FR3030726A1 - NON-INTRUSIVE POWER SOURCE SENSOR AUTONOMOUS IN ENERGY AND METHOD FOR CONVERTING THERMAL ENERGY IN ELECTRIC ENERGY TO A FLUID TRANSPORT NETWORK USING SUCH A SENSOR - Google Patents

NON-INTRUSIVE POWER SOURCE SENSOR AUTONOMOUS IN ENERGY AND METHOD FOR CONVERTING THERMAL ENERGY IN ELECTRIC ENERGY TO A FLUID TRANSPORT NETWORK USING SUCH A SENSOR Download PDF

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Julien Werly
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Abstract

Capteur de débit non intrusif (1) pour mesurer les flux de fluides transitant dans un réseau (2) de transport de fluides, ledit capteur (1) étant autonome en énergie et comprenant : - un débitmètre (10) non intrusif, - un système récupérateur d'énergie thermique (11) comprenant : ○ au moins un module de transduction d'énergie thermique (110), qui est soit un module Seebeck, soit un module thermomécanique pour convertir un gradient thermique transitant entre un point chaud (3) et un point froid en énergie électrique, ledit module (110) reliant ledit point chaud (3) et ledit point froid par un pont thermique (111, et ○ au moins un dissipateur d'énergie thermique (112), disposé sur ledit module de transduction d'énergie thermique (110) pour maximiser le flux thermique entre le point chaud (3) et son environnement et dont le flux traverse ledit module de transduction d'énergie thermique (110), - un système de régulation de tension amont (12) pour transformer et transférer l'énergie électrique produite par ledit module de transduction d'énergie thermique (110) vers un système de stockage d'énergie électrique (13), et - ledit système de stockage d'énergie électrique (13), qui est relié audit débitmètre (10) via un régulateur de tension aval (132).Non-intrusive flow sensor (1) for measuring fluid flows in a fluid transport network (2), said sensor (1) being energy independent and comprising: - a non-intrusive flow meter (10), - a system heat energy recuperator (11) comprising: ○ at least one thermal energy transducer module (110), which is either a Seebeck module, or a thermomechanical module for converting a thermal gradient transiting between a hot spot (3) and a cold point in electrical energy, said module (110) connecting said hot point (3) and said cold point by a thermal bridge (111, and ○ at least one heat dissipator (112), disposed on said transduction module of thermal energy (110) for maximizing the thermal flux between the hot spot (3) and its environment and the flow of which flows through said thermal energy transducing module (110), - an upstream voltage regulating system (12) to transform and tran refer the electrical energy produced by said thermal energy transduction module (110) to an electrical energy storage system (13), and - said electrical energy storage system (13), which is connected to said flow meter (10) via a downstream voltage regulator (132).

Description

Capteur de débit non intrusif autonome en énergie et procédé de conversion d'énergie thermique en énergie électrique sur un réseau de transport de fluides mettant en oeuvre un tel capteur La présente invention relève du domaine des systèmes récupérateurs d'énergie (généralement désignés par l'expression « Energy Harvesting Systems » en anglais) pour l'alimentation énergétique d'instrumentation et de petits systèmes. Les systèmes électroniques présents dans le milieu industriel deviennent de moins en mois consommateurs d'énergie, durent de plus en plus longtemps et communiquent de plus en plus par des systèmes radiofréquences. Dans cette optique, l'autonomie énergétique des ces systèmes électroniques est un axe important d'amélioration qui est de plus en plus abordée. Aujourd'hui, leur alimentation est assurée soit par le secteur, soit par des piles. Ces solutions d'alimentation présentent un coût et des contraintes techniques de déploiement. L'objectif aujourd'hui est de donner à des systèmes électroniques la capacité de fonctionner pendant des années sans intervention humaine. Les produits tendent 25 pour la plupart vers la même philosophie : « Install and Forget », l'équivalent du « Plug and Play » des périphériques multimédias. Ces systèmes doivent dès leur installation s'intégrer dans leur environnement aussi bien du point de vue de la communication que de l'alimentation. 30 Les réseaux de transport de fluides ont la nécessité d'être instrumentés afin de mieux pouvoir les surveiller et ainsi le cas échant réaliser des interventions de maintenance préventive ou d'entretien. Les capteurs du type débitmètre permettent de mesurer les flux qui transitent au travers de ces réseaux de transport. La mesure réalisée peut être intrusive ou non, ce qui impacte le coût de l'installation ainsi que la consommation du système.The invention relates to the field of energy recovery systems (generally designated "Energy Harvesting Systems") for the energy supply of instrumentation and small systems. Electronic systems present in the industrial environment are becoming less and less energy consuming, last longer and longer and communicate more and more by radio frequency systems. In this perspective, the energy autonomy of these electronic systems is an important area of improvement that is increasingly being addressed. Today, their food is provided either by the sector or by batteries. These power solutions present a cost and technical constraints of deployment. The goal today is to give electronic systems the ability to function for years without human intervention. The products tend for the most part towards the same philosophy: "Install and Forget", the equivalent of "Plug and Play" multimedia devices. These systems must from their installation integrate into their environment both from the point of view of communication and food. Fluid transport networks have the need to be instrumented in order to be able to monitor them better and thus to carry out preventive maintenance or maintenance operations. The sensors of the flow meter type make it possible to measure the flows that pass through these transport networks. The measurement can be intrusive or not, which impacts the cost of installation and the consumption of the system.

Contraintes : - Consommation : o une mesure intrusive consomme peu, o une mesure non intrusive par ultrason consomme beaucoup et nécessite d'être connectée au réseau électrique ; - Installation : o une mesure intrusive nécessite une intervention sur la canalisation ce qui a un coût et nécessite l'arrêt de la tranche d'exploitation, ce qui ne peut pas toujours se faire ; o une mesure par ultrason s'installe facilement l'extérieur de la canalisation. Le problème posé non résolu aujourd'hui est donc d'une part de trouver des mesures non intrusives et d'autre part de pouvoir utiliser des capteurs de mesure non intrusive qui puissent 1/s'installer facilement sans devoir nécessiter une connexion au réseau électrique et 2/qui fonctionnent à très long terme sans intervention humaine.Constraints: - Consumption: o an intrusive measurement consumes little, o a non-intrusive measurement by ultrasound consumes a lot and needs to be connected to the electrical network; - Installation: o an intrusive measurement requires intervention on the pipeline which has a cost and requires the shutdown of the operating unit, which can not always be done; o Ultrasonic measurement is easily installed outside the pipe. The unresolved problem today is therefore on the one hand to find non-intrusive measurements and on the other hand to be able to use non-intrusive measurement sensors that can 1 / install easily without the need to connect to the electrical network. and 2 / which work in the very long term without human intervention.

La débitmétrie non intrusive est connue de l'homme de l'art. Elle peut notamment être réalisée par des moyens optiques ou ultrasonores. Les méthodes optiques nécessitant une canalisation transparente, cette technique n'est que très peu exploitable dans le domaine industriel sans réaliser une intervention sur le réseau. Cela rendrait en plus cette technique intrusive. En débitmétrie non intrusive, la méthode la plus utilisée actuellement met en oeuvre des ultrasons. Le principe est le suivant : la vitesse de transmission d'un signal ultrasonore dépend de la vitesse d'écoulement du fluide. Un signal ultrasonore se déplace plus lentement contresens que dans la direction du débit. Pour la mesure, des impulsions ultrasoniques sont envoyées alternativement dans les deux sens. La différence de temps de transit est mesurée et permet une détermination précise du débit. Dans le cadre de la présente invention où il n'y a pas la possibilité d'une connexion au réseau électrique et une impossibilité d'intervenir sur la canalisation (obligation d'utiliser un débitmètre non intrusif), les seules solutions existantes répondant au problème posé sont nécessairement d'installer un débitmètre alimenté avec des piles, ou dans le pire des cas de ne pas installer de débitmètre.Non-intrusive flowmetering is known to those skilled in the art. It may in particular be carried out by optical or ultrasonic means. Optical methods require transparent channelization, this technique is very little exploitable in the industrial field without performing an intervention on the network. This would make this technique more intrusive. In non-intrusive flowmetering, the most widely used method uses ultrasound. The principle is as follows: the transmission speed of an ultrasonic signal depends on the flow velocity of the fluid. An ultrasonic signal travels slower than in the direction of flow. For the measurement, ultrasonic pulses are sent alternately in both directions. The difference in transit time is measured and allows an accurate determination of the flow rate. In the context of the present invention where there is no possibility of a connection to the power grid and an impossibility of intervening on the pipeline (obligation to use a non-intrusive flowmeter), the only existing solutions answering the problem installed are necessarily to install a flow meter powered with batteries, or in the worst case not to install a flowmeter.

Pour augmenter l'autonomie du dispositif, les solutions existantes peuvent être accompagnées de batteries d'alimentation rechargées grâce à l'énergie récupérée dans le milieu ambiant via un transducteur, ceci afin d'augmenter l'intervalle de temps entre deux périodes de maintenance. Les solutions de débitmétrie non intrusives connues de l'homme du métier sont notamment celles développées dans les brevets et demande de brevet suivants : - le brevet français FR2720839, qui concerne un vélocimètre 25 laser à effet Doppler portable, - le brevet français FR2767919, qui concerne un procédé de mesure de débit adapté aux effluents pétroliers formés de mélanges fluides multiphasiques pouvant comprendre de l'eau, du pétrole et du gaz, 30. le brevet français FR2616914, qui concerne un dispositif apte à réaliser indifféremment une analyse échographique ou débitmétrique par ultrasons, - la demande de brevet européen EP0932029, qui concerne un débitmètre acoustique fluide comprenant des moyens de chronométrage pour déterminer les valeurs de temps de transit en aval et en amont de pulsations acoustiques transmises entre des transrécepteurs de signaux acoustiques pouvant être actionnés de manière alternative comme générateurs et comme récepteurs, à l'opposé de la direction du flux de fluide, - la demande internationale W093/21500, qui concerne un procédé et un dispositif de débitmétrie acoustique permettant de mesurer le débit d'un gaz et/ou des quantités dérivés de celui-ci : on émet dans le tuyau de mesure des sons à ondes longues et on détecte les signaux sonores se propageant dans le gaz en aval et/ou en amont, au moyen de deux détecteurs soniques associés au tuyau de mesure et séparés l'un de l'autre par une distance donnée (L), le débit (v) du gaz en écoulement dans le tuyau de mesure étant déterminé par corrélation desdits signaux sonores. Aujourd'hui, aucun système de mesure par débitmétrie non intrusive autonome en énergie n'existe. Les mesures de débitmétries autonomes en énergie sont toutes de nature intrusive. Le fait de ne pas installer de débitmètre n'est pas une solution satisfaisante, car il y a alors un manque dans la surveillance des réseaux de transport de fluides. Ce manque d'informations ne permet pas l'exploitation de ce réseau de manière optimale et ne répond donc pas aux exigences modernes de gestion et d'exploitation d'un réseau. Il est donc nécessaire d'installer un débitmètre non intrusif pour répondre au problème.To increase the autonomy of the device, the existing solutions can be accompanied by battery packs recharged by the energy recovered in the environment via a transducer, in order to increase the time interval between two maintenance periods. The non-intrusive flow metering solutions known to those skilled in the art are in particular those developed in the following patents and patent application: the French patent FR2720839, which relates to a portable laser Doppler effect velocimeter, the French patent FR2767919, which relates to a flow measurement method adapted to petroleum effluents formed from multiphase fluid mixtures that may include water, oil and gas, 30. French patent FR2616914, which relates to a device capable of performing indifferently an echographic or flow analysis by ultrasound, - the European patent application EP0932029, which relates to a fluid acoustic flowmeter comprising timing means for determining the transit time values upstream and downstream of acoustic pulses transmitted between transceivers of acoustic signals can be actuated alternately as generators and as a receiver rs, opposite the direction of the flow of fluid, the international application W093 / 21500, which relates to a method and an acoustic flow metering device for measuring the flow rate of a gas and / or amounts derived from it In the measuring pipe, long-wave sounds are emitted and the sound signals propagating in the downstream and / or upstream gas are detected by means of two sonic detectors associated with the measuring pipe and separated from each other. the other by a given distance (L), the flow rate (v) of the flowing gas in the measuring pipe being determined by correlation of said sound signals. Today, no energy-independent, non-intrusive flow metering system exists. The autonomic energy flow rate measurements are all intrusive in nature. Failure to install a flow meter is not a satisfactory solution, as there is a lack of monitoring of fluid transport networks. This lack of information does not allow the operation of this network optimally and therefore does not meet the modern requirements of management and operation of a network. It is therefore necessary to install a non-intrusive flowmeter to respond to the problem.

Seuls les débitmètres à ultrason répondent cette contrainte dans l'état de la technique ; il est de plus obligatoire aussi, dans l'état de la technique, d'installer une alimentation par pile pour augmenter la durée d'autonomie énergétique de ces débitmètres. Celle-là présente cependant les inconvénients suivants : La durée de vie du système, sans maintenance, dépend de la durée de vie des piles qui est liée à leur technologie, leur capacité en fonction de la consommation du système électronique, leur volume qui empêche de les installer lorsque la place disponible est réduite, et leur poids. Le coût de la maintenance imposé par le remplacement répétitif régulier des piles durant tout le cycle de vie du système électronique : La durée de vie d'une carte électronique peut être de plusieurs dizaines d'années là où celle des piles dans l'état de la technique peut aller de plusieurs semaines à plusieurs années en fonction du volume disponible et du coût d'investissement supportable.Only ultrasonic flow meters meet this constraint in the state of the art; it is also mandatory in the state of the art, to install a battery power to increase the energy autonomy time of these flow meters. However, this has the following drawbacks: The life of the system, without maintenance, depends on the lifetime of the batteries which is related to their technology, their capacity according to the consumption of the electronic system, their volume which prevents install them when the available space is reduced, and their weight. The cost of maintenance imposed by the regular repetitive battery replacement throughout the life cycle of the electronic system: The life of an electronic card can be several tens of years where the battery life in the state of the technique can range from several weeks to several years depending on the volume available and the sustainable investment cost.

Concrètement, un débitmètre qui consomme en moyenne 1 W nécessite pour une durée de 15 jours d'autonomie énergétique : - une capacité de pile représentant une énergie de l'ordre de 475 Wh ; - un coût matériel associé de l'ordre de 400 euros ; - un volume de 4 litres. Une solution d'alimentation par pile nécessite tous les 15 jours un coût matériel non négligeable, sans compter le coût humain d'une intervention.Specifically, a flow meter that consumes on average 1 W requires for a period of 15 days of energy autonomy: - a battery capacity representing an energy of about 475 Wh; - a material cost associated with the order of 400 euros; - a volume of 4 liters. A battery-powered solution requires a substantial material cost every 15 days, not to mention the human cost of an intervention.

Or, la durée de vie du système d'alimentation énergétique sans maintenance est trop courte et dépend fortement de la capacité des piles installées. Il est impossible physiquement d'avoir à la fois un système compact à faible coût et de très grande durée de vie. Or il y a une contradiction entre le coût des piles, leur volume et la capacité électrique nécessaire à l'alimentation d'un système sur une longue durée. Il subsiste donc le besoin de pouvoir mesurer le débit d'un fluide à l'aide d'un débitmètre non invasif, qui soit autonome en énergie. Pour répondre à ce besoin, le demandeur a mis au point un capteur de débit associant un débitmètre non 5 intrusif couplé à une solution de récupération d'énergie thermique et une réserve d'énergie. Les réseaux de transport de fluides peuvent par exemple transporter des fluides chauds tels de la vapeur d'eau sous pression pouvant atteindre des températures 10 supérieures à 100 °C. Ces flux chauds transportent en leur sein une quantité d'énergie thermique considérable. La différence de température entre ces canalisations et leur environnement est propice à la création d'un flux de chaleur qui se propage des canalisations vers leur 15 environnement. C'est ce flux de chaleur qui peut être récolté et converti en énergie électrique. D'autres points chauds peuvent prétendre être source d'énergie thermique si leur température est différente de 20 leur milieu ambiant. La surface d'un poêle à bois par exemple peut servir de point chaud. Le principe pour produire de l'électricité est ensuite le même : générer un flux thermique et le convertir en électricité. Ce principe de récolter de l'énergie thermique 25 présente sous la forme d'une différence de température est généralement désigné en anglais par l'expression « Energy Harvesting ». Cette source d'énergie est disponible en permanence et sa quantité dépend de la différence de température entre les canalisations et leur environnement 30 c'est-à-dire l'air. Plus la différence de température est importante, plus l'énergie thermique récoltable est importante. En comparaison avec une solution d'alimentation par pile, une solution qui associe une batterie avec un harvester d'énergie thermique offre les avantages suivants : - Autonomie énergétique de 5 ans ; - Coût d'investissement réduit ; - volume de 1,2 litre. La présente invention a donc pour objet un capteur de débit non intrusif pour mesurer les flux de fluides transitant dans un réseau de transport de fluides, ledit capteur étant autonome en énergie et comprenant : un débitmètre non intrusif, un système récupérateur d'énergie thermique comprenant : o au moins un module de transduction d'énergie thermique, qui est soit un module Seebeck soit un module thermomécanique pour convertir un gradient thermique transitant entre un point chaud et un point froid en énergie électrique, ledit module reliant ledit point chaud et ledit point froid par un pont thermique, et o au moins un dissipateur d'énergie thermique, disposé sur ledit module de transduction d'énergie thermique pour maximiser le flux thermique entre le point chaud et son environnement et qui traverse ledit module de transduction d'énergie thermique, - un système de régulation de tension amont pour transformer et transférer l'énergie électrique produite par ledit module de transduction d'énergie thermique vers un système de stockage d'énergie électrique, et ledit système de stockage d'énergie électrique, qui est relié audit débitmètre via un régulateur de tension aval. Cette solution est une solution de récupération d'énergie ambiante, sous forme d'une différence de température. Elle permet : - de déployer des débitmètres non invasifs sur la totalité d'un réseau de flux chauds ; - d'éviter d'utiliser une réserve d'énergie limitée sous la forme de pile et ainsi limite les opérations de remplacement de cette dernière ; De manière avantageuse, le point chaud peut être constitué d'une canalisation dudit réseau transportant un fluide chaud 5 dont la différence de température avec le milieu environnant (point froid) est supérieure à 3 °C. Dans un autre aspect de l'invention, la mesure et la récolte d'énergie peuvent aussi être réalisées sur deux réseaux différents. La source d'énergie récoltée peut être 10 installée sur n'importe quelle source de chaleur À titre de débitmètres utilisables pour le capteur de débit selon l'invention, on peut notamment citer les débitmètres à ultrasons à temps de transit, les débitmètres à ultrasons Doppler, les débitmètres électromagnétiques, les 15 débitmètres à radar Doppler, les débitmètres par mesure de temps de vol thermique, et les débitmètres par tomographie de rayons X. La mesure de flux à l'ultrason permet une installation sur les canalisations durant leur exploitation ce qui évite des 20 frais de travaux sur un réseau. Le système récupérateur d'énergie thermique du capteur de débit selon l'invention comprend au moins un module de transduction d'énergie thermique, qui relie un point chaud et un point froid par un pont thermique, et au moins un 25 dissipateur d'énergie thermique, disposé sur ledit module de transduction d'énergie thermique. La conversion d'énergie thermique en énergie électrique est réalisée à l'aide module de transduction d'énergie thermique. Pour récolter et stocker cette énergie, un module 30 Peltier seul ne suffit pas. Il faut lui associer un système de stockage d'énergie électrique. Un module de transduction d'énergie thermique est soit un module Seebeck (également connu sous la dénomination « module Peltier »), soit un module thermomécanique.However, the service life of the maintenance-free power supply system is too short and depends greatly on the capacity of the batteries installed. It is physically impossible to have both a compact system at low cost and very long life. But there is a contradiction between the cost of batteries, their volume and the electrical capacity required to power a system over a long period. There remains the need to be able to measure the flow rate of a fluid using a non-invasive flowmeter, which is autonomous in energy. To meet this need, the applicant has developed a flow sensor associating a non-intrusive flowmeter coupled to a thermal energy recovery solution and a power reserve. The fluid transport networks may for example carry hot fluids such as pressurized water vapor which may reach temperatures above 100 ° C. These hot streams carry within them a considerable amount of thermal energy. The difference in temperature between these pipes and their environment is conducive to the creation of a heat flow that propagates from the pipes to their environment. It is this heat flow that can be harvested and converted into electrical energy. Other hot spots may claim to be a source of thermal energy if their temperature is different from their ambient environment. The surface of a wood stove for example can serve as a hot spot. The principle to produce electricity is then the same: to generate a heat flux and to convert it into electricity. This principle of collecting thermal energy in the form of a temperature difference is generally referred to in English as "Energy Harvesting". This source of energy is constantly available and its quantity depends on the temperature difference between the pipes and their environment, that is to say the air. The greater the difference in temperature, the greater the heat energy that can be harvested. Compared with a battery-powered solution, a solution that combines a battery with a thermal energy harvester offers the following advantages: - 5-year energy saving; - Reduced investment cost; - 1.2 liter volume. The present invention therefore relates to a non-intrusive flow sensor for measuring the flow of fluids passing through a fluid transport network, said sensor being autonomous in energy and comprising: a non-intrusive flowmeter, a thermal energy recovery system comprising at least one thermal energy transduction module, which is either a Seebeck module or a thermomechanical module for converting a thermal gradient transiting between a hot point and a cold point into electrical energy, said module connecting said hot point and said point cold by a thermal bridge, and o at least one heat sink, disposed on said thermal energy transducer module for maximizing thermal flux between the hot spot and its environment and which passes through said thermal energy transducer module - an upstream voltage regulation system to transform and transfer the electrical energy produced by ledi t thermal energy transduction module to an electrical energy storage system, and said electrical energy storage system, which is connected to said flow meter via a downstream voltage regulator. This solution is an ambient energy recovery solution, in the form of a temperature difference. It allows: - to deploy non-invasive flowmeters over an entire network of hot flows; - To avoid using a limited energy reserve in the form of battery and thus limits the operations of replacement of the latter; Advantageously, the hot spot may consist of a pipe of said network carrying a hot fluid 5 whose temperature difference with the surrounding environment (cold point) is greater than 3 ° C. In another aspect of the invention, measurement and energy harvesting can also be performed on two different networks. The source of energy harvested can be installed on any heat source. As flowmeters that can be used for the flow sensor according to the invention, particular mention may be made of ultrasonic flow meters with transit time, ultrasonic flow meters. Doppler, electromagnetic flowmeters, 15 Doppler radar flowmeters, flowmeters by thermal flight time measurement, and X-ray tomography flowmeters. Ultrasonic flow measurement allows installation on pipelines during their operation. which avoids the cost of work on a network. The thermal energy recovery system of the flow sensor according to the invention comprises at least one thermal energy transduction module, which connects a hot point and a cold point by a thermal bridge, and at least one energy sink. thermal, disposed on said thermal energy transduction module. The conversion of thermal energy into electrical energy is carried out using thermal energy transduction module. To harvest and store this energy, a Peltier module alone is not enough. It must be associated with a storage system of electrical energy. A thermal energy transduction module is either a Seebeck module (also known as "Peltier module") or a thermomechanical module.

Le nombre de modules de transduction d'énergie thermique dépend de la puissance nécessaire pour alimenter le débitmètre. Au sens de la présente invention, on utilise les termes 5 « modules Seebeck » : en effet, les termes « module Peltier » ou « module Seebeck » désignent le même module, mais leurs conditions d'utilisation sont différentes. o Lorsque ce module est utilisé pour produire une différence de température, a partir d'un courant 10 électrique, on parle de module Peltier, car il utilise l'effet Peltier ; o lorsque ce module est utilisé pour produire un courant électrique à partir d'une différence de température, on parle de module Seebeck, car il 15 utilise l'effet Seebeck ; Le pont thermique est un élément mécanique s'adaptant à la fois à la forme du réseau de transport de fluides, ainsi qu'à la forme du module de transduction d'énergie thermique. Cette double adaptation permet une meilleure transmission par 20 conduction de la chaleur du point chaud vers ledit module de transduction d'énergie. Plus la semelle faisant office de pont thermique est en pression avec la surface de la source chaude (respectivement froide), plus la température de la semelle sera proche de 25 celle du point chaud (respectivement froide). L'objectif est d'avoir une température de semelle la plus élevée possible, c'est-à-dire celle de la source chaude. Préférentiellement, le système sera une semelle d'adaptation thermomécanique sur une canalisation.The number of thermal energy transduction modules depends on the power required to power the flowmeter. Within the meaning of the present invention, the terms "Seebeck modules" are used: indeed, the terms "Peltier module" or "Seebeck module" refer to the same module, but their conditions of use are different. When this module is used to produce a temperature difference, from an electric current, it is called Peltier module because it uses the Peltier effect; when this module is used to produce an electric current from a temperature difference, it is referred to as Seebeck module because it uses the Seebeck effect; The thermal bridge is a mechanical element that adapts to both the shape of the fluid transport network and the shape of the thermal energy transduction module. This dual adaptation allows better transmission by conduction of the heat from the hot spot to said energy transduction module. The more the sole acting as a thermal bridge is in pressure with the surface of the hot source (respectively cold), the more the temperature of the soleplate will be close to that of the hot point (respectively cold). The goal is to have the highest possible footing temperature, ie that of the hot spring. Preferably, the system will be a thermomechanical adaptation soleplate on a pipe.

30 De manière avantageuse, le dissipateur d'énergie thermique peut être un radiateur pour dissiper la chaleur qui transite au travers du module de transduction d'énergie thermique, préférentiellement par convection naturelle, convection forcée par un ventilateur, par tout autre technique de circulation de fluide, par conduction ou par rayonnement. Un dissipateur thermique : permets de maximiser le flux thermique entre le module de transduction d'énergie thermique 5 et la source froide (respectivement chaude) (par exemple de l'air qui l'entoure). L'objectif est d'avoir une température du dissipateur la plus basse (respectivement la plus haute) possible, c'est-à-dire celle de la source froide (respectivement chaude). Préférentiellement, ce système sera un 10 radiateur. À titre de systèmes de stockage d'énergie électrique utilisable pour le capteur de débit selon l'invention, on peut notamment citer les batteries, les capacités, les supercapacités à double couche, ou les capacités à couche 15 hybride. Si l'on utilise une batterie à titre de système de stockage, elle est dimensionnée pour fonctionner en mode « floating » (la batterie est tout le temps chargée) et n'est utilisée que lors des pics de consommation du capteur. La 20 batterie permet aussi d'alimenter le capteur lors des périodes où le réseau de transport est vide et qu'il n'y a plus de présence de chaleur. La présente invention a encore pour objet un procédé de mesure de débit d'un fluide transitant dans un réseau de 25 transport de fluides à l'aide d'un capteur de débit selon l'invention, dans lequel le système de stockage d'énergie électrique alimente en énergie électrique le débitmètre. D'autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée 30 à titre d'exemple non limitative et faite en référence à la figure unique. Cette figure représente un capteur de débit 1 selon l'invention, un débitmètre 10 non intrusif, - un système récupérateur d'énergie thermique (11) comprenant : o au moins un module de transduction d'énergie thermique 110, pour convertir en énergie électrique un gradient thermique transitant entre un point chaud 3 et un point froid, o ce module 110 reliant le point chaud 3 et le point froid (environnement) par un pont thermique 111, et o un dissipateur d'énergie thermique 112, disposé sur le module de transduction d'énergie thermique, o un système de régulation de tension amont 12 pour transformer et transférer l'énergie électrique produite par le module de transduction d'énergie thermique 110 vers o un système de stockage d'énergie électrique 13, qui est relié au débitmètre 10 via un régulateur de tension aval 132.Advantageously, the heat dissipator may be a radiator for dissipating the heat that passes through the thermal energy transduction module, preferably by natural convection, convection forced by a fan, by any other circulation technique. fluid, by conduction or radiation. A heat sink: allows to maximize the thermal flow between the thermal energy transduction module 5 and the cold source (respectively hot) (for example the air surrounding it). The objective is to have a heatsink temperature (the highest possible), that is to say that of the cold source (respectively hot). Preferably, this system will be a radiator. As the electrical energy storage systems usable for the flow sensor according to the invention, particular mention may be made of batteries, capacitors, double layer supercapacitors, or hybrid layer capacitors. If a battery is used as a storage system, it is sized to operate in "floating" mode (the battery is always charged) and is used only during peak consumption of the sensor. The battery also enables the sensor to be powered during periods when the transport network is empty and there is no longer any heat present. Another subject of the present invention is a method for measuring the flow rate of a fluid transiting in a fluid transport network using a flow sensor according to the invention, in which the energy storage system electrical power supplies the flowmeter with electrical energy. Other advantages and features of the present invention will result from the description which follows, given by way of nonlimiting example and with reference to the single figure. This figure represents a flow sensor 1 according to the invention, a non-intrusive flowmeter 10, - a thermal energy recovery system (11) comprising: at least one thermal energy transduction module 110, for converting into electrical energy a thermal gradient transiting between a hot point 3 and a cold point, where this module 110 connecting the hot spot 3 and the cold point (environment) by a thermal bridge 111, and o a heat sink 112, disposed on the module of thermal energy transduction, o an upstream voltage regulating system 12 for transforming and transferring the electrical energy produced by the thermal energy transduction module 110 to an electrical energy storage system 13, which is connected to to the flowmeter 10 via a downstream voltage regulator 132.

Claims (6)

REVENDICATIONS1) Capteur de débit non intrusif (1) pour mesurer les flux de fluides transitant dans un réseau (2) de transport de 5 fluides, ledit capteur (1) étant autonome en énergie et comprenant : - un débitmètre (10) non intrusif, - un système récupérateur d'énergie thermique (11) comprenant : 10 o au moins un module de transduction d'énergie thermique (110), qui est soit un module Seebeck, soit un module thermomécanique pour convertir un gradient thermique transitant entre un point chaud (3) et un point froid en énergie électrique, ledit module (110) reliant ledit 15 point chaud (3) et ledit point froid par un pont thermique (111, et o au moins un dissipateur d'énergie thermique (112), disposé sur ledit module de transduction d'énergie thermique (110) pour maximiser le flux thermique entre 20 le point chaud (3) et son environnement et dont le flux traverse ledit module de transduction d'énergie thermique (110), - un système de régulation de tension amont (12) pour transformer et transférer l'énergie électrique produite 25 par ledit module de transduction d'énergie thermique (110) vers un système de stockage d'énergie électrique (13), et - ledit système de stockage d'énergie électrique (13), qui est relié audit débitmètre (10) via un régulateur de 30 tension aval (132).1) non-intrusive flow sensor (1) for measuring the flow of fluids transiting in a network (2) for transporting fluids, said sensor (1) being autonomous in energy and comprising: a non-intrusive flowmeter (10), a thermal energy recovery system (11) comprising: at least one thermal energy transduction module (110), which is either a Seebeck module, or a thermomechanical module for converting a thermal gradient transiting between a hot spot (3) and a cold point in electrical energy, said module (110) connecting said hot spot (3) and said cold point by a thermal bridge (111, and o at least one heat sink (112), disposed on said thermal energy transducer module (110) for maximizing heat flux between the hot spot (3) and its environment and the flow of which flows through said thermal energy transducing module (110), - a control system upstream voltage (12) for transforming and transferring electrical energy produced by said thermal energy transducer module (110) to an electrical energy storage system (13), and - said electrical energy storage system (13), which is connected to said flowmeter (10) via a downstream voltage regulator (132). 2) Capteur de débit (1) selon la revendication 1, dans lequel le point chaud (3) est constitué par une canalisation (21) dudit réseau (2) transportant un fluide chaud dont ladifférence de température avec le milieu environnant est supérieure à 3 °C.2) flow sensor (1) according to claim 1, wherein the hot spot (3) is constituted by a pipe (21) of said network (2) carrying a hot fluid whose temperature difference with the surrounding medium is greater than 3 ° C. 3) Capteur de débit (1) selon la revendication 1 ou la 5 revendication 2, dans lequel le débitmètre (10) est un débitmètre à ultrasons à temps de transit, ou un débitmètre à ultrasons Doppler, ou un débitmètre électromagnétique, ou un débitmètre à radar Doppler, ou un débitmètre par mesure de temps de vol thermique, ou un débitmètre par tomographie de 10 rayons X.The flow sensor (1) according to claim 1 or claim 2, wherein the flowmeter (10) is a transit time ultrasonic flowmeter, or a Doppler ultrasonic flowmeter, or an electromagnetic flowmeter, or a flowmeter. Doppler radar, or a flow meter by thermal flight time measurement, or a flow meter by X-ray tomography. 4) Capteur de débit (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dissipateur d'énergie thermique (112) est un radiateur pour dissiper la chaleur qui 15 transite au travers du module de transduction d'énergie thermique (110).4) Flow sensor (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat sink (112) is a radiator for dissipating the heat which passes through the thermal energy transduction module (110). 5) Capteur de débit (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le système de stockage 20 d'énergie électrique (12) est une batterie, ou une capacité, ou une supercapacité à double couche, ou une capacité à couche hybride.The flow sensor (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein the electrical energy storage system (12) is a dual layer battery, or capacitor, or supercapacity, or a hybrid layer capacity. 6) Procédé de mesure de débit d'un fluide transitant dans un 25 réseau (2) de transport de fluides à l'aide d'un capteur de débit non intrusif (1) tel que défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit système de stockage d'énergie électrique (12) alimente en énergie électrique le débitmètre (10).6) A method for measuring the flow rate of a fluid passing through a fluid transport network (2) by means of a non-intrusive flow sensor (1) as defined according to any one of claims 1 to 5, wherein said electrical energy storage system (12) supplies electrical energy to the flow meter (10).
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