FR3106151A1 - THERMOELECTRIC GENERATOR FOR PIPING AND INTENDED TO PARTICIPATE IN THE THERMAL INSULATION OF THE PIPELINE - Google Patents

THERMOELECTRIC GENERATOR FOR PIPING AND INTENDED TO PARTICIPATE IN THE THERMAL INSULATION OF THE PIPELINE Download PDF

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    • H10N10/10Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device

Abstract

Le générateur (100) thermoélectrique pour canalisation comporte un isolant thermique et des modules thermoélectriques (102). Le générateur (100) thermoélectrique comporte un premier anneau (103) au moins en partie thermiquement conducteur, le premier anneau (103) étant destiné à entourer la canalisation. Le générateur (100) thermoélectrique comporte un deuxième anneau (104) au moins en partie thermiquement conducteur, le deuxième anneau (104) entourant le premier anneau (103). L’isolant thermique relie le premier anneau (103) au deuxième anneau (104). Chaque module (102) thermoélectrique est placé dans l’isolant thermique. Chaque module (102) thermoélectrique est couplé thermiquement au premier anneau (103) et chaque module (102) thermoélectrique est couplé thermiquement au deuxième anneau (104). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 2The pipeline thermoelectric generator (100) includes thermal insulator and thermoelectric modules (102). The thermoelectric generator (100) comprises a first ring (103) at least in part thermally conductive, the first ring (103) being intended to surround the pipe. The thermoelectric generator (100) comprises a second ring (104) at least in part thermally conductive, the second ring (104) surrounding the first ring (103). The thermal insulator connects the first ring (103) to the second ring (104). Each thermoelectric module (102) is placed in the thermal insulation. Each thermoelectric module (102) is thermally coupled to the first ring (103) and each thermoelectric module (102) is thermally coupled to the second ring (104). Figure to be published with the abstract: Fig. 2

Description

GENERATEUR THERMOELECTRIQUE POUR CANALISATION ET DESTINE A PARTICIPER A L’ISOLATION THERMIQUE DE LA CANALISATIONTHERMOELECTRIC GENERATOR FOR PIPELINE AND INTENDED TO PARTICIPATE IN THE THERMAL INSULATION OF THE PIPELINE

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

Le domaine technique de l’invention concerne le domaine de la récupération d’énergie, notamment électrique, en exploitant un effet thermoélectrique à partir d’une canalisation utilisée pour transporter un fluide, par exemple un produit pétrolier tel que du pétrole ou du gaz, et de l’environnement extérieur à la canalisation. Plus particulièrement l’invention est relative à un générateur thermoélectrique pour canalisation comportant un isolant thermique et des modules thermoélectriques.The technical field of the invention relates to the field of the recovery of energy, in particular electrical energy, by exploiting a thermoelectric effect from a pipe used to transport a fluid, for example a petroleum product such as oil or gas, and the environment outside the pipeline. More particularly, the invention relates to a thermoelectric generator for a pipe comprising a thermal insulator and thermoelectric modules.

État de la techniqueState of the art

Il existe des générateurs thermoélectriques adaptés à la récupération d’énergie sur des canalisations, et éventuellement adaptés à des applications sous-marines pour, par exemple, fournir du courant électrique d’alimentation de capteurs positionnés à proximité d’un générateur thermoélectrique correspondant.There are thermoelectric generators adapted to the recovery of energy on pipes, and possibly adapted to underwater applications to, for example, supply electric current to supply sensors positioned near a corresponding thermoelectric generator.

Lorsqu’une canalisation permet le transport d’un fluide à une certaine température, il est préférable d’éviter les transferts d’énergie thermique entre l’intérieur de la canalisation et l’extérieur de la canalisation. Ceci est tout particulièrement vrai pour des applications de transport de produits pétroliers, par exemple du pétrole, dans des canalisations sous-marines. En effet, dans ce cas, le pétrole circulant dans la canalisation doit rester chaud, par exemple à une température comprise entre 70°C et 80°C, pour éviter la formation de bouchons dans la canalisation alors que l’eau de mer entourant la canalisation peut être à une température bien inférieure par exemple de 4°C. Pour cela, il est connu d’isoler thermiquement les canalisations, mais une telle isolation thermique est généralement incompatible avec la génération de courant électrique par effet thermoélectrique utilisant la température du fluide et la température de l’eau de mer.When a pipeline allows the transport of a fluid at a certain temperature, it is preferable to avoid transfers of thermal energy between the interior of the pipeline and the exterior of the pipeline. This is particularly true for applications for transporting petroleum products, for example petroleum, in subsea pipelines. Indeed, in this case, the oil circulating in the pipeline must remain hot, for example at a temperature of between 70°C and 80°C, to avoid the formation of clogs in the pipeline while the sea water surrounding the pipe can be at a much lower temperature, for example 4°C. For this, it is known to thermally insulate the pipes, but such thermal insulation is generally incompatible with the generation of electric current by thermoelectric effect using the temperature of the fluid and the temperature of the sea water.

La demande de brevet international publiée sous le numéro WO 2015/075426 A2 décrit un dispositif de génération d’électricité pour canalisation destinée à être placée en fond marin. Un tel dispositif de génération d’électricité comporte un collier assemblé à la canalisation et sur lequel est monté un support de modules thermoélectriques. Une couche d’isolation thermique est formée sur le collier à distance de la canalisation pour limiter les déperditions thermiques vers l’environnement extérieur au dispositif de génération d’électricité et pour favoriser l’apport de chaleur au support des modules thermoélectriques. Un inconvénient de cette solution est que les modules thermoélectriques sont soumis à une différence de température qui n’est pas optimisée du fait des déperditions thermiques, entre le collier et les modules thermoélectriques, du support vers l’environnement extérieur. Cette différence de température correspond notamment à un écart de température de part et d’autre de chacun des modules thermoélectriques, plus cet écart de température est important plus les modules thermoélectriques génèrent une puissance électrique importante.The international patent application published under the number WO 2015/075426 A2 describes an electricity generation device for a pipeline intended to be placed on the seabed. Such an electricity generation device comprises a collar assembled to the pipe and on which is mounted a support of thermoelectric modules. A thermal insulation layer is formed on the collar at a distance from the pipe to limit heat loss to the environment outside the electricity generation device and to promote the supply of heat to the support of the thermoelectric modules. A drawback of this solution is that the thermoelectric modules are subjected to a temperature difference which is not optimized due to heat losses, between the collar and the thermoelectric modules, from the support to the external environment. This temperature difference corresponds in particular to a temperature difference on either side of each of the thermoelectric modules, the greater this temperature difference, the more the thermoelectric modules generate a significant electrical power.

Le brevet français FR2758009 B1 décrit un générateur thermoélectrique sous-marin à modules thermoélectriques disposés en manchons. Les modules thermoélectriques sont ici placés dans des cuvettes usinées directement dans une canalisation, cette canalisation étant utilisée pour la circulation de produits pétroliers. L’inconvénient de cette solution est qu’elle ne peut être mise en œuvre que si l’on dispose d’une canalisation usinée. Un tel usinage est coûteux et peut endommager la résistance à la pression de la canalisation. Par ailleurs, le brevet français FR2758009 B1 ne propose pas une solution satisfaisante pour isoler thermiquement la canalisation car, bien qu’il soit prévu un isolant thermique, cet isolant thermique est utilisé pour rediriger le flux thermique vers les modules thermoélectriques sans spécifiquement isoler thermiquement la canalisation.French patent FR2758009 B1 describes an underwater thermoelectric generator with thermoelectric modules arranged in sleeves. The thermoelectric modules are here placed in basins machined directly in a pipe, this pipe being used for the circulation of petroleum products. The disadvantage of this solution is that it can only be implemented if a machined pipe is available. Such machining is expensive and can damage the pressure resistance of the pipeline. Furthermore, French patent FR2758009 B1 does not offer a satisfactory solution for thermally insulating the pipe because, although thermal insulation is provided, this thermal insulation is used to redirect the thermal flow towards the thermoelectric modules without specifically thermally insulating the channeling.

Objet de l’inventionObject of the invention

L’invention a pour but de favoriser la génération d’énergie électrique par un générateur thermoélectrique lorsqu’il entoure une canalisation de transport d’un fluide tout en permettant au générateur thermoélectrique d’isoler thermiquement la canalisation localement à l’endroit où il est monté à cette canalisation.The object of the invention is to promote the generation of electrical energy by a thermoelectric generator when it surrounds a pipeline transporting a fluid while allowing the thermoelectric generator to thermally insulate the pipeline locally at the place where it is fitted to this pipe.

À cet effet, l’invention est relative à un générateur thermoélectrique pour canalisation, ledit générateur thermoélectrique comportant un isolant thermique et des modules thermoélectriques, ce générateur thermoélectrique étant caractérisé en ce que: le générateur thermoélectrique comporte un premier anneau au moins en partie thermiquement conducteur, le premier anneau étant destiné à entourer la canalisation; le générateur thermoélectrique comporte un deuxième anneau au moins en partie thermiquement conducteur, le deuxième anneau entourant le premier anneau; l’isolant thermique relie le premier anneau au deuxième anneau; chaque module thermoélectrique est placé dans l’isolant thermique; chaque module thermoélectrique est couplé thermiquement au premier anneau et chaque module thermoélectrique est couplé thermiquement au deuxième anneau.To this end, the invention relates to a thermoelectric generator for a pipe, said thermoelectric generator comprising a thermal insulator and thermoelectric modules, this thermoelectric generator being characterized in that: the thermoelectric generator comprises a first ring that is at least partially thermally conductive , the first ring being intended to surround the pipe; the thermoelectric generator comprises a second ring which is at least partially thermally conductive, the second ring surrounding the first ring; the thermal insulator connects the first ring to the second ring; each thermoelectric module is placed in the thermal insulator; each thermoelectric module is thermally coupled to the first ring and each thermoelectric module is thermally coupled to the second ring.

Un tel générateur thermoélectrique présente l’avantage, lorsqu’il est associé à la canalisation qu’il entoure, de limiter les déperditions thermiques depuis la canalisation en l’isolant thermiquement convenablement tout en autorisant une production efficace d’énergie électrique par effet thermoélectrique.Such a thermoelectric generator has the advantage, when associated with the pipeline it surrounds, of limiting heat loss from the pipeline by suitably thermally insulating it while allowing efficient production of electrical energy by thermoelectric effect.

Le générateur thermoélectrique peut comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:
- le générateur thermoélectrique comporte des diffuseurs thermiques agencés dans l’isolant thermique, chaque module thermoélectrique étant couplé thermiquement à l’un des premier et deuxième anneaux par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs thermiques;
- chaque diffuseur thermique comporte une première partie adoptant la forme d’un cône tronqué et une deuxième partie agencée dans la continuité de l’extrémité tronquée du cône tronqué, ladite deuxième partie s’étendant depuis ladite première partie de sorte à présenter une face de liaison à l’un des modules thermoélectriques, ladite face de liaison présentant une surface de dimensions inférieures ou égales à une surface dudit module thermoélectrique avec laquelle la face de liaison est liée;
- pour chaque module thermoélectrique, le couplage thermique dudit module thermoélectrique au deuxième anneau est assuré par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs thermiques;
- pour chaque module thermoélectrique, le couplage thermique dudit module thermoélectrique au premier anneau est assuré par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs thermiques;
- pour chaque module thermoélectrique, le couplage thermique dudit module thermoélectrique au deuxième anneau est assuré par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs thermiques et le couplage thermique dudit module thermoélectrique au premier anneau est assuré par l’intermédiaire d’un autre des diffuseurs thermiques;
- le générateur thermoélectrique est tel que: le premier anneau comporte une pluralité de premiers absorbeurs thermiques reliés entre eux; le deuxième anneau comporte une pluralité de deuxièmes absorbeurs thermiques reliés entre eux; chaque module thermoélectrique est couplé thermiquement, d’une part, à l’un des premiers absorbeurs thermiques et, d’autre part, à l’un des deuxièmes absorbeurs thermiques;
- l’isolant thermique est formé par un matériau thermiquement isolant présentant une conductivité thermique comprise entre 0,01 W.m-1.K-1et 0,2 W.m-1.K-1;
- l’isolant thermique présente une résistance en compression strictement supérieure à 50 MPa;
- le générateur thermoélectrique présente un axe central entouré par l’isolant thermique, et chaque module thermoélectrique présente une résistance thermique supérieure ou égale à où N est le nombre de modules thermoélectriques, R1est la distance séparant orthogonalement l’axe central par rapport à une face interne de l’isolant thermique proximale de l’axe central, R2est la distance séparant orthogonalement l’axe central par rapport à une face de l’isolant thermique distale de l’axe central, λ est la conductivité thermique du matériau thermiquement isolant de l’isolant thermique, et H est la dimension dudit module thermoélectrique mesurée parallèlement à l’axe central;
- le premier anneau comporte deux collerettes opposées, les deux collerettes étant à distance de l’isolant thermique.
The thermoelectric generator may further include one or more of the following features:
- the thermoelectric generator comprises thermal diffusers arranged in the thermal insulation, each thermoelectric module being thermally coupled to one of the first and second rings via one of the thermal diffusers;
- each heat diffuser comprises a first part adopting the shape of a truncated cone and a second part arranged in the continuity of the truncated end of the truncated cone, said second part extending from said first part so as to present a face of bonding to one of the thermoelectric modules, said bonding face having a surface of dimensions less than or equal to a surface of said thermoelectric module with which the bonding face is bonded;
- for each thermoelectric module, the thermal coupling of said thermoelectric module to the second ring is ensured via one of the thermal diffusers;
- for each thermoelectric module, the thermal coupling of said thermoelectric module to the first ring is ensured via one of the thermal diffusers;
- for each thermoelectric module, the thermal coupling of said thermoelectric module to the second ring is ensured via one of the thermal diffusers and the thermal coupling of said thermoelectric module to the first ring is ensured via another of the diffusers thermals;
- the thermoelectric generator is such that: the first ring comprises a plurality of first heat absorbers interconnected; the second ring has a plurality of interconnected second heat sinks; each thermoelectric module is thermally coupled, on the one hand, to one of the first thermal absorbers and, on the other hand, to one of the second thermal absorbers;
- the thermal insulation is formed by a thermally insulating material having a thermal conductivity of between 0.01 Wm -1 .K -1 and 0.2 Wm -1 .K -1 ;
- the thermal insulation has a compressive strength strictly greater than 50 MPa;
- the thermoelectric generator has a central axis surrounded by the thermal insulation, and each thermoelectric module has a thermal resistance greater than or equal to where N is the number of thermoelectric modules, R 1 is the distance orthogonally separating the central axis from an internal face of the thermal insulator proximal to the central axis, R 2 is the distance separating orthogonally the central axis from relative to a face of the thermal insulator distal from the central axis, λ is the thermal conductivity of the thermally insulating material of the thermal insulator, and H is the dimension of said thermoelectric module measured parallel to the central axis;
- The first ring has two opposite flanges, the two flanges being at a distance from the thermal insulation.

L’invention est aussi relative à une installation pour le transport d’un fluide, de préférence pétrolier, comportant une canalisation de transport, de préférence sous-marine, du fluide. Cette installation comporte au moins un générateur thermoélectrique tel que décrit, ledit générateur thermoélectrique entourant la canalisation.The invention also relates to an installation for the transport of a fluid, preferably petroleum, comprising a transport pipe, preferably underwater, of the fluid. This installation comprises at least one thermoelectric generator as described, said thermoelectric generator surrounding the pipe.

L’installation peut comporter une gaine configurée pour isoler thermiquement la canalisation et pour générer du courant électrique par effet thermoélectrique, la gaine comportant une pluralité de générateurs thermoélectriques entourant chacun la canalisation.The installation may comprise a sheath configured to thermally insulate the pipeline and to generate electric current by thermoelectric effect, the sheath comprising a plurality of thermoelectric generators each surrounding the pipeline.

Par exemple, les générateurs thermoélectriques sont agencés successivement le long de la canalisation et, pour tout couple de générateurs thermoélectriques adjacents: les premiers anneaux des générateurs thermoélectriques dudit couple peuvent comporter chacun une collerette; lesdites collerettes sont en liaison; la gaine peut comporter un organe thermiquement isolant annulaire agencé entre les générateurs thermoélectriques dudit couple, l’organe thermiquement isolant comportant une rainure annulaire dans laquelle sont insérées lesdites collerettes.For example, the thermoelectric generators are arranged successively along the pipe and, for any pair of adjacent thermoelectric generators: the first rings of the thermoelectric generators of said pair may each comprise a flange; said flanges are connected; the sheath may comprise an annular thermally insulating member arranged between the thermoelectric generators of said pair, the thermally insulating member comprising an annular groove into which said collars are inserted.

Par exemple, pour tout couple de générateurs thermoélectriques adjacents, la gaine comporte un collier de serrage, ledit collier de serrage enserrant l’organe thermiquement isolant agencé entre les générateurs thermoélectriques dudit couple de générateurs thermoélectriques adjacents.For example, for any pair of adjacent thermoelectric generators, the sheath includes a clamp, said clamp clamping the thermally insulating member arranged between the thermoelectric generators of said pair of adjacent thermoelectric generators.

L’invention est aussi relative à un dispositif élémentaire pour la fabrication d’un générateur thermoélectrique pour canalisation. Ce dispositif élémentaire comporte: un premier absorbeur thermique configuré pour entourer partiellement la canalisation et préférentiellement pour coopérer avec une partie de la canalisation; un deuxième absorbeur thermique agencé à distance du premier absorbeur thermique; un élément thermiquement isolant reliant le premier absorbeur thermique au deuxième absorbeur thermique; au moins un module thermoélectrique agencé dans l’élément thermiquement isolant entre le premier absorbeur thermique et le deuxième absorbeur thermique, le module thermoélectrique étant couplé thermiquement au premier absorbeur thermique et couplé thermiquement au deuxième absorbeur thermique.The invention also relates to an elementary device for the manufacture of a thermoelectric generator for a pipeline. This elementary device comprises: a first heat absorber configured to partially surround the pipe and preferably to cooperate with part of the pipe; a second heat absorber arranged at a distance from the first heat absorber; a thermally insulating element connecting the first thermal absorber to the second thermal absorber; at least one thermoelectric module arranged in the thermally insulating element between the first thermal absorber and the second thermal absorber, the thermoelectric module being thermally coupled to the first thermal absorber and thermally coupled to the second thermal absorber.

Par exemple, le dispositif élémentaire comporte un diffuseur thermique s’étendant dans l’élément thermiquement isolant, le couplage thermique du module thermoélectrique au premier absorbeur thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur thermique, le module thermoélectrique étant en liaison avec le deuxième absorbeur thermique.For example, the elementary device comprises a thermal diffuser extending in the thermally insulating element, the thermal coupling of the thermoelectric module to the first thermal absorber being ensured by means of the thermal diffuser, the thermoelectric module being in connection with the second absorber thermal.

Par exemple, le dispositif élémentaire comporte un diffuseur thermique et un diffuseur thermique additionnel s’étendant chacun dans l’élément thermiquement isolant, le couplage thermique du module thermoélectrique au premier absorbeur thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur thermique additionnel et le couplage thermique du module thermoélectrique au deuxième absorbeur thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur thermique.For example, the elementary device comprises a thermal diffuser and an additional thermal diffuser each extending into the thermally insulating element, the thermal coupling of the thermoelectric module to the first thermal absorber being ensured via the additional thermal diffuser and the thermal coupling from the thermoelectric module to the second thermal absorber being provided via the thermal diffuser.

Par exemple, le dispositif élémentaire comporte un diffuseur thermique s’étendant dans l’élément thermiquement isolant, le couplage thermique du module thermoélectrique au deuxième absorbeur thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur thermique, le module thermoélectrique étant en liaison avec le premier absorbeur thermique.For example, the elementary device comprises a thermal diffuser extending in the thermally insulating element, the thermal coupling of the thermoelectric module to the second thermal absorber being ensured by means of the thermal diffuser, the thermoelectric module being in connection with the first absorber thermal.

D’autres avantages et caractéristiques pourront ressortir clairement de la description détaillée qui va suivre.Other advantages and features will become apparent from the detailed description that follows.

Description sommaire des dessinsBrief description of the drawings

L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés et listés ci-dessous.The invention will be better understood on reading the detailed description which follows, given solely by way of non-limiting example and made with reference to the appended drawings listed below.

La figure 1 représente, selon une vue en perspective, un générateur thermoélectrique selon un mode de réalisation particulier de l’invention. FIG. 1 represents, according to a perspective view, a thermoelectric generator according to a particular embodiment of the invention.

La figure 2 représente, selon une vue en perspective, le générateur thermoélectrique de la figure 1 pour lequel un isolant thermique a été retiré afin de visualiser l’intérieur de ce générateur thermoélectrique. FIG. 2 represents, according to a perspective view, the thermoelectric generator of FIG. 1 for which a thermal insulator has been removed in order to visualize the interior of this thermoelectric generator.

La figure 3 illustre le générateur thermoélectrique de la figure 1 vu orthogonalement à un axe central du générateur thermoélectrique, cet axe central étant notamment localement colinéaire à un axe d’une canalisation lorsque ce générateur thermoélectrique entoure la canalisation. FIG. 3 illustrates the thermoelectric generator of FIG. 1 seen orthogonally to a central axis of the thermoelectric generator, this central axis being in particular locally collinear with an axis of a pipe when this thermoelectric generator surrounds the pipe.

La figure 4 illustre le générateur thermoélectrique de la figure 3 pour lequel l’isolant thermique a été retiré afin de visualiser l’intérieur de ce générateur thermoélectrique. FIG. 4 illustrates the thermoelectric generator of FIG. 3 for which the thermal insulation has been removed in order to visualize the interior of this thermoelectric generator.

La figure 5 illustre une vue en coupe simplifiée d’une partie du générateur thermoélectrique selon la coupe A-A de la figure 3. Figure 5 illustrates a simplified sectional view of part of the thermoelectric generator according to section AA of Figure 3.

La figure 6 illustre, selon une vue en perspective, un mode de réalisation particulier d’une installation pour le transport d’un fluide comportant une pluralité de générateurs thermoélectriques par exemple du type illustré en figure 1. FIG. 6 illustrates, in a perspective view, a particular embodiment of an installation for transporting a fluid comprising a plurality of thermoelectric generators, for example of the type illustrated in FIG. 1.

La figure 7 illustre une vue en coupe longitudinale de l’installation représentée en figure 6. Figure 7 illustrates a longitudinal sectional view of the installation shown in Figure 6.

La figure 8 illustre, selon une vue orthogonale à l’axe central du générateur thermoélectrique, une réalisation particulière du générateur thermoélectrique pour lequel l’isolant thermique a été retiré afin de visualiser l’intérieur de ce générateur thermoélectrique. FIG. 8 illustrates, in a view orthogonal to the central axis of the thermoelectric generator, a particular embodiment of the thermoelectric generator for which the thermal insulation has been removed in order to visualize the interior of this thermoelectric generator.

La figure 9 illustre, selon une vue orthogonale à l’axe central du générateur thermoélectrique, une autre réalisation particulière du générateur thermoélectrique pour lequel l’isolant thermique a été retiré afin de visualiser l’intérieur de ce générateur thermoélectrique. FIG. 9 illustrates, in a view orthogonal to the central axis of the thermoelectric generator, another particular embodiment of the thermoelectric generator for which the thermal insulation has been removed in order to visualize the interior of this thermoelectric generator.

La figure 10 illustre, selon une vue en perspective, un dispositif élémentaire pouvant être utilisé pour former le générateur thermoélectrique en particulier du type de la figure 1. Figure 10 illustrates, in a perspective view, an elementary device that can be used to form the thermoelectric generator in particular of the type of Figure 1.

La figure 11 illustre, selon une vue en perspective, le dispositif élémentaire de la figure 10 dépourvu de son élément thermiquement isolant pour visualiser l’intérieur de ce dispositif élémentaire. FIG. 11 illustrates, in a perspective view, the elementary device of FIG. 10 without its thermally insulating element in order to view the interior of this elementary device.

Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments.In these figures, the same references are used to designate the same elements.

Description détailléedetailed description

Le générateur thermoélectrique selon la présente invention propose une solution permettant d’isoler thermiquement une canalisation tout en permettant une génération efficace d’énergie électrique notamment en plaçant des modules thermoélectriques dans un isolant thermique.The thermoelectric generator according to the present invention proposes a solution making it possible to thermally insulate a pipeline while allowing efficient generation of electrical energy, in particular by placing thermoelectric modules in a thermal insulator.

De préférence, cette solution est tout particulièrement intéressante pour une application sur une canalisation sous-marine permettant d’extraire un fluide comme, par exemple, un produit pétrolier. En effet, une telle canalisation est généralement isolée thermiquement pour éviter le colmatage ou la sédimentation du fluide qu’elle transporte en cas d’arrêt de l’extraction du fluide via cette canalisation. Le fait de placer les modules thermoélectriques dans l’isolant thermique permet de limiter les fuites thermiques vers l’extérieur de la canalisation, et de combiner la fonction d’isolation thermique et la fonction de générateur thermoélectrique qui sont généralement antinomiques. En effet, le générateur thermoélectrique doit garantir un bon échange de chaleur entre les modules thermoélectriques et deux sources de chaleur à températures différentes (car ces modules thermoélectriques exploitent une différence de température pour générer de l’électricité), alors qu’une isolation thermique permet de limiter au maximum l’échange de chaleur entre ces deux sources de chaleur que peuvent former respectivement le fluide circulant dans la canalisation et par exemple l’eau de mer formant l’environnement extérieur à la canalisation.Preferably, this solution is very particularly interesting for an application on an underwater pipe making it possible to extract a fluid such as, for example, a petroleum product. Indeed, such a pipe is generally thermally insulated to avoid clogging or sedimentation of the fluid it transports in the event of a stoppage of the extraction of the fluid via this pipe. Placing the thermoelectric modules in the thermal insulation makes it possible to limit thermal leaks to the outside of the pipe, and to combine the function of thermal insulation and the function of thermoelectric generator which are generally contradictory. Indeed, the thermoelectric generator must guarantee a good heat exchange between the thermoelectric modules and two heat sources at different temperatures (because these thermoelectric modules exploit a temperature difference to generate electricity), while thermal insulation allows to limit as much as possible the exchange of heat between these two sources of heat which the fluid circulating in the pipe and, for example, the sea water forming the environment outside the pipe can form respectively.

Dans la présente description, par «compris entre deux valeurs», il est notamment entendu que les deux valeurs bornant la plage correspondante sont incluses.In the present description, by “included between two values”, it is understood in particular that the two values limiting the corresponding range are included.

Dans la présente description, par «l’un des éléments A et B», il est entendu l’élément A ou l’élément B. Consécutivement à cette formulation «l’un des éléments A et B», «l’autre des éléments A et B» correspond à l’élément différent de celui précédemment choisi parmi l’élément A et l’élément B.In the present description, by “one of the elements A and B”, it is understood the element A or the element B. Following this formulation “one of the elements A and B”, “the other of the elements A and B” corresponds to the element different from that previously chosen among element A and element B.

Dans la présente description, par «à base de», il est notamment entendu «comporte au moins majoritairement» ou, si cela est applicable, «est constitué par» dans le sens où «un élément à base d’un matériau» peut être, si applicable, formé uniquement par ce matériau.In the present description, by "based on", it is particularly understood "comprises at least a majority" or, if applicable, "consists of" in the sense that "an element based on a material" can be , if applicable, formed solely by this material.

Dans la présente description, par «couplage thermique», il est préférentiellement entendu «relié thermiquement», c’est-à-dire qu’il existe un lien permettant un transfert thermique notamment entre deux éléments couplés thermiquement. Par exemple, ce lien peut être une liaison entre les deux éléments couplés thermiquement, par exemple cette liaison peut être un contact entre ces deux éléments ou un collage de ces deux éléments, ou encore une pâte thermique (par exemple une pâte d’argent) interposée entre et en contact avec ces deux éléments. Alternativement, le lien peut comporter un organe tiers, aussi appelé diffuseur thermique, interposé entre les deux éléments couplés thermiquement pour permettre le transfert d’énergie thermique entre ces deux éléments par l’intermédiaire de cet organe tiers.In the present description, by "thermal coupling", it is preferably understood "thermally connected", that is to say that there is a link allowing a heat transfer in particular between two thermally coupled elements. For example, this link can be a link between the two thermally coupled elements, for example this link can be a contact between these two elements or a bonding of these two elements, or even a thermal paste (for example a silver paste) interposed between and in contact with these two elements. Alternatively, the link may include a third member, also called a thermal diffuser, interposed between the two thermally coupled elements to allow the transfer of thermal energy between these two elements via this third member.

Une énergie thermique est notamment de la chaleur.Thermal energy is in particular heat.

Dans la présente description, «l’axe central» d’un anneau ou d’une couronne est notamment l’axe qui est entouré par cet anneau ou cette couronne et qui passe par le centre de cet anneau ou de cette couronne. De préférence, l’anneau ou la couronne présente un profil en forme de cercle et le centre de ce cercle correspond au centre de l’anneau ou de la couronne. Ainsi, l’épaisseur de l’anneau ou de la couronne est notamment mesurée orthogonalement à son axe central et la largeur, aussi appelée dimension transversale ou dimension axiale, de l’anneau ou de la couronne est notamment mesurée parallèlement à son axe central.In the present description, the “central axis” of a ring or a crown is in particular the axis which is surrounded by this ring or this crown and which passes through the center of this ring or this crown. Preferably, the ring or the crown has a profile in the shape of a circle and the center of this circle corresponds to the center of the ring or of the crown. Thus, the thickness of the ring or of the crown is in particular measured orthogonally to its central axis and the width, also called transverse dimension or axial dimension, of the ring or of the crown is in particular measured parallel to its central axis.

L’invention est relative à un générateur 100 thermoélectrique pour canalisation 1000 dont des exemples de réalisation sont illustrés notamment aux figures 1 à 9. Par exemple, la canalisation 1000 (visible seulement en figures 6 et 7) est une canalisation en acier. La canalisation 1000 est notamment une canalisation de transport d’un fluide. Ce générateur thermoélectrique 100 comporte l’isolant thermique 101 (notamment visible en figures 1, 3, 5, 6 et 7) de préférence configuré pour entourer la canalisation 1000. De préférence, l’isolant thermique 101 est annulaire et de préférence circulaire. Autrement dit, le générateur 100 thermoélectrique peut comporter une couronne de matériau thermiquement isolant, cette couronne formant l’isolant thermique 101, une telle couronne permet d’isoler thermiquement localement la canalisation 1000 lorsque le générateur 100 thermoélectrique y est monté comme illustré en figures 6 et 7. Par la suite, «l’isolant thermique 101» fait, de préférence, référence à la couronne de matériau thermiquement isolant. Le générateur 100 thermoélectrique comporte les modules 102 thermoélectriques (visibles notamment en figures 2, 5, 7, 8, 9 et 11) placés (c’est-à-dire agencés) chacun dans l’isolant thermique 101. Le générateur 100 thermoélectrique comporte un premier anneau 103 au moins en partie thermiquement conducteur, le premier anneau 103 étant destiné à entourer la canalisation 1000 et de préférence à être couplé thermiquement à la canalisation 1000 pour capter de la chaleur issue de la canalisation 1000, notamment de la chaleur issue du fluide circulant dans cette canalisation 1000. Par exemple, le couplage thermique du premier anneau 103 à la canalisation 1000 peut être assuré par un contact du premier anneau 103 avec la canalisation 1000. Selon un autre exemple, le couplage thermique du premier anneau 103 à la canalisation 1000 peut être assuré par interposition d’un adhésif thermiquement conducteur, d’une pâte thermique comme par exemple une pâte d’argent, ou d’un élément en graphite souple (aussi appelé pad de graphite souple), reliant le premier anneau 103 à la canalisation 1000 et dont la fonction est d’optimiser l’échange thermique depuis la canalisation 1000 vers le premier anneau 103. Le générateur 100 thermoélectrique comporte un deuxième anneau 104 au moins en partie thermiquement conducteur. Le deuxième anneau 104 entoure le premier anneau 103. L’isolant thermique 101 relie le premier anneau 103 au deuxième anneau 104. Selon une autre formulation, l’isolant thermique 101 sépare le premier anneau 103 du deuxième anneau 104. Ainsi, l’isolant thermique 101 est préférentiellement en contact avec le premier anneau 103 et en contact avec le deuxième anneau 104. Chaque module 102 thermoélectrique est couplé thermiquement au premier anneau 103. Chaque module 102 thermoélectrique est couplé thermiquement au deuxième anneau 104. Autrement dit, le générateur 100 thermoélectrique est configuré pour soumettre chacun des modules 102 thermoélectriques à une différence de température en utilisant deux sources de chaleur, situées de part et d’autre de l’isolant thermique 101, et à l’aide des premier et deuxième anneaux 103, 104 qui permettent de capter de l’énergie thermique de ces deux sources de chaleur. Ceci présente l’avantage de combiner la fonction d’isolation thermique de la canalisation 1000 et de génération de courant par effet thermoélectrique de manière efficace tout en limitant les déperditions thermiques depuis la canalisation 1000 vers son environnement extérieur au travers du générateur 100 thermoélectrique puisque les modules 102 thermoélectriques sont placés dans l’isolant thermique 101 et sont, de préférence, enrobés par l’isolant thermique 101.The invention relates to a thermoelectric generator 100 for pipe 1000, examples of embodiments of which are illustrated in particular in FIGS. 1 to 9. For example, pipe 1000 (visible only in FIGS. 6 and 7) is a steel pipe. Pipe 1000 is in particular a pipe for transporting a fluid. This thermoelectric generator 100 comprises the thermal insulation 101 (notably visible in Figures 1, 3, 5, 6 and 7) preferably configured to surround the pipe 1000. Preferably, the thermal insulation 101 is annular and preferably circular. In other words, the thermoelectric generator 100 may comprise a crown of thermally insulating material, this crown forming the thermal insulator 101, such a crown makes it possible to locally thermally insulate the pipe 1000 when the thermoelectric generator 100 is mounted therein as illustrated in FIGS. 6 and 7. Hereafter, "thermal insulator 101" preferably refers to the crown of thermally insulating material. The thermoelectric generator 100 comprises the thermoelectric modules 102 (visible in particular in FIGS. 2, 5, 7, 8, 9 and 11) each placed (that is to say arranged) in the thermal insulator 101. The thermoelectric generator 100 comprises a first ring 103 at least partially thermally conductive, the first ring 103 being intended to surround the pipe 1000 and preferably to be thermally coupled to the pipe 1000 to capture heat from the pipe 1000, in particular heat from the fluid circulating in this pipe 1000. For example, the thermal coupling of the first ring 103 to the pipe 1000 can be ensured by a contact of the first ring 103 with the pipe 1000. According to another example, the thermal coupling of the first ring 103 to the pipe 1000 can be ensured by the interposition of a thermally conductive adhesive, a thermal paste such as for example a silver paste, or a flexible graphite element (also called a flexible graphite pad), connecting the first ring 103 to the pipe 1000 and whose function is to optimize the heat exchange from the pipe 1000 to the first ring 103. The thermoelectric generator 100 comprises a second ring 104 at least partially thermally conductive. The second ring 104 surrounds the first ring 103. The thermal insulator 101 connects the first ring 103 to the second ring 104. According to another formulation, the thermal insulator 101 separates the first ring 103 from the second ring 104. Thus, the insulator 101 is preferably in contact with the first ring 103 and in contact with the second ring 104. Each thermoelectric module 102 is thermally coupled to the first ring 103. Each thermoelectric module 102 is thermally coupled to the second ring 104. In other words, the generator 100 thermoelectric is configured to subject each of the thermoelectric modules 102 to a temperature difference using two heat sources, located on either side of the thermal insulation 101, and using the first and second rings 103, 104 which capture thermal energy from these two heat sources. This has the advantage of combining the function of thermal insulation of the pipe 1000 and of current generation by thermoelectric effect in an effective manner while limiting the heat losses from the pipe 1000 to its external environment through the thermoelectric generator 100 since the thermoelectric modules 102 are placed in thermal insulation 101 and are preferably coated with thermal insulation 101.

Dans une configuration d’utilisation du générateur 100 thermoélectrique, ce dernier est monté à la canalisation 1000 alors appelée canalisation 1000 de transport du fluide F (figures 6 et 7) représenté schématiquement par des flèches ondulées, ce fluide F formant l’une des deux sources de chaleur et l’environnement extérieur à la canalisation 1000 et situé autour du générateur 100 thermoélectrique formant l’autre des deux sources de chaleur. Ainsi, le générateur 100 thermoélectrique peut adopter la forme générale d’une couronne.In a configuration of use of the thermoelectric generator 100, the latter is mounted on the pipe 1000 then called pipe 1000 for transporting the fluid F (FIGS. 6 and 7) represented schematically by wavy arrows, this fluid F forming one of the two heat sources and the environment outside the pipe 1000 and located around the thermoelectric generator 100 forming the other of the two heat sources. Thus, the thermoelectric generator 100 can adopt the general shape of a crown.

Autrement dit, le générateur 100 thermoélectrique est capable de fournir un courant électrique par effet Seebeck grâce aux modules 102 thermoélectriques et à la différence de température qui existe entre les deux sources de chaleur. Le générateur 100 thermoélectrique est donc configuré, dans la configuration d’utilisation, pour soumettre chacun des modules 102 thermoélectriques à une différence de température entre une première température issue d’une énergie thermique captée par le premier anneau 103 et une deuxième température issue d’une énergie thermique captée par le deuxième anneau 104. L’énergie thermique captée par le premier anneau 103 est issue de la température du fluide, formant alors l’une des sources de chaleur, circulant dans la canalisation 1000 et l’énergie thermique captée par le deuxième anneau 104 est issue de l’environnement extérieur, formant alors l’autre des sources de chaleur, à la canalisation 1000 comme par exemple de l’eau de mer. Pour cela, chaque module 102 thermoélectrique peut comporter des première et deuxième faces opposées, le couplage thermique de chaque module 102 thermoélectrique au premier anneau 103 se faisant via la première face du module 102 thermoélectrique et le couplage thermique de chaque module 102 thermoélectrique au deuxième anneau 104 se faisant via la deuxième face du module 102 thermoélectrique en vue de soumettre le module 102 thermoélectrique, entre ses première et deuxième faces opposées, à une différence de température lui permettant de générer de l’électricité dans la configuration d’utilisation.In other words, the thermoelectric generator 100 is capable of supplying an electric current by Seebeck effect thanks to the thermoelectric modules 102 and to the temperature difference which exists between the two heat sources. The thermoelectric generator 100 is therefore configured, in the configuration of use, to subject each of the thermoelectric modules 102 to a temperature difference between a first temperature resulting from a thermal energy captured by the first ring 103 and a second temperature resulting from a thermal energy captured by the second ring 104. The thermal energy captured by the first ring 103 comes from the temperature of the fluid, then forming one of the heat sources, circulating in the pipe 1000 and the thermal energy captured by the second ring 104 comes from the external environment, then forming the other of the heat sources, to the pipe 1000 such as for example sea water. For this, each thermoelectric module 102 can comprise first and second faces opposite sides, the thermal coupling of each thermoelectric module 102 to the first ring 103 taking place via the first face of the thermoelectric module 102 and the thermal coupling of each thermoelectric module 102 to the second ring 104 taking place via the second face of the thermoelectric module 102 with a view to subjecting the thermoelectric module 102, between its first and second opposite faces, to a temperature difference allowing it to generate electricity in the configuration of use.

Il résulte de ce qui a été décrit ci-dessus que la fonction du premier anneau 103 est de récupérer, dans la configuration d’utilisation, de l’énergie thermique issue du fluide circulant dans la canalisation 1000. C’est pour cela que le premier anneau 103 est au moins en partie thermiquement conducteur et est configuré pour entourer la canalisation 1000 et pour être couplé thermiquement à la canalisation 1000. La canalisation 1000 est alors thermiquement conductrice pour permettre la diffusion de chaleur depuis le fluide vers le premier anneau 103.It follows from what has been described above that the function of the first ring 103 is to recover, in the configuration of use, thermal energy from the fluid flowing in the pipe 1000. This is why the first ring 103 is at least partially thermally conductive and is configured to surround pipe 1000 and to be thermally coupled to pipe 1000. Pipe 1000 is then thermally conductive to allow heat diffusion from the fluid to first ring 103.

Il résulte de ce qui a été décrit ci-dessus que la fonction du deuxième anneau 104 est de récupérer, dans la configuration d’utilisation, de l’énergie thermique issue de l’environnement extérieur à la canalisation 1000 comme par exemple de l’énergie thermique issue de l’eau de mer.It follows from what has been described above that the function of the second ring 104 is to recover, in the configuration of use, thermal energy from the environment external to the pipe 1000 such as, for example, the heat energy from sea water.

En ce sens, les premier et deuxième anneaux 103, 104 sont, par exemple, à base d’acier ou d’aluminium. Bien entendu, tout autre type de matériau adapté pour réaliser les fonctions des premier et deuxième anneaux 103, 104 peut être utilisé. Comme il le sera vu par la suite, les premier et deuxième anneaux 103, 104 peuvent être chacun formés par un assemblage de pièces, appelées par la suite absorbeurs 108, 109 thermiques. De préférence, ces absorbeurs 108, 109 thermiques sont à base d’acier ou à base d’aluminium et encore plus préférentiellement constitués d’acier ou d’aluminium.In this sense, the first and second rings 103, 104 are, for example, based on steel or aluminum. Of course, any other type of material suitable for carrying out the functions of the first and second rings 103, 104 can be used. As will be seen later, the first and second rings 103, 104 can each be formed by an assembly of parts, hereinafter called thermal absorbers 108, 109. Preferably, these heat absorbers 108, 109 are steel-based or aluminum-based and even more preferably made of steel or aluminum.

Les premier et deuxième anneaux 103, 104 peuvent comporter un matériau présentant une conductivité thermique strictement supérieure à 5 W.m-1.K-1. Préférentiellement, les premier et deuxième anneaux 103, 104 sont chacun à base d’un matériau métallique présentant une conductivité thermique comprise entre 20 W.m-1.K-1et 400 W.m-1.K-1. De telles conductivités thermiques sont adaptées pour capter de la chaleur.The first and second rings 103, 104 may comprise a material having a thermal conductivity strictly greater than 5 Wm -1 .K -1 . Preferably, the first and second rings 103, 104 are each based on a metallic material having a thermal conductivity of between 20 Wm -1 .K -1 and 400 Wm -1 .K -1 . Such thermal conductivities are suitable for capturing heat.

De préférence, les premier et deuxième anneaux 103, 104 sont coaxiaux, ceci permettant notamment d’homogénéiser l’épaisseur de l’isolant thermique 101 entre ces premier et deuxième anneaux 103, 104 en vue d’assurer une isolation thermique adaptée de la canalisation 1000.Preferably, the first and second rings 103, 104 are coaxial, this notably making it possible to homogenize the thickness of the thermal insulation 101 between these first and second rings 103, 104 with a view to ensuring suitable thermal insulation of the pipe. 1000.

De préférence, l’isolant thermique 101 présente une circonférence interne et une circonférence externe séparées d’une distance de séparation maximale définissant l’épaisseur, dite «épaisseur maximale», de l’isolant thermique 101 séparant le premier anneau 103 du deuxième anneau 104. Cette distance de séparation maximale est notamment mesurée radialement par rapport au premier anneau 103 et notamment, le cas échéant, par rapport à l’axe longitudinal de la canalisation 1000 entourée par le générateur 100 thermoélectrique.Preferably, the thermal insulation 101 has an internal circumference and an external circumference separated by a maximum separation distance defining the thickness, called "maximum thickness", of the thermal insulation 101 separating the first ring 103 from the second ring 104 This maximum separation distance is in particular measured radially with respect to the first ring 103 and in particular, where appropriate, with respect to the longitudinal axis of the pipe 1000 surrounded by the thermoelectric generator 100.

De préférence, le premier anneau 103 est fixé, par exemple par collage, à l’isolant thermique 101 notamment à la circonférence interne de l’isolant thermique 101. Le deuxième anneau 104 est préférentiellement fixé, par exemple par collage, à l’isolant thermique 101 notamment à la circonférence externe de l’isolant thermique 101. Ainsi, l’épaisseur de l’isolant thermique 101 peut correspondre à la distance séparant radialement le premier anneau 103 du deuxième anneau 104. Le collage décrit dans le présent paragraphe peut être assuré par le matériau de l’isolant thermique 101.Preferably, the first ring 103 is fixed, for example by gluing, to the thermal insulator 101 in particular to the internal circumference of the thermal insulator 101. The second ring 104 is preferably fixed, for example by gluing, to the insulator 101 in particular to the outer circumference of the thermal insulator 101. Thus, the thickness of the thermal insulator 101 can correspond to the distance radially separating the first ring 103 from the second ring 104. The bonding described in this paragraph can be ensured by the material of the thermal insulation 101.

Lorsque l’isolant thermique 101 est fixé aux premier et deuxième anneaux 103, 104, il assure l’entretoisement des premier et deuxième anneaux 103, 104.When the thermal insulator 101 is attached to the first and second rings 103, 104, it ensures the bracing of the first and second rings 103, 104.

De préférence, l’isolant thermique 101 est un matériau solide.Preferably, the thermal insulator 101 is a solid material.

L’épaisseur de l’isolant thermique 101 est, de préférence, comprise entre 7 mm et 21 cm. Ceci est tout particulièrement adapté pour isoler thermiquement de manière convenable la canalisation 1000 par exemple lorsque cette canalisation 1000 présente un diamètre compris entre 10 cm et 60 cm, notamment lorsque cette canalisation 1000 est destinée à être placée au niveau d’un fond marin. Si l’environnement extérieur à la canalisation 1000 est l’air, une isolation thermique plus faible de cette canalisation 1000 peut être envisagée par rapport au cas où l’environnement extérieur à la canalisation 1000 est de l’eau de mer.The thickness of the thermal insulation 101 is preferably between 7 mm and 21 cm. This is particularly suitable for suitably thermally insulating the pipe 1000, for example when this pipe 1000 has a diameter of between 10 cm and 60 cm, in particular when this pipe 1000 is intended to be placed at the level of a seabed. If the environment outside the pipe 1000 is the air, a lower thermal insulation of this pipe 1000 can be considered compared to the case where the environment outside the pipe 1000 is sea water.

Selon un exemple particulier où le fluide circulant dans la canalisation 1000 est un produit pétrolier et pour lequel la canalisation 1000 est immergée au niveau d’un fond marin, la différence de température entre les deux sources de chaleur exploitées en vue de fournir un courant par effet Seebeck est celle qui existe entre la température du produit pétrolier (par exemple comprise entre 45°C et 100°C) et la température de l’eau de mer au niveau du générateur 100 thermoélectrique qui est bien entendu strictement inférieure à la température du produit pétrolier. Cette température de l’eau de mer est, par exemple, comprise entre 0°C et 10°C, et notamment égale à 4°C.According to a particular example where the fluid circulating in the pipe 1000 is a petroleum product and for which the pipe 1000 is submerged at the level of a seabed, the temperature difference between the two heat sources used with a view to supplying a current by Seebeck effect is that which exists between the temperature of the petroleum product (for example between 45° C. and 100° C.) and the temperature of the sea water at the level of the thermoelectric generator 100 which is of course strictly lower than the temperature of the petroleum product. This temperature of the sea water is, for example, between 0°C and 10°C, and in particular equal to 4°C.

Il a été évoqué ci-dessus comment récupérer de manière efficace des énergies thermiques de part et d’autre de l’isolant thermique 101 à l’aide des premier et deuxième anneaux 103, 104. Il existe aussi un besoin de trouver une solution efficace pour diffuser des énergies thermiques issues de ces énergies thermiques récupérées, toujours avec le moins de déperdition possible jusqu’aux modules 102 thermoélectriques agencés dans l’isolant thermique 101 en vue de soumettre chacun de ces modules 102 thermoélectriques à une différence de température lui permettant de fournir du courant dans la configuration d’utilisation générateur 100 thermoélectrique. Pour répondre à ce besoin, le générateur 100 thermoélectrique peut préférentiellement comporter des diffuseurs 105a, 105b thermiques (par exemple visibles en figures 2, 4, 5, 7, 8, 9 et 11) agencés dans l’isolant thermique 101. Chaque module 102 thermoélectrique est couplé thermiquement à l’un des premier et deuxième anneaux 103, 104 par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs 105a, 105b thermiques qui, le cas échéant, participe à former le couplage thermique correspondant évoqué précédemment. De préférence, les diffuseurs 105a, 105b thermiques s’étendent dans l’isolant thermique 101. De tels diffuseurs 105a, 105b thermiques présentent l’avantage de permettre de concentrer de l’énergie thermique vers les modules 102 thermoélectriques, en particulier lorsqu’ils sont placés à distance du premier anneau 103 correspondant et/ou du deuxième anneau 104 correspondant.It was mentioned above how to efficiently recover thermal energies on either side of the thermal insulation 101 using the first and second rings 103, 104. There is also a need to find an effective solution to diffuse thermal energies resulting from these recovered thermal energies, always with the least possible loss up to the thermoelectric modules 102 arranged in the thermal insulation 101 with a view to subjecting each of these thermoelectric modules 102 to a temperature difference allowing it to supply current in the configuration of use thermoelectric generator 100. To meet this need, the thermoelectric generator 100 can preferably include thermal diffusers 105a, 105b (for example visible in FIGS. 2, 4, 5, 7, 8, 9 and 11) arranged in the thermal insulation 101. Each module 102 thermoelectric is thermally coupled to one of the first and second rings 103, 104 via one of the thermal diffusers 105a, 105b which, if necessary, participates in forming the corresponding thermal coupling mentioned above. Preferably, the thermal diffusers 105a, 105b extend into the thermal insulation 101. Such thermal diffusers 105a, 105b have the advantage of making it possible to concentrate thermal energy towards the thermoelectric modules 102, in particular when they are placed at a distance from the corresponding first ring 103 and/or from the corresponding second ring 104.

Chaque module 102 thermoélectrique étant placé dans l’isolant thermique 101, il peut être:
- en liaison avec l’un des premier et deuxième anneaux 103, 104 et à distance de l’autre des premier et deuxième anneaux 103, 104 (figures 2, 4 et 8), la liaison pouvant être assurée par un contact du module 102 thermoélectrique avec le premier ou le deuxième anneau 103, 104 concerné, ou par un adhésif thermiquement conducteur ou par de la pâte thermique comme de la pâte d’argent reliant le module 102 thermoélectrique au premier ou deuxième anneau 103, 104 concerné, ou
- à distance des premier et deuxième anneaux 103, 104 (figure 9).
Ces possibilités sont décrites ci-après dans trois exemples de réalisation.
Each thermoelectric module 102 being placed in the thermal insulation 101, it can be:
- in connection with one of the first and second rings 103, 104 and at a distance from the other of the first and second rings 103, 104 (FIGS. 2, 4 and 8), the connection being able to be ensured by a contact of the module 102 thermoelectric with the first or second ring 103, 104 concerned, or by a thermally conductive adhesive or by thermal paste such as silver paste connecting the thermoelectric module 102 to the first or second ring 103, 104 concerned, or
- At a distance from the first and second rings 103, 104 (Figure 9).
These possibilities are described below in three exemplary embodiments.

Selon un premier exemple de réalisation en particulier tel qu’illustré de manière non limitative en figures 2, 4, 5, pour chaque module 102 thermoélectrique, le couplage thermique dudit module 102 thermoélectrique au deuxième anneau 104 est assuré par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs 105a thermiques. Dans ce cas, chaque diffuseur 105a thermique s’étend préférentiellement, dans l’isolant thermique 101, depuis le deuxième anneau 104 pour venir en liaison avec l’un des modules 102 thermoélectriques correspondant. De préférence, les modules 102 thermoélectriques sont chacun en liaison avec le premier anneau 103. Autrement dit, de préférence, pour chaque module 102 thermoélectrique, le couplage thermique dudit module 102 thermoélectrique au premier anneau 103 est tel que ledit module 102 thermoélectrique est en liaison avec le premier anneau 103, cette liaison assure donc le couplage thermique. Ainsi, selon cet exemple, chaque module 102 thermoélectrique est plus proche du premier anneau 103 que du deuxième anneau 104. Ce premier exemple de réalisation présente l’avantage d’utiliser des modules 102 thermoélectriques dont l’épaisseur est strictement inférieure à celle de l’isolant thermique 101 de sorte à bénéficier d’une bonne isolation thermique de la canalisation 1000 et de faciliter l’assemblage du générateur 100 thermoélectrique. De préférence, les diffuseurs 105a thermiques s’étendent ici chacun radialement depuis le deuxième anneau 104, notamment vers le centre du deuxième anneau 104. Sur les figures 2 et 4, le premier exemple de réalisation est tel que le générateur 100 thermoélectrique comporte de manière non limitative six diffuseurs 105a thermiques et six modules 102 thermoélectriques.According to a first exemplary embodiment in particular as illustrated in a non-limiting manner in FIGS. 2, 4, 5, for each thermoelectric module 102, the thermal coupling of said thermoelectric module 102 to the second ring 104 is ensured via the one of the thermal diffusers 105a. In this case, each thermal diffuser 105a preferentially extends, in the thermal insulation 101, from the second ring 104 to come into contact with one of the corresponding thermoelectric modules 102. Preferably, the thermoelectric modules 102 are each connected to the first ring 103. In other words, preferably, for each thermoelectric module 102, the thermal coupling of said thermoelectric module 102 to the first ring 103 is such that said thermoelectric module 102 is connected with the first ring 103, this connection therefore ensures the thermal coupling. Thus, according to this example, each thermoelectric module 102 is closer to the first ring 103 than to the second ring 104. This first embodiment has the advantage of using thermoelectric modules 102 whose thickness is strictly less than that of the thermal insulation 101 so as to benefit from good thermal insulation of the pipe 1000 and facilitate the assembly of the 100 thermoelectric generator. Preferably, the thermal diffusers 105a here each extend radially from the second ring 104, in particular towards the center of the second ring 104. In FIGS. 2 and 4, the first embodiment is such that the thermoelectric generator 100 comprises so non-limiting six thermal diffusers 105a and six thermoelectric modules 102.

Selon un deuxième exemple de réalisation en particulier tel qu’illustré de manière non limitative en figure 8, pour chaque module 102 thermoélectrique, le couplage thermique dudit module 102 thermoélectrique au premier anneau 103 est assuré par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs 105a thermiques. Dans ce cas, chaque diffuseur 105a thermique s’étend préférentiellement, dans l’isolant thermique 101, depuis le premier anneau 103 pour venir en liaison avec l’un des modules 102 thermoélectriques correspondant. De préférence, les modules 102 thermoélectriques sont chacun en liaison avec le deuxième anneau 104. Autrement dit, de préférence, pour chaque module 102 thermoélectrique, le couplage thermique dudit module 102 thermoélectrique au deuxième anneau 104 est tel que ledit module 102 thermoélectrique est en liaison avec le deuxième anneau 104, cette liaison assurant donc le couplage thermique correspondant. Ce deuxième exemple de réalisation est une alternative fonctionnelle au premier exemple de réalisation. De préférence, les diffuseurs 105a thermiques s’étendent ici chacun radialement depuis le premier anneau 103, notamment vers une direction opposée au centre du premier anneau 103. Sur la figure 8, le deuxième exemple de réalisation est tel que le générateur 100 thermoélectrique comporte de manière non limitative six diffuseurs 105a thermiques et six modules 102 thermoélectriques.According to a second exemplary embodiment in particular as illustrated in a non-limiting manner in FIG. 8, for each thermoelectric module 102, the thermal coupling of said thermoelectric module 102 to the first ring 103 is ensured via one of the diffusers 105a thermal. In this case, each thermal diffuser 105a preferentially extends, in the thermal insulator 101, from the first ring 103 to come into contact with one of the corresponding thermoelectric modules 102. Preferably, the thermoelectric modules 102 are each connected to the second ring 104. In other words, preferably, for each thermoelectric module 102, the thermal coupling of said thermoelectric module 102 to the second ring 104 is such that said thermoelectric module 102 is connected with the second ring 104, this connection thus ensuring the corresponding thermal coupling. This second embodiment is a functional alternative to the first embodiment. Preferably, the thermal diffusers 105a here each extend radially from the first ring 103, in particular towards a direction opposite to the center of the first ring 103. In FIG. 8, the second example embodiment is such that the thermoelectric generator 100 comprises non-limiting manner six thermal diffusers 105a and six thermoelectric modules 102.

Selon un troisième exemple de réalisation tel que par exemple illustré en figure 9, les modules 102 thermoélectriques sont à distance des premier et deuxième anneaux 103, 104. Dans ce cas, pour chaque module 102 thermoélectrique, le couplage thermique dudit module 102 thermoélectrique au deuxième anneau 104 est assuré par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs 105a thermiques, de préférence, ledit un des diffuseurs 105a thermiques s’étend, dans l’isolant thermique 101, notamment depuis le deuxième anneau 104 pour venir en liaison avec le module 102 thermoélectrique. Par ailleurs, pour chaque module 102 thermoélectrique, le couplage thermique dudit module 102 thermoélectrique au premier anneau 103 est assuré par l’intermédiaire d’un autre des diffuseurs 105b thermiques, de préférence cet autre des diffuseurs 105b thermiques s’étend, dans l’isolant thermique 101, notamment depuis le premier anneau 103 pour venir en liaison avec le module 102 thermoélectrique. Ce troisième exemple de réalisation est une alternative fonctionnelle aux premier et deuxième exemples de réalisation. De préférence, les diffuseurs thermiques référencés 105a s’étendent ici chacun radialement depuis le deuxième anneau 104, notamment vers le centre du deuxième anneau 104. De préférence, les diffuseurs thermiques référencés 105b s’étendent ici chacun radialement depuis le premier anneau 103, notamment vers une direction opposée au centre du premier anneau 103. Sur la figure 9, le troisième exemple de réalisation est tel que le générateur 100 thermoélectrique comporte de manière non limitative douze diffuseurs 105a, 105b thermiques et six modules 102 thermoélectriques.According to a third exemplary embodiment such as for example illustrated in FIG. 9, the thermoelectric modules 102 are at a distance from the first and second rings 103, 104. In this case, for each thermoelectric module 102, the thermal coupling of said thermoelectric module 102 to the second ring 104 is ensured via one of the thermal diffusers 105a, preferably, said one of the thermal diffusers 105a extends, in the thermal insulation 101, in particular from the second ring 104 to come into contact with the module 102 thermoelectric. Furthermore, for each thermoelectric module 102, the thermal coupling of said thermoelectric module 102 to the first ring 103 is ensured via another of the thermal diffusers 105b, preferably this other of the thermal diffusers 105b extends, in the thermal insulation 101, in particular from the first ring 103 to come into contact with the module 102 thermoelectric. This third example embodiment is a functional alternative to the first and second example embodiments. Preferably, the thermal diffusers referenced 105a here each extend radially from the second ring 104, in particular towards the center of the second ring 104. Preferably, the thermal diffusers referenced 105b each extend here radially from the first ring 103, in particular towards a direction opposite to the center of the first ring 103. In FIG. 9, the third embodiment is such that the thermoelectric generator 100 comprises, in a non-limiting manner, twelve thermal diffusers 105a, 105b and six thermoelectric modules 102.

De préférence, pour chaque diffuseur 105a, 105b thermique en liaison avec l’un des modules 102 thermoélectriques, cette liaison du diffuseur 105a, 105b thermique avec le module 102 thermoélectrique peut :
- être un contact entre le diffuseur 105a thermique et le module 102 thermoélectrique, ou
- de préférence, comporter, c’est-à-dire par exemple être assurée par, un adhésif thermiquement conducteur, ou de la pâte thermique comme de la pâte d’argent, reliant le diffuseur 105a, 105b thermique au module 102 thermoélectrique pour améliorer le transfert thermique entre le module 102 thermoélectrique et le diffuseur 105a, 105b thermique.
Preferably, for each thermal diffuser 105a, 105b in connection with one of the thermoelectric modules 102, this connection of the thermal diffuser 105a, 105b with the thermoelectric module 102 can:
- be a contact between the thermal diffuser 105a and the thermoelectric module 102, or
- preferably include, that is to say for example be provided by, a thermally conductive adhesive, or thermal paste such as silver paste, connecting the thermal diffuser 105a, 105b to the thermoelectric module 102 to improve the heat transfer between the thermoelectric module 102 and the heat diffuser 105a, 105b.

De préférence, chaque liaison d’un des modules 102 thermoélectriques avec l’un des anneaux, c’est-à-dire le premier anneau 103 ou le deuxième anneau 104, peut:
- être un contact entre l’anneau correspondant et le module 102 thermoélectrique, ou
- de préférence, comporter, c’est-à-dire par exemple être assurée par, un adhésif thermiquement conducteur, ou de la pâte thermique comme de la pâte d’argent, reliant le module 102 thermoélectrique à l’anneau correspondant pour améliorer le transfert thermique entre le module 102 thermoélectrique et l’anneau correspondant.
Preferably, each connection of one of the thermoelectric modules 102 with one of the rings, that is to say the first ring 103 or the second ring 104, can:
- be a contact between the corresponding ring and the thermoelectric module 102, or
- preferably include, that is to say for example be provided by, a thermally conductive adhesive, or thermal paste such as silver paste, connecting the thermoelectric module 102 to the corresponding ring to improve the thermal transfer between the thermoelectric module 102 and the corresponding ring.

Autrement dit, une liaison entre deux éléments au sens de la présente description peut être assurée par un contact entre ces deux éléments ou par une matière telle qu’un adhésif thermiquement conducteur, ou de la pâte thermique comme de la pâte d’argent, reliant ces deux éléments.In other words, a connection between two elements within the meaning of the present description can be ensured by a contact between these two elements or by a material such as a thermally conductive adhesive, or thermal paste such as silver paste, connecting these two elements.

De préférence, pour chaque module 102 thermoélectrique en liaison avec le premier anneau 103 ou le deuxième anneau 104, cette liaison est réalisée sur une surface plane, ou méplat 123 (figure 2), de ce premier anneau 103 ou de ce deuxième anneau 104.Preferably, for each thermoelectric module 102 in connection with the first ring 103 or the second ring 104, this connection is made on a flat surface, or flat 123 (FIG. 2), of this first ring 103 or of this second ring 104.

Chaque diffuseur 105a, 105b thermique peut être à base d’un matériau thermiquement conducteur comme par exemple de l’acier ou de l’aluminium. Notamment, chaque diffuseur 105a, 105b thermique est en acier ou en aluminium.Each thermal diffuser 105a, 105b can be based on a thermally conductive material such as, for example, steel or aluminum. In particular, each thermal diffuser 105a, 105b is made of steel or aluminum.

Notamment, chaque diffuseur 105a, 105b thermique peut être en un matériau présentant une conductivité thermique comprise 20 W.m-1.K-1et 400 W.m-1.K-1.In particular, each thermal diffuser 105a, 105b can be made of a material having a thermal conductivity of between 20 Wm -1 ·K -1 and 400 Wm -1 ·K -1 .

Chaque diffuseur 105a, 105b thermique peut présenter selon sa direction d’extension entre les premier et deuxième anneaux 103, 104 une dimension comprise entre 5 mm et 19,5 cm. La dimension minimale préférée de 5 mm de chaque diffuseur 105a, 105b thermique permet de limiter la fuite thermique au travers du module 102 thermoélectrique auquel le diffuseur 105a, 105b thermique est lié. La dimension maximale préférée de 19,5 cm de chaque diffuseur 105a, 105b thermique permet d’assurer un apport de chaleur suffisant au module 102 thermoélectrique via le diffuseur 105a, 105b thermique auquel ce module 102 thermoélectrique est lié.Each thermal diffuser 105a, 105b can have, depending on its direction of extension between the first and second rings 103, 104, a dimension of between 5 mm and 19.5 cm. The preferred minimum dimension of 5 mm for each thermal diffuser 105a, 105b makes it possible to limit thermal leakage through the thermoelectric module 102 to which the thermal diffuser 105a, 105b is linked. The preferred maximum dimension of 19.5 cm for each thermal diffuser 105a, 105b makes it possible to ensure a sufficient supply of heat to the thermoelectric module 102 via the thermal diffuser 105a, 105b to which this thermoelectric module 102 is linked.

De préférence, chaque diffuseur 105a, 105b thermique qui s’étend depuis un anneau choisi parmi l’un des premier et deuxième anneaux 103, 104 peut être une pièce indépendante de cet anneau et fixée à cet anneau par exemple par vissage en utilisant des vis traversant cet anneau et vissées dans le diffuseur thermique correspondant. De manière encore plus préférentielle, chaque diffuseur 105a, 105b thermique qui s’étend depuis l’un des premier et deuxième anneaux 103, 104 peut former une saillie depuis le premier anneau 103 correspondant ou le deuxième anneau 104 correspondant. Cette saillie peut former, avec une partie (par exemple un absorbeur thermique tel que décrit par la suite) du premier anneau 103 correspondant ou du deuxième anneau 104 correspondant, une pièce monobloc: ceci permet une meilleure conduction thermique en supprimant la résistance de contact thermique présente en cas de pièces indépendantes assemblées. La suppression de la résistance de contact thermique permet d’améliorer la différence de température à laquelle les modules 102 thermoélectriques sont soumis et donc d’améliorer le rendement énergétique du générateur 100 thermoélectrique. L’obtention d’une partie du premier anneau 103 ou du deuxième anneau 104 monobloc avec l’un des diffuseurs thermiques peut être réalisée par coulée ou moulage d’une pièce monobloc correspondante.Preferably, each thermal diffuser 105a, 105b which extends from a ring chosen from one of the first and second rings 103, 104 can be a part independent of this ring and fixed to this ring, for example by screwing using screws. passing through this ring and screwed into the corresponding thermal diffuser. Even more preferentially, each thermal diffuser 105a, 105b which extends from one of the first and second rings 103, 104 can form a projection from the corresponding first ring 103 or the corresponding second ring 104. This projection can form, with a part (for example a thermal absorber as described below) of the corresponding first ring 103 or of the corresponding second ring 104, a one-piece piece: this allows better thermal conduction by eliminating the thermal contact resistance present in case of assembled independent parts. The elimination of the thermal contact resistance makes it possible to improve the temperature difference to which the thermoelectric modules 102 are subjected and therefore to improve the energy efficiency of the thermoelectric generator 100. Obtaining part of the first ring 103 or of the second ring 104 in one piece with one of the thermal diffusers can be achieved by casting or molding a corresponding one-piece part.

Selon les exemples représentés en figures 2, 4, 8 et 9, les modules 102 thermoélectriques sont au nombre de six. Bien entendu ceci n’est pas limitatif dans le sens où ces modules 102 thermoélectriques peuvent être plus nombreux ou moins nombreux notamment en fonction de leur taille, de la taille du générateur 100 thermoélectrique et du diamètre de la canalisation 1000 sur laquelle le générateur 100 thermoélectrique est destiné à être monté. Par exemple, les modules 102 thermoélectriques sont agencés dans le générateur 100 thermoélectrique concentriquement et à intervalles réguliers.According to the examples represented in FIGS. 2, 4, 8 and 9, the thermoelectric modules 102 are six in number. Of course, this is not limiting in the sense that these thermoelectric modules 102 may be more or less numerous, in particular depending on their size, the size of the thermoelectric generator 100 and the diameter of the pipe 1000 on which the thermoelectric generator 100 is intended to be mounted. For example, the thermoelectric modules 102 are arranged in the thermoelectric generator 100 concentrically and at regular intervals.

De préférence, hors l’apport des énergies thermiques aux modules 102 thermoélectriques, il est cherché à limiter les échanges thermiques de part et d’autre de l’isolant thermique 101 selon son épaisseur pour limiter la déperdition thermique du fluide circulant dans la canalisation 1000 dans la configuration d’utilisation du générateur 100 thermoélectrique. Pour tendre à limiter de tels échanges thermiques, la forme des diffuseurs 105a, 105b thermiques peut être adaptée pour permettre un apport satisfaisant d’énergie thermique aux modules 102 thermoélectriques tout en limitant, pour chaque diffuseur 105a, 105b thermique la diffusion de cette énergie de l’autre côté du module 102 thermoélectrique avec lequel il est en liaison. Pour répondre à ce besoin, chaque diffuseur 105a, 105b thermique comporte, par exemple selon son axe d’extension (par exemple son axe longitudinal) entre les premier et deuxième anneaux 103, 104, une première partie 106 adoptant la forme d’un cône tronqué et une deuxième partie 107 agencée dans la continuité de l’extrémité tronquée du cône tronqué (figures 2, 4 et 5). Cette deuxième partie 107 s’étendant depuis la première partie 106 de sorte à présenter une face 107a de liaison (par exemple visible en figure 5) à l’un des modules 102 thermoélectriques, ladite face 107a de liaison présentant une surface de dimensions inférieures ou égales à une surface 102a dudit module 102 thermoélectrique avec laquelle la face 107a de liaison est liée. Selon une autre formulation, chaque diffuseur 105a, 105b thermique comporte un cône tronqué délimitant sa première partie 106 notamment raccordée, le cas échéant, au premier anneau 103 ou au deuxième anneau 104. Cette forme particulière de diffuseurs 105a, 105b thermiques permet de concentrer efficacement de l’énergie thermique vers les modules 102 thermoélectriques tout en limitant le passage de cette énergie thermique de l’autre côté des modules 102 thermoélectriques.Preferably, apart from the contribution of thermal energies to the thermoelectric modules 102, it is sought to limit the heat exchanges on either side of the thermal insulation 101 according to its thickness to limit the heat loss of the fluid circulating in the pipe 1000 in the configuration of use of the thermoelectric generator 100. In order to tend to limit such heat exchanges, the shape of the thermal diffusers 105a, 105b can be adapted to allow a satisfactory supply of thermal energy to the thermoelectric modules 102 while limiting, for each thermal diffuser 105a, 105b, the diffusion of this energy from the other side of the thermoelectric module 102 with which it is connected. To meet this need, each thermal diffuser 105a, 105b comprises, for example along its axis of extension (for example its longitudinal axis) between the first and second rings 103, 104, a first part 106 adopting the shape of a cone truncated and a second part 107 arranged in continuity with the truncated end of the truncated cone (FIGS. 2, 4 and 5). This second part 107 extending from the first part 106 so as to present a connecting face 107a (for example visible in FIG. 5) to one of the thermoelectric modules 102, said connecting face 107a presenting a surface of smaller dimensions or equal to a surface 102a of said thermoelectric module 102 with which the connecting face 107a is bonded. According to another formulation, each thermal diffuser 105a, 105b comprises a truncated cone delimiting its first part 106 in particular connected, if necessary, to the first ring 103 or to the second ring 104. This particular form of thermal diffusers 105a, 105b makes it possible to effectively concentrate thermal energy to the thermoelectric modules 102 while limiting the passage of this thermal energy to the other side of the thermoelectric modules 102.

De préférence, pour chaque diffuseur 105a, 105b thermique, la dimension de sa deuxième partie 107 parallèlement à l’axe d’extension dudit diffuseur 105a, 105b thermique peut être égale à 5 mm.Preferably, for each thermal diffuser 105a, 105b, the dimension of its second part 107 parallel to the axis of extension of said thermal diffuser 105a, 105b may be equal to 5 mm.

Par exemple, la section de chaque diffuseur 105a, 105b thermique à l’extrémité tronquée du cône tronqué est de dimensions strictement supérieures à celles de la face du module 102 thermoélectrique avec laquelle ledit diffuseur 105a, 105b thermique est en liaison. Dans ce cas, pour chaque diffuseur 105a, 105b thermique, sa deuxième partie 107 s’étend depuis sa première partie 106 jusqu’à sa face 107a de liaison en adaptant progressivement sa section de sorte que la face 107a de liaison de la deuxième partie 107 soit telle que décrite ci-dessus et liée au le module 102 thermoélectrique correspondant.For example, the section of each thermal diffuser 105a, 105b at the truncated end of the truncated cone is of dimensions strictly greater than those of the face of the thermoelectric module 102 with which said thermal diffuser 105a, 105b is connected. In this case, for each thermal diffuser 105a, 105b, its second part 107 extends from its first part 106 to its connecting face 107a by progressively adapting its section so that the connecting face 107a of the second part 107 or as described above and linked to the corresponding thermoelectric module 102.

De préférence, la face de chaque module 102 thermoélectrique en liaison avec l’un des diffuseurs 105a, 105b thermiques correspondant se présente sous la forme d’un parallélogramme. Dans ce cas, pour chaque diffuseur 105a, 105 thermique, la deuxième partie 107 de ce diffuseur 105a, 105b thermique comporte alors quatre biseaux se rejoignant pour délimiter la périphérie de la face 107a liaison de ce diffuseur 105a, 105b thermique, de préférence de telle sorte que la face 107a de liaison liée au module 102 thermoélectrique correspondant soit intégralement en liaison avec la face en forme de parallélogramme de ce module 102 thermoélectrique. Par ailleurs, pour optimiser la diffusion de chaleur jusqu’au module 102 thermoélectrique concerné, chaque face 107a de liaison peut présenter une surface égale à la surface de la face en forme de parallélogramme du module 102 thermoélectrique avec laquelle cette face 107a de liaison est liée. Autrement dit, de manière plus générale, la deuxième partie 107 de chaque diffuseur 105a, 105b thermique s’étend depuis la première partie 106 de ce diffuseur 105a, 105b thermique en adaptant progressivement sa section, prise orthogonalement à l’axe d’extension du diffuseur 105a, 105b thermique entre les premier et deuxième anneaux 103, 104, jusqu’à la face 107a de liaison de ce diffuseur 105a, 105b thermique, cette face 107a de liaison étant intégralement en liaison avec le module 102 thermoélectrique correspondant.Preferably, the face of each thermoelectric module 102 in connection with one of the corresponding thermal diffusers 105a, 105b is in the form of a parallelogram. In this case, for each thermal diffuser 105a, 105, the second part 107 of this thermal diffuser 105a, 105b then comprises four bevels meeting to delimit the periphery of the connecting face 107a of this thermal diffuser 105a, 105b, preferably such so that the connecting face 107a connected to the corresponding thermoelectric module 102 is fully connected to the parallelogram-shaped face of this thermoelectric module 102. Furthermore, to optimize heat diffusion to the thermoelectric module 102 concerned, each connecting face 107a may have a surface area equal to the surface area of the parallelogram-shaped face of the thermoelectric module 102 with which this connecting face 107a is connected. . In other words, more generally, the second part 107 of each thermal diffuser 105a, 105b extends from the first part 106 of this thermal diffuser 105a, 105b by progressively adapting its section, taken orthogonally to the axis of extension of the thermal diffuser 105a, 105b between the first and second rings 103, 104, as far as the connecting face 107a of this thermal diffuser 105a, 105b, this connecting face 107a being integrally connected with the corresponding thermoelectric module 102.

De préférence, l’isolant thermique 101 est formé par un matériau thermiquement isolant présentant une conductivité thermique comprise entre 0,01 W.m-1.K-1et 0,2 W.m-1.K-1. Ceci présente l’avantage d’être tout particulièrement adapté pour assurer une isolation thermique convenable, de préférence lorsque l’épaisseur minimale de l’isolant thermique 101 entre sa circonférence interne et sa circonférence externe est comprise entre 7 mm et 21 cm.Preferably, the thermal insulation 101 is formed by a thermally insulating material having a thermal conductivity of between 0.01 Wm -1 ·K -1 and 0.2 Wm -1 ·K -1 . This has the advantage of being very particularly suitable for ensuring suitable thermal insulation, preferably when the minimum thickness of the thermal insulation 101 between its internal circumference and its external circumference is between 7 mm and 21 cm.

De préférence, le matériau de l’isolant thermique 101 présente une résistance en compression strictement supérieure à 50 MPa et de préférence inférieure ou égale à 300 MPa. Ceci lui permet d’être tout particulièrement adapté pour une utilisation immergée du générateur 100 thermoélectrique.Preferably, the material of thermal insulation 101 has a compressive strength strictly greater than 50 MPa and preferably less than or equal to 300 MPa. This allows it to be particularly suitable for submerged use of the 100 thermoelectric generator.

De préférence, le matériau formant l’isolant thermique 101 peut comporter une résine chargée avec des billes creuses. Autrement dit, des billes creuses peuvent être dispersées dans la résine qui est alors à l’état solide pour assurer la cohésion de l’isolant thermique 101. Par exemple, la résine peut être une résine époxy ou une résine polyuréthane. Par exemple, les billes creuses peuvent être des billes de verre, notamment des billes de silice. De telles billes de verre sont notamment aptes à résister aux pressions élevées que l’on trouve dans les fonds marins. Selon un autre exemple, les billes creuses peuvent être des billes de polymère aptes à se déformer en fonction de la pression, ceci étant avantageux en milieux sous-marin pour absorber, c’est-à-dire résister à, la pression isostatique. De telles billes creuses peuvent présenter chacune: un diamètre compris entre 1 µm et 100 µm, et une épaisseur de paroi séparant l’intérieur de la bille de l’extérieur de la bille comprise entre 200 nm et 5 µm. Le matériau polymère peut être du polyimide, comme par exemple du Kapton®, à structure cœur-coquille dont le cœur est notamment vide et la coquille forme la paroi de la bille correspondante.Preferably, the material forming the thermal insulator 101 may comprise a resin loaded with hollow balls. In other words, hollow balls can be dispersed in the resin which is then in the solid state to ensure the cohesion of the thermal insulator 101. For example, the resin can be an epoxy resin or a polyurethane resin. For example, the hollow balls can be glass balls, in particular silica balls. Such glass balls are particularly able to withstand the high pressures found in the seabed. According to another example, the hollow balls can be polymer balls able to deform according to the pressure, this being advantageous in underwater environments to absorb, that is to say resist, the isostatic pressure. Such hollow balls can each have: a diameter of between 1 μm and 100 μm, and a wall thickness separating the inside of the ball from the outside of the ball of between 200 nm and 5 μm. The polymer material may be polyimide, such as for example Kapton®, with a core-shell structure, the core of which is notably empty and the shell forms the wall of the corresponding ball.

Il a été décrit précédemment que l’on cherche à limiter la déperdition thermique du fluide circulant dans la canalisation 1000. Par exemple, sur une canalisation de production sous-marine permettant d’extraire un produit pétrolier, la fuite thermique admissible (aussi appelée déperdition thermique de référence) est comprise entre 80 W/m2et 150 W/m2sur le diamètre moyen de la canalisation 1000 alors en acier. Le diamètre moyen correspond à la moyenne du diamètre interne de la canalisation 1000 et du diamètre externe de la canalisation 1000, un tel diamètre moyen est utilisé en tant que valeur de référence pour donner la déperdition thermique de référence de la canalisation 1000. Cependant, chaque module 102 thermoélectrique présent dans l’isolant thermique 101 forme localement un pont thermique de telle sorte que les fuites thermiques sont majoritairement localisées dans les modules 102 thermoélectriques. Il en résulte qu’il est préférable que chaque module 102 thermoélectrique présente une résistivité thermique élevée limitant la fuite thermique au travers de ce module 102 thermoélectrique. Pour limiter de telles fuites thermiques au travers des modules 102 thermoélectriques, en considérant que le générateur 100 thermoélectrique présente un axe central A1 (figures 1 et 3), cet axe central A1 du générateur 100 thermoélectrique étant entouré par l’isolant thermique 101, chaque module 102 thermoélectrique présente une résistance thermique supérieure ou égale à où N est le nombre de modules 102 thermoélectriques du générateur 100 thermoélectrique, π est le nombre pi, R1est la distance séparant orthogonalement l’axe central A1 du générateur 100 thermoélectrique par rapport à une face 124 interne de l’isolant thermique 101 (représentée par un cercle en pointillé en figure 3 car non visible directement) proximale de l’axe central A1 du générateur 100 thermoélectrique (figure 3), R2est la distance séparant orthogonalement l’axe central A1 du générateur 100 thermoélectrique par rapport à une face 125 de l’isolant thermique 101 distale de l’axe central A1 du générateur 100 thermoélectrique (Figure 3), λ est la conductivité thermique du matériau thermiquement isolant de, c’est-à-dire formant, l’isolant thermique 101, H est la dimension dudit module 102 thermoélectrique (visible en figure 5) mesurée parallèlement à l’axe central A1 du générateur 100 thermoélectrique, et ln est le logarithme népérien. De préférence, les modules 102 thermoélectriques ont chacun une dimension H mesurée parallèlement à l’axe central A1 du générateur 100 thermoélectrique telle que toutes les dimensions H ont la même valeur. Autrement dit, R1représente notamment le rayon interne de l’isolant thermique 101 et R2représente notamment le rayon externe de l’isolant thermique 101. De préférence, afin de maximiser la puissance électrique générée par les modules 102 thermoélectriques, la résistance thermique de chacun des modules 102 thermoélectriques sera la plus proche de, voire égale à, .It has been described previously that the aim is to limit the heat loss of the fluid circulating in the pipe 1000. For example, on an underwater production pipe making it possible to extract a petroleum product, the admissible heat loss (also called thermal reference) is between 80 W/m 2 and 150 W/m 2 on the average diameter of the pipe 1000 then made of steel. The average diameter corresponds to the average of the internal diameter of the pipe 1000 and the external diameter of the pipe 1000, such an average diameter is used as a reference value to give the reference heat loss of the pipe 1000. However, each thermoelectric module 102 present in the thermal insulation 101 locally forms a thermal bridge such that the thermal leaks are mostly localized in the thermoelectric modules 102. As a result, it is preferable for each thermoelectric module 102 to have a high thermal resistivity limiting thermal leakage through this thermoelectric module 102. To limit such thermal leaks through the thermoelectric modules 102, considering that the thermoelectric generator 100 has a central axis A1 (FIGS. 1 and 3), this central axis A1 of the thermoelectric generator 100 being surrounded by the thermal insulation 101, each thermoelectric module 102 has a thermal resistance greater than or equal to where N is the number of thermoelectric modules 102 of the thermoelectric generator 100, π is the number pi, R 1 is the distance orthogonally separating the central axis A1 of the thermoelectric generator 100 with respect to an internal face 124 of the thermal insulation 101 ( represented by a dotted circle in FIG. 3 because it is not directly visible) proximal to the central axis A1 of the thermoelectric generator 100 (FIG. 3), R 2 is the distance orthogonally separating the central axis A1 of the thermoelectric generator 100 with respect to a face 125 of the thermal insulator 101 distal from the central axis A1 of the thermoelectric generator 100 (FIG. 3), λ is the thermal conductivity of the thermally insulating material of, that is to say forming, the thermal insulator 101, H is the dimension of said thermoelectric module 102 (visible in FIG. 5) measured parallel to the central axis A1 of the thermoelectric generator 100, and ln is the natural logarithm. Preferably, the thermoelectric modules 102 each have a dimension H measured parallel to the central axis A1 of the thermoelectric generator 100 such that all the dimensions H have the same value. In other words, R 1 represents in particular the internal radius of the thermal insulator 101 and R 2 represents in particular the external radius of the thermal insulator 101. Preferably, in order to maximize the electrical power generated by the thermoelectric modules 102, the thermal resistance of each of the thermoelectric modules 102 will be the closest to, or even equal to, .

Selon une réalisation particulière permettant de faciliter l’assemblage du générateur 100 thermoélectrique pour obtenir la configuration d’utilisation, le premier anneau 103 peut comporter une pluralité de premiers absorbeurs 108 (par exemple au nombre de 3 en figures 1 à 4, 8 et 9) thermiques reliés entre eux. Selon cette réalisation particulière, le deuxième anneau 104 peut comporter une pluralité de deuxièmes absorbeurs 109 thermiques (par exemple au nombre de 3 en figures 1 à 4, 8 et 9) reliés entre eux. Dans ce cas, chaque module 102 thermoélectrique est couplé thermiquement, d’une part, à l’un des premiers absorbeurs 108 thermiques de sorte à assurer le couplage thermique de ce module 102 thermoélectrique au premier anneau 103 et, d’autre part, à l’un des deuxièmes absorbeurs 109 thermiques de sorte à assurer le couplage thermique de ce module 102 thermoélectrique au deuxième anneau 104, le cas échéant par liaison avec l’absorbeur thermique correspondant ou par l’intermédiaire d’un diffuseur thermique correspondant. Selon cette réalisation particulière, le générateur 100 thermoélectrique peut être formé par l’assemblage de plusieurs dispositifs 110 élémentaires comportant chacun un élément 111 thermiquement isolant, l’un des premiers absorbeurs 108 thermiques et l’un des deuxièmes absorbeurs 109 thermiques séparés par l’élément 111 thermiquement isolant formant, au sein du générateur 100 thermoélectrique assemblé, une portion de l’isolant thermique 101 (figures 1 à 4 et 8 à 11).According to a particular embodiment making it possible to facilitate the assembly of the thermoelectric generator 100 to obtain the configuration of use, the first ring 103 can comprise a plurality of first absorbers 108 (for example 3 in number in FIGS. 1 to 4, 8 and 9 ) thermals linked together. According to this particular embodiment, the second ring 104 may comprise a plurality of second thermal absorbers 109 (for example 3 in number in FIGS. 1 to 4, 8 and 9) interconnected. In this case, each thermoelectric module 102 is thermally coupled, on the one hand, to one of the first thermal absorbers 108 so as to ensure the thermal coupling of this thermoelectric module 102 to the first ring 103 and, on the other hand, to one of the second thermal absorbers 109 so as to ensure the thermal coupling of this thermoelectric module 102 to the second ring 104, if necessary by connection with the corresponding thermal absorber or by means of a corresponding thermal diffuser. According to this particular embodiment, the thermoelectric generator 100 can be formed by assembling several elementary devices 110 each comprising a thermally insulating element 111, one of the first thermal absorbers 108 and one of the second thermal absorbers 109 separated by the thermally insulating element 111 forming, within the assembled thermoelectric generator 100, a portion of the thermal insulation 101 (FIGS. 1 to 4 and 8 to 11).

Notamment, le découpage du générateur 100 thermoélectrique en plusieurs dispositifs 110 élémentaires facilite le montage du générateur 100 thermoélectrique sur la canalisation 1000. Par exemple, un tel découpage permet d’assembler aisément le générateur 100 thermoélectrique directement autour de la canalisation 1000 à l’endroit où il doit être situé.In particular, the cutting of the thermoelectric generator 100 into several elementary devices 110 facilitates the assembly of the thermoelectric generator 100 on the pipe 1000. where it should be located.

La fonction des premiers et deuxièmes absorbeurs 108, 109 thermiques étant de capter, c’est-à-dire récolter, de la chaleur, ces premiers et deuxièmes absorbeurs 108, 109 thermiques sont préférentiellement chacun à base d’un, ou en, matériau thermiquement conducteur comme par exemple de l’acier ou de l’aluminium. De préférence, chaque absorbeur thermique, qu’il soit un des premiers absorbeurs 108 thermiques ou un des deuxièmes absorbeurs 109 thermiques, peut être en un matériau présentant une conductivité thermique comprise entre 20 W.m-1.K-1et 400 W.m-1.K-1pour assurer de manière adaptée sa fonction de récupération de chaleur.The function of the first and second thermal absorbers 108, 109 being to capture, that is to say harvest, heat, these first and second thermal absorbers 108, 109 are preferably each based on, or made of, material thermally conductive such as steel or aluminum. Preferably, each thermal absorber, whether it is one of the first thermal absorbers 108 or one of the second thermal absorbers 109, can be made of a material having a thermal conductivity of between 20 Wm -1 ·K -1 and 400 Wm -1 . K -1 to adequately perform its heat recovery function.

Selon la réalisation particulière décrite ci-dessus, les premiers absorbeurs 108 thermiques peuvent être assemblés deux à deux à l’aide d’une ou plusieurs brides et/ou être fixés deux à deux par collage pour former le premier anneau 103. Il en va de même pour les deuxièmes absorbeurs 109 thermiques qui peuvent être assemblés deux à deux à l’aide d’une ou plusieurs brides et/ou être fixés deux à deux par collage pour former le deuxième anneau 104. Dans ce cas, l’assemblage du générateur 100 thermoélectrique peut permettre de directement brider le générateur 100 thermoélectrique sur la canalisation 1000.According to the particular embodiment described above, the first thermal absorbers 108 can be assembled two by two using one or more flanges and/or be fixed two by two by gluing to form the first ring 103. the same applies to the second thermal absorbers 109 which can be assembled in pairs using one or more flanges and/or be fixed in pairs by gluing to form the second ring 104. In this case, the assembly of the thermoelectric generator 100 can allow the thermoelectric generator 100 to be clamped directly to pipe 1000.

Ainsi, on comprend que chacun des premiers absorbeurs 108 thermiques présente préférentiellement une forme courbée pour former une partie du premier anneau 103. Par ailleurs, chacun des deuxièmes absorbeurs 109 thermiques présente préférentiellement une forme courbée pour former une partie du deuxième anneau 104.Thus, it is understood that each of the first thermal absorbers 108 preferably has a curved shape to form part of the first ring 103. Furthermore, each of the second thermal absorbers 109 preferably has a curved shape to form part of the second ring 104.

Au sein du générateur 100 thermoélectrique, l’assemblage des premiers absorbeurs 108 thermiques peut être tel que le premier anneau 103 est intégralement thermiquement conducteur. Il en va de même pour l’assemblage des deuxièmes absorbeurs 109 thermiques qui peuvent former le deuxième anneau 104 intégralement thermiquement conducteur.Within the thermoelectric generator 100, the assembly of the first thermal absorbers 108 can be such that the first ring 103 is entirely thermally conductive. The same goes for the assembly of the second thermal absorbers 109 which can form the second ring 104 which is entirely thermally conductive.

Les dispositifs 110 élémentaires peuvent chacun former un quart, un demi ou un tiers du premier anneau 103, du deuxième anneau 104 et de l’isolant thermique 101. Plus généralement, les dispositifs 110 élémentaires peuvent présenter des dimensions telles que chaque dispositif 110 élémentaire comporte au moins un module 102 thermoélectrique et que l’assemblage de plusieurs de ces dispositifs 110 élémentaires peut former le générateur 100 thermoélectrique. Ainsi, chaque dispositif 110 élémentaire peut comporter entre un module 102 thermoélectrique et 50% des modules 102 thermoélectriques du générateur 100 thermoélectrique.The elementary devices 110 can each form a quarter, a half or a third of the first ring 103, of the second ring 104 and of the thermal insulation 101. More generally, the elementary devices 110 can have dimensions such that each elementary device 110 comprises at least one thermoelectric module 102 and that the assembly of several of these elementary devices 110 can form the thermoelectric generator 100. Thus, each elementary device 110 can comprise between one thermoelectric module 102 and 50% of the thermoelectric modules 102 of the thermoelectric generator 100.

Par exemple, chaque dispositif 110 élémentaire peut former de 1/5 à 1/10 du générateur 100 thermoélectrique.For example, each elementary device 110 can form from 1/5 to 1/10 of the thermoelectric generator 100.

Alternativement, notamment lorsque les dispositifs 110 élémentaires sont collés, notamment deux à deux, pour assembler le générateur 100 thermoélectrique, la colle utilisée peut être thermiquement isolante pour éviter la formation d’un pont thermique reliant les premier et deuxième anneaux 103, 104 à la jonction entre deux dispositifs 110 élémentaires. Ainsi, le premier anneau 103 peut être partiellement thermiquement conducteur, la conduction thermique de ce premier anneau 103 est alors interrompue localement dans chaque zone de collage de deux premiers absorbeurs 108 thermiques adjacents: le premier anneau 103 reste notamment majoritairement thermiquement conducteur. Par ailleurs, le deuxième anneau 104 formé peut être partiellement thermiquement conducteur, la conduction thermique de ce deuxième anneau 104 est alors interrompue localement dans chaque zone de collage de deux deuxièmes absorbeurs 109 thermiques adjacents : le deuxième anneau 104 reste notamment majoritairement thermiquement conducteur.Alternatively, in particular when the elementary devices 110 are glued, in particular two by two, to assemble the thermoelectric generator 100, the glue used may be thermally insulating to avoid the formation of a thermal bridge connecting the first and second rings 103, 104 to the junction between two elementary devices 110. Thus, the first ring 103 can be partially thermally conductive, the thermal conduction of this first ring 103 is then interrupted locally in each bonding zone of two first adjacent thermal absorbers 108: the first ring 103 notably remains predominantly thermally conductive. Furthermore, the second ring 104 formed may be partially thermally conductive, the thermal conduction of this second ring 104 is then interrupted locally in each bonding zone of two adjacent second thermal absorbers 109: the second ring 104 notably remains predominantly thermally conductive.

De préférence, la colle utilisée pour coller les dispositifs élémentaires 110 entre eux est, dans son état solide de collage, un matériau identique au matériau des éléments 111 thermiquement isolant. Cependant, tout autre type de colle, par exemple une résine, permettant d’assurer la fonction de collage des dispositifs 110 élémentaires entre eux, tout en évitant la formation de ponts thermiques reliant les premier et deuxième anneaux 103, 104, peut être utilisée. Le collage présente aussi l’avantage d’éviter l’infiltration par exemple d’eau de mer qui pourrait former un pont thermique.Preferably, the glue used to glue the elementary devices 110 together is, in its solid bonding state, a material identical to the material of the thermally insulating elements 111. However, any other type of glue, for example a resin, making it possible to ensure the function of bonding the elementary devices 110 together, while avoiding the formation of thermal bridges connecting the first and second rings 103, 104, can be used. Bonding also has the advantage of avoiding the infiltration of sea water, for example, which could form a thermal bridge.

En ce sens, il résulte de ce qui a été décrit ci-dessus que l’invention est aussi relative au dispositif 110 élémentaire, par exemple tel que visible en figures 10 et 11, pour la fabrication du générateur 100 thermoélectrique pour canalisation 1000 notamment tel que décrit précédemment, ce dispositif élémentaire 110 comportant: le premier absorbeur 108 thermique configuré pour entourer partiellement la canalisation 1000 et préférentiellement pour coopérer (c’est-à-dire notamment venir en liaison) avec une partie de la canalisation 1000; le deuxième absorbeur 109 thermique agencé à distance du premier absorbeur 108 thermique; l’élément 111 thermiquement isolant reliant le premier absorbeur 108 thermique au deuxième absorbeur 109 thermique. De préférence, le premier absorbeur 108 thermique est fixé par collage à l’élément 111 thermiquement isolant et le deuxième absorbeur 109 thermique est fixé par collage à l’élément 111 thermiquement isolant. Par ailleurs, le dispositif 110 élémentaire comporte au moins un module 102 thermoélectrique agencé dans l’élément 111 thermiquement isolant entre le premier absorbeur 108 thermique et le deuxième absorbeur 109 thermique, le module 102 thermoélectrique étant couplé thermiquement au premier absorbeur 108 et couplé thermiquement au deuxième absorbeur 109 thermique en vue de réaliser respectivement le couplage thermique du module 102 thermoélectrique au premier anneau 103 et le couplage thermique du module 102 thermoélectrique au deuxième anneau 104. Sur l’exemple représenté en figure 11, le dispositif 110 élémentaire comporte deux modules 102 thermoélectriques, ce nombre pouvant être adapté selon les besoins.In this sense, it follows from what has been described above that the invention also relates to the elementary device 110, for example as seen in Figures 10 and 11, for the manufacture of the thermoelectric generator 100 for pipe 1000 in particular such as previously described, this elementary device 110 comprising: the first thermal absorber 108 configured to partially surround the pipe 1000 and preferably to cooperate (that is to say in particular come into contact) with a part of the pipe 1000; the second thermal absorber 109 arranged at a distance from the first thermal absorber 108; the thermally insulating element 111 connecting the first thermal absorber 108 to the second thermal absorber 109. Preferably, the first thermal absorber 108 is fixed by gluing to the thermally insulating element 111 and the second thermal absorber 109 is fixed by gluing to the thermally insulating element 111. Furthermore, the elementary device 110 comprises at least one thermoelectric module 102 arranged in the thermally insulating element 111 between the first thermal absorber 108 and the second thermal absorber 109, the thermoelectric module 102 being thermally coupled to the first absorber 108 and thermally coupled to the second thermal absorber 109 with a view to respectively performing the thermal coupling of the thermoelectric module 102 to the first ring 103 and the thermal coupling of the thermoelectric module 102 to the second ring 104. In the example represented in FIG. 11, the elementary device 110 comprises two modules 102 thermoelectrics, this number being able to be adapted according to the needs.

De manière générale, le dispositif 110 élémentaire est tel que le premier absorbeur 108 thermique peut comporter une face convexe 108a orientée vers une face concave 109a du deuxième absorbeur 109 (figure 11). En particulier, l’élément 111 thermiquement isolant relie la face convexe 108a du premier absorbeur 108 thermique à la face concave 109a du deuxième absorbeur 109 thermique.In general, the elementary device 110 is such that the first heat absorber 108 may comprise a convex face 108a oriented towards a concave face 109a of the second absorber 109 (FIG. 11). In particular, the thermally insulating element 111 connects the convex face 108a of the first thermal absorber 108 to the concave face 109a of the second thermal absorber 109.

Par exemple, l’élément 111 thermiquement isolant du dispositif 110 élémentaire s’étend radialement depuis le premier absorbeur 108 thermique, notamment depuis la face convexe 108a de ce premier absorbeur 108 thermique, jusqu’au deuxième absorbeur 109 thermique notamment à sa face concave 109a.For example, the thermally insulating element 111 of the elementary device 110 extends radially from the first thermal absorber 108, in particular from the convex face 108a of this first thermal absorber 108, to the second thermal absorber 109, in particular at its concave face 109a .

Bien entendu, en relation avec ce qui a été décrit précédemment, le dispositif 110 élémentaire peut comporter, notamment pour chaque module 102 thermoélectrique :
- le diffuseur 105a thermique s’étendant dans l’élément 111 thermiquement isolant, le couplage thermique du module 102 thermoélectrique au premier absorbeur 108 thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur 105a thermique, le module 102 thermoélectrique étant en liaison avec le deuxième absorbeur 109 thermique (figure 8), cette liaison pouvant être un contact entre le module 102 thermoélectrique et le deuxième absorbeur 109 thermique ou être assurée par de la colle, ou un adhésif, thermiquement conducteur, ou de la pâte thermique par exemple de la pâte d’argent, reliant le module 102 thermoélectrique au deuxième absorbeur 109 thermique,
- le diffuseur 105a thermique et le diffuseur 105b thermique additionnel s’étendant chacun dans l’élément 111 thermiquement isolant, le couplage thermique du module 102 thermoélectrique au premier absorbeur 108 thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur 105b thermique additionnel et le couplage thermique du module 102 thermoélectrique au deuxième absorbeur 109 thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur 105a thermique (figure 9), ou
- le diffuseur thermique 105a s’étendant dans l’élément 111 thermiquement isolant, le couplage thermique du module 102 thermoélectrique au deuxième absorbeur 109 thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur 105a thermique, le module 102 thermoélectrique étant en liaison avec le premier absorbeur 108 thermique, cette liaison pouvant être un contact entre le module 102 thermoélectrique et le premier absorbeur 108 thermique ou être assurée par de la colle, ou un adhésif, thermiquement conducteur, ou encore de la pâte thermique comme de la pâte d’argent, reliant le module 102 thermoélectrique au premier absorbeur 108 thermique (figure 11).
Of course, in relation to what has been described above, the elementary device 110 may comprise, in particular for each thermoelectric module 102:
- the thermal diffuser 105a extending in the thermally insulating element 111, the thermal coupling of the thermoelectric module 102 to the first thermal absorber 108 being ensured by means of the thermal diffuser 105a, the thermoelectric module 102 being in connection with the second absorber thermal 109 (Figure 8), this connection can be a contact between the thermoelectric module 102 and the second thermal absorber 109 or be ensured by glue, or an adhesive, thermally conductive, or thermal paste for example paste of silver, connecting the thermoelectric module 102 to the second thermal absorber 109,
- the thermal diffuser 105a and the additional thermal diffuser 105b each extending into the thermally insulating element 111, the thermal coupling of the thermoelectric module 102 to the first thermal absorber 108 being ensured by means of the additional thermal diffuser 105b and the thermal coupling from the thermoelectric module 102 to the second thermal absorber 109 being provided via the thermal diffuser 105a (FIG. 9), or
- the thermal diffuser 105a extending in the thermally insulating element 111, the thermal coupling of the thermoelectric module 102 to the second thermal absorber 109 being ensured by means of the thermal diffuser 105a, the thermoelectric module 102 being in connection with the first absorber 108 thermal, this connection can be a contact between the thermoelectric module 102 and the first thermal absorber 108 or be ensured by glue, or an adhesive, thermally conductive, or even thermal paste such as silver paste, connecting the thermoelectric module 102 to the first thermal absorber 108 (FIG. 11).

De manière générale, le couplage thermique de chaque module 102 thermoélectrique au, le cas échéant, premier anneau 103, deuxième anneau 104, premier absorbeur 108 ou deuxième absorbeur 109, assuré par l’intermédiaire du ou de l’un des diffuseurs 105a, 105b thermiques correspondant peut être tel que ce diffuseur 105a, 105b thermique est:
- d’une part, en liaison avec ce module 102 thermoélectrique à la manière décrite précédemment et
- d’autre part, en liaison avec, le cas échéant, le premier anneau 103, le deuxième anneau 104, le premier absorbeur 108 ou le deuxième absorbeur 109, par exemple par vissage, ou alternativement en liaison par continuité de matière avec au moins une partie du premier anneau 103, du deuxième anneau 104, du premier absorbeur 108 ou du deuxième absorbeur 109 correspondant de sorte à former une pièce correspondante monobloc.
In general, the thermal coupling of each thermoelectric module 102 to, where appropriate, first ring 103, second ring 104, first absorber 108 or second absorber 109, ensured via the intermediary of the or one of the diffusers 105a, 105b corresponding thermal may be such that this thermal diffuser 105a, 105b is:
- on the one hand, in conjunction with this thermoelectric module 102 in the manner described above and
- on the other hand, in connection with, where appropriate, the first ring 103, the second ring 104, the first absorber 108 or the second absorber 109, for example by screwing, or alternatively in connection by continuity of material with at least a part of the corresponding first ring 103, second ring 104, first absorber 108 or second absorber 109 so as to form a corresponding one-piece piece.

Le générateur 100 thermoélectrique étant destiné à être monté sur une canalisation 1000, notamment autour de cette dernière, il peut comporter, ou être associé à, un système de bridage, aussi appelé bride. Ce système de bridage est configuré pour fixer le générateur 100 thermoélectrique à la canalisation 1000. Par exemple, le générateur 100 thermoélectrique peut être bridé par le collage de ses dispositifs élémentaires 110 entre eux et/ou par l’utilisation d’un ou de plusieurs organes creux traversés par la canalisation 1000. Chaque organe creux peut être un organe 118 thermiquement isolant (figures 6 et 7) tel que décrit ci-après. Chaque organe creux peut alors coopérer avec le générateur 100 thermoélectrique, par exemple lorsque l’organe creux est serré par un collier de serrage 121 vers la canalisation 1000 que ce collier de serrage 121 entoure, de sorte à solliciter le générateur 100 thermoélectrique vers la canalisation 1000 pour maintenir la position du générateur 100 thermoélectrique par rapport à la canalisation 1000. Autrement dit, le générateur 100 thermoélectrique peut être monté à la canalisation 1000 par tout système de bridage adapté permettant de le maintenir par rapport à la canalisation 1000.Since the thermoelectric generator 100 is intended to be mounted on a pipe 1000, in particular around the latter, it may comprise, or be associated with, a clamping system, also called a flange. This clamping system is configured to fix the thermoelectric generator 100 to the pipe 1000. For example, the thermoelectric generator 100 can be clamped by bonding its elementary devices 110 together and/or by using one or more hollow members through which the pipe 1000 passes. Each hollow member can be a thermally insulating member 118 (FIGS. 6 and 7) as described below. Each hollow member can then cooperate with the thermoelectric generator 100, for example when the hollow member is tightened by a clamp 121 towards the pipe 1000 that this clamp 121 surrounds, so as to urge the thermoelectric generator 100 towards the pipe. 1000 to maintain the position of the thermoelectric generator 100 with respect to the pipe 1000. In other words, the thermoelectric generator 100 can be mounted on the pipe 1000 by any suitable clamping system allowing it to be maintained with respect to the pipe 1000.

De préférence, le premier anneau 103 comporte deux collerettes 114, 115 opposées (figures 1 à 5). La hauteur de chaque collerette 114, 115, mesurée depuis la face du premier anneau 103 en contact avec l’isolant thermique 101 et notamment orthogonalement à l’axe A1, peut être comprise entre 5 mm et 10 mm. La largeur de chaque collerette 114, 115, notamment mesurée parallèlement à l’axe A1, peut être comprise entre 5 mm et 10 mm. Les deux collerettes 114, 115 sont opposées selon la largeur, c’est-à-dire la dimension transversale, du premier anneau 103. Notamment, chaque collerette 114, 115 s’étend depuis la face du premier anneau 103 en contact avec l’isolant thermique 101 et chaque collerette 114, 115 est à distance de l’isolant thermique 101, cette distance peut être comprise entre 2 cm et 7,5 cm. Ainsi, le premier anneau 103 est donc plus large que le deuxième anneau 104. Chaque collerette 114, 115 permet de faciliter l’assemblage des dispositifs 110 élémentaires pour former le générateur 100 thermoélectrique correspondant et/ou l’assemblage de deux générateurs 100 thermoélectriques adjacents en vue de former une gaine telle que décrite par la suite. Les collerettes 114, 115 peuvent être utilisées pour brider le premier anneau 103 par rapport à la canalisation 1000, notamment ces collerettes 114, 115 peuvent s’insérer chacune dans un organe creux correspondant tel que décrit et serré par un collier de serrage 121 correspondant. Par exemple, deux générateurs 100 thermoélectriques adjacents peuvent être assemblés par un dispositif d’assemblage comportant un organe 118 thermiquement isolant, de préférence en forme de couronne, et un collier de serrage 121 serrant l’organe 118 thermiquement isolant pour solliciter les deux premiers anneaux 103, de préférence les premiers absorbeurs 108 thermiques, de ces générateurs 100 thermoélectriques adjacents vers, ou contre, la canalisation 1000 en vue de maintenir les deux générateurs 100 thermoélectriques par rapport à la canalisation 1000 et le cas échéant de maintenir les dispositifs 110 élémentaires formant chacun des générateurs thermoélectriques entre eux.Preferably, the first ring 103 comprises two opposite flanges 114, 115 (FIGS. 1 to 5). The height of each flange 114, 115, measured from the face of the first ring 103 in contact with the thermal insulation 101 and in particular orthogonal to the axis A1, can be between 5 mm and 10 mm. The width of each flange 114, 115, in particular measured parallel to the axis A1, can be between 5 mm and 10 mm. The two collars 114, 115 are opposite along the width, that is to say the transverse dimension, of the first ring 103. In particular, each collar 114, 115 extends from the face of the first ring 103 in contact with the thermal insulation 101 and each collar 114, 115 is at a distance from the thermal insulation 101, this distance can be between 2 cm and 7.5 cm. Thus, the first ring 103 is therefore wider than the second ring 104. Each collar 114, 115 facilitates the assembly of the elementary devices 110 to form the corresponding thermoelectric generator 100 and/or the assembly of two adjacent thermoelectric generators 100 in order to form a sheath as described below. The flanges 114, 115 can be used to clamp the first ring 103 with respect to the pipe 1000, in particular these flanges 114, 115 can each be inserted into a corresponding hollow member as described and tightened by a corresponding clamp 121. For example, two adjacent thermoelectric generators 100 can be assembled by an assembly device comprising a thermally insulating member 118, preferably in the shape of a crown, and a clamping collar 121 tightening the thermally insulating member 118 to stress the first two rings 103, preferably the first thermal absorbers 108, of these adjacent thermoelectric generators 100 towards, or against, the pipe 1000 with a view to maintaining the two thermoelectric generators 100 with respect to the pipe 1000 and, if necessary, maintaining the elementary devices 110 forming each of the thermoelectric generators between them.

Dans le cadre du dispositif 110 élémentaire permettant de former le générateur 100 thermoélectrique à deux collerettes 114, 115, le premier absorbeur 108 thermique comporte deux rebords 116, 117 (figures 10 et 11) latéraux situés chacun à distance de l’élément 111 thermiquement isolant. Chaque rebord 116, 117 latéral est destiné à former une partie correspondante respectivement de la collerette 114 et de la collerette 115. Notamment chaque rebord 116, 117 latéral s’étend radialement depuis une face du premier absorbeur 108 thermique en contact avec l’élément 111 thermiquement isolant.Within the framework of the elementary device 110 making it possible to form the thermoelectric generator 100 with two flanges 114, 115, the first thermal absorber 108 comprises two side flanges 116, 117 (FIGS. 10 and 11) each located at a distance from the thermally insulating element 111 . Each lateral flange 116, 117 is intended to form a corresponding part respectively of the flange 114 and of the flange 115. In particular, each lateral flange 116, 117 extends radially from a face of the first thermal absorber 108 in contact with the element 111 thermally insulating.

Il résulte de tout ce qui a été décrit ci-avant que l’invention est aussi relative à une installation 2000 pour le transport du fluide (figures 6 et 7), de préférence pétrolier, comportant la canalisation 1000 de transport, de préférence sous-marine, du fluide. Cette installation 2000 comporte au moins un générateur 100 thermoélectrique tel que décrit de préférence monté à la canalisation 1000. Notamment, le générateur 100 thermoélectrique entoure la canalisation 1000 de préférence autour l’axe longitudinal de la canalisation 1000. Par exemple, le générateur 100 thermoélectrique forme un manchon dont le premier anneau 103 est traversé par la canalisation 1000. Ainsi, la génération de courant par le générateur 100 thermoélectrique peut être assurée à l’aide d’une diffusion d’une première énergie thermique, depuis le fluide transporté dans la canalisation 1000, vers les modules 102 thermoélectriques et d’une diffusion d’une deuxième énergie thermique, depuis l’environnement extérieur à la canalisation 1000 et au générateur 100 thermoélectrique, vers les modules 102 thermoélectriques. L’avantage d’une telle installation 2000 est qu’elle assure, outre le transport du fluide, une génération de courant efficace tout en limitant les déperditions thermiques, au travers du générateur 100 thermoélectrique, du fluide lors de son passage dans la canalisation 1000.It follows from all that has been described above that the invention also relates to an installation 2000 for the transport of the fluid (FIGS. 6 and 7), preferably petroleum, comprising the pipe 1000 for transport, preferably under navy, fluid. This installation 2000 comprises at least one thermoelectric generator 100 as described preferably mounted on the pipe 1000. In particular, the thermoelectric generator 100 surrounds the pipe 1000 preferably around the longitudinal axis of the pipe 1000. For example, the thermoelectric generator 100 forms a sleeve whose first ring 103 is crossed by the pipe 1000. Thus, the generation of current by the thermoelectric generator 100 can be ensured using a diffusion of a first thermal energy, from the fluid transported in the pipe 1000, to the thermoelectric modules 102 and a diffusion of a second thermal energy, from the environment outside the pipe 1000 and the thermoelectric generator 100, to the thermoelectric modules 102. The advantage of such an installation 2000 is that it ensures, in addition to the transport of the fluid, an efficient current generation while limiting the heat losses, through the thermoelectric generator 100, of the fluid during its passage in the pipe 1000 .

Pour répondre à un besoin d’augmenter la puissance électrique générée et d’améliorer l’isolation thermique de la canalisation 1000, il est préféré que l’installation comporte une gaine 2001. Cette gaine 2001 est configurée pour isoler thermiquement la canalisation 1000 et pour générer du courant électrique par effet thermoélectrique. Pour réaliser ces fonctions d’isolation thermique et de génération de courant, la gaine 2001 comporte une pluralité de générateurs 100 thermoélectriques tels que décrits entourant chacun la canalisation 1000 et de préférence reliés entre eux, par exemple de la manière illustrée en figures 6 et 7 où sont représentés cinq générateurs 100 thermoélectriques mis bout à bout en pour former la gaine 2001. Ainsi, les modules 102 thermoélectriques des générateurs thermoélectriques de la gaine 2001 participent chacun à la génération du courant électrique par la gaine 2001, et les isolants thermiques 101 des générateurs 100 thermoélectriques de la gaine 2001 participent à isoler thermiquement la canalisation 1000 notamment par rapport à l’environnement où elle est placée. Dans ce cas, les modules thermoélectriques 102 des différents générateurs 100 thermoélectriques peuvent être tous reliés électriquement en série pour additionner les tensions générées et collecter l’ensemble de la puissance électrique générée. Pour réaliser une telle connexion électrique en série, il est possible d’utiliser des connecteurs électriques adaptés reliant les modules 102 thermoélectriques d’un même générateur thermoélectrique entre eux et, le cas échéant, reliant électriquement en série les modules 102 thermoélectriques des générateurs 100 thermoélectriques. Bien entendu, dans le cadre d’une application sous-marine, il faudra veiller à protéger les connecteurs électriques de l’environnement marin, par exemple en les enrobant dans une résine étanche pendant ou après l’assemblage des dispositifs 110 élémentaires et/ou de générateurs 100 thermoélectriques à relier électriquement entre eux.To meet a need to increase the electrical power generated and to improve the thermal insulation of the pipe 1000, it is preferred that the installation include a sheath 2001. This sheath 2001 is configured to thermally insulate the pipe 1000 and to generate electric current by thermoelectric effect. To perform these functions of thermal insulation and current generation, the sheath 2001 comprises a plurality of thermoelectric generators 100 as described each surrounding the pipe 1000 and preferably interconnected, for example in the manner illustrated in Figures 6 and 7 where are represented five thermoelectric generators 100 placed end to end to form the sheath 2001. Thus, the thermoelectric modules 102 of the thermoelectric generators of the sheath 2001 each participate in the generation of the electric current by the sheath 2001, and the thermal insulators 101 of the thermoelectric generators 100 of the sheath 2001 participate in thermally insulating the pipe 1000 in particular with respect to the environment in which it is placed. In this case, the thermoelectric modules 102 of the various thermoelectric generators 100 can all be electrically connected in series to add the voltages generated and collect all of the electrical power generated. To make such an electrical connection in series, it is possible to use suitable electrical connectors connecting the thermoelectric modules 102 of the same thermoelectric generator to each other and, if necessary, electrically connecting in series the thermoelectric modules 102 of the thermoelectric generators 100 . Of course, in the context of an underwater application, care must be taken to protect the electrical connectors from the marine environment, for example by coating them in a waterproof resin during or after the assembly of the elementary devices 110 and/or 100 thermoelectric generators to be electrically connected together.

De préférence, la gaine 2001 est telle que des générateurs 100 thermoélectriques sont agencés successivement le long de la canalisation 1000 et que pour tout couple de générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents (figures 6 et 7):
- les premiers anneaux 103a, 103b des générateurs 100a, 100b thermoélectriques dudit couple de générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents comportent chacun une collerette 114a, 115b, de préférence formant une extrémité latérale de l’anneau 103a, 103b correspondant et s’étendant radialement par rapport à la canalisation 1000,
- lesdites collerettes 114a, 115b sont en liaison par exemple par collage entre elles ou par contact entre elles,
- la gaine 2001 comporte l’organe 118 thermiquement isolant, notamment annulaire, agencé entre les générateurs 100a, 100b thermoélectriques dudit couple de générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents, l’organe 118 thermiquement isolant comportant une rainure 119 annulaire, notamment située à la circonférence interne de l’organe 118 thermiquement isolant, dans laquelle sont insérées lesdites collerettes 114a, 115b.
Autrement dit, l’organe 118 thermiquement isolant chevauche les premiers anneaux 103a, 103b de deux générateurs 100a, 100b thermoélectriques qu’il relie et vient notamment en contact avec les, ou est collé aux, isolants thermiques 101a, 101b de ces deux générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents en vue de former une isolation thermique continue de la canalisation 1000 sur toute la longueur de la gaine 2001. Le collage de l’organe 118 thermiquement isolant aux isolants thermiques 101a, 101b de ces deux générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents est préféré pour éviter les infiltrations, par exemple d’eau, et de générer une fuite thermique ou de la corrosion. Un tel collage peut être identique à celui assemblant les dispositifs 110 élémentaires d’un même générateur 100 thermoélectrique. Ainsi, le rôle des collerettes 114a, 115b est de permettre un assemblage, en coopération avec l’organe 118 thermiquement isolant, assurant une continuité de l’isolation thermique de la gaine 2001 entre les deux générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents.
Preferably, the sheath 2001 is such that thermoelectric generators 100 are arranged successively along the pipe 1000 and that for any pair of adjacent thermoelectric generators 100a, 100b (FIGS. 6 and 7):
- the first rings 103a, 103b of the thermoelectric generators 100a, 100b of said pair of adjacent thermoelectric generators 100a, 100b each comprise a collar 114a, 115b, preferably forming a lateral end of the corresponding ring 103a, 103b and extending radially compared to pipe 1000,
- said flanges 114a, 115b are connected for example by gluing together or by contact with each other,
- the sheath 2001 comprises the thermally insulating member 118, in particular annular, arranged between the thermoelectric generators 100a, 100b of said pair of adjacent thermoelectric generators 100a, 100b, the thermally insulating member 118 comprising an annular groove 119, in particular located at the circumference internal part of the thermally insulating member 118, into which said collars 114a, 115b are inserted.
In other words, the thermally insulating member 118 straddles the first rings 103a, 103b of two thermoelectric generators 100a, 100b which it connects and comes in particular into contact with, or is glued to, the thermal insulators 101a, 101b of these two generators 100a , 100b adjacent thermoelectrics in order to form a continuous thermal insulation of the pipe 1000 over the entire length of the sheath 2001. The bonding of the thermally insulating member 118 to the thermal insulators 101a, 101b of these two adjacent thermoelectric generators 100a, 100b is preferred to avoid infiltration, for example of water, and to generate a thermal leak or corrosion. Such bonding may be identical to that assembling the elementary devices 110 of a same thermoelectric generator 100. Thus, the role of the flanges 114a, 115b is to allow assembly, in cooperation with the thermally insulating member 118, ensuring continuity of the thermal insulation of the sheath 2001 between the two adjacent thermoelectric generators 100a, 100b.

De préférence, pour tout couple de générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents (figures 6 et 7), la gaine 2001 comporte un collier de serrage 121, ledit collier de serrage 121 enserrant l’organe 118 thermiquement isolant, notamment à sa circonférence externe, agencé entre les générateurs 100a, 100b thermoélectriques dudit couple de générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents. Notamment, le collier de serrage 121 entoure l’organe 118 thermiquement isolant et la canalisation 1000. Ceci présente l’avantage que le collier de serrage 121 enserre l’organe 118 thermiquement isolant correspondant de telle sorte qu’il en résulte le maintien des générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents du couple correspondant entre eux et de préférence par rapport à la canalisation 1000.Preferably, for any pair of adjacent thermoelectric generators 100a, 100b (FIGS. 6 and 7), the sheath 2001 comprises a clamping collar 121, said clamping collar 121 enclosing the thermally insulating member 118, in particular at its outer circumference, arranged between the thermoelectric generators 100a, 100b of said pair of adjacent thermoelectric generators 100a, 100b. In particular, the clamping collar 121 surrounds the thermally insulating member 118 and the pipe 1000. This has the advantage that the clamping collar 121 encloses the corresponding thermally insulating member 118 in such a way that this results in the maintenance of the generators 100a, 100b adjacent thermoelectrics of the corresponding couple between them and preferably with respect to the pipe 1000.

L’organe 118 thermiquement isolant peut être formé en plusieurs parties assemblées entre elles, par exemple par collage et/ou par le collier de serrage 118 correspondant, ces parties pouvant être au nombre de deux, trois ou quatre. L’organe 118 thermiquement isolant peut comporter une empreinte dans laquelle est inséré le collier de serrage 121 évoqué ci-dessus.The thermally insulating member 118 can be formed in several parts assembled together, for example by gluing and/or by the corresponding clamp 118, these parts possibly being two, three or four in number. The thermally insulating member 118 may include a cavity in which the clamp 121 mentioned above is inserted.

De préférence, l’organe 118 thermiquement isolant est à base du, ou est formé par le, même matériau que celui de l’isolant thermique 101. L’organe 118 thermiquement isolant peut donc présenter les mêmes caractéristiques que l’isolant thermique 101.Preferably, the thermally insulating member 118 is based on, or is formed by, the same material as that of the thermal insulator 101. The thermally insulating member 118 can therefore have the same characteristics as the thermal insulator 101.

L’épaisseur de chaque organe 118 thermiquement isolant autour de la canalisation 1000 peut être comprise entre 7 mm et 240 mm en vue d’assurer une isolation thermique satisfaisante évitant la formation d’un pont thermique et en vue de participer au serrage, vers la canalisation 1000, des générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents qu’il relie. L’organe 118 thermiquement isolant peut s’étendre jusqu’au ras des deuxièmes anneaux 104 des générateurs 100a, 100b thermoélectriques adjacents qu’il relie.The thickness of each thermally insulating member 118 around the pipe 1000 can be between 7 mm and 240 mm in order to ensure satisfactory thermal insulation avoiding the formation of a thermal bridge and in order to participate in tightening, towards the pipe 1000, adjacent thermoelectric generators 100a, 100b which it connects. The thermally insulating member 118 can extend as far as the second rings 104 of the adjacent thermoelectric generators 100a, 100b which it connects.

Par exemple, l’épaisseur de chaque organe 118 thermiquement isolant est telle que cet organe 118 thermiquement isolant présente un diamètre extérieur correspondant au diamètre extérieur des générateurs 100 thermoélectriques pour faciliter la formation de la gaine 2001 et la manipulation de cette gaine 2001.For example, the thickness of each thermally insulating member 118 is such that this thermally insulating member 118 has an outer diameter corresponding to the outer diameter of the thermoelectric generators 100 to facilitate the formation of the sheath 2001 and the handling of this sheath 2001.

Il résulte de ce qui a été décrit ci-dessus que l’utilisation de dispositifs 110 élémentaires est tout particulièrement avantageuse car leur assemblage, notamment à l’aide d’organes 118 thermiquement isolant permet efficacement d’entourer la canalisation 1000 pour l’isoler thermiquement de son environnement extérieur.It follows from what has been described above that the use of elementary devices 110 is very particularly advantageous because their assembly, in particular with the aid of thermally insulating members 118 effectively makes it possible to surround the pipe 1000 to insulate it thermally from its external environment.

De préférence, il est cherché à limiter la surface d’échange effective entre les deux sources de chaleur en vue de limiter les effets de ponts thermiques, pour cela cette surface d’échange effective est préférentiellement comprise entre 0,2% et 5% de la surface de la gaine 2001 en liaison avec, c’est-à-dire la surface de la gaine 2001 orientée vers et en regard de, la canalisation 1000. La surface d’échange effective est définie comme étant la somme des surfaces des modules 102 thermoélectriques en liaison avec les diffuseurs 105a, 105b thermiques, ou en liaison avec les diffuseurs 105a thermiques et le premier ou deuxième anneau 103, 104, d’une installation telle que décrite.Preferably, it is sought to limit the effective exchange surface between the two heat sources in order to limit the effects of thermal bridges, for this this effective exchange surface is preferably between 0.2% and 5% of the surface of the sheath 2001 in connection with, that is to say the surface of the sheath 2001 oriented towards and opposite, the pipe 1000. The effective exchange surface is defined as being the sum of the surfaces of the modules 102 thermoelectric in connection with the heat diffusers 105a, 105b, or in connection with the heat diffusers 105a and the first or second ring 103, 104, of an installation as described.

L’installation 2000 peut comporter un ou plusieurs dispositifs électroniques 2002 (figures 6 et 7), tel qu’un capteur ou un actionneur, alimenté électriquement par le ou les générateurs 100 thermoélectriques assemblés pour former la gaine 2001. Ainsi, la récupération d’énergie à l’aide d’un ou plusieurs générateurs 100 thermoélectriques peut être basée sur la conversion de chaleur dissipée entre le fluide et, le cas échéant, l’eau de mer pour rendre autonome le ou les dispositifs électroniques 2002: cela présente l’avantage de ne pas avoir à tirer, par exemple depuis la surface de la mer, des câbles d’alimentation électriques du ou des dispositifs électroniques 2002 pouvant être placés à des profondeurs pouvant atteindre 2000 m.The installation 2000 may comprise one or more electronic devices 2002 (FIGS. 6 and 7), such as a sensor or an actuator, electrically powered by the thermoelectric generator(s) 100 assembled to form the sheath 2001. Thus, the recovery of energy using one or more thermoelectric generators 100 can be based on the conversion of waste heat between the fluid and, where appropriate, sea water to make the electronic device(s) 2002 autonomous: this presents the advantage of not having to pull, for example from the surface of the sea, electrical supply cables of the electronic device(s) 2002 which can be placed at depths which can reach 2000 m.

Par exemple, le générateur 100 thermoélectrique forme une couronne présentant: une circonférence interne par exemple de diamètre compris entre 10 cm et 60 cm, dépendante du diamètre de la canalisation 1000 sur laquelle il est monté ou doit être monté, une circonférence externe de diamètre compris entre 11,7 cm et 87 cm. La dimension transversale du deuxième anneau 104 peut être comprise entre 5 cm et 14 cm. La dimension transversale de l’isolant thermique 101, mesurée parallèlement à la dimension transversale du premier anneau 103, peut être comprise entre 5 cm et 14 cm. La dimension transversale du premier anneau 103 peut être comprise entre 10 cm et 22 cm. La hauteur de chacun des modules 102 thermoélectriques, mesurée radialement au premier anneau 103, peut être comprise entre 2 mm et 15 mm. L’épaisseur de chacun des premier et deuxième anneaux 103, 104 peut être adaptée pour assurer une bonne tenue à la compression notamment par rapport à l’environnement sous-marin, par exemple cette épaisseur peut être comprise entre 5 mm et 30 mm.For example, the thermoelectric generator 100 forms a crown having: an internal circumference for example of diameter between 10 cm and 60 cm, depending on the diameter of the pipe 1000 on which it is mounted or must be mounted, an external circumference of diameter included between 11.7 cm and 87 cm. The transverse dimension of the second ring 104 can be between 5 cm and 14 cm. The transverse dimension of the thermal insulator 101, measured parallel to the transverse dimension of the first ring 103, can be between 5 cm and 14 cm. The transverse dimension of the first ring 103 can be between 10 cm and 22 cm. The height of each of the thermoelectric modules 102, measured radially to the first ring 103, can be between 2 mm and 15 mm. The thickness of each of the first and second rings 103, 104 can be adapted to ensure good resistance to compression, in particular with respect to the underwater environment, for example this thickness can be between 5 mm and 30 mm.

Il est à présent décrit un exemple particulier de réalisation pour lequel la canalisation 1000 présente un diamètre extérieur de 220 mm. Selon cet exemple particulier, le générateur 100 thermoélectrique est tel que: l’épaisseur de l’isolant thermique 101 entre les premier et deuxième anneaux 103, 104 est de 95 mm; le générateur 100 thermoélectrique comporte six modules thermoélectriques ; le générateur 100 thermoélectrique présente une dimension maximale, parallèlement à l’axe longitudinal de la canalisation, de 20 cm. Selon cet exemple particulier, les modules 102 thermoélectriques sont de type, c’est-à-dire qu’ils comportent du, tellurure de bismuth et d’antimoine classiquement utilisé pour des températures de fonctionnement comprises entre 0°C et 200°C, bien entendu d’autres matériaux rentrant dans la composition des modules 102 thermoélectriques peuvent aussi être utilisés comme le tellurure de plomb, les siliciures, les skuttérudites ou les pérovskites. Selon cet exemple particulier, chaque module 102 thermoélectrique comporte 34 jambes en matériau thermoélectrique reliées électriquement en série et thermiquement en parallèle, chaque jambe présentant une hauteur de 7 mm et une section de 2 mm par 2 mm orthogonalement à sa hauteur. Bien entendu, les dimensions des modules thermoélectriques sont adaptées à l’exemple particulier selon les contraintes de génération électrique et les contraintes d’isolation thermique de la conduite: ces modules thermoélectriques peuvent donc être adaptés en fonction des besoins. Selon cet exemple particulier, l’isolant thermique 101 comporte une résine époxy. Cet exemple particulier a permis de générer une puissance électrique de 500 mW par générateur 100 thermoélectrique pour une température de source de chaleur extérieure au contact du deuxième anneau 104 de 4°C et pour une température du fluide transporté par la canalisation de 70°C. Ainsi, en formant une gaine comportant dix générateurs 100 thermoélectriques selon cet exemple particulier tel que représenté en figures 6 et 7, il est possible de générer une puissance électrique de 5 W en reliant en série l’ensemble des modules 102 thermoélectriques de ces générateurs 100 thermoélectriques.There is now described a particular embodiment for which the pipe 1000 has an outside diameter of 220 mm. According to this particular example, the thermoelectric generator 100 is such that: the thickness of the thermal insulation 101 between the first and second rings 103, 104 is 95 mm; the thermoelectric generator 100 comprises six thermoelectric modules; the thermoelectric generator 100 has a maximum dimension, parallel to the longitudinal axis of the pipeline, of 20 cm. According to this particular example, the thermoelectric modules 102 are of the type, that is to say they comprise bismuth and antimony telluride conventionally used for operating temperatures between 0° C. and 200° C., of course, other materials forming part of the composition of the thermoelectric modules 102 can also be used, such as lead telluride, silicides, skutterudites or perovskites. According to this particular example, each thermoelectric module 102 comprises 34 legs made of thermoelectric material electrically connected in series and thermally in parallel, each leg having a height of 7 mm and a section of 2 mm by 2 mm orthogonal to its height. Of course, the dimensions of the thermoelectric modules are adapted to the particular example according to the electrical generation constraints and the thermal insulation constraints of the pipe: these thermoelectric modules can therefore be adapted according to the needs. According to this particular example, the thermal insulator 101 comprises an epoxy resin. This particular example made it possible to generate an electrical power of 500 mW per thermoelectric generator 100 for an external heat source temperature in contact with the second ring 104 of 4° C. and for a temperature of the fluid transported by the pipe of 70° C. Thus, by forming a sheath comprising ten thermoelectric generators 100 according to this particular example as represented in FIGS. 6 and 7, it is possible to generate an electrical power of 5 W by connecting in series all the thermoelectric modules 102 of these generators 100 thermoelectrics.

La présente invention trouve une application industrielle dans le domaine de la génération de courant, de préférence pour alimenter des dispositifs électroniques autonomes, tels qu’un ou plusieurs capteurs et/ou un ou plusieurs actionneurs, à partir d’une canalisation 1000 de transport de fluide. En particulier, la canalisation 1000 peut être un pipeline, de préférence, de production sous-marine, c’est-à-dire un pipeline d’extraction pétrolier comme, par exemple, d’extraction de pétrole ou de gaz.
The present invention finds an industrial application in the field of current generation, preferably for powering autonomous electronic devices, such as one or more sensors and/or one or more actuators, from a pipeline 1000 for transporting fluid. In particular, the pipeline 1000 can be a pipeline, preferably for underwater production, that is to say a pipeline for oil extraction such as, for example, oil or gas extraction.

Claims (15)

Générateur (100) thermoélectrique pour canalisation (1000), ledit générateur (100) thermoélectrique comportant un isolant thermique (101) et des modules thermoélectriques (102), caractérisé en ce que:
  • le générateur (100) thermoélectrique comporte un premier anneau (103) au moins en partie thermiquement conducteur, le premier anneau (103) étant destiné à entourer la canalisation (1000),
  • le générateur (100) thermoélectrique comporte un deuxième anneau (104) au moins en partie thermiquement conducteur, le deuxième anneau (104) entourant le premier anneau (103),
  • l’isolant thermique (101) relie le premier anneau (103) au deuxième anneau (104),
  • chaque module (102) thermoélectrique est placé dans l’isolant thermique (101),
  • chaque module (102) thermoélectrique est couplé thermiquement au premier anneau (103) et chaque module (102) thermoélectrique est couplé thermiquement au deuxième anneau (104).
Thermoelectric generator (100) for a pipe (1000), said thermoelectric generator (100) comprising a thermal insulator (101) and thermoelectric modules (102), characterized in that:
  • the thermoelectric generator (100) comprises a first ring (103) at least partially thermally conductive, the first ring (103) being intended to surround the pipe (1000),
  • the thermoelectric generator (100) comprises a second ring (104) at least partially thermally conductive, the second ring (104) surrounding the first ring (103),
  • the thermal insulator (101) connects the first ring (103) to the second ring (104),
  • each thermoelectric module (102) is placed in the thermal insulation (101),
  • each thermoelectric module (102) is thermally coupled to the first ring (103) and each thermoelectric module (102) is thermally coupled to the second ring (104).
Générateur (100) thermoélectrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte des diffuseurs (105a, 105b) thermiques agencés dans l’isolant thermique (101), chaque module (102) thermoélectrique étant couplé thermiquement à l’un des premier et deuxième anneaux (103, 104) par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs (105a, 105b) thermiques.Thermoelectric generator (100) according to Claim 1, characterized in that it comprises thermal diffusers (105a, 105b) arranged in the thermal insulation (101), each thermoelectric module (102) being thermally coupled to one of the first and second rings (103, 104) through one of the thermal diffusers (105a, 105b). Générateur (100) thermoélectrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque diffuseur (105a, 105b) thermique comporte:
  • une première partie (106) adoptant la forme d’un cône tronqué,
  • une deuxième partie (107) agencée dans la continuité de l’extrémité tronquée du cône tronqué,
ladite deuxième partie (107) s’étendant depuis ladite première partie (106) de sorte à présenter une face (107a) de liaison à l’un des modules (102) thermoélectriques, ladite face (107a) de liaison présentant une surface de dimensions inférieures ou égales à une surface dudit module (102) thermoélectrique avec laquelle la face (107a) de liaison est liée.
Thermoelectric generator (100) according to the preceding claim, characterized in that each thermal diffuser (105a, 105b) comprises:
  • a first part (106) adopting the shape of a truncated cone,
  • a second part (107) arranged in continuity with the truncated end of the truncated cone,
said second part (107) extending from said first part (106) so as to present a face (107a) for connection to one of the thermoelectric modules (102), said face (107a) for connection presenting a surface of dimensions less than or equal to a surface of said thermoelectric module (102) with which the connecting face (107a) is bonded.
Générateur (100) thermoélectrique selon l’une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que, pour chaque module (102) thermoélectrique:
  • le couplage thermique dudit module (102) thermoélectrique au deuxième anneau (104) est assuré par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs (105a) thermiques, ou
  • le couplage thermique dudit module (102) thermoélectrique au premier anneau (103) est assuré par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs (105a) thermiques, ou
  • le couplage thermique dudit module (102) thermoélectrique au deuxième anneau (104) est assuré par l’intermédiaire de l’un des diffuseurs (105a) thermiques et le couplage thermique dudit module (102) thermoélectrique au premier anneau (103) est assuré par l’intermédiaire d’un autre des diffuseurs (105b) thermiques.
Thermoelectric generator (100) according to any one of Claims 2 to 3, characterized in that, for each thermoelectric module (102):
  • the thermal coupling of said thermoelectric module (102) to the second ring (104) is ensured via one of the thermal diffusers (105a), or
  • the thermal coupling of said thermoelectric module (102) to the first ring (103) is ensured via one of the thermal diffusers (105a), or
  • the thermal coupling of said thermoelectric module (102) to the second ring (104) is ensured via one of the thermal diffusers (105a) and the thermal coupling of said thermoelectric module (102) to the first ring (103) is ensured by through another of the thermal diffusers (105b).
Générateur (100) thermoélectrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que:
  • le premier anneau (103) comporte une pluralité de premiers absorbeurs (108) thermiques reliés entre eux,
  • le deuxième anneau (104) comporte une pluralité de deuxièmes absorbeurs (109) thermiques reliés entre eux,
  • chaque module (102) thermoélectrique est couplé thermiquement, d’une part, à l’un des premiers absorbeurs (108) thermiques et, d’autre part, à l’un des deuxièmes absorbeurs (109) thermiques.
Thermoelectric generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that:
  • the first ring (103) includes a plurality of interconnected first thermal absorbers (108),
  • the second ring (104) comprises a plurality of second heat absorbers (109) interconnected,
  • each thermoelectric module (102) is thermally coupled, on the one hand, to one of the first thermal absorbers (108) and, on the other hand, to one of the second thermal absorbers (109).
Générateur (100) thermoélectrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’isolant thermique (101) est formé par un matériau thermiquement isolant présentant une conductivité thermique comprise entre 0,01 W.m-1.K-1et 0,2 W.m-1.K-1.Thermoelectric generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermal insulation (101) is formed by a thermally insulating material having a thermal conductivity of between 0.01 Wm -1 .K -1 and 0 .2 Wm -1 .K -1 . Générateur (100) thermoélectrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’isolant thermique (101) présente une résistance en compression strictement supérieure à 50 MPa.Thermoelectric generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the thermal insulation (101) has a compressive strength strictly greater than 50 MPa. Générateur (100) thermoélectrique selon l’une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce qu’il présente un axe central (A1) entouré par l’isolant thermique (101), et en ce que chaque module (102) thermoélectrique présente une résistance thermique supérieure ou égale à où N est le nombre de modules (102) thermoélectriques, R1est la distance séparant orthogonalement l’axe central (A1) par rapport à une face (124) interne de l’isolant thermique (101) proximale de l’axe central (A1), R2est la distance séparant orthogonalement l’axe central (A1) par rapport à une face (125) de l’isolant thermique (101) distale de l’axe central, λ est la conductivité thermique du matériau thermiquement isolant de l’isolant thermique (101), et H est la dimension dudit module (102) thermoélectrique mesurée parallèlement à l’axe central (A1).Thermoelectric generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that it has a central axis (A1) surrounded by the thermal insulation (101), and in that each thermoelectric module (102) has a resistance thermal greater than or equal to where N is the number of thermoelectric modules (102), R 1 is the distance orthogonally separating the central axis (A1) with respect to an internal face (124) of the thermal insulator (101) proximal to the central axis ( A1), R 2 is the distance orthogonally separating the central axis (A1) with respect to a face (125) of the thermal insulation (101) distal to the central axis, λ is the thermal conductivity of the thermally insulating material of the thermal insulator (101), and H is the dimension of said thermoelectric module (102) measured parallel to the central axis (A1). Générateur (100) thermoélectrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier anneau (103) comporte deux collerettes (114, 115) opposées, les deux collerettes (114, 115) étant à distance de l’isolant thermique (101).Thermoelectric generator (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first ring (103) comprises two opposite flanges (114, 115), the two flanges (114, 115) being at a distance from the thermal insulation (101). Installation (2000) pour le transport d’un fluide, de préférence pétrolier, comportant une canalisation (1000) de transport, de préférence sous-marine, du fluide, caractérisée en ce qu’elle comporte au moins un générateur (100) thermoélectrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, ledit générateur (100) thermoélectrique entourant la canalisation (1000).Installation (2000) for transporting a fluid, preferably petroleum, comprising a pipeline (1000) for transporting the fluid, preferably underwater, characterized in that it comprises at least one thermoelectric generator (100) according to any preceding claim, said thermoelectric generator (100) surrounding the pipe (1000). Installation (2000) selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’elle comporte une gaine (2001) configurée pour isoler thermiquement la canalisation (1000) et pour générer du courant électrique par effet thermoélectrique, la gaine (2001) comportant une pluralité de générateurs (100) thermoélectriques entourant chacun la canalisation (1000).Installation (2000) according to the preceding claim, characterized in that it comprises a sheath (2001) configured to thermally insulate the pipe (1000) and to generate electric current by thermoelectric effect, the sheath (2001) comprising a plurality of generators (100) thermoelectric each surrounding the pipe (1000). Installation (2000) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les générateurs (100) thermoélectriques sont agencés successivement le long de la canalisation (1000), et en ce que, pour tout couple de générateurs (100a, 100b) thermoélectriques adjacents:
  • les premiers anneaux (103a, 103b) des générateurs (100a, 100b) thermoélectriques dudit couple comportent chacun une collerette (114a, 115b),
  • lesdites collerettes (114a, 115b) sont en liaison,
  • la gaine (2001) comporte un organe (118) thermiquement isolant annulaire agencé entre les générateurs (100a, 100b) thermoélectriques dudit couple, l’organe (118) thermiquement isolant comportant une rainure (119) annulaire dans laquelle sont insérées lesdites collerettes (114a, 115b).
Installation (2000) according to the preceding claim, characterized in that the thermoelectric generators (100) are arranged successively along the pipe (1000), and in that, for any pair of adjacent thermoelectric generators (100a, 100b):
  • the first rings (103a, 103b) of the thermoelectric generators (100a, 100b) of said pair each comprise a flange (114a, 115b),
  • said flanges (114a, 115b) are connected,
  • the sheath (2001) comprises an annular thermally insulating member (118) arranged between the thermoelectric generators (100a, 100b) of said pair, the thermally insulating member (118) comprising an annular groove (119) in which said flanges (114a) are inserted , 115b).
Installation (2000) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que, pour tout couple de générateurs (100a, 100b) thermoélectriques adjacents, la gaine (2001) comporte un collier de serrage (121), ledit collier de serrage (121) enserrant l’organe (118) thermiquement isolant agencé entre les générateurs (100a, 100b) thermoélectriques dudit couple de générateurs (100a, 100b) thermoélectriques adjacents.Installation (2000) according to the preceding claim, characterized in that, for any pair of adjacent thermoelectric generators (100a, 100b), the sheath (2001) comprises a clamping collar (121), the said clamping collar (121) clamping the thermally insulating member (118) arranged between the thermoelectric generators (100a, 100b) of said pair of adjacent thermoelectric generators (100a, 100b). Dispositif (110) élémentaire pour la fabrication d’un générateur (100) thermoélectrique pour canalisation (1000), caractérisé en ce qu’il comporte:
  • un premier absorbeur (108) thermique configuré pour entourer partiellement la canalisation (1000) et préférentiellement pour coopérer avec une partie de la canalisation(1000),
  • un deuxième absorbeur (109) thermique agencé à distance du premier absorbeur (108) thermique,
  • un élément (111) thermiquement isolant reliant le premier absorbeur (108) thermique au deuxième absorbeur (109) thermique,
  • au moins un module (102) thermoélectrique agencé dans l’élément (111) thermiquement isolant entre le premier absorbeur (108) thermique et le deuxième absorbeur (109) thermique, le module (102) thermoélectrique étant couplé thermiquement au premier absorbeur (108) thermique et couplé thermiquement au deuxième absorbeur (109) thermique.
Elementary device (110) for manufacturing a thermoelectric generator (100) for a pipe (1000), characterized in that it comprises:
  • a first heat absorber (108) configured to partially surround the pipe (1000) and preferably to cooperate with part of the pipe (1000),
  • a second thermal absorber (109) arranged at a distance from the first thermal absorber (108),
  • a thermally insulating element (111) connecting the first thermal absorber (108) to the second thermal absorber (109),
  • at least one thermoelectric module (102) arranged in the thermally insulating element (111) between the first thermal absorber (108) and the second thermal absorber (109), the thermoelectric module (102) being thermally coupled to the first absorber (108) thermal and thermally coupled to the second thermal absorber (109).
Dispositif (110) élémentaire selon la revendication précédente caractérisé en ce qu’il comporte:
  • un diffuseur thermique (105a) s’étendant dans l’élément (111) thermiquement isolant, le couplage thermique du module (102) thermoélectrique au premier absorbeur (108) thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur (105a) thermique, le module (102) thermoélectrique étant en liaison avec le deuxième absorbeur (109) thermique, ou
  • un diffuseur (105a) thermique et un diffuseur (105b) thermique additionnel s’étendant chacun dans l’élément (111) thermiquement isolant, le couplage thermique du module (102) thermoélectrique au premier absorbeur (108) thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur (105b) thermique additionnel et le couplage thermique du module (102) thermoélectrique au deuxième absorbeur (109) thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur (105a) thermique, ou
  • un diffuseur (105a) thermique s’étendant dans l’élément (111) thermiquement isolant, le couplage thermique du module (102) thermoélectrique au deuxième absorbeur (109) thermique étant assuré par l’intermédiaire du diffuseur (105a) thermique, le module (102) thermoélectrique étant en liaison avec le premier absorbeur (108) thermique.
Elementary device (110) according to the preceding claim, characterized in that it comprises:
  • a thermal diffuser (105a) extending in the thermally insulating element (111), the thermal coupling of the thermoelectric module (102) to the first thermal absorber (108) being ensured via the intermediary of the thermal diffuser (105a), the module (102) being connected to the second thermal absorber (109), or
  • a thermal diffuser (105a) and an additional thermal diffuser (105b) each extending in the thermally insulating element (111), the thermal coupling of the thermoelectric module (102) to the first thermal absorber (108) being provided by the intermediary of the additional thermal diffuser (105b) and the thermal coupling of the thermoelectric module (102) to the second thermal absorber (109) being ensured via the thermal diffuser (105a), or
  • a thermal diffuser (105a) extending in the thermally insulating element (111), the thermal coupling of the thermoelectric module (102) to the second thermal absorber (109) being ensured via the intermediary of the thermal diffuser (105a), the module (102) thermoelectric being in connection with the first absorber (108) heat.
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