationnel une longueur (la, lb, lb) suivant la direction axiale entre 5m et 60m, et/ou chaque anneau a un diamètre compris entre 6m et 10m.

   12.- Tronçon selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins dix tirants, en particulier au moins vingt tirants, par exemple au moins trente tirants.

   13.- Conduite d'eau (112) comprenant une pluralité des tronçons selon l'une des revendications précédentes, les anneaux des tronçons successifs étant accolés et fixés les uns aux autres.

   14.- Système d'énergie thermique des mers (106) comprenant au moins une conduite notamment de remontée d'eau profonde selon la revendication 13, l'axe de la conduite étant agencé sensiblement verticalement.

   15.- Système selon la revendication 14, caractérisé en ce que la conduite notamment de remontée est libre à son extrémité inférieure.

   16.- Système selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce qu' au moins une pompe pour propulser de l'eau dans la conduite est agencée à l'extrémité inférieure de la conduite et suspendue à celle-ci.

   17.- Système d'énergie thermique de mer selon l'une des revendications 14 à 16, comprenant deux conduites d'eau (312, 322) concentriques selon la revendication 14, la conduite d'eau intérieure (312) ayant, suivant une direction axiale, une longueur supérieure à la conduite extérieure (322) et constituant la conduite de remontée d'eau profonde, la conduite extérieure constituant une conduite de rejet d'eau réchauffée.

   18.- Procédé de déploiement d'une conduite comprenant une pluralité de tronçons selon l'une des revendications 1 à 12, le procédé comprenant les étapes 35suivantes : (a) déposer sur un support (206) un premier tronçon (114) plié de façon que sa direction axiale (X) soit sensiblement verticale ; (b) déplier axialement le premier tronçon et le suspendre ; (c) descendre le premier tronçon déplié et poser l'anneau supérieur du tronçon sur le support (206) ; (d) déposer un deuxième tronçon (114) sur l'extrémité supérieure du premier tronçon ; (e) fixer l'anneau inférieur (116i) du deuxième tronçon à l'anneau supérieur (116s) du premier tronçon ; et (f) recommencer les étapes (b) à (e) avec les tronçons successifs de la conduite.

   19.- Dispositif flottant de déploiement (200) d'une conduite d'eau ayant une pluralité de tronçons (114) selon l'une des revendications 1 à 12, le dispositif comprenant un puits de déploiement (204) sensiblement vertical pour la descente de la conduite suivant sa direction axiale (X), au moins un dispositif de support (206) déplaçable, notamment horizontalement, pour supporter temporairement un anneau rigide (116s, 116i) d'un ou plusieurs tronçons de la conduite d'eau dans le puits de déploiement de façon que la direction axiale du ou des tronçons soit sensiblement verticale, et au moins un moyen de levage (216) propre à déplier, à suspendre et à descendre au moins un tronçon de conduite suivant la direction axiale.