FR3042233A1 - Systeme autonome de transformation d'energie et de production de courant - Google Patents

Abstract

L'invention décrit qu'après le prélèvement et la transformation du mouvement d'un fluide au moyen d'une turbine ou d'une roue à aubes il est produit de l'énergie électrique. Le déplacement cinétique du fluide en mouvement pourra avoir des origines diverses. L'invention sera placée sur la berge ou sur la voie d'eau pour capter l'énergie du fluide en mouvement. Cependant le prélèvement cinétique pourra être obtenu aux travers des réseaux existants drainants des fluides divers, comme les rejets domestiques, industriels, situés dans les zones rurales, urbaines et industrielles. Le module de production d'énergie, nécessitera que son génie civil soit réalisé in-situ ou que la plateforme flottante soit équipée et disponible. La conception compacte de cette invention permet de l'intégrer facilement dans l'environnement dans lequel elle sera implantée à l'unité ou en série selon la configuration choisie. La conception de l'invention, privilégie en structure et en mécanique des méthodes usuelles et classiques.

Description

SYSTEME AUTONOME DE TRANSFORMATION D’ENERGIE ET DE PRODUCTION DE COURANT

La description de l'invention ci-dessous propose qu'après le captage et la transformation d'un fluide en mouvement il est obtenu une énergie électrique sans avoir recours à l'utilisation des carburants classiques tels-que fioul, gaz, charbon ou nucléaire. Le débit de courant que pourra fournir ce type de procédé, nécessitera que le module produisant cette énergie soit installé sur le cheminement de son fluide moteur à l'unité ou en série. L'électricité produite à partir de ce procédé de transformation d'énergie aura pour avantage de pouvoir être implanté dans des milieux divers et variés et ne générera pas de pollution dans l'environnement.

Actuellement la production générale en électricité dans les pays industrialisés provient majoritairement d'unités utilisant le fioul le gaz le charbon ou le nucléaire. Cette production est souvent le vecteur de pollutions que l'on trouve dans l'atmosphère dû aux rejets de dioxyde de carbone, de méthane, mais aussi dans les sols et les océans contaminés par les déchets liquides et solides déversés.

Les pays participants se rencontrent régulièrement afin d'évaluer et de quantifier la dangerosité que représente l'utilisation des énergies fossiles assurant le développement économique des pays dotés d'une industrie et ceux en voie de l'être. Dès lors le développement économique global imposera à l'avenir que les dispositions évoquées antécédemment lors des précédentes rencontres internationales aux travers de colloques, de conférences et conventions soient appliquées pour maintenir les paramètres nécessaires et indispensables et enrayer les effets destructeurs que provoquerai la poursuite du réchauffement climatique.

Il émerge de ces rendez-vous internationaux, une réflexion qui tend à promouvoir de nouvelles orientations vers des systèmes de production énergétiques différents, non polluants et produisant peu ou pas de déchets comme, l'Eolien l'hydroélectrique, les véhicules électriques, le photovoltaïque et la fusion. Cette réflexion est déjà le socle des décennies à venir pour mettre en oeuvre des systèmes de production nouveaux, produisant des énergies propres et renouvelables. Ces procédés de production sont une étape majeure et complémentaire aux énergies classiques utilisées jusqu'alors, elles réduiront les volumes des polluants liquides et gazeux actuellement rejetés dans l'environnement. Cette complémentarité à la production d'énergies permettraient au pays participants et concernés de poursuive leur développement économique autrement.

Le Système autonome de transformation d'énergie et de production de courant est basé sur le prélèvement par captage d'un fluide en mouvement qu'il soit d'origine naturel ou issu de rejets divers produits par le fonctionnement de la collectivité. L'énergie cinétique du fluide captée est transformée en énergie mécanique. Le SATE -PC est un produit préfabriqué pouvant être implanté à l'unité ou en série sur terre-plein ou sur la voie d'eau ou il sera positionné sur une plateforme flottante amarrée. Le SATE - PC pourra être implanté au droit d'un collecteur de rejets d'eaux domestiques, d'eaux pluviales ou d'eaux ou industrielles. Le mouvement d'écoulement naturel d'une voie d'eau ou l'utilisation des collecteurs de rejets urbains ou industriels seront autant d'éléments moteurs pour cette invention. Ces énergies provenant des collectivités restent présentes et disponibles de manière quasi permanente fournissant en continu un déplacement cinétique quasi constant. Pour obtenir un mouvement plus soutenu et plus actif du fluide, l'implantation du SATE - PC pourra de préférence être située à proximité de barrages. Ces ouvrages fluviaux ne sont pas indispensables au fonctionnement du SATE - PC ils participeront seulement à fournir une énergie cinétique tumultueuse afin d'accroître le rendement du SATE - PC. Par ailleurs l'accélération du mouvement du fluide, pourra être amplifiée en prévoyant une tuyère ou un déversoir partiellement immergé sur le passage d'eau à proximité de la roue à aubes ou turbines du SATE - PC rendant le fluide moteur artificiellement plus turbulent avant que son mouvement ne soit capté.

Les rejets modernes sont des sources motrices potentielles pouvant être utilisées tant dans les zones urbaines que rurales qui après avoir été captés et transformés fourniront une énergie électrique. Ce courant obtenu par les rejets de fluides divers, sera collecté et distribué depuis le coffret électrique du SATE - PC vers les différentes entités que propose le SATE - PC.

Cette configuration utilisant les rejets existants domestiques, d'eaux pluviales ou d'ordre industriels, nécessitera au préalable qu'une fosse soit créée sur le cheminement du collecteurs (s) de rejets afin de concentrer en vitesse et en débit les effluents s'écoulant dans la fosse entraînant la roue ou la turbine pour un prélèvement optimal du fluide en mouvement et une production maximale d'électricité.

Le SATE - PC est conçu pour être adaptable et se fondre dans l'environnement ou il sera implanté, sur terre-plein ou sur la voie d'eau, ou au droit de collecteurs drainant des eaux claires.

Le SATE - PC est un module compact est monobloc préfabriqué, sa mise en place in situ nécessitera que la plateforme flottante ou les fondations en terre-plein soient réalisées.

La structure primaire du SATE - PC est le bâti socle et son assise une fois sur son lieu d'implantation, elle englobe une structure secondaire indépendante pouvant se déplacer verticalement. La structure primaire regroupe les équipements tel-que le coffret électrique, le multiplicateur amplifiant la rotation, le générateur de puissance, le ou les convertisseurs de tension, les racks de rechargement, des accumulateurs, l'échelle à crinoline, la potence de levage et les caillebotis de circulation. La structure primaire possède des œillets assurant l'ancrage du SATE - PC sur la zone d'implantation après sa mise en place dans la configuration choisie.

La structure secondaire sera verticalement mobile à l'intérieur de la structure primaire. La structure secondaire supporte l'arbre primaire sur ses roulements portant la roue à aubes ou turbine, le système de freinage manuel de l'arbre primaire, le train de poulies assurant la rotation au démultiplicateur. Le déplacement vertical de la structure secondaire dans la structure primaire permet sur le site lors de l'implantation du SATE -PC d'ajuster le réglage adéquat pour l'immersion des pales de la roue à aubes permettant un prélèvement cinétique optimal du fluide en mouvement. L'arbre primaire solidaire de roue à aubes, transmettra la rotation en N/Tr/mn à l'arbre primaire qui entraînera par l'intermédiaire du train de poulies en rotation le multiplicateur qui accélérera la vitesse de rotation passant de N/Tr/mn à N+l/Tr/mn. Le multiplicateur en sortie de son arbre secondaire transmettra la vitesse de rotation N+l/Tr/mn au générateur de puissance. L'énergie obtenue en sortie du générateur électrique, sera collectée sur un coffret électrique située sur la structure primaire du SATE - PC.

Le coffret électrique du SATE - PC débitera directement vers un réseau privé ou public, ou des bornes de distribution situé dans son environnement proche pour distribuer un courant alternatif et fournir l'énergie nécessaire à des convertisseurs de tension assurant la recharge d'accus.

Figures 1, 2, 3,4 et 5

La figure 1 présente une élévation transversale du SATE - PC installé et ancré en terre-plein sur ses fondations.

La figure 2 présente une élévation longitudinale du SATE - PC installé en série sur une plateforme flottante pouvant être déplacée ou amarrée sur des ancrages sur la voie d'eau ou sur la berge.

La figure 3 présente une élévation transversale du SATE - PC installé et ancré en terre-plein sur ses fondations.

La figure 4 présente une élévation longitudinale du SATE - PC installé en série sur une plateforme flottante pouvant être déplacée ou amarré sur des ancrages sur la voie d'eau ou sur la berge.

La figure 5 présente une synthèse du SATE - PC dans ses configurations principales, sur la voie d'eau, sur terre plein utilisant pour fonctionner soit la voie d'eau ou des collecteurs de rejets d'ordre domestiques ou industriels.

Le SATE - PC est un système de production pouvant répondre aux demandes actuelles d'énergies. Le SATE - PC est conçu pour permettre de desservir en priorité les servitudes retenues par son utilisateur.

La conception retenue tant structurelle que mécanique du SATE - PC fait appel à des techniques maîtrisées et usuelles, utilisant des matériaux manufacturés.

La description du Système Autonome de Transformation d'Energie de Production de Courant est la suivante :

La structure primaire (2) du SATE - PC est réalisée à partir de profils en acier traités contre les risques de corrosion. Les assemblages des profils entre eux se feront par soudo/ brasage et assemblés mécaniquement. La structure primaire (2) sera équipée dans sa partie haute de caillebotis(23) de garde-corps et d'une échelle à crinoline (24) permettant lors de l'exploitation l'accès pour vérification et l'entretien des équipements fixes et tournants. Les équipements requérants d'être contrôlés sont l'ensemble courroies et train de poulies crantées(lO) le génératrice de puissance (11) le coffret électrique (12) le(s) convertisseur de tension (13) et les moteurs (20) assurant le calage en hauteur recherché pour la structure secondaire (3).

La structure primaire en partie basse, sera équipée de renforts transversaux en acier traités contre les risques de corrosion (25) permettant de recevoir la pose d'un caillebotis (23) qui supporteront les racks de rechargements des accumulateurs (16). La structure primaire (2) possédera des œillets (17) en partie haute et basse permettant la pose du SATE - PC durant l'implantation, puis son ancrage selon la configuration choisie. Une potence et palan (26) sont prévus, pour assurer l'entretien ou le remplacement d'un équipement lourd et encombrant.

La structure secondaire (3) du SATE - PC est réalisée à partir de profils en acier traités contre les risques de corrosion. Les assemblages des profils entre eux se feront par soudo / brasage et assemblés mécaniquement. La structure secondaire (3) sera équipée d'une plateforme en acier traités contre les risques de corrosion (18) supportant les équipements tel que, les chapes (7) de l'arbre primaire (5), son train de poulies et les courroies crantées (10) ainsi que le dispositif de freinage (8).

La structure secondaire (3) équipée de ses galets guides (27) pourra faire varier son calage en hauteur par variation des valeurs HO et H1 en utilisant comme guides, les montants verticaux de la structure primaire repère (2). Le déplacement en hauteur de la structure secondaire (3) dans la structure primaire (2) permet d'ajuster au plus juste l'immersion des pales (4A) de la roue à aubes (4) dans le fluide en mouvement (22) avant son verrouillage sur la structure primaire (2), mais aussi pour assurer son entretien.

Le déplacement en hauteur de la structure secondaire (3), est obtenu par 4 moteurs couplés (20) fixés mécaniquement sur la structure primaire (2). Il est prévu 4 alimentations électriques (28) disponibles sur le coffret électrique (12) pour alimenter les 4 moteurs (20) sur le coffret (12). Le déplacement vertical de la structure secondaire (3) est obtenu par la mise en rotation de 4 vis sans fin repère (29) propres à chaque moteur (20).

La structure de la roue à aubes (4) est réalisée à partir de profils tubulaires en acier traités contre les risques de corrosion. Les pales (4A) en tôle d'acier traité contre les risques de corrosion ou en PVC auront des dimensions pouvant variées, elle seront réparties et fixées mécaniquement sur la circonférence de la roue à aubes (4). Dans le cas d'une turbine d'entrainement les ailettes ou les pales en acier, les matériaux seront assemblés mécaniquement ou soudés. La roue à aubes (4) entraînera l'arbre primaire (5) montée sur des roulements (7). La liaison entre la roue à aubes (4) et l'axe primaire (5) sera assurée par une pièce intermédiaire (19) reprenant par un assemblage mécanique le bout d'arbre (5) et la roue à aubes (4). Une tuyère ou déversoir en acier traité contre les risques de rouille ou en PVC (33) pourra être ajouté et fixé sur la structure primaire (2) à proximité de la roue à aubes, rendant le fluide d'entrainement plus actif avant son captage. L'arbre primaire en acier (5) monté sur des chapes avec roulements (7) seront fixés par boulonnage sur une plateforme (18) associée à la structure secondaire du SATE - PC (2). L'arbre primaire (5), possédera un dispositif de freinage (8), il sera de type à disque l'ensemble comprenant son mécanisme l'étrier et ses garnitures. La manœuvre du dispositif de freinage repère (8) de la roue à aubes (4) sera de type manuel. L'arbre primaire (5) en rotation à N/Tr/mn entraînera le multiplicateur (9) par l'intermédiaire d'un jeu de courroies crantées et train de poulies (10) clavetées sur les arbres (5 et 6). Le multiplicateur (9) fournira en direct en sortie d'arbre (6) la vitesse de rotation à N+l/Tr/mn au générateur de puissance (11). La liaison entre le multiplicateur (9) son arbre (6) et le générateur de puissance (11) sera obtenue mécaniquement après usinage et assemblage mécanique. Le générateur de puissance (11) débitera directement vers un coffret électrique (12), collectant l'énergie globale produite par le SATE - PC pour la distribuer. Le coffret électrique (12) sera câblé pour alimenter 4 départs distincts. Un départ (14) spécifique alimentera le réseau public ou privé. Le 2eme départ mettra sous tension les attentes électriques (31) des bornes (15) situées à proximité du SATE - PC mettant en libre-service l'énergie produite. Le 3eme départ (28) assurera l'alimentation des moteurs (20) permettant le réglage en hauteur la roue à aubes selon HO et Hl. Le 4eme départ débitera vers un ou plusieurs convertisseurs de tension (13), situés sur le châssis primaire (2) du SATE - PC.

Les Applications industrielles du Système Autonome de Transformation d'Energie de Production de Courant est la suivante :

Le SATE - PC pourra être un élément de production complémentaire à la distribution de l'énergie électrique produite avec des carburants classiques dans les pays dotés d'une industrie et ceux en cours de l'être.

Le SATE - PC pourra être installé dans l'une des configurations proposées dans la synthèse figure 5 débitant vers un réseau public ou privé ou fournissant un courant continu pour des besoins divers.

Le SATE - PC peut répondre à la demande selon l'une des configurations proposées dans la synthèse figure 5 pour alimenter en alternatif ou en continu des bornes de distribution d'électricité dans les zones rurales, urbaines, agricoles ou industrielles.

Le SATE - PC peut être externalisé de l'agglomération ou de la zone tout en assurant la production pour laquelle il est utilisé. Cette production d'électricité externalisée pourra être obtenue selon l'une des configurations principales proposées dans la synthèse figure 5. L'installation à l'unité ou en série du SATE - PC peut s'étendre à une production d'électricité pour une ville et ses abords ou sur un département dont la production de courant et l'entretien pourrait être piloté à distance. (Cette sujétion de pilotage à distance n'est pas décrite dans ce document)

Le SATE - PC pourra être exporté pour répondre à des besoins spécifiques dans des régions n'étant pas dotées d'une distribution générale d'électricité. Le SATE - PC permettra aux populations isolées de pouvoir bénéficier de l'électricité selon l'une des configurations proposées dans la synthèse figure 5.

La synthèse des configurations présentée dans la figure N° 5 n'est pas une liste des applications exhaustives pouvant être obtenues par un SATE - PC pour la production de l'énergie.

Claims (1)

1. Les revendications : 1 L'invention «SATE - PC Système Autonome de Transformation d'Energie et de Production de courants » est caractérisé par la mise en place de la structure fixe (2) sur des fondations en terre-plein (1) ou sur une plateforme flottante amarrée (IA), la structure fixe (2) permet à la cage mobile (3) de s'y déplacer verticalement et tangentiellement dans la latitude des valeurs HO / H1 de la roue mobile (4) permettant l'immersion des pales (4A) dans le fluide moteur en mouvement(22) assurant la production d'électricité par rotation de la roue à aubes entraînant les équipements suivants : - Le multiplicateur (9) - Le générateur de puissance (11) 2 Le SATE - PC selon la revendication 1 est caractérisé en ce qu'une cage mobile (3) asservie électriquement par le SATE-PC se déplacera verticalement et tangentiellement sur la structure fixe (2) dans l'amplitude de valeurs HO et H1 à l'intérieur de la structure primaire (2) pour y être verrouillée sur le bâti socle (2) après obtention du calage des pales recherché. 3 le dispositif assurant au SATE - PC le réglage de la hauteur de sa cage mobile (3) glissant tangentiellement sur la structure primaire (2) permet de débrayer la roue à aubes de son fluide d'entrainement pour la freiner et effectuer l'entretien de l'ensemble. 4 Le SATE - PC selon les revendications 1 et 2 est caractérisé selon la configuration d'implantation choisie en ce qu'un accélérateur soit prévu devant la roue à aubes en créant sur la voie d'eau une tuyère ou un déversoir (33), rendant plus turbulent le fluide moteur devant être prélevé afin d'augmenter le rendement. 5 Le SATE - PC selon les revendications 1, 2, 3 et 4 est caractérisé en que le courant produit soit collecté par le coffret électrique (12) pour être distribué vers le réseau public (14), les convertisseurs de courant (13) et les attentes (31) des bornes de distribution(15). 6 Le SATE - PC selon la revendication 4 est caractérisé en ce que l'armoire électrique (12) sera câblée pour alimenter les servitudes suivantes : - Alimentation destinée au réseau (14) - Alimentation des attentes (31) des bornes de distribution (15) - Alimentation des moteurs (28) assurant le calage en hauteur de la plate-forme (2) dans l'amplitude des valeurs HO/H1. - départs vers les convertisseurs de tension pour la recharge d'accumulateurs (13) 7 La roue à aubes ou turbine suivant les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 6 est caractérisée en ce que son mouvement de rotation sera assuré de manière naturelle ou forcée, par un fluide en mouvement entraînant en rotation le train d'équipement associé. Le fluide moteur utilisé sera soit une voie d'eau naturelle soit directement les collecteurs de rejets existants, domestiques ou industriels présents aux abords ou dans les collectivités urbaines et rurales. Cette configuration nécessitera au préalable de prévoir une fosse accessible et connectée sur le réseau (s) d'évacuation permettant à la turbine déportée du SATE - PC de capter le mouvement concentré des effluents s'écoulant dans la fosse alimentée par le collecteur (s) et produire le courant électrique résultant.