FR3034133A1 - Dispositif de production d'energie electrique - Google Patents

Abstract

Le dispositif de production d'énergie électrique (1) comprend un circuit principal (CP) de circulation de fluide comportant un évaporateur (2), des premier et second réservoirs (6, 18), une première turbine (8), des première (106) et seconde (112) conduites de retour. Il comprend un circuit secondaire (CS) de circulation de fluide, comportant des premiers moyens (38) d'accélération d'un flux de fluide, alimentés sélectivement en fluide sous forme gazeux (VO), d'une part agencés en aval des premier (6) et second (18) réservoirs, connectés sélectivement à l'un ou l'autre de ces premier (6) et second (18) réservoirs par l'intermédiaire d'une seconde vanne à trois voies (42), et d'autre part agencés en aval de l'évaporateur (2), une seconde turbine (44), agencée en aval des moyens d'accélération (38), et en amont dudit évaporateur (2).

Description

1 Dispositif de production d'énergie électrique La présente invention concerne un dispositif de production d'énergie électrique. On connaît déjà dans l'état de la technique, notamment d'après WO 2014094079, un dispositif de production d'énergie électrique, comprenant un circuit de circulation de fluide. Habituellement, le circuit de circulation de fluide fournit du liquide à une turbine pour produire de l'énergie électrique. Dans certains cas, notamment dans l'état de la technique susmentionné, le circuit de circulation de fluide comporte deux réservoirs de liquide pour alimenter séquentiellement la turbine. Plus particulièrement, les deux réservoirs s'alternent pour alimenter la turbine. Un tel dispositif de production d'énergie électrique implique généralement une variation de débit de liquide alimentant la turbine, donc une variation dans la production de l'énergie électrique. Cette variation de production d'énergie électrique peut s'avérer gênante pour des consommateurs de cette énergie électrique. La présente invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient, en proposant un dispositif de production d'énergie électrique permettant de produire de l'énergie électrique de manière constante.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de production d'énergie, comprenant un circuit principal de circulation de fluide comportant : - un évaporateur, destiné à convertir un fluide depuis un état liquide vers un état de vapeur, - des premier et second réservoirs, agencés en aval de l'évaporateur, et reliés à cet évaporateur par une première valve à trois voies propre à connecter sélectivement l'évaporateur à l'un ou l'autre des premier et second réservoirs, au moins l'un des premier et second réservoirs contenant du fluide sous forme liquide, - une première turbine, agencée en aval des premier et second réservoirs, destinée à être alimentée en fluide sous forme liquide, - des première et seconde conduites de retour, agencées en aval de la première turbine, et débouchant respectivement sélectivement dans le premier réservoir et/ou le second réservoir, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit secondaire de circulation de fluide, comportant : - des premiers moyens d'accélération d'un flux de fluide, alimentés sélectivement en fluide sous forme gazeux, d'une part agencés en aval des premier et second 3034133 2 réservoirs, connectés sélectivement à l'un ou l'autre de ces premier et second réservoirs par l'intermédiaire d'une seconde vanne à trois voies, et d'autre part agencés en aval de l'évaporateur, - une seconde turbine, agencée en aval des moyens d'accélération, et en amont 5 dudit évaporateur. Les avantages d'un tel dispositif de production d'énergie électrique sont multiples et sont résumés de manière non exhaustive ci-dessous. Le dispositif de production d'énergie électrique selon l'invention permet de fournir de l'énergie électrique de manière constante grâce à deux turbines, reliées à un même 10 générateur ou à deux générateurs synchronisés. Cette production constante d'énergie électrique est réalisée grâce à un circuit intelligent de circulation de fluide, comprenant deux réservoirs de liquide qui fournissent le liquide à la première turbine en s'alternant, et des moyens d'accélération d'un fluide permettant de fournir un débit réglable de fluide à la seconde turbine parallèlement au 15 débit de liquide fourni par les réservoirs. Ainsi, il est possible de réguler le débit et la pression de fluide fournis à la seconde turbine, en fonction du débit de liquide fourni à la première turbine, de sorte que le générateur produise de l'énergie électrique de manière sensiblement constante. Plus particulièrement, lorsque l'on bascule d'un réservoir à l'autre pour alimenter la 20 première turbine, on provoque une chute de débit de liquide fourni à la turbine. On compense alors cette chute de débit grâce au débit et à la pression réglables des moyens d'accélération. Le dispositif de production d'énergie électrique est particulièrement adapté pour être alimenté en chaleur par un système de chauffage solaire ou de chauffage par 25 biomasse, bioénergie ou un système d'énergie alternative. Egalement, ce dispositif de production d'énergie électrique selon l'invention permet d'améliorer l'efficacité des systèmes de production d'énergie électrique existants. Avantageusement, un dispositif de production d'énergie électrique selon l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon 30 toutes combinaisons techniquement envisageables. le circuit principal comporte un dispositif de refroidissement agencé en aval de la première turbine et en amont du premier et deuxième réservoirs ; les première et seconde conduites de retour présentent chacune une extrémité débouchant dans le premier ou second réservoir correspondant, munie d'un 35 brumisateur respectif destiné à atomiser un liquide provenant de la première 3034133 3 turbine, permettant une condensation à l'intérieur du premier et/ou second réservoir ; le circuit secondaire comporte des second moyen d'accélération agencés en aval des premier moyens d'accélération, alimentés en fluide d'une part sous 5 forme gazeux par les premier moyens d'accélération et d'autre part sous forme liquide par les premier et second réservoirs ; le circuit secondaire comporte une pompe d'ajustement de pression agencée en amont des second moyen d'accélération et en aval d'un réservoir d'ajustement qui est agencée en aval des premier et second réservoirs ; 10 les seconds moyens d'accélérations comportent un système à jet et/ou un tube pincé formant une tuyère de Laval et/ou un tube pincé créant un effet Venturi permettant une condensation à l'intérieur des second moyens d'accélération ; les premiers moyens d'accélérations comportent un tube pincé formant une tuyère de Laval et/ou un tube pincé créant un effet Venturi ; 15 le circuit secondaire comporte une pompe de compression agencée en amont de l'évaporateur et en aval de la seconde turbine, et un réservoir de fluide chaud agencé en aval de la seconde turbine et en amont de la pompe de compression. L'invention a aussi pour objet un procédé de production d'énergie électrique au 20 moyen d'un dispositif de production d'énergie électrique tel que défini précédemment, comportant les étapes suivantes : - une étape d'alimentation du premier réservoir en fluide sous forme gazeux depuis l'évaporateur; - une étape d'alimentation de la première turbine en liquide depuis le premier 25 réservoir; - une étape de retour d'un liquide provenant de la première turbine vers le second réservoir; - une étape d'alimentation des premiers moyens d'accélération en fluide sous forme gazeux d'une part depuis l'évaporateur et d'autre part depuis le premier réservoir; 30 - une étape d'alimentation du second réservoir en fluide sous forme gazeux depuis l'évaporateur, - une étape d'alimentation de la première turbine en liquide depuis le second réservoir; - une étape de retour d'un liquide provenant de la première turbine vers le premier 35 réservoir; 3034133 4 - une étape d'alimentation des premiers moyens d'accélération en fluide sous forme gazeux d'une part depuis l'évaporateur et d'autre part depuis le second réservoir. Avantageusement, l'étape d'alimentation des premiers moyens d'accélération comprend l'alimentation des second moyens d'accélération d'une part depuis les premiers 5 moyens d'accélération et d'autre part depuis une pompe d'ajustement de pression. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de production d'énergie électrique selon un exemple de mode de réalisation de l'invention ; 10 - la figure 2 est un diagramme d'un premier et deuxième cycle thermodynamique selon l'invention ; - la figure 3 est un diagramme d'un deuxième cycle thermodynamique selon un mode de réalisation alternative. On a représenté, sur la figure 1, un dispositif de production d'énergie électrique 1 15 selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de production d'énergie électrique 1 comporte un circuit principal CP de production d'énergie, comprenant un évaporateur 2 destiné à convertir un fluide depuis un état liquide LO vers un état de vapeur VO. L'évaporateur 2 est alimenté en énergie par une source extérieure au dispositif de 20 production d'énergie électrique 1. Cette source extérieure peut être, par exemple, un système à énergie solaire ou un système de chauffage par biomasse ou toute autre source d'énergie envisageable. On notera que dans la présente description, les termes « amont », « aval », « avant » et « après » sont définis relativement à un sens d'écoulement d'un fluide dans 25 un circuit, notamment le circuit représenté à la figure 1. Le circuit principal CP comporte une vanne 4 à trois voies, dont une première voie est connectée en aval de l'évaporateur 2 via une conduite 100. Cette vanne 4 permet de guider la vapeur VO issue de l'évaporateur 2 vers différents consommateurs ou récepteurs de la vapeur VO. La vanne 4 peut être commandée par exemple par un circuit électrique 30 de commande (non représenté). Le circuit principal CP comporte par ailleurs un premier réservoir 6, agencé en aval de la vanne 4. Ainsi, le premier réservoir 6 est connecté à une seconde voie de la vanne 4 par une conduite 102. Le premier réservoir 6 contient du fluide sous forme liquide L1, emplissant en 35 partie ce premier réservoir 6. Le premier réservoir 6 contient donc en partie un volume 3034133 5 libre pour recevoir la vapeur VO provenant de l'évaporateur 2. Il est à noter que le volume libre contient généralement préalablement un fluide sous forme gazeux V1. Une première turbine 8 est agencée en aval du premier réservoir 6, cette première turbine 8 étant destinée à être alimenté en fluide sous forme liquide provenant du premier 5 réservoir 6. Le premier réservoir 6 et la première turbine 8 sont alors en communication fluidique via une conduite 104. Cette communication fluidique entre le premier réservoir 6 et la turbine 8 est contrôlée par une première vanne de contrôle 10, agencée sur la conduite 104 entre le premier réservoir 6 et la turbine 8, permettant de contrôler le débit de flux de liquide L1 entre le premier réservoir 6 et la turbine 8.

10 La turbine 8 est reliée mécaniquement à un générateur d'énergie électrique 12, permettant de manière classique de convertir une énergie mécanique de la première turbine 8 en une énergie électrique. Le générateur d'énergie électrique 12 est relié électriquement avec des consommateurs extérieurs au dispositif de production d'énergie électrique 1, ou à des 15 consommateurs d'énergie électrique intérieurs au dispositif de production d'énergie électrique 1, ou à des moyens de stockage d'énergie électrique ou des moyens de conversion d'énergie. Une distribution de l'énergie électrique produite par le générateur d'énergie électrique 12 est contrôlée par un système de distribution d'énergie 14 classique relié électriquement au générateur d'énergie électrique 12. Chaque générateur 20 d'énergie électrique produit de préférence une tension ayant une fréquence de 50Hz. Avantageusement, un dispositif de refroidissement 16 est agencé en aval de la première turbine 8. Le liquide en sortie de ce dispositif de refroidissement 16 est désigné par la référence L3. Le circuit principal CP selon l'invention comporte par ailleurs un second réservoir 25 18, agencé en aval de la turbine 8, et plus particulièrement en aval du dispositif de refroidissement 16 via une première conduite de retour 106. Avantageusement, la première conduite de retour 106 comporte une première vanne de retour 22, permettant de contrôler le débit de liquide circulant dans cette première conduite de retour 106 en provenant de la première turbine 8.

30 Cette première vanne de retour 22 permet par exemple de régler l'alimentation en liquide du second réservoir 18 en fonction d'un niveau de remplissage de ce second réservoir 18. Le liquide contenu dans le second réservoir 18 est désigné par la référence L2. Le second réservoir 18 comporte également un volume libre contenant un fluide sous forme gazeux V2. Ce gaz, ou vapeur V2 présente une pression inférieure à celle de la 35 vapeur VO. Ce gaz V2 peut être par exemple de l'eau sous forme gazeuse.

3034133 6 La première conduite de retour 106 présente une extrémité débouchant dans le second réservoir 18, munie d'un brumisateur ou atomiseur 24 destiné à atomiser le liquide, provenant de la première turbine 8, sous forme de brume ou de fines gouttelettes. Grâce à cette atomisation ou brumisation du liquide entrant dans le second 5 réservoir 18, il est possible d'augmenter la surface du liquide entrant dans le second réservoir 18. Cette augmentation de la surface du liquide entrant permet, lors d'un mélange du liquide entrant avec la vapeur V2 déjà présente dans le second réservoir 18, une condensation rapide de cette vapeur V2 Avantageusement, le brumisateur 24 est agencé à un niveau dans le second réservoir 18 qui est supérieur à un niveau maximal du 10 liquide L2. Le second réservoir 18 est par ailleurs agencé en aval d'une troisième voie de la valve 4 à trois voies, via une conduite 108. Par conséquent, la vapeur VO provenant de l'évaporateur 2 peut être dirigée sélectivement vers le premier réservoir 6 via la conduite 108 ou vers le second réservoir 18 via la conduite 102.

15 La vapeur VO provenant de l'évaporateur 2 via la conduite 108 et le liquide L3 provenant du dispositif de refroidissement 16 via la conduite 106 peuvent être mélangés à l'intérieur du second réservoir 18. Comme indiqué précédemment, le brumisateur 24 permet d'améliorer la condensation de la vapeur VO provenant de l'évaporateur 2, et d'améliorer la condensation de la vapeur V2 présente à l'intérieur du second réservoir 18.

20 Cette condensation est appelée « condensation à contact direct ». Les premier 6 et second 18 réservoirs comportent des parois intérieures qui peuvent être avantageusement recouvertes d'une couche en matériau résistant à la chaleur. De préférence, ce matériau présente les propriétés d'une éponge, c'est-à-dire qu'il permet de retenir un liquide. Ainsi, l'inertie thermique des parois intérieures est 25 augmentée, si bien que ces parois intérieures résistent mieux contre des changements rapides de température. Une telle couche, par exemple formée par une mousse, permet également d'isoler les parois intérieures des réservoirs contre la convection thermique. Le second réservoir 18 est par ailleurs agencé en amont de la première turbine 8 30 et il est en communication fluidique avec cette première turbine 8 via une conduite 110. La communication fluidique entre le second réservoir 18 et la turbine 8 est contrôlée en débit de liquide par une seconde vanne de contrôle 26 agencée sur cette conduite 110. Une seconde conduite de retour 112 est agencée en aval de la première turbine 8 entre le dispositif de refroidissement 16 et le premier réservoir 6. Cette deuxième conduite 35 de retour 112 est contrôlée en débit de liquide par une seconde vanne de retour 30.

3034133 7 Cette seconde vanne de retour 30 permet par exemple de régler l'alimentation en liquide du premier réservoir 6 en fonction d'un niveau de remplissage de ce premier réservoir 6. Plus particulièrement, grâce aux vannes de retour 30 et 22, il est possible de 5 diriger sélectivement le liquide provenant de la première turbine 8 vers le premier réservoir d'eau 6 et/ou vers le second réservoir 18. De la même manière que pour le second réservoir 18, la seconde conduite de retour 112 présente une extrémité débouchant dans le premier réservoir 6, comportant un brumisateur 29 destiné à atomiser le liquide provenant de la première turbine 8, sous 10 forme de brume ou de fines gouttelettes. Les atomiseurs 24 et 29 sont par exemple positionnés dans la partie supérieure du premier réservoir 3 et du second réservoir 18, de préférence sur une paroi supérieure, le plus éloignée d'un niveau de liquide à l'intérieur des réservoirs. Les brumisateurs 24 et 29 qui sont agencés à l'intérieur des premier 6 et second 15 18 réservoirs permettent d'augmenter la surface de contact entre la vapeur et le liquide. Ainsi la condensation de la vapeur est accélérée. Cette condensation crée une pression très basse, par exemple une pression d'environ 1 bar, dans le premier 6 ou second 18 réservoir, ce qui augmente l'efficacité de la turbine 8. La pression dans le premier 6 ou second 18 réservoir peut également être d'environ 0.5 bar.

20 Le liquide provenant de la première turbine 8 est réparti sélectivement entre le premier réservoir 6, le second réservoir 18, et l'évaporateur 2 grâce aux vannes 30 et 22. Par ailleurs, il est à noter que la valve 4 à trois voies permet de réguler et/ou contrôler le débit de la vapeur VO issue de l'évaporateur 2 dans les conduites 102 et 108. Le dispositif de production 1 selon l'invention comporte par ailleurs un circuit 25 secondaire CS, comprenant une branche d'entrée 116 agencée en aval de l'évaporateur 2, en dérivation de la vanne 4. Cette branche d'entrée 116 comporte une vanne de contrôle d'accélération 40, et des premiers moyens d'accélération 38 agencés en aval de cette vanne de contrôle d'accélération 40. La vanne de contrôle d'accélération 40 contrôle l'alimentation des 30 premiers moyens d'accélération 38 par un flux de fluide sous forme gazeuse VO, provenant de l'évaporateur 2. Les moyens d'accélération 38 sont raccordés aux premier 6 et second 18 réservoirs via une conduite 118 provenant du premier réservoir 6 d'une part, et via une conduite 120 provenant du second réservoir 18 d'autre part. Une vanne à trois voies 42 35 contrôle l'alimentation des moyens d'accélération 38 depuis les conduites 118 et 120. Ainsi, il est possible d'alimenter les premiers moyens d'accélération 38 en vapeur, ou en 3034133 8 variante en liquide, depuis le premier réservoir 6 ou depuis le second réservoir 18, en sélectionnant et en régulant le débit de vapeur/liquide provenant des premier 6 et second 18 réservoirs. Plus particulièrement, les premiers moyens d'accélération 38 sont alimentés 5 sélectivement d'une part, grâce à la branche d'entrée 116, en vapeur VO issue de l'évaporateur 2, et d'autre part, grâce aux conduites 118 et 120, par un flux fluidique sous forme gazeuse/liquide provenant des premier 6 et/ou second 18 réservoirs. La vanne 42 sélectionne la conduite 118 pendant et/ou après que le premier réservoir 6 alimente la turbine 8 en liquide. En revanche, la vanne 42 sélectionne la conduite 120 pendant et/ou 10 après que le second réservoir 18 alimente la turbine 8 en liquide. Les conduites 118 et 120 permettent d'évacuer une pression à l'intérieur du premier 6 et/ou second 18 réservoir à travers le circuit secondaire CS, c'est-à-dire que la vanne 42 peut permettre un échange de pression entre le premier réservoir 6 et les moyens d'accélérations 38 ou un échange de pression entre le deuxième 18 réservoir et les moyens d'accélérations 38.

15 Les premiers moyens d'accélération 38 comportent un système à jet ou un tube pincé formant une tuyère de Laval et/ou un système de tube pincé créant un effet Venturi permettant de mélanger des fluides pour créer un fluide V3. Un tel système est par exemple décrit dans US 2 631 774. Le circuit secondaire CS comporte par ailleurs une seconde turbine 44, agencée 20 en aval des premiers moyens d'accélération 38, et en amont de l'évaporateur 2. La seconde turbine 44 est reliée à l'évaporateur 2 par une conduite 124. Cette conduite 124 se ramifie pour dériver vers une conduite 114 débouchant en aval de la première turbine 8. La vanne d'entrée 60 permet de réguler la totalité de l'approvisionnement en liquide de l'évaporateur 2. L'évaporateur 2 peut ainsi être alimenté en liquide provenant de la 25 première turbine 8, via la conduite d'alimentation 124. Le débit de liquide circulant dans la conduite 114 en provenance de la seconde turbine 44 est contrôlable par une vanne 34. Grâce à cette conduite 114, un liquide peut être injecté dans les premier 6 et second 18 réservoirs en alimentant en liquide le dispositif de refroidissement 16 qui est relié avec les conduites de retours 112 et 106.

30 Un dispositif 36 de refroidissement de liquide est avantageusement agencé en aval de la vanne d'alimentation 34 et en amont du dispositif de refroidissement de liquide 16. Les première 8 et seconde 44 turbines sont de préférence du type « Pelton » ou « Francis » ou « Kaplan », mais l'utilisation de tout autre type de turbine est possible. La 35 première turbine 8 et la seconde turbine 44 sont avantageusement montées sur un même axe qui est relié mécaniquement avec le générateur 12.

3034133 9 Conformément au mode de réalisation décrit, le circuit secondaire CS comporte des seconds moyens d'accélération 46, agencés en aval des premiers moyens d'accélération 38 et en amont de la seconde turbine 44. Les seconds moyens d'accélération 46 sont reliés à la seconde turbine 44 par une conduite 122.

5 Les seconds moyens d'accélération 46 sont également agencés en aval des premier 6 et second 18 réservoirs, afin d'être alimentés en fluide sous forme liquide par une conduite 126 en provenance du premier réservoir 6 et par une conduite 128 en provenance du seconde réservoir 18, en plus d'être alimentés en fluide par les premiers moyens d'accélération 38 grâce à une conduite 130.

10 Une première vanne de réglage 48 est agencée sur la conduite 126, en aval du premier réservoir 6 et en amont des seconds moyens d'accélération 46, et une seconde vanne de réglage 50 est agencée sur la conduite 128, en aval du second réservoir 18 et en amont des seconds moyens d'accélération 46. Grâce aux première 48 et seconde 50 vannes de réglage, il est possible de réguler 15 l'alimentation des seconds moyens d'accélération 46 en liquide provenant des premier et second réservoirs 6, 18. Avantageusement, un réservoir d'ajustement 52 est situé en aval des conduites 126 et 128. Ce réservoir d'ajustement 52 est agencé en amont d'une pompe d'ajustement 54, elle-même en amont des seconds moyens d'accélération 46. Le réservoir 20 d'ajustement 52 est donc approvisionné en liquide par les conduites 126 et 128 en provenance des premier 6 et second 18 réservoirs. Il s'ensuit que la pompe d'ajustement 54 permet d'alimenter en liquide les seconds moyens d'accélération 46, et de régler un débit et une pression de liquide d'alimentation des seconds moyens d'accélération 46. Les seconds moyens d'accélération 46 comportent un système à jet ou un tube 25 pincé formant une tuyère de Laval et/ou un système de tube pincé créant un effet Venturi permettant de mélanger des fluides. Le tube pincé peut être une tuyère de Laval, dans laquelle vitesse d'un flux traversant les moyens d'accélération peut atteint une vitesse supersonique. Un tel système comporte une première partie présentant section transversale 30 convergeant dans la direction d'un flux passant au travers de ce tube, et une seconde partie présentant une section transversale divergeant dans une direction de ce flux. Ainsi, il est possible d'accélérer un liquide passant par un tel système, par effet Venturi et/ou un tube pincé formant une tuyère de Laval et condensation a contacté directe. Un tel système est par exemple décrit dans US 1 549 375 ou EP 0 475 284.

35 Conformément au mode de réalisation décrit, un réservoir de réception d'eau chaude 56 est agencé en aval de la seconde turbine 44 et en amont de l'évaporateur 2.

3034133 10 Dans ce cas une pompe de compression 58 est agencée en aval du réservoir de réception d'eau chaude 56 et en amont de la ramification pour la conduite 114 pour comprimer un liquide provenant du réservoir de réception 56. La pompe de compression 58 est reliée à l'évaporateur 2 par la conduite 124, qui 5 forme une branche de sortie du circuit secondaire CS. La pompe de compression 58 pompe un fluide vers l'évaporateur 2 pour alimenter ce dernier en liquide. Dans ce cas, la conduite 114 permet d'évacuer un surplus en liquide de l'évaporateur 2. Le fonctionnement du dispositif de production d'énergie électrique 1 selon l'invention va maintenant être décrit.

10 L'évaporateur 2 est alimenté en énergie par une source d'énergie par exemple d'origine solaire, biomasse, énergie alternative, ou une énergie provenant d'une centrale électrique ou d'autres sources d'énergie. Ainsi, l'évaporateur 2 transforme un liquide LO en vapeur VO. L'évaporateur 2 peut dans la suite être alimenté en liquide par la pompe de 15 compression 58 agencée en amont de l'évaporateur 2 et en aval du réservoir de réception 56. La vanne 4 à trois voies relie dans un premier temps l'évaporateur 2 au premier réservoir 6, si bien que la vapeur VO provenant de l'évaporateur 2 alimente le premier réservoir 6 en fluide sous forme gazeuse. La vapeur VO entrant dans le premier réservoir 6 a pour effet d'augmenter la 20 pression dans ce premier réservoir 6, si bien que, lorsque la première vanne de contrôle 10 est ouverte, le liquide L1 contenu dans ce premier réservoir 6 en est expulsé, à destination de la première turbine 8 en passant par la conduite 104. Le liquide passant par la première turbine 8 actionne celle-ci, ce qui permet la génération d'énergie électrique par le générateur 12 relié à cette première turbine 8.

25 Le liquide sortant de la première turbine 8 est refroidi par le dispositif de refroidissement 16 et dirigé vers le second réservoir 18 par la première conduite de retour 106. A cet effet, la première vanne de retour 22 est ouverte, et la seconde vanne de retour 30 est fermée. Le second réservoir 18 est donc remplit en liquide L2 alors que le premier 30 réservoir 6 est vidé. Lorsque le niveau de liquide L1 dans le réservoir 6 atteint un niveau bas prédéfini, la vanne 4 à trois voies est actionnée pour diriger la vapeur VO issue de l'évaporateur vers le second réservoir 18 par la conduite 108. De préférence, lorsque ce niveau bas de liquide est atteint, il ne reste presque plus de liquide dans le premier réservoir 6.

35 Ensuite, de la même manière que précédemment la vapeur VO entrant dans le second réservoir 18 augmente la pression dans celui-ci, ce qui met sous pression le 3034133 11 liquide L2 qui est expulsé vers la première turbine 8 lorsque la seconde vanne de contrôle 26 est ouverte en passant par la conduite 110. Le liquide passant par la première turbine 8 actionne celle-ci, ce qui permet la génération d'énergie électrique par le générateur 12 relié à cette première turbine 8.

5 Le liquide sortant de la première turbine 8 est refroidi par le dispositif de refroidissement 16 et dirigé vers le premier réservoir 18 par la seconde conduite de retour 112. A cet effet, la seconde vanne de retour 30 est ouverte, et la première vanne de retour 22 est fermée. Lorsque le niveau de liquide L2 dans le réservoir 18 atteint un niveau bas 10 prédéfini, la vapeur VO issue de l'évaporateur est à nouveau dirigée par la vanne à trois voies 4 vers le premier réservoir 6 par la conduite 102. On passe ainsi d'un réservoir à l'autre pour alimenter la première turbine 8, quasiment en continu. Il est toutefois à noter que le débit de liquide dans la première turbine 8 diminue lors des changements de réservoir. Ainsi, afin de conserver une production d'énergie 15 électrique sensiblement constante, le circuit secondaire CS est mis en oeuvre lors de ces changements. Plus particulièrement, avant et/ou pendant un tel changement, la vanne de contrôle d'accélération 40 est ouverte pour qu'une partie de la vapeur VO issue de l'évaporateur 2 soit dirigée via la branche d'entrée 116 vers les premiers moyens 20 d'accélération 38. Une partie de la vapeur/liquide contenue dans les réservoirs 6 et/ou 18 connecté à l'évaporateur 2 par la vanne 4 est également dirigée vers ces premiers moyens d'accélération 38. La vapeur sortant des premiers moyens d'accélération 38 alimente les seconds moyens d'accélération 46 via la conduite 130. Ces seconds moyens d'accélération 46 25 reçoivent parallèlement un liquide injecté par la pompe d'ajustement 54. A l'intérieur des seconds moyens d'accélération 46, la vapeur provenant des premiers moyens d'accélération 38 est mélangée avec le liquide provenant de la pompe d'ajustement 54, et la vapeur se condense à l'intérieur de ces seconds moyens d'accélération 46. A la sortie des seconds moyens d'accélération 46, le liquide, qui a été accéléré par les moyens 30 d'accélération 46, est dirigé vers la seconde turbine 44 via la conduite 122 et projeté sur la seconde turbine 44. Puisque la première turbine 8 et la seconde turbine 44 sont montées sur un même axe, il est possible de faire tourner le générateur 12 grâce au liquide provenant du premier 6 ou second 18 réservoir en passant par la première turbine 8, mais également grâce au 35 liquide provenant des premiers 38 et seconds 46 moyens d'accélération en passant par la seconde turbine 44.

3034133 12 Ainsi, lorsque le débit de liquide alimentant la première turbine 8 est en baisse, le débit en liquide alimentant la deuxième turbine 44 peut être augmenté pour garder une rotation sensiblement constance de l'axe des turbines. De ce fait, il est possible de produire en continu de l'électricité. La rotation de l'axe des turbines est par exemple de 5 3000 tours par minute. Ainsi, la production de l'énergie électrique est sensiblement constante. Un changement de distribution de la vapeur VO par la vanne 4 à trois voies peut être réalisé en fonction du liquide présent dans l'un des deux réservoirs 6, 18. Plus particulièrement, lorsque le niveau d'un réservoir en liquide est suffisamment haut, ce 10 réservoir va être alimenté en vapeur VO. Lors de la condensation de la vapeur à l'intérieur des seconds moyens d'accélération 46, il est possible qu'une onde de choc soit créée, du fait de la condensation de la vapeur, ce qui produit une pression extrêmement élevée à la sortie des seconds moyens d'accélération 46.

15 Dans certaines configurations la vitesse d'un flux traversant les moyens d'accélération 38 et 46 peut atteint une vitesse supersonique. On notera que toutes les vannes du circuit peuvent être commandées par exemple par un circuit électrique de commande (non représenté). Les figures 2 et 3 montrent chacune un diagramme des cycles thermodynamiques 20 lors du procédé de production d'énergie électrique pour le circuit principal CP et le circuit secondaire CS. L'ordonnée de ce diagramme montre la pression P dans le circuit et l'abscisse montre l'enthalpie H du circuit. L'état du fluide circulant dans le circuit principal CP peut être représenté par une courbe polygonale. Chaque ligne intermédiaire sur la courbe située entre deux points de 25 cette courbe, représente une transformation énergétique dans le dispositif de production d'énergie électrique 1, c'est-à-dire que les différentes étapes parcourues lors de la production d'énergie électrique sont représentées par les différents points sur la courbe polygonale de la figure 2 et 3. Ainsi, plusieurs parties de la courbe polygonale peuvent être décrite comme suit.

30 La partie entre le point A et entre le point B du diagramme représente le chauffage d'un liquide par l'évaporateur 2 et la transformation du liquide en vapeur VO. La partie entre le point B et C représente l'expansion du gaz VO à V1 ou V2 à l'intérieur du premier 6 ou second 18 réservoir. La partie entre C et D représente la condensation de la vapeur V2 à L2 à l'intérieur 35 du premier 6 ou deuxième 18 réservoir.

3034133 13 La partie entre D et D1 représente la compression du liquide injecté dans les moyens d'accélérations 46 par la pompe 54. La partie entre D1 et E représente la compression à l'intérieur des moyens d'accélérations 46 qui mélange le fluide V3 et le liquide provenant de la pompe 54. La 5 partie entre E et F représente la transmission de liquide provenant du premier 6 ou second 18 réservoir sur la première turbine 8. La partie entre F et A représente la mise sous pression du liquide L2 provenant du second réservoir 18 par la pompe de pression 58. Ainsi, le circuit principal CP, qui interagit avec le circuit secondaire CS, est décrit.

10 Lorsque la vanne de contrôle d'accélération 40 est ouverte pour alimenter en vapeur VO le premier moyen d'accélération 38, la courbe du diagramme évolue d'une manière différente. Cette modification de la courbe correspond au circuit secondaire CS. Dans ce cas, la partie entre le point A et le point B qui montre la création de la vapeur VO est identique à celle décrite précédemment.

15 Ensuite, la vapeur VO entre dans le premier moyen d'accélération 38, se dilate et est mélangée dans les moyens d'accélération 38 avec un fluide, ici la vapeur V1 provenant du réservoir 6, ce qui est décrit par la courbe entre le point B et le point C1. Puis la vapeur V3 sortant du premier moyen d'accélération 38 entre dans le second moyen d'accélération 46, où la vapeur V3 est mélangée avec le liquide provenant 20 de la pompe 54, ce qui entraîne la condensation de la vapeur. Cette condensation est représentée par la courbe entre le point Cl et Dl. Ensuite, le liquide sortant des seconds moyens d'accélération 46 est dirigé vers la seconde turbine 44, ce qui est représenté par la courbe entre les points D1 et E. Sur la turbine 44, le liquide perd en pression ce qui décrit la courbe entre les points 25 E et F. Ensuite, le liquide provenant de la seconde turbine 44 est de nouveau dirigé vers l'évaporateur 2 et compressé par la pompe de compression 58, ce qui est représenté par la partie entre les points F et A. La figure 3 montre un diagramme des cycles thermodynamiques lors du procédé 30 de production d'énergie électrique pour un cas exceptionnel qui est l'apparition d'une « onde de choc » à l'intérieur du circuit secondaire CS. Les transformations énergétiques dans le dispositif de production d'énergie électrique 1 représentées par la courbe polygonale entre les points A à D1 sont identiques à la courbe polygonale de la figure 2 entre les mêmes points A à Dl.

35 Ensuite, grâce à l'onde de choc produite par les moyens d'accélérations 46, la pression à l'intérieur du circuit secondaire CS est plus haute qu'en l'absence d'onde de 3034133 14 choc, ce qui est représenté par la partie de la courbe polygonale entre les points D1 et E. Plus particulièrement, le point E se situe à une pression supérieure que le point E des circuits CP et CS sans « onde de choc » montrés dans la figure 2. Toutefois, la partie F à A de la courbe polygonale montre que la pression à l'entrée 5 de l'évaporateur 2 est identique dans tous les cas. On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, mais pourrait présenter diverses variantes. Notamment, il est possible que le dispositif de production d'énergie électrique soit alimenté en chaleur par une source de chaleur quelconque. Egalement, le dispositif est 10 apte à fonctionner avec des fluides de types variés.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1.- Dispositif de production d'énergie électrique (1), comprenant un circuit principal (CP) de circulation de fluide comportant : - un évaporateur (2), destiné à convertir un fluide depuis un état liquide (LO) vers un état de vapeur (VO), - des premier et second réservoirs (6, 18), agencés en aval de l'évaporateur (2), et reliés à cet évaporateur par une première valve (4) à trois voies propre à connecter sélectivement l'évaporateur (2) à l'un ou l'autre des premier (6) et second (18) réservoirs, au moins l'un des premier (6) et second (18) réservoirs contenant du fluide (L1, L2) sous forme liquide, - une première turbine (8), agencée en aval des premier (6) et second (18) réservoirs, destinée à être alimentée en fluide (L1, L2) sous forme liquide, - des première (106) et seconde (112) conduites de retour, agencées en aval de la première turbine (8), et débouchant respectivement sélectivement dans le premier réservoir (6) et/ou le second réservoir (18), caractérisé en ce qu'il comprend un circuit secondaire (CS) de circulation de fluide, comportant : - des premiers moyens (38) d'accélération d'un flux de fluide, alimentés sélectivement en fluide sous forme gazeux (VO), d'une part agencés en aval des premier (6) et second (18) réservoirs, connectés sélectivement à l'un ou l'autre de ces premier (6) et second (18) réservoirs par l'intermédiaire d'une seconde vanne à trois voies (42), et d'autre part agencés en aval de l'évaporateur (2), - une seconde turbine (44), agencée en aval des moyens d'accélération (38), et en amont dudit évaporateur (2).
2. 2.- Dispositif de production (1) selon la revendication 1, dans lequel le circuit principal (CP) comporte un dispositif de refroidissement (16) agencé en aval de la première turbine (8) et en amont du premier (8) et deuxième (18) réservoirs.
3. 3.- Dispositif de production (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les première (106) et seconde (112) conduites de retour présentent chacune une extrémité débouchant dans le premier (6) ou second (18) réservoir correspondant, munie d'un brumisateur respectif (24, 29) destiné à atomiser un liquide (L3) provenant de la première turbine (8), permettant une condensation à l'intérieur du premier et/ou second réservoir. 3034133 16
4. 4.- Dispositif de production (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit secondaire (CS) comporte des second moyen d'accélération (46) agencés en aval des premier moyens d'accélération (38), alimentés en fluide d'une part sous forme gazeux par les premier moyens d'accélération (38) et d'autre part sous forme liquide par les 5 premier et second réservoirs (6, 18).
5. 5.- Dispositif de production (1) selon la revendication 4, dans lequel le circuit secondaire (CS) comporte une pompe d'ajustement de pression (54) agencée en amont des second moyen d'accélération (46) et en aval d'un réservoir d'ajustement (52) qui est 10 agencée en aval des premier et second réservoirs (6, 18).
6. 6.- Dispositif de production (1) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel les seconds moyens d'accélérations (46) comportent un système à jet et/ou un tube pincé formant une tuyère de Laval et/ou un tube pincé créant un effet Venturi permettant une 15 condensation à l'intérieur des second moyens d'accélération.
7. 7.- Dispositif de production (1) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les premiers moyens d'accélérations (38) comportent un tube créant un effet Venturi et/ou un tube pincé formant une tuyère de Laval. 20
8. 8.- Dispositif de production (1) selon l'une des revendications 1 à 7, comportant une pompe de compression (58) agencée en amont de l'évaporateur (2) et en aval de la seconde turbine (44), et un réservoir de fluide chaud (56) agencé en aval de la seconde turbine (44) et en amont de la pompe de compression (58). 25
9. 9.- Procédé de production d'énergie électrique, au moyen d'un dispositif de production (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant : - une étape d'alimentation du premier réservoir (6) en fluide sous forme gazeux (VO) depuis l'évaporateur (2) ; 30 - une étape d'alimentation de la première turbine (8) en liquide depuis le premier réservoir (6) ; - une étape de retour d'un liquide provenant de la première turbine (8) vers le second réservoir (18) ; - une étape d'alimentation des premiers moyens d'accélération (38) en fluide sous 35 forme gazeux (VO) d'une part depuis l'évaporateur (2) et d'autre part depuis le premier réservoir (6) ; 3034133 17 - une étape d'alimentation du second réservoir (18) en fluide sous forme gazeux depuis l'évaporateur (2), - une étape d'alimentation de la première turbine (8) en liquide depuis le second réservoir (18); 5 - une étape de retour d'un liquide provenant de la première turbine (8) vers le premier réservoir (6); - une étape d'alimentation des premiers moyens d'accélération (38) en fluide sous forme gazeux (VO) d'une part depuis l'évaporateur (2) et d'autre part depuis le second réservoir (18). 10
10. 10.- Procédé de production selon la revendication 9, dans lequel l'étape d'alimentation des premiers moyens d'accélération (38) comprend l'alimentation des second moyens d'accélération (46) d'une part depuis les premiers moyens d'accélération (38) et d'autre part depuis une pompe d'ajustement de pression (54).