FR3025593A1

FR3025593A1 - La tour solaire hydroelectrique a concentration ponctuelle

Info

Publication number: FR3025593A1
Application number: FR1402004A
Authority: FR
Inventors: Kheir Eddine Mazri
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-03-11
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: FR3025593B1

Abstract

L'invention concerne une centrale électrique qui transforme l'énergie solaire en énergie électrique en passant par l'énergie hydraulique au lieu de passer par les cycles à turbine à vapeur comme le cycle de Rankine ou le cycle de Hirn. Cette invention vise à diminuer les coûts des centrales solaires, améliorer leur rendement et valoriser l'énergie perdue sous forme de chaleur par les centrales thermiques (pétrole, charbon, gaz, nucléaire). Cette centrale est constituée de: - héliostats (miroirs) - un récepteur solaire (chaudière) - des réservoirs à piston contenant de l'air - des conduites d'air - un bassin et une tour d'eau - une chambre immergée au fond d'un bassin - un turbo-alternateur

Description

1 La tour solaire hydroélectrique à concentration ponctuelle La présente invention concerne une centrale électrique qui transforme l'énergie solaire en énergie électrique en passant par l'énergie hydraulique 5 au lieu de passer par les cycles à turbine à vapeur comme le cycle de Rankine, le cycle de Hirn (surchauffe de vapeur), ou les cycles organiques ORC. Cette invention vise à diminuer les coûts des centrales solaires, améliorer leur rendement et valoriser l'énergie perdue sous forme de chaleur par les centrales thermiques (pétrole, charbon, gaz, nucléaire).

10 Cette centrale est constituée de: - héliostats (miroirs) - un récepteur solaire (chaudière) - des réservoirs à piston contenant de l'air des conduites d'air 15 un bassin et une tour d'eau une chambre immergée au fond d'un bassin des injecteurs - une turbine hydraulique un alternateur 20 La technologie antérieure: Le fonctionnement des centrales solaires à tour reposent sur les 4 étapes suivantes : ere étape : des héliostats (miroirs) situés au sol captent le rayonnement 25 solaire en un point de façon à générer des températures très élevées (de 400 à 1200 °C) à l'intérieur d'une chaudière. Chaque héliostat traque le soleil individuellement et réfléchit le rayonnement solaire sur une chaudière (récepteur solaire) située en haut d'une tour. 2ème étape : la chaleur obtenue transforme l'eau en vapeur d'eau dans une 30 chaudière. 3ème étape: la vapeur sous pression fait tourner une turbine à vapeur qui entraîne un alternateur. 4ème étape: l'alternateur produit un courant électrique alternatif.

35 3025593 2 La nouvelle technologie: La présente invention apporte des améliorations en replaçant complètement l'étape 2 et 3 de la technologie antérieure par d'autres étapes ayant un fonctionnement différent. Évidement l'étape 1 et 4 reste 5 inchangées. Voici les 4 étapes de la présente invention: 1ère étape : de l'eau, se trouvant dans un bassin avec une tour, chute en circuit fermé dans une chambre immergée au fond du bassin sur une 10 turbine hydraulique qui entraine un alternateur qui se trouve dans la chambre. 2ème étape : l'alternateur produit un courant électrique alternatif. 3ème étape : des héliostats (miroirs) situés au sol captent le rayonnement solaire en un point de façon à générer des températures très élevées (de 15 400 à 1200 °C) à l'intérieure d'une chaudière. Chaque héliostat traque le soleil individuellement et réfléchit le rayonnement solaire sur une chaudière (récepteur solaire) située en haut d'une tour. en' étape : la chaleur obtenue chauffe de l'air pour augmenter sa pression dans un réservoir à piston isolé thermiquement (réservoir principal). Lors 20 de la détente de l'air, le piston refoule l'eau qui venait de chuter dans la chambre vers le bassin pour pouvoir renouveler le cycle en reconstituant la réserve d'eau du bassin. Les dessins annexés illustrent l'invention: 25 La figure 1: illustre la centrale électrique avec tous ces composants. La figure 2: illustre une coupe transversale du bassin, du compartiment inférieur de la chambre immergée au fond du bassin et des réservoirs à piston. But de l'invention: 30 Le but de la présente invention consiste à améliorer la technologie antérieure pour: 1- Simplifier la conception de l'installation tout en réduisant les coûts en supprimant tous les composants nécessaires au cycle de Rankine à vapeur, voici les composants à supprimer: 3025593 3 - Le générateur de vapeur, dans le quel l'eau chauffée se transforme en vapeur d'eau. -Le surchauffeur qui sert à surchauffer la vapeur pour augmenter sa température avant qu'elle se détende dans la turbine à vapeur. - Le circuit qui transporte la vapeur d'eau jusqu'à la turbine et dans le quel retourne la vapeur sous forme d'eau après sa condensation au générateur de vapeur. - La pompe qui sert à refouler l'eau après condensation de la vapeur vers le générateur à vapeur. - Le circuit de refroidissement qui sert à refroidir la vapeur qui sort de la turbine. Cette étape représente un gâchis important du point de vue énergétique, car le circuit de refroidissement rejette dans l'atmosphère 2/3 de l'énergie sous forme de chaleur qui avoisine les 55°C. - Le condenseur dont la fonction principale est de transformer la vapeur 15 d'eau en liquide d'eau. - La tour de refroidissement qui sert à refroidir l'eau. Elle peut occuper une superficie équivalente à celle d'un terrain de football et peut atteindre jusqu'à 200m de hauteur en béton et donc nécessite beaucoup de temps et d'argent pour sa construction. De plus ces tours à refroidissement humide 20 consomment environ 4000L d'eau par Mwh, ce qui cause un problème dans les déserts arides pauvres en eaux, et de plus elles nécessitent un traitement de l'eau exigé par beaucoup de pays pour éviter le développement des bactéries type légionelles, ce qui augmente les coûts d'exploitation (traitements et contrôles). Évidement il est possible de 25 remplacer ces tours à refroidissement humide par des tours à refroidissement sec qui réduisent la consommation d'eau de plus de 90%, mais ces tours coûtes 2,5 fois plus chères et consomment beaucoup d'énergie pour dissiper la chaleur dans l'environnement (jusqu'à 60% de la production pour un cycle organique de Rankine) ce qui réduit le rendement 30 de l'installation et de plus leurs performance sont réduites les jours de grande chaleur. - La pompe qui set à refouler l'eau froide de la tour de refroidissement vers le condenseur pour refroidir la vapeur d'eau. - La turbine à vapeur. Cette turbine sera remplacée par une turbine à eau 35 (turbine hydraulique), plus facile à concevoir, moins cher à produire, simple 3025593 4 à exploiter et surtout elle nécessite moins d'entretien que la turbine à vapeur qui s'use rapidement car elle tourne à vitesse et température élevée. Et de plus son rendement est supérieur à celui d'une turbine à vapeur, il peut même atteindre les 95% comme c'est le cas avec les 5 turbines hydrauliques Francis ou Kaplan. Évidement on fixera la hauteur de la tour et le débit de la chute et le type de turbine de sorte que nous ayons le meilleur rendement possible (c'est-à-dire supérieur à 90%). 2- Réduire la consommation énergétique de l'installation: en supprimant 10 les composants qui peuvent réduire le rendement en consommant de l'énergie électrique comme les pompes et les ventilateurs des tours de refroidissements qui servent à extraire l'air saturé pour assurer que l'évaporation continue. 3- Améliorer le rendement global de l'installation : au lieu de transformer les rayons solaires en électricité avec un rendement, dans la majorité des cas, inférieur à 25% en passant par les cycle à turbine à vapeur (comme le cycle de Rankine ou le cycle de Hirn) on fera cette transformation en passant par l'énergie hydraulique (turbine hydraulique) dont le rendement de conversion chaleur-électricité sera supérieur à 50%. 4- Simplifier la récupération de la chaleur perdue en développant une installation capable de focaliser et concentrer toute la chaleur perdue des composants au même endroit (au sommet de la tour) : dans les tours solaires à concentration, voire dans tous les centrales thermiques, les pertes de chaleur sont dispersés un peu partout dans l'atmosphère, il est donc difficile de récupérer la chaleur perdue de tous les composants, voir impossible quand celle-ci est à faible température. Grâce à la nouvelle conception de la présente invention, toutes les pertes de chaleur au niveau de la turbine hydraulique (environ 6%) et de l'alternateur (environ 4%) et du piston (à cause des frottements) qui refoule l'eau de la chambre vers le bassin vont automatiquement se retrouvé au sommet de la tour, car la chaleur se déplace d'elle-même vers le haut. c'est à dire nous n'avons pas besoin d'utiliser un quelconque matériel pour orienter et cumuler la chaleur perdue de tous les composants vers le 3025593 5 sommet du bassin. Pour récupérer cette chaleur et la valoriser il suffit juste d'installer une pompe à chaleur au sommet de la tour où toute l'énergie perdue va se retrouver concentrée. On peut aussi laisser cette chaleur dans l'eau pour être utiliser dans le sanitaire ou pour le chauffage des bâtiments 5 à proximité ou pour le dessalement de l'eau de mer (si l'eau du bassin est celui de la mer), ainsi dans ce dernier cas il faut juste rajouter ce qui manque comme énergie pour vaporiser l'eau de mer est produire de l'eau douce. 10 5- Faciliter la transformation de la chaleur en électricité même à faible température : pour que la chaleur soit exploitable, les centrales thermiques classiques (solaire à concentration ou autres) ont besoin de la chaleur à haute température, minimum 100C° pour transformer l'eau en vapeur et beaucoup plus pour la réchauffer jusqu'à 300C° afin d'améliorer le 15 rendement de la turbine à vapeur. Malheureusement dans les tours solaires à concentration classiques les pertes d'énergie avoisinent les 2/3, c'est-à-dire pour chaque MW électrique produit, 2MW sous forme de chaleur seront évacués à 55C° dans l'environnement. Mais grâce à la présente invention, il est désormais possible d'exploiter directement ces déchets 20 thermiques à 55C° en chauffant de l'air qui en se détendant poussera un piston pour chasser l'eau de la chambre vers le bassin. Certes la pression exercée par de l'air chauffé à 55C° est faible, voire insuffisante pour refouler l'eau vers le bassin (si la pression est forte au fond du bassin) mais : 25 - en cumulant la pression de plusieurs réservoirs à piston à 55C° - ou en réduisant la hauteur de la tour d'eau pour réduire la pression au fond du bassin - ou en élargissant la surface du piston, il est possible d'atteindre une force suffisante pour refouler une certaine quantité d'eau qui chutera de 30 nouveau pour produire de l'électricité. - On peut également envisager de créer une 2ème centrale hydroélectrique de faible puissance et faible hauteur qui fonctionnent uniquement en exploitant les déchets thermiques à faible température (55C°) de la 1ère centrale qui se trouve à proximité de la 2ème centrale hydroélectrique qui 35 fonctionne en utilisant des températures pouvant atteindre les 1200C°.

3025593 6 Cette technologie nous permet donc d'avoir un rendement de conversion (chaleur-électricité) supérieur qu'avec les tours solaires classiques à concentrations. 5 6- Valorisation des rejets thermiques des centrales électriques classiques qui utilisent: le charbon, gaz, pétrole, biomasse et uranium. En effet ces centrales thermiques ont un rendement qui avoisine les 33%, ceci voudrait dire qu'environ 2/3 de l'énergie primaire est perdue sous 10 forme de chaleur dans l'atmosphère à environ 50C°. Le principe de la présente invention (transformation de la chaleur en électricité en passant par l'énergie hydraulique) peut exploiter ces déchets thermiques pour les valoriser en électricité. Ainsi pour la même quantité d'énergie primaire, on peut désormais produire jusqu'à 2 fois plus d'électricité, voire plus sans que 15 les rejets de CO2 n'augmentent d'un gramme dans l'atmosphère. En exploitant ces déchets thermiques, on peut faire durer plus longtemps les ressources énergétiques. A titre d'exemple au lieu d'épuiser tous les réserves du charbon en 100 ans, on pourrait prolonger ces réserves jusqu'à 200 ans. 20 7- Valorisation des rejets thermiques industriels : on peut construire des centrales utilisant le principe de la présente invention près des cimenteries, verreries, usines métallurgiques, incinérateurs d'ordures ménagères et déchets industriels, pour exploiter leurs déchets thermiques (rejets thermiques sous forme de fumée de cheminée très chaude).

25 Description détaillée de la nouvelle technologie: La présente invention concerne une centrale électrique qui transforme l'énergie solaire en énergie électrique en passant par l'énergie hydraulique. Elle est constituée de: 30 1- un bassin et une tour d'eau : De l'eau, se trouvant dans un bassin (1) fermé pour empêcher son évaporation, chute en circuit fermé dans une chambre immergée au fond 3025593 7 du bassin sur une turbine hydraulique (4) qui entraine un alternateur (5). L'eau du bassin est en contact direct avec l'eau de la tour (2) qui se trouve juste au dessus du bassin (1). La tour d'eau (2) à pour rôle d'augmenter la pression de l'eau dans le bassin (1). Car la pression dépend de la colonne 5 d'eau (hauteur du bassin + hauteur de la tour d'eau) et non de la largeur ou de la longueur du bassin ou de sa tour. Cette tour (2) à également un 2ème rôle qui consiste à réduire les coûts de l'installation dans le cas où on veut augmenter sa puissance. C'est-à-dire 10 pour augmenter la puissance de la centrale, nous n'avons pas besoin de construire de nouveau des bassins avec des tours, mais uniquement des bassins sans tour qui communiquent avec l'eau du 1er bassin qui possède la tour. Ainsi tous les bassins sans tour auront la même pression que le 1er bassin qui a une tour au dessus de lui. A titre d'exemple si la tour fait 150m, 15 alors dans ce cas la pression dans le premier bassin peut atteindre les 13 bars (si la masse volumique de l'eau vaut : 1000kg/m3). Si l'eau dans tous les autres bassins communiquent avec l'eau du 1er bassin, alors la pression dans tous ces bassins au même niveau sera identique à celle du 1er bassin. Ainsi nous n'avons plus besoin de construire une tour de 150m par bassin 20 pour atteindre les 13 bars dans tous les bassins. Remarque : l'eau qui chute dans la chambre immergée au fond du bassin peut être de l'eau douce ou l'eau de mer. L'eau peut même être remplacée par un autre liquide (voire artificiel) ayant une masse volumique plus 25 grande que celle de l'eau. 2- une chambre immergée au fond du bassin : Cette chambre est divisée en deux compartiments (6 et 16) qui communiquent entre eux par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour (17) 30 qui s'ouvre uniquement vers le bas pour laisser l'eau du compartiment supérieur (6) tombée dans le compartiment inférieur (16) de la chambre. Le compartiment supérieur (6) dans le quel se déroule la chute d'eau contient la turbine (4) et l'alternateur (5). Le compartiment inférieur (16) contient deux clapets anti-retour (17 et 18).

35 Le premier clapet (17) sépare les deux compartiments. Quand l'eau chute et 3025593 8 se retrouve au fond du compartiment supérieur (6), le 1er clapet (17) s'ouvre sous l'effet de son poids pour laisser l'eau passer dans le compartiment inférieur (16), il s'ouvre également quand il y a du vide à l'intérieure du compartiment inférieur (16), car quand le piston (15) refoule 5 l'eau du compartiment inférieur (16), il doit revenir ensuite à sa position initiale en créant un vide et une dépression à l'intérieure du compartiment inférieur (16). Comme la pression de l'eau dans le compartiment supérieur (6) est supérieur à celle dans le compartiment inférieur (16) à cause du vide, le clapet (17) va automatiquement s'ouvrir vers le bas et l'eau va 10 passer au compartiment inférieur (16) pour remplir le vide. Le deuxième clapet (18) est en contact avec l'eau du bassin, il s'ouvre uniquement vers le bassin, la pression forte de l'eau à l'intérieure du bassin maintient ce 2ème clapet (18) fermé. Mais quand le piston (15) avance sous l'effet de la détente du gaz, il va exercer une forte pression sur l'eau qui se 15 trouve dans le compartiment inférieur (16), ainsi le 1er clapet (17) se referme pour ne pas laisser l'eau remonter vers le compartiment supérieur(6) et le 2ème clapet (18) s'ouvre pour laisser le piston (15) évacuer l'eau vers le bassin et ainsi on pourrait renouveler le cycle. Cette chambre peut avoir la forme d'une sphère ou d'un cylindre pour 20 mieux résister à la forte pression au fond du bassin. 3- des injecteurs : L'injecteur (3) a pour rôle de transformer l'énergie de pression en énergie cinétique et permet également le réglage du débit. L'eau pénètre dans 25 l'injecteur à faible vitesse et en sort à grande vitesse. La vitesse de l'eau à la sortie de l'injecteur ne dépend que de la hauteur de chute, elle est approximativement égale à : 30 L'injecteur (3) est utilisé dans le cas où on utilise des turbines hydrauliques à action. 4- une turbine hydraulique : La turbine (4) à pour rôle de transformer l'énergie cinétique de l'eau qui 35 chute en énergie mécanique. 3025593 9 5- un alternateur : L'alternateur (5) est accouplé à la turbine hydraulique, ainsi quand la turbine (4) tourne, l'alternateur (5) tourne également à la même vitesse et 5 dans le même sens de rotation que ce lui de la turbine (4). Le rôle de l'alternateur (5) est de transformer l'énergie mécanique de la turbine (4) en énergie électrique. 6- héliostats (miroirs) : 10 Un champ de miroirs (héliostats (9)) situés au sol réfléchit le rayonnement solaire sur une chaudière (récepteur solaire (10)) située en haut d'une tour. 7- un récepteur solaire (chaudière): Le récepteur solaire (10) transforme les rayons solaires concentrés en 15 chaleur pouvant atteindre les 1200C°, voire plus. 8- des réservoirs à piston contenant de l'air: a- La chaleur obtenue sera utilisée pour chauffer de l'air afin d'augmenter sa pression dans le réservoir principal à piston isolé 20 thermiquement (11), lors de la détente du gaz, le piston (15) pousse l'eau qui se trouve dans le compartiment inférieur (16) de la chambre vers le bassin pour pouvoir renouveler le cycle. b- L'air chaud se trouvant dans le récepteur solaire (10) va surchauffer 25 l'air se trouvant à l'intérieur du réservoir principal (11) en passant par une conduite d'air isolée thermiquement (12) et équipée d'une vanne de régulation (14), ainsi quand la température du réservoir principal (11) atteint le niveau souhaité, on ferme la vanne (14) pour procéder à l'étape suivante qui consiste à laisser l'air chaud à haute 30 pression se détendre en poussant le piston (15) qui chasse l'eau du compartiment inférieur (16). c- Le piston (15) peut être bloqué par un crochet au moment où on chauffe l'air à l'intérieure du réservoir principal (11) pour empêcher 35 la détente de l'air chauffé, mais quand le réservoir principal (11) 3025593 10 accumule suffisamment d'énergie, on retire le crochet pour laisser l'air chaud à haute pression repousser le piston (15) avec une grande puissance. Ainsi on chassera l'eau du compartiment inférieur (16) rapidement, voire instantanément. 5 d- On utilisera deux types de réservoir à piston (voir FIG .2), le premier est le réservoir principal (11) fonctionnant à haute température (jusqu'à 1200C°, voire plus) , c'est-à-dire qu'il va se servir de la chaleur à température très élevée qui se trouve dans la chaudière 10 (10) pour chauffer l'air du réservoir principal (11) dont le piston (15) est en contact direct avec l'eau qui se trouve dans le compartiment inférieur (16). Les autres réservoirs secondaires (21) à piston utilisent uniquement la chaleur perdue à faible température comme celle qui se trouve au sommet du bassin à cause des pertes thermiques.

15 Comme la chaleur est faible à l'intérieur de ces réservoirs secondaires (environ 55C°), alors la pression serait également faible à l'intérieure de ces réservoirs (21) et donc insuffisante pour chasser l'eau du compartiment inférieur (16). Pour remédier à ce problème: -on peut soit réduire la hauteur de la tour (2), voire la supprimer 20 complètement pour que la pression au fond du bassin (1) soit faible, ainsi on pourrait exploiter les faibles pressions obtenus à l'intérieure des réservoirs secondaires (21) à piston à faible température pour chasser l'eau du compartiment inférieur (16). - soit utiliser plusieurs réservoirs secondaires (21) avec des pistons 25 (20) ayant des surfaces plus grande que celui du réservoir principal (11) et on relira tous ces pistons (20) ensemble avec le piston (15) du réservoir principal par l'intermédiaire de tiges (19) par exemple (voir FIG.2), ainsi en additionnant les faibles pressions dans tous ces réservoirs secondaires (21) à faible température (par exemple 55C°) 30 qui s'exercent sur des surfaces de piston (20) plus grandes, on arrivera à créer une grande pression capable de tirer le piston (15) du réservoir principal pour chasser l'eau du compartiment inférieur (16). Cette technique va nous permettre de valoriser la chaleur perdue dans le bassin (1) pour produire plus d'électricité est donc améliorer 35 le rendement globale de la centrale.

3025593 11 Alors que le piston (15) du réservoir principal est en contact avec l'eau et coulisse à l'intérieure du compartiment inférieur (16), les autres pistons (20) des réservoirs secondaires à faible température (par exemple 55C°) sont en contact avec l'atmosphère et donc 5 coulissent en poussant l'air atmosphérique, ils ne rencontrent pas donc une grande résistance. Remarque : les réservoirs à piston peuvent être remplacés par des moteurs à chaleur comme le moteur stirling. 10 9- un vérin électrique : Ce vérin peut être utilisé pour pousser le piston (15) du réservoir principal jusqu'à ce qu'il revient à sa position de départ (c'est-à-dire à la position initiale avant la détente de l'air chaud). Tous les réservoirs à piston (11 et 15 21) sont équipés d'une vanne (13), ainsi quand le vérin pousse le piston (15) du réservoir principal pour le faire revenir à sa position de départ, les vannes (13) peuvent s'ouvrir pour laisser l'air s'évacuer pour qu'il ne se comprime pas. Ainsi le vérin ne rencontre aucune résistance due à la compression de l'air à l'intérieure des réservoirs qui vont certainement 20 augmenter sa consommation électrique. A titre d'exemple pour que le vérin ne consomme pas trop d'énergie, il faudrait que le piston (15) soit soumis à la même pression des deux cotés. Comme le piston (15) est soumis à la pression atmosphérique de l'eau du coté extérieur, il faudrait donc ouvrir la vanne (13) pour que le piston (15) soit en permanence à la pression 25 atmosphérique de l'intérieur du réservoir (11) quand le vérin le pousse vers la position initiale. Ce vérin peut être installé perpendiculaire au piston (15) directement dans le compartiment inférieur (16) de la chambre. Le vérin peut être protégé de 30 l'eau en le couvrant d'un système étanche ressemblant à un soufflet ou un accordéon. 10- Une conduite d'air (7) entre le compartiment supérieur (6) de la chambre et le sommet de la tour (2) : 35 Pour que la chaleur de l'alternateur (5) et de la turbine (4) puissent être dissipée par convection et arriver au sommet de la tour (2), il faudrait qu'il 3025593 12 y est de l'air autour des composants qui chauffe, car le vide présente l'inconvénient de l'absence de convection. 11- Une pompe à chaleur (8) : 5 Toute la chaleur perdue par les différents composants se trouvant à l'intérieur du bassin va se retrouver au sommet de la tour (2). Ainsi pour pouvoir récupérer ces déchets thermiques et les revaloriser, on installera une pompe à chaleur (8) soit au sommet de la tour (2) soit directement dans le compartiment supérieur (6) de la chambre, soit dans les deux 10 endroits. L'avantage d'une pompe à chaleur (8) est qu'elle ne consomme que 1kwh d'électricité pour récupérer 3 à 4kwh sous forme de chaleur. Pour supprimer complètement la consommation électrique, on peut tout simplement utiliser directement une pompe à chaleur (8) qui fonctionne en consommant directement de la chaleur, comme c'est le cas avec le moteur 15 Stirling-Vuilleumier. Autres applications : Il est possible de remplacer la chaleur qui provient des rayons solaires par celle dégagée par le charbon, pétrole, gaz et uranium pour produire de 20 l'électricité en utilisant le principe de la présente invention. Ainsi on peut développer de nouvelles générations de centrales thermiques pouvant atteindre plusieurs objectifs : 1- Pouvoir démarrage et arrêt les centrales thermiques rapidement : pour atteindre le régime plein puissance, les centrales thermiques classiques 25 nécessitent beaucoup de temps, environ 5 à 11h pour les centrales fonctionnant au gaz, charbon, pétrole et jusqu'à 40h pour les réacteurs nucléaires. Par contre les turbines hydroélectriques peuvent atteindre la puissance maximale en quelques minutes seulement. Ainsi en appliquant la présente invention aux centrales thermiques classiques, il serait désormais 30 possible de démarrer et arrêter les centrales en quelques minutes pour faire face dans un délai très court, aux variations de la consommation. 2- Préserver les réserves en les faisant durée plus longtemps : Car le rendement de conversion (chaleur-électricité) de la présente 35 invention est meilleur que celui des centrales thermiques qui avoisine les 33%. Ceci voudrait dire qu'avec la même quantité de matière première, on 3025593 13 va devoir produire plus d'électricité sans augmenter les rejets du CO2. Ainsi on économisera les ressources énergétiques. Les énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) couvrent aujourd'hui 80.3 % de la production d'électricité. Or, les réserves énergétiques de la planète ne 5 sont pas inépuisables : au rythme de consommation actuel, le pétrole va arriver à épuisement d'ici à 54 ans, le gaz d'ici à 63 ans, le charbon d'ici à 112 ans et l'uranium, d'ici à 100 ans (pour les ressources identifiées). 3- Réduire le coût des centrales thermiques en supprimant tous les 10 composants nécessaires au cycle de Rankine (comme on l'a vu ci-dessus), mais aussi en immergeant la chambre directement dans une retenue d'eau (réservoir) d'un barrage, ou au fond de la mer prés des côtes. Ainsi nous n'avons plus besoin de construire un bassin avec une tour. Ce type de centrales seraient donc les moins chers au monde, les plus rapide à 15 construire, les plus efficaces au niveau du rendement, les plus facile à exploiter et surtout nécessitent peu de maintenance. 4- Réduire la facture des importations. 20 5- Réduire la dépendance aux pays exportateurs des matières premières.

Claims

REVENDICATIONS1- Centrale électrique qui transforme la chaleur de l'énergie solaire en énergie électrique en passant par l'énergie hydraulique au lieu de passer par le cycle de Rankine à vapeur, caractérisée par le fait qu'elle comprend: - Une chambre (6 et 16) immergée au fond d'un bassin (1) dans le quel chute de l'eau en continue en circuit fermé sur une turbine hydraulique (4) qui entraine un alternateur (5) qui transforme l'énergie mécanique de la turbine en énergie électrique, le bassin (1) est équipé d'une tour d'eau (2) afin d'augmenter la pression au fond du bassin (1), l'eau du bassin (1) et de la tour (2) sont en contact direct. - des héliostats (9) qui orientent et concentrent les rayons solaires sur un récepteur solaire (10) se trouvant au sommet de la tour d'eau (2) et dans le quel on fait chauffer directement l'air à des températures très élevée, l'air chaud passe à travers une conduite d'air (12) isolée thermiquement à l'intérieur d'un réservoir à piston (11) isolé thermiquement (réservoir principal) pour chauffer l'air qui se trouve à l'intérieur du réservoir (11) dont le piston (15) reste bloqué par un crochet pour empêcher la détente de l'air, quand l'énergie cumulée à l'intérieur du réservoir (11) est suffisante pour chasser l'eau du compartiment inferieur (16) de la chambre immergé dans le bassin, la vanne (14) de la conduite d'air (12) se referme et le crochet qui maintient le piston immobile se retire pour que l'air chaud à forte pression puisse se détendre rapidement en poussant le piston (15) qui à son tour pousse l'eau qui se trouve dans le compartiment inferieur de la chambre (16) immergée, pour être évacuer vers le bassin (1). - un vérin installé perpendiculaire au piston (15) à l'intérieur du compartiment intérieur (16) de la chambre immergé dans le bassin qui sert à pousser le piston pour le remettre à sa place, c'est-à-dire à sa position initiale avant la détente de l'air, quand le vérin pousse le piston (15), une vanne (13) peut s'ouvrir pour laisser l'air s'échapper du réservoir à piston (11) pour que le vérin ne rencontre pas de résistance due à la compression de l'air. 3025593 2
2- Centrale électrique selon la revendication 1, est caractérisée par le fait que la chambre immergé dan le bassin est constituée de deux compartiments (6 et 16) qui communiquent entre eux par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour (17) qui s'ouvre uniquement vers le bas pour laisser 5 l'eau du compartiment supérieur (6) tombée dans le compartiment inferieur de la chambre (16), le compartiment supérieur (6) dans le quel se déroule la chute d'eau contient la turbine (4) et l'alternateur (5), le compartiment inferieur (16) contient deux clapets anti-retour (17) et (18). Le premier clapet sépare les deux compartiments (17), le deuxième clapet 10 (18) est en contact avec le bassin, il s'ouvre uniquement vers le bassin (1).
3- Centrale électrique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le bassin (1) et la tour d'eau (2) sont fermés pour maintenir l'air et l'eau en cycle fermé afin d'éviter toute perte avec l'atmosphère.
4- Centrale électrique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la centrale est équipée d'au moins d'une pompe à chaleur (8) , placée au sommet de la tour (2) ou dans le compartiment supérieur (6) de la chambre immergé dans le bassin (1) pour récupérer la chaleur perdue. 15 20