FR3055152A1 - Generateur hydraulique de production d'electricite - Google Patents

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Abstract

Le dispositif produira du courant électrique il utilisera l'énergie cinétique disponible des voies d'eau s'écoulant naturellement d'amont en aval. Il est conçu pour s'adapter aux écluses et barrages implantés sur les fleuves. Figures 2-7 La turbine (5) en rotation par le débit passant dans les canalisations entrainera le multiplicateur de vitesse (6.1), la génératrice de production (6). Les armoires électriques (10) (15).(15') collecteront et dispatcheront l'énergie produite vers les repères (11).(12).(13).(14).(16) 17).(18). Figures 1-5 La version 1 s'adaptera sur les vantaux de l'écluse (22) (22a). Figures 1-2-3-4 La version 2 regroupant des rampes de G.HP.A.E (s) sur berge (20) dans son local technique (4) situé entre l'amont et l'aval de l'écluse. Figures 5-6-11 Les 2 versions du dispositif utilisant des ouvrages existants n'auront pas d'incidence sur la fonction première de l'ouvrage utilisé. Le G.HP.A.E produira de l'énergie électrique H24 dans les 2 versions à l'unité où en série.

Description

Générateur Hydraulique de Production Autonome d'Electricité - «G.H.P.A.E» Description des principes généraux
Cette invention est destinée à produire de l'énergie électrique. Elle utilisera l'énergie cinétique d'un fluide en mouvement. Le mouvement cinétique du fluide, apportera la motricité nécessaire pour mettre en rotation le train d'équipements du « G.H.P.A.E ».
Le « G.H.P.A.E » produira de l'énergie électrique (en W). Il utilisera des structures existantes et répandues, assurant des fonctions spécifiques n'ayant pas une relation directe avec la production d'énergie électrique.
La production d'énergie électrique est issue de l'utilisation du déplacement du fluide d'une voie d'eau s'écoulant naturellement d'amont en aval depuis sa source vers son embouchure. Les voies d'eau qui sillonnent les territoires des continents, requièrent un nombre important d'ouvrages existants destinés à assurer la régulation fluviale et la circulation du transport des marchandises.
Le «G.H.P.A.E» est conçu pour pouvoir s'adapter à des écluses et barrages assurant la régulation fluviale. Ces structures existantes et fonctionnelles ne nécessiteront au préalable que des aménagements sommaires sur les sites retenues devant recevoir des « G.H.P.A.E ».
Le « G.H.P. A.E » pourra être implanté en version 1 directement sur les ouvrants de l’écluse, en version 2 sur la berge immédiate ou sur l'ilot central entre vantaux amont et aval de l'écluse.
Le «G.H.P.A.E» produira un courant électrique en utilisant la différence de niveau d'eau existante entre l'amont et l'aval de l'ouvrage, qui génère une différence de pressions H1 / H2. Ces ouvrages fluviaux existants apporteront en continu et sans limite la force motrice hydraulique de la voie d'eau qui sera captée et transformée en énergie mécanique pour obtenir une énergie électrique en (W) sans intervenir sur la fonctionnalité 1ère de l'ouvrage utilisé.
Le «G.H.P.A.E» se décline selon 2 versions spécifiques (voir les figures 1, 2, 3, 5, 7 et 8) chacune d'elles permettra de produire de l'énergie à partir d'un « G.H.P.A.E » pouvant être installé à l'unité ou en série. Le choix de l'une des 2 versions résultera en priorité, de la production en énergie évaluée ainsi que du dimensionnement de l'ouvrage existant devant recevoir l'installation de « G.H.P. A.E » programmée à l'unité ou en série.
Le fonctionnement initial du « Générateur Hydraulique de Production Autonome d'Electricité » dans sa version 1 ou 2 utilisera sur une voie d’eau l'ouvrage existant retenu pour lequel il y aura lieu de créer soit directement sur ses équipements ou sur la berge immédiate un prélèvement du amont du fluide et son rejet en aval nécessaire au débit d'eau passant. L'alimentation réalisée en amont sur la voie d'eau s'écoulant sera la force motrice utilisée dans les 2 versions proposées du « G.H.P. A.E » pour assurer la mise en rotation de la turbine qui entraînera un variateur de vitesse lié à la génératrice de puissance du « G.H.P.A.E ». Le rejet du « G.H.P.A.E » s'évacuera en vrac dans le bassin de transfert ou en aval de celui-ci selon la version retenue.
Cette force hydraulique aura pour origine les constantes et les variables principales suivantes :
Le conduit de l'alimentation amont de la turbine et celui du rejet aval, seront définis pour apporter les débits nécessaires prélevés sur la voie d'eau pour desservir la turbine devant entraîner le couple variateur de vitesse et la génératrice de puissance
La vitesse de déplacement du fluide dans les conduits tant en alimentation qu'au rejet sera prépondérante. Le fluide par sa vitesse de déplacement et sa masse devra parcourir une distance « D » en version 2 (voir les figures 5, 6, 7, 8, 9, et 10) après son prélèvement en amont de la voie d'eau vers le où (s) « G.H.P.A.E » et le point de rejet en aval du dispositif. Cette conjugaison fournira une force motrice disponible pour entraîner le train d'équipements tournant du où des « G.H.P.A.E » et assurer la production d'un courant électrique. H1 / H2, sont les pressions résultantes de la différence de niveau entre le prélèvement fait en amont et le rejet en aval de l'ouvrage utilisé. Les pressions H1 / H2 fourniront à la force motrice hydraulique cette constante de puissance nécessaire utilisée dans les 2 versions du « G.H.P.A.E » pour entraîner en rotation la turbine, le variateur de vitesse et sa génératrice de courant.
Description et fonctionnement d'un « G.H.P.A.E » version 1
En version 1 le « ô.H.P.A.E »_ sera directement installée sur un des vantaux amont ou les 2 de l'ouvrage. (Figure 1)
Le fluide de la voie d'eau après avoir était canalisé deviendra en continu, le fluide moteur s'écoulant naturellement de l'amont lOOAm, traversant le ou les « ô.H.P.A.E » et s'évacuant vers le bassin transfert ou les vantaux en aval 100 Av de l'écluse.
Dans l’hypothèse où ce débit de fuite n'existerait pas sur l'ouvrage existant, il pourrait être créé sur l’un ou les 2 vantaux amont de l'écluse, pour installer des « G.H.P.A.E » à l'unité ou en série (Figures 2 et 3)
Dans la version 1 l'énergie motrice du « Générateur Hydraulique de Production Autonome d’Electricité » sera obtenue en utilisant le débit de fuite permanent existant sur l’ouvrage retenu, ou devant être crée sur l'un des vantaux amont ou les 2 de l'écluse. (Figure 1)
Cette énergie hydraulique induite par le débit du fluide passant mettra en charge le conduit d'alimentation de la turbine qui entraînera en rotation le variateur de vitesse et la génératrice de puissance lui étant associée.
Le rejet en sortie turbine sera acheminé par un conduit spécifique et se vidangera dans le bassin de transfert de l'écluse ou en aval de l'ouvrage existant. (Figure 1)
Dans la version 1 l'intensité de l'énergie de la force motrice permettant d'entraîner le train d’équipement du « ô.H.P.A.E » dépendra essentiellement du dimensionnement de son alimentation en amont ainsi que celui de son rejet d'eau en aval pour absorber le débit passant calculé pour une production d’énergie estimée préalablement.
La liste non exhaustive des constantes et des variables créant l'intensité de la force motrice hydraulique utilisée dans la version 1 du G.H.P.A.E » sont les suivantes :
La différence de hauteur H1 en m. /pression Δρ 1 en bars entre le niveau d'eau amont et l'entrée turbine
La différence de hauteur H2 en m. /pression Δρ 2 en bars entre le niveau d'eau amont et la canalisation de rejet.
Le diamètre nominal calculé des réseaux en alimentation et en rejet avec le pourcentage de pente en %.
La vitesse de déplacement en m/s du fluide dans les conduits en alimentation et en rejet L'inertie engendrée par la masse et la vitesse du fluide utilisé Le débit calculé en l/s ou en m3 passant en alimentation et en rejet,
La maîtrise de ces principales constantes et variables en version 1, permettra d'obtenir une force motrice hydraulique soutenue apportant au «G.H.P.A.E» l'énergie nécessaire pour mettre en rotation ses équipements tournants et fournir le courant électrique résultant.
Le fonctionnement du ou des « G.H.P.A.E » dans la version 1, est prévu pour assurer la production d'énergie électrique en (W) H24 hors fonctionnalité de l'ouvrage utilisé et l'entretien des «G.H.P.A.E». L'énergie électrique produite avec un ou des « G.H.P.A.E » utilisant une écluse ou un barrage existant sera sans incidence sur la fonction initiale de l'ouvrage utilisé.
Dans l'hypothèse où l'écluse serait en attente ou en cours de traitement d'un transit fluvial.
Phase 1 : l'écluse est en phase d'attente d'un transit fluvial o L'écluse n'a pas de transit immédiat à traiter de l'amont vers l'aval ou de l'aval vers l'amont. Durant cette phase le « Générateur Hydraulique de Production Autonome d’Electricité » aura une production maximale, par le fluide s'écoulant naturellement depuis l'amont de l’écluse par la canalisation d'alimentation vers le corps de la turbine pour entraîner son générateur et se vidanger dans le bassin de transfert de l'écluse. La production d'énergie perdurera tant que l’écluse sera en attente d’un transit de jour comme de nuit. (Figure 1)
Phase 2 : l'écluse doit assurer un transit fluvial o Dans le cas d'un transit de l'amont vers l'aval ou de l'aval vers l'amont, et durant la période de remplissage du bassin transfert depuis le niveau amont, le « Générateur Hydraulique de Production Autonome d'Electricîté » assurera sa production maximale d'électricité. Celle-ci sera stoppée par le clapet anti-retour sur le rejet dès lors que le niveau d'eau du bassin transfert atteindra celui de la canalisation (s) de (s) rejet (s) « du Générateur Hydraulique de Production Autonome d’Electricîté ». La production d’énergie reprendra pour revenir à son niveau maximal dès que le niveau d'eau du bassin de transfert sera inférieur à celui du niveau en amont de l'écluse et à celui de l'axe de la canalisation de rejet du (des) « Générateur Hydraulique de Production Autonome d'Electricîté » L'armoire électrique de distribution étanche collectera et distribuera l’énergie électrique produite par le « G.H.P.A.E ». Elle sera positionnée sur la berge à proximité de l'installation du ou des « G.H.P.A.E ».
Description et fonctionnement d'un « G.H.P.A.E » version 2
La version 2 nécessitera que le « Générateur Hydraulique de Production Autonome d'Electricîté » soit installé dans un local technique préfabriqué ou maçonné enfoui ou partiellement émergent sur la berge. (Figures 5-6)
Le local technique, sera situé à proximité de la voie d’eau entre l'amont de l'écluse ou du barrage de régulation fluvial et les ouvrants en aval de l’écluse. (Figures 5-6)
Dans la version 2 l'écoulement naturel de la voie d'eau traversant l'écluse ou le barrage fluvial, permettra de prélever une quantité d'eau de manière continue pour devenir le débit constant et nécessaire au fonctionnement sur la distance « D » du ou des « G.H.P.A.E » avant rejet.
Le volume d'eau prélevé en amont des vantaux de la voie d'eau sera canalisé et acheminé par un conduit alimentant la où les turbines qui entraîneront le couple variateur de vitesse et génératrice de puissance du ou des « G.H.P. A.E ». (Figures 7-8-9 -10 et 11)
Le rejet du fluide en sortie turbine après utilisation sera évacué par un conduit spécifique en aval des vantaux de l'ouvrage existant.(Figures 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 et 11)
Le local technique prévu en version 2 de « G.H.P.A.E » pourra recevoir une installation soit à l'unité soit sous la forme d'une rampe de « G.H.P.A.E » en série. (Figures 7- 8 et 11)
La version 2 en série avec des rampes de «G.H.P.A.E» installés en parallèles permet de solliciter un nombre précis de rampes de «G.H.P.A.E» pour répondre à une production de courant en (W) définie préalablement. Le «G.H.P.A.E» version 2 aura la souplesse d’assurer une production d'énergie électrique plus importante à un moment donné si besoin en sollicitant plusieurs rampes de « G.H.P.A.E » installées en série. (Figure 11)
Ce type d'utilisation favorisera la longévité de l'installation notamment en ce qui concerne les équipements tournants (5), (6.1) et (6). (Figure 11)
Une installation regroupant une ou plusieurs rampes de production d’énergie électrique de « GHPAE » installés en série permettra en cas de défaillance de l'un d'eux sur l'une des rampes durant la production de l'isolé en maintenant la production des « GHPAE » opérationnels.
Dans la version 2 l'intensité de la force motrice permettant d’entrainer le train d'équipement du où (s) « G.H.P.A.E » dépendra du dimensionnement obtenu par calcul du diamètre des canalisations en amont pour l'alimentation des équipements primaires et secondaires tournants, et en aval après utilisation du fluide avant son rejet. Le dimensionnement des réseaux cités ci-dessus permettront d'évaluer la production d’énergie estimée préalablement.
La liste non exhaustive des constantes et des variables créant l'intensité nécessaire de la force motrice hydraulique utilisée dans la version 2 du « G.H.P.A.E » sont les suivantes :
La différence de hauteur H1 en m. /pression Δρ 1 bars entre le niveau d’eau amont et l'entrée turbine
La différence de hauteur H2 en m. /pression Δρ 2 bars entre le niveau d'eau amont et la canalisation de rejet. L'inertie engendrée par la masse et la vitesse du fluide utilisé
La distance « D » correspond à la portion de réseaux devant être parcourue pour accélérer le fluide prélevé en amont de l'ouvrage retenu pour l'alimenter la où (s) turbines et s'évacuer en aval des vantaux du même ouvrage.
Le diamètre nominal calculé avec le pourcentage de pente en % des réseaux en alimentation et au rejet.
Le débit calculé en l/s ou en m3 passant en alimentation et en rejet,
La vitesse de déplacement en m/s du fluide dans les conduits tant en alimentation qu'au rejet.
La maîtrise de ces principales constantes et variables dans la version 2 permettra d'obtenir une force motrice hydraulique soutenue apportant au « G.H.P.A.E » l'énergie nécessaire pour mettre en rotation ses équipements tournants et fournir le courant électrique résultant.
La production d'une énergie électrique avec un ou des « G.H.P.A.E » utilisant une écluse ou un barrage existant sera sans incidence sur la fonction initiale de l'ouvrage utilisé.
Dans l'hypothèse où l'écluse est en attente ou en cours de traitement d'un transit fluvial Le « Générateur Hydraulique de Production Autonome d'Electricité » version 2, installé à l'unité ou en série, aura une production maximale, par le fluide s'écoulant naturellement depuis l'amont de l'écluse par la canalisation d'alimentation vers la ou les turbines du ou des « G.H.P.A.E » devant entraîner le générateur de production et se vidanger en aval de l'écluse ou du barrage existant.
La production d'énergie électrique du « G.H.P.A.E » sera permanente de jour et de nuit.
Dans la version 2, l'installation du ou des « G.H.P. A.E » prévoit sur le réseau de rejet une vanne d'arrêt et un clapet anti-retour, dans l'hypothèse d'une élévation anormale ou exceptionnelle du niveau aval de la voie d’eau. L'armoire électrique de distribution collectera et distribuera l'énergie électrique produite par le «G.H.P. A .E » sera «étanche et positionnée sur la berge ou dans le volume technique à proximité du (s) « G.H.P.A.E ». L'énergie produite par le (s) « G.H.P.A.E » sera collectée et dispatchée vers les servitudes prévues préalablement (réseaux, unité de production d'énergie, bornes de distribution de courant, etc.....
Le fonctionnement dans la version 2 proposé à l'unité ou en série du « ô.H.P.A.E » est estimé pour assurer une production de 24h /24h sans incidence sur le fonctionnement de l'ouvrage utilisé.
Repérage des équipements d'un « ô.H.P.A.E » version 1 L'installation de la version 1 de « ô.H.P.A.E » à l'unité ou en série, nécessitera au préalable de prévoir l’adaptation en créant le débit de fuite dans l'ouvrant (s) existant (s) ou les 2 (22) et (22a) pour recevoir le (s) équipement du ou des « ô.H.P.A.E ». (Figure 1)
Le conduit d'alimentation (2) dont le diamètre et la pente seront définis, canalisera le débit de fuite du niveau d'eau amont >100Am à celui du niveau du bassin de transfert aval lOOAv de l'écluse.
La pente des conduits (2) et (11) favorisera la vitesse d'écoulement du fluide tant en alimentation qu'au rejet du ou des « ô.H.P.A.E ».
La différence de niveaux / hauteurs/ pressions (« H1 et H2 ou Δρ 1 - Δρ 2 ») existantes entre la voie d'eau amont lOOAm et aval lOOAv sera une constante fondamentale à l'écoulement du fluide tant en alimentation amont qu'au rejet en aval du ou des « ô.H.P.A.E ». (Figure 2 et 3)
Le fluide sera capté en amont sur les ouvrants existants (22) et (22a) de la voie d'eau traversant une crépine (1) pour être acheminé par le collecteur (2). Les vannes de sectionnement (3) et (10) seront à commande manuelle, elles permettront de stopper le débit pour intervenir sur le ou les «ô.H.P.A.E». (Figure 1, 2, et 3)
La turbine (5) d’entrainement dans sa rotation accentuera le débit passant en créant une dépression sur l'alimentation (2) en amont de l'écluse favorisant l’écoulement nécessaire pour maintenir la rotation du train d'équipements (5) et (6) (6.1) et (6.Γ). Le fluide d’entrainement en sortie turbine (5) après utilisation sera acheminé par la conduite de rejet (11) s'évacuant vers le bassin transfert de l'écluse. (Figure 1)
Le variateur de vitesse (6.1) entraînant la génératrice de courant (6) située sur la face aval du ou des ouvrants (22 et 22a) débitera en continu vers l’armoire électrique de distribution (15). Sa production sera permanente hormis et partiellement lors d'un transit ou pour l'entretien du ou des « ô.H.P.A.E ». (Figure 1)
La version 1 installée à l'unité ou en série, sera sans effet sur le transit fluvial devant être assuré par l'ouvrage utilisé. Le réseau de rejet (11) sera pourvu d'un clapet anti-retour (9) afin de stopper la remontée aval et prévue du fluide par le conduit de rejet (11) du « ô.H.P.A.E » lors d'un transit fluvial amont ou aval. Les vannes de sectionnement (manuelles) (10) et (3) permettront de stopper le débit à tout moment pour intervenir sur le ou les « ô.H.P.A.E ».
La version 1 prévoit que le couple variateur de vitesse (6.1) et la génératrice de production (6) du ou des « ô.H.P.A.E » seront sous un capotage étanche (8) fixé sur la face aval du vantail ou sur les 2 de l'ouvrage utilisé. L’étanchéité sera obtenue par écrasement du joint circulaire (8a) après serrage du capotage sur la face aval du où des vantaux (22 - 22a). Cette disposition permet de protéger le variateur de vitesse (6.1) et sa génératrice (6) contre les intempéries où durant une phase de transit fluvial assuré par l'ouvrage, bans la version 1 l'élévation du niveau d’eau sur la face aval des ouvrants (22) et (22a) lors d'un transit fluvial est normale. (Figure 4)
La configuration 1 prévoit une étanchéité à l'aide de flasques boulonnées (4 - 4a) et (12 - 13) avec des joints circulaires (7 - 7a) et (14 - 14a) pour les équipements traversant visant à assurer une liaison étanche entre la turbine (5) située sur la face amont de l'ouvrant et le couple variateur de vitesse (6.1) et génératrice de production (6) fixée sur la face aval de l'ouvrant ou les 2 (22) et (22a). (Figure 4) L'étanchéité dans cette configuration 1, sera obtenue par écrasement des joints circulaires (7) et (7a) après serrage des flasques (4) et (4a) en appuies sur le vantail ou les 2 de l'ouvrage utilisé (22) et (22a). (Voir la figure 4)
Le conduit de rejet (11) sera équipé pour traversée de l'ouvrant où les 2 (22) et (22a) de flasques (12) et (13) qui après serrage assureront par l'écrasement des joints circulaires (14) et (14a) l'étanchéité entre les 2 faces du ou des ouvrants (22) et (22a) protégeant ainsi les équipements des projections d'eau. (Figure 4)
Les équipements du « G.H.P. A.E » en version 1 à l'unité ou en série en place sur la face amont du où des ouvrants (22) et (22a) seront en permanence immergés sous la voie d’eau de l'ouvrage utilisé : o La crépine d'alimentation (1) o Le conduit d'alimentation (2) o La vanne de sectionnement (3) (manoeuvrable manuellement) o La turbine (5)
Les équipements du « G.H.P.A.E » en version 1 à l'unité ou en série en place sur la face aval du où des ouvrants (22) et (22a) seront immergés sous la voie d'eau de l'ouvrage utilisé uniquement lors d'un transit fluvial ou lors d'intempéries, o Le clapet anti-retour (9) o La vanne de sectionnement (10) (manoeuvrable manuellement) o Le conduit de rejet (11)
Par ailleurs l'implantation des équipements repères (9) (10) et (11) du «G.H.P.A.E» dans sa version 1 à l'unité ou en série, n'est pas formelle car ils pourraient être positionnés sur la face en aval du où des vantaux 22) et (22a) de l'ouvrage selon besoin. (Accessibilité en exploitation, entretien etc....) G.H.P. A.E version 1 mise en œuvre à l'unité L'installation à l'unité d'un « G.H.P.A.E » répondra en priorité à une production de courant en (W) évaluée et calculée afin de définir le dimensionnement et la puissance utile des équipements tournants (5), (6) et (6.1) du « G.H.P.A.E » devant être implanté Sur l'ouvrant (22) de l'ouvrage utilisé. (Figure 2) G.H.P.A.E version 1 mise en oeuvre en série L'installation en série de « G.H.P.A.E » répondra en priorité à une production de courant en (W) évaluée et calculée afin de définir le dimensionnement et la puissance utile des équipements tournants (5), (6) et (6.1) des « G.H.P.A.E » devant être implantés sur les ouvrants (22) et (22a) de l'ouvrage utilisé. (Figure 3)
La production d'énergie produite par le ou les « Générateur Hydraulique de Production Autonome d'Electricité » sera collectée par l'armoire de distribution (15) pour être distribuée (Figure 2) vers les points suivants :
Le départ (16) desserte vers le réseau public
Le départ (17) mise à disposition de l'énergie produite sur les bornes de distribution (19) Le départ (18) alimentation des convertisseurs de tensions G.H.P.A.E version 1 à l'unité (Figure 2) repérage des équipements : ο (1) crépine d'alimentation o (2) conduit d’alimentation o (3) vanne de sectionnement o (4) - (4a) f lasques sur turbine (5) et génératrice (6) o (5) turbine o (6) génératrice de production (6) o (6.1) Multiplicateur de vitesse de rotation T/mn du repère o (7) - (7a) les joints des flasques (4) et (4a) o (8) capotage de la génératrice (6) o (8a) les joints circulaires du capotage de la génératrice (6) o (9) clapet anti-retour (ou dispositif anti-retour) o (10) vanne de sectionnement o (11) conduit de rejet o (12) - (13) des flasques sur conduit de rejet (11) o (14) et (14a) joints circulaires des flasques (12 et (13) o (15) l'armoire électrique de distribution o (16) Départ vers le réseau public o (17) Départ vers les bornes de distribution de courant o (18) Départ vers des convertisseurs de tensions o (19) borne de distribution de courant o (20) - (20a) niveau de la berge o (21) passerelles d'accès sur l'ouvrant (22) où (22a) o (22) et (22a) les vantaux amont de l'écluse o (23) et (23a) les vantaux aval de l'écluse 6.H.P.A.E version 1 en série (Figure 3) repérage des équipements : o (1) - (Γ) crépine d'alimentation o (2) - (2') conduit d'alimentation o (3) - (3') vanne de sectionnement o (4) - (4a) - (4b) - (4c) flasques sur turbine (5) et génératrice (6) o (5) - (5') turbine o (6) - (6') génératrice de production (6.1)' Multiplicateur de vitesse de rotation T/mn du repère o (7) - (7a) - (7b) - (7c) les joints des flasques (4 et 4a) - (4b) - (4c) o (8) - (8') capotage de la génératrice (6) - (6') o (8a) -(8b) les joints circulaires des capotages (8) - (8') des génératrices (6) - (6') o (9) - (9') clapet anti-retour (ou dispositif anti-retour) o (10) - (10') vanne de sectionnement o (11) - (111) conduit de rejet o (12) - (13) - (12a) - (13b) flasques sur conduit de rejet (11) - (1Γ) o (14) - (14a) - (14b) et (14c) joints des flasques (12 et 13) - (12a et 13b) o (15) - (15') armoire électrique de distribution o (16) - (16') Départ vers le réseau public o (17) - (17') Départ vers les bornes de distribution de courant o (18) - (18’) Départ vers des convertisseurs de tensions o (19) - (19') bornes de distribution de courant o (20) - (20a) niveau existant de la berge ο (21) - (21α) Passerelles de circulation sur les vantaux amont (22) et (22a) o (22) et (22a) les vantaux amont de l'écluse o (23) et (23a) les vantaux aval de l'écluse Repérage des équipements de « ô.H.P.A.E » en version 2 à l'unité ou série La version 2 du «Générateur Hydraulique de Production Autonome d'Electricité » Après réalisation du Génie Civil du local technique (4) sur l'une des berges immédiate où de l'ilot (20 et 20a), le ou les «ô.H.P.A.E» y seront implantés pour être raccordés aux collecteurs d'alimentation (2) et de rejet (9). (Figures 5, 6)
Le regard immergé (l.a) en amont des vantaux (15 et 15a) de la voie d'eau permettra d'être prélevé en continu par la crépine (1) pour être acheminé par le collecteur (2).
Le conduit d'alimentation (2) dont le diamètre sera défini par calcul, canalisera le débit du fluide moteur prélevé sur la voie d'eau en amont des vantaux (16 et 16a) de l'écluse ou du barrage pour alimenter par le conduit (2) la ou les turbines (5) du « ô.H.P.A.E ». (Figures 5, 6)
La pente en % sur le conduit (2) accélérera la vitesse d'écoulement du fluide vers la où les turbines (5) en s'évacuant par le conduit (9) et sa buse de rejet (9a).
Le fluide après avoir été prélevé en amont lOOAm de l'ouvrage sera canalisé, sa vitesse sera accélérée par la distance « D » parcourue, elle participera à la mise en rotation du train d'équipements du où (s) « ô.H.P.A.E » avant de s'évacuer en aval des vantaux lOOAv de l'ouvrage utilisé.
La turbine (5) entraînée par le fluide passant dans le conduit (2) mettra en rotation le couple variateur de vitesse (6.1) et la génératrice de puissance (6) pour assurer la production d'énergie électrique estimée.
Le variateur de vitesse et la génératrice de courant (6) liée à la turbine (5) débitera en continu vers l'armoire électrique de distribution (10), sa production sera constante quel que soit la phase de fonctionnement de l'écluse.
La vanne de sectionnement (18) est présentée dans cette version 2 tant à l'unité qu'en série à commande manuelle.
Nota :
Dans l'hypothèse où l'option complémentaire de remplacer la vanne de sectionnement (18) prévue à commande manuelle, par une vanne à 2 voies motorisée (18.1) sur l'alimentation de la ou des turbines (5) du «ô.H.P.A.E» serait optionnelle.
Dans la description de l'invention du « ô.H.P.A.E » version 2 à l'unité ou en série, // est indiqué, qu'en ce qui concerne l'option motorisation de la vanne (18) en une vanne 2 voies (18.1), tes raccordements électriques, les paramétrages et ses asservissements permettant de l'associée à un « ô.H.P.A.E » ne seront ni détaillé ni décrit dans ce document. L'option d'une motorisation avec une vanne 2 voies motorisée sur l'alimentation du « ô.H.P.A.E » en série, fera l'objet d'un choix de ta part de l'exploitant.
Le réseau d'évacuation (9) et sa buse de rejet (9a) dont le diamètre sera défini par calcul, collectera et acheminera le fluide utilisé en sortie turbine du ou des « ô.H.P.A.E » et l'évacuer en aval des vantaux (16 et 16a) de l'ouvrage utilisé.
Les brides pleines (17 et (19) sont prévues sur les conduits d'alimentation (2) et de rejet (9) pour permettre si besoin le curage des conduits du ou des « ô.H.P.A.E ».
La canalisation de rejet (9) sera équipée de son clapet anti-retour (7) et de sa vanne de sectionnement (8).
La vanne de sectionnement repère (8) permet de stopper le « ô.H.P.A.E » pour en assurer un ou une intervention en amont sur le conduit (9) ou pour entretien.
La version 2 du ou des « ô.H.P.A.E » privilégiera la coexistence de la fonctionnalité initiale de l'écluse ou du barrage le transit fluvial restant prioritaire.
La différence des niveaux / hauteurs/ pressions (« H1 et H2 / Δρί - Δρ2 ») existantes entre la voie d'eau amont et la zone aval sera une constante majeure assurant un écoulement soutenu et permanent du fluide moteur pour entraîner le train d'équipements tournant repères (5), (6) et (6.1) du ou des «G.H.P.A.E». (Figures 9 - 10) G.H.P.A.E en version 2 mise en oeuvre à l'unité L'installation à l’unité d’un « &.H.P.A.E » répondra en priorité à une production de courant en (W) évaluée et calculée afin de définir le dimensionnement et la puissance utile des équipements tournants (5), (6) et (6.1) prévoyant de mettre en place un seul «G.H.P.A.E» dans un local technique (4) enterré totalement ou partiellement sous la berge, il sera situé à mi-chemin entre l'amont et l'aval de l'écluse. (Figures 5, 7 et 9) G.H.P.A.E en version 2 mise en oeuvre en série L'installation en série d'un ou plusieurs « G.H.P.A.E » répondra en priorité à une production de courant en (W) évaluée et calculée afin de définir le dimensionnement et la puissance utile des équipements tournants (5), (6) et (6.1) prévoyant la mise en place d'une rampe (s) de «G.H.P.A.E» en série dans le local technique (4) totalement enterré ou partiellement sous la berge à mi-chemin entre l'amont et l'aval de l’écluse. (Figures 6 - 7 et 10)
La production d'énergie produite par le ou les « Générateur Hydraulique de Production Autonome d’Electricité » sera collectée par l'armoire électrique de distribution (10) implantée dans le local technique (4) ou en extérieur pour Etre distribuée vers les points suivants :
Le départ (11) desserte vers le réseau public
Le départ (12) mise à disposition de l’énergie produite sur les bornes de distribution (14) Le départ (13) alimentation des convertisseurs de tensions G.H.P.A.E version 2 à l'unité (Figure 5) repérage des équipements : (l.a) regard d'alimentation amont (1) Crépine d'aspiration amont (2) Collecteur d'alimentation (3) Vanne de sectionnement amont (à commande manuelle) (4) Emprise du local technique enfoui ou partiellement enterré sous berge (5) Turbine d'entrainement (6) Génératrice de production (6.1) Multiplicateur de vitesse de rotation T/mn (7) Clapet anti-retour sur collecteur de rejet (ou dispositif anti-retour) (8) Vanne de sectionnement rejet (9) Collecteur de rejet (9.a) buse sur collecteur de rejet (10) Armoire électrique de distribution (11) Départ vers le réseau public (12) Départ vers les bornes (14) de distribution de courant o (13) Départ vers des convertisseurs de tensions (14) bornes de distribution de courant (15 et 15a) - (16 et 16a) Vantaux Amont et aval (17) - (19) entretien des conduits (2) et (9) (18) Vanne à commande manuelle (18.1) Option : (Vanne 2 voies motorisée) G.H.P.A.E version 2 en série (Figures 5-6-7) repérage des équipements : (l.a) regard d'alimentation amont (1) Crépine d'aspiration amont (2) Collecteur d'alimentation (3) Vanne de sectionnement amont (description à commande manuelle) (4) Maçonneries, socles du local technique (5) Turbine d'entrainement (6) Génératrice de production (6.1) Multiplicateur de vitesse de rotation T/mn (7) Clapet anti-retour sur collecteur de rejet (ou dispositif anti-retour) (8) Vanne de sectionnement (9) Collecteur de rejet (9.a) buse sur collecteur-de rejet (10) Armoire électrique de distribution (11) Départ vers le réseau public (12) Départ vers les bornes (14) de distribution de courant o (13) Départ vers des convertisseurs de tensions (14) bornes de distribution de courant (15 et 15a) - (16 et 16a) Vantaux Amont et aval (17) - (19) entretien des conduits (2) et (9) (18) Vanne à commande manuelle (18) Option : (Vanne 2 voies motorisée)

Claims (6)

  1. Les revendications pour le Générateur Hydraulique de Production Autonome d'Electricité -« G.H.P. A.E » sont les suivantes : 1) Le « G.H.P.A.E » est un dispositif qui sera implanté le long de voies d'eau, pour utiliser la pente existante entre la source et l'embouchure du fluide s'écoulant naturellement. Le parcours de la voie d’eau entre son origine et son extrémité sera ponctué d'écluses et de barrages fluviaux ». Ces ouvrages mettront systématiquement à disposition un débit d'eau continu permettant d'utiliser la force motrice hydraulique nécessaire au fonctionnement du « G.H.P.A.E » en version 1 ou 2 pour créer une énergie électrique consommable. Les écluses et les barrages de régulation fluviale rencontrés sur les voies d'eau apporteront sans limite et en continu une énergie hydraulique disponible induite par la différence de hauteur existante entre niveau d'eau amont lOOAm et aval lOOAv de l'écluse ou du barrage utilisé. Cette différence de niveaux « delta hauteur /ΔΗ » génère une « différence de pression /ΔΡ » présente de manière immédiate dans l'emprise de l'ouvrage concerné. Le «G.H.P.A.E» prélèvera l’énergie cinétique la transformera en énergie mécanique puis en énergie électrique en utilisant les constantes (ΔΗ 1-2 / ΔΡ 1-2) et le débit canalisé du fluide en débit m3 / vitesse m/s entraînant en rotation l'ensemble des équipements tournants dans l'une des versions 1 et 2 proposées. Le « GHPAE » pourra fonctionner H24 et assurer une production de courant électrique en (W) de manière continu.
  2. 2) Le dispositif «G.H.P.A.E» selon la revendication 1 est caractérisé pour capter le déplacement du fluide s'écoulant à l'état cinétique depuis l'amont vers l'aval de l'ouvrage situé sur la voie d'eau. Le fluide s’écoulant du niveau amont repère 100-Am vers le niveau aval 100-Av sera canalisé dans le collecteur d'alimentation repères 2 et 2' du «G.H.P.A.E» selon la version 1 ou 2 en place pour entraîner en rotation l’ensemble turbine repère 5, son multiplicateur de rotation repère 6.1 et sa' génératrice de production repère 6. En sortie turbine repère 5, le fluide absorbé en amont 100-Am sera évacué vers le niveau aval 100-Av par la canalisation de rejet repères 9 /11 selon la configuration 1 où 2 du « G.H.P.A.E » proposée à l'unité ou en série. Afin d'éviter toutes remontées inverses de l'aval vers l'amont, il est prévu sur les canalisations de rejet 9/11 une vanne d'arrêt repères 7 ou 10, et un clapet de non retour repères 8 ou 9 selon les versions 1 ou 2 du « G.H.P.A.E » proposées à l'unité ou en série
  3. 3) Le dispositif «G.H.P.A.E» selon les revendications 1, 2 est caractérisé dans ses versions 1 et 2 pour capter un déversement continu et contrôlé du fluide s'écoulant naturellement par la différence de hauteur /pression « ΔΗ/ΔΡ » résiduelle entre les niveaux d’eau lOOAm et lOOAv disponible et sans limite par l'ouvrage utilisé. Ce débit liquide en m3 se déplaçant en ms de l'amont 100AM vers l'aval lOOAv de l'ouvrage utilisé, sera la force motrice permettant la mise en rotation l’ensemble du train d'équipements tournants soit les repères 5, 6.1 et 6 pour débiter un courant électrique en (W)résultant de jour comme de nuit dans les versions 1 ou 2 du « G.H.P.A.E » proposée à l'unité ou en série. Le courant produit sera collecté par une ou des armoires électriques de distribution repères 10, 15 ou 15' implantées dans le local technique repère 4 où sur les berges repères 20, 20A. Les armoires électriques de distribution repères 10, 15 ou 15' collecteront et dispatcheront le courant obtenu vers les points de distribution correspondants au « G.H.P.A.E » dans les versions 1 ou 2. Figures 1, 2, 3, 5 et 6.
  4. 4) Le dispositif « S.H.P.A.E » selon les revendications 1, 2 et 3 est caractérisé en ce que la version 1 à l'unité ou en série sera implantée directement sur le (les) vantaux de l'ouvrage existant repères 20, 20A, 22 et 22A. La version 1 nécessitera de créer au préalable une ouverture dans l'ouvrant (s) 22 et 22A permettant la mise en place du conduit de rejet du « S.H.P.A.E ». bans la version 1 du « S.H.P.A.E » le fluide prélevé en amont des vantaux (22) et (22.a) de l'ouvrage sera canalisé pour entraîner en rotation le train d'équipements du où (s) « S.H.P.A.E » avant d'être évacué en aval des vantaux (22) et (22.a) vers le bassin transf ert. Le collecteur d'alimentation 2, ou 2' la vanne de sectionnement 3 et la turbine 5 seront fixés sur la face en amont lOOAm du ou (des) ouvrants 22 / 22A de l’ouvrage concerné. La génératrice de production 6, le multiplicateur de vitesse de rotation 6.1, seront situés sur la face aval lOOAv du (des) ouvrants de l'ouvrage utilisé. Le clapet de non retour 9, la vanne d'arrêt 10 et une partie de la canalisation de rejet 11 pourront être installées côté face lOOAm ou lOOAv du ou (des) ouvrants. Le traitement de l'étanchéité entre les 2 faces du ou des ouvrants recevant le (les) « S.H.P.A.E » sera conforme à la figure 4, détaillant la mise en place de joints circulaires et de flasques permettant d'obtenir par serrage l'étanchéité des équipements tournants situés sur les 2 faces des ouvrants de l'ouvrage existant utilisé. Les armoires électriques de distributions 15 ou 15' seront implantées sur la ou (les) berges repères 20, 20A pour collecter de l'énergie et dispatcher le courant électrique produit vers les points de diffusion 16, 17, 18 et 19. Les bornes de desserte de courant électrique seront implantées sur les berges ou à proximité de celles-ci. Figures 1, 2, 3 et 4.
  5. 5) Le dispositif «S.H.P.A.E» selon les revendications 1, 2, 3 et 4 est caractérisé en ce que la version 2 à l'unité ou en série sur une rampe ou plus, nécessitera que l"implantation du local technique repère 4 sera partiellement émergent ou totalement enterré sur l'une des berges immédiate où l'ilot repères 20, 20A, de l'ouvrage existant. La version 2 du « S.H.P.A.E » à l'unité ou en série nécessitera de réaliser en amont des ouvrants 15 et 15A le regard repère IA regroupant les équipements repères 1 et 2 permettant un prélèvement permanent du fluide. L'écoulement continu entraînera le couple turbine (s) 5 le multiplicateur de vitesse de rotation 6.1 et la génératrice (s) de production 6 pour fournir le courant électrique résultant, bans la version 2 du «S.H.P.A.E» le fluide prélevé en amont de l'ouvrage sera canalisé en m3 pour parcourir la distance « b » afin de privilégier sa vitesse en m/s de déplacement pour entraîner en rotation du train d'équipements du où (s) « S.H.P.A.E » avant d'être évacué en aval des vantaux (16) et (16a) de l'ouvrage utilisé. La version 2 nécessitera en aval des ouvrants (16) et (16A) l’implantation de son collecteur de rejet repère 9 et de la buse repère 9A. La version 2 du « S.H.P.A.E » est proposée à l'unité ou en série sur une rampe ou plus. Le local technique prévu en version 2 des « S.H.P.A.E » pourra recevoir une installation soit à l'unité soit sous la forme d'une rampe (s) de « S.H.P.A.E » en série. (Figures 7- 8 et 11) La multiplication de rampes en version 2 des «S.H.P.A.E» permet de pouvoir activer l'une d'elle alternativement ou toutes dans l'hypothèse de fournir une production en (W) plus importante à un moment donné. L'utilisation optimisée d'une installation regroupant des rampes de «S.H.P.A.E» en série augmentera la longévité des équipements tournants (5), (6.1) et (6) de l'installation, de pouvoir définir des cycles de production en fonction des consommations relevées préalablement sur une période de référence. (Figure 11) L'installation regroupant une rampe où plus de « GHPAE » en série permet en cas de panne de l'un d'eux sur une des rampes de pouvoir inhiber le « 6HPAE » défaillant en maintenant la production d'énergie électrique en (W) avec les « GHPAE » opérationnels. L'armoire électrique de distribution 10 après collecte dispatchera le courant électrique produit vers les points de diffusion 11, 12 et 13, elle sera implantée dans le local technique repère 4. Les bornes de desserte de courant électrique seront implantées sur les berges ou à proximité de celles-ci. Figures 5, 6, 7 et 8.
  6. 6) Le dispositif « G.H.P.A.E » selon les revendications 1, 2, 3 et 4 est caractérisé en ce que son implantation sur le site de l’ouvrage existant tant dans les versions 1 et 2 proposées à l'unité ou en série, les « 6.H.P.A.E » fourniront une production de courant électrique H24 après prélèvement et transformation du débit passant du fluide s'écoulant naturellement. Le dispositif «ô.H.P.A.E» s’intégrera dans l'environnement immédiat de l'ouvrage utilisé sans en affecter sa fonction initiale étant la circulation fluviale montante et descendante de la voie d'eau.
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