WO2006021632A1 - Dispositif aeraulique de production de force motrice. - Google Patents

Dispositif aeraulique de production de force motrice. Download PDF

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Gaëtan LEPEU
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Societe D'electricite Et De Materiels Auxiliaires D'electricite
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to a ventilation device for producing a driving force for producing electrical energy from air.
  • the idea underlying the invention is to use the driving force caused by the rise of this hot air to generate electrical energy.
  • the object of the invention is therefore to provide a device that allows forced driving of hot air so as to recover the driving force thus generated.
  • the subject of the invention is a ventilation device for producing motive power intended to produce electrical energy, characterized in that it consists of a vertical air circulation duct of at least 100 meters in height in which is set up a turbine, the inlet of the lower part of the pipe upstream of the turbine being arranged to collect a useful volume of air while the upper part of the pipe downstream of the turbine is arranged to cause suction of the air collected in the lower part through the turbine, the outlet of the upper part of the pipe being further arranged to allow only an evacuation of the air and to prevent any air intake cold in the pipe.
  • the air collected in the lower part of the pipe according to the invention is hot and therefore has a natural tendency to rise in said pipe, the upper part of the pipe further promoting this rise in the pipe causing a suction of the air exceeds the thrust of hot air, which avoids the phenomenon of compression.
  • the device according to the invention advantageously uses two natural phenomena that are the difference in temperatures between two altitudes due to the very great height of the pipe and the action of the wind as for a wind turbine.
  • the regularity of production is thus better since one can play on both factors.
  • such a device can be envisaged in buildings such as high-rise towers to serve as an integrated power generation device. It is also possible to envisage installing a device according to the invention on a mountainside.
  • the inlet of the lower part of the pipe upstream of the turbine of the device according to the invention has a conical shape and the lower part of the pipe extends to the turbine having a diameter D.
  • This diameter D is defined according to the electric power to be equipped.
  • the upper part of the pipe downstream of the turbine has a diameter of at least 1.5 x D while on the upper outlet of the pipe is provided a movable air shaft with a diameter of at least 3 x D, orientable in the direction of the wind and allowing only the evacuation of the air out of the pipe.
  • the turbine may be a blade turbine, a tangential turbine or any other suitable turbine model.
  • the device according to the invention comprises a vertical pipe 1 in which is housed a turbine 2.
  • the inlet of the lower part 1a of the pipe 1 upstream of the turbine is arranged to collect a useful volume of air.
  • the inlet of the lower part 1a of the vertical pipe 1 is made conically 3 while the pipe 1a upstream of the turbine 2 continues to the turbine 2 having a diameter D.
  • a valve of regulation 6 can be provided between the conical inlet 3 and the lower part 1a of the pipe 1.
  • the upper part 1b of the pipe 1 Downstream of said turbine 2, the upper part 1b of the pipe 1 has a diameter of at least 1.5 ⁇ D so as to cause the suction of the air from the lower part 1a through the turbine 2
  • a movable air shaft 4 At the outlet of the upper part 1b of the pipe 1 is provided a movable air shaft 4 which can be rotated in the direction of the wind, for example by means of a fin 5, and whose diameter is at least 3 x D.
  • the shape of this movable part 4 is adapted to evacuate the air from the pipe 1 and prevent the entry of cold air at altitude.

Abstract

L’invention concerne un dispositif aeraulique de production de force motrice destiné à produire de l’énergie électrique. L'invention consiste en ce qu'il est constitué d'une conduite (1) verticale de circulation d'air d'au moins 100 mètres de hauteur dans laquelle est mise en place une turbine (2), l'entrée (3) de la partie inférieure (la) de la conduite (1) en amont de la turbine (2) étant agencée pour collecter un volume d'air utile tandis que la partie supérieure (1b) de la conduite (1) en aval de la turbine (2) est agencée pour provoquer une aspiration de l'air collecté dans la partie inférieure (la) au travers de la turbine (2), la sortie de la partie supérieure (1b) de la conduite (1) étant en outre agencée pour permettre uniquement une évacuation de l'air et empêcher toute entrée d'air froid dans la conduite (1).

Description

Dispositif aéraulique de production de force motrice.
La présente invention concerne un dispositif aéraulique de production d'une force motrice pour produire de l'énergie électrique à partir de l'air.
II est connu qu'il existe une différence de densité entre l'air chaud et l'air froid, l'air chaud montant tandis que l'air froid, plus en altitude, descend, un équilibre naturel s'établissant entre les deux.
L'idée à la base de l'invention est d'utiliser la force motrice provoquée par la montée de cet air chaud pour générer de l'énergie électrique.
Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif qui permet une conduite forcée de l'air chaud de manière à récupérer la force motrice ainsi générée.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif aéraulique de production de force motrice destiné à produire de l'énergie électrique, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une conduite verticale de circulation d'air d'au moins 100 mètres de hauteur dans laquelle est mise en place une turbine, l'entrée de la partie inférieure de la conduite en amont de la turbine étant agencée pour collecter un volume d'air utile tandis que la partie supérieure de la conduite en aval de la turbine est agencée pour provoquer une aspiration de l'air collecté dans la partie inférieure au travers de la turbine, la sortie de la partie supérieure de la conduite étant en outre agencée pour permettre uniquement une évacuation de l'air et empêcher toute entrée d'air froid dans la conduite. Ainsi de manière avantageuse, l'air collecté dans la partie inférieure de la conduite selon invention est chaud et a donc tendance naturellement à monter dans ladite conduite, la partie supérieure de la conduite favorisant en outre cette montée dans la conduite en provoquant une aspiration de l'air supérieure à la poussée de l'air chaud, ce qui évite le phénomène de compression.
Le dispositif selon l'invention utilise avantageusement deux phénomènes naturels que sont la différence de températures entre deux altitudes du fait de la très grande hauteur de la conduite ainsi que l'action du vent comme pour une éolienne. La régularité de production est ainsi meilleure puisqu'on peut jouer sur les deux facteurs.
De manière avantageuse, un tel dispositif peut être envisagé au sein de bâtiments tels que des tours de grande hauteur pour servir de dispositif de production d'énergie intégré. On peut également envisager d'installer un dispositif selon l'invention a flanc de montagne.
De préférence, l'entrée de la partie inférieure de la conduite en amont de la turbine du dispositif selon l'invention présente une forme conique et la partie inférieure de la conduite se prolonge jusqu'à la turbine en présentant un diamètre D. Ce diamètre D est défini suivant la puissance électrique à équiper.
La partie supérieure de la conduite en aval de la turbine présente un diamètre d'au moins 1 ,5 x D tandis que sur la sortie supérieure de la conduite est prévu un manche à air mobile de diamètre d'au moins 3 x D, orientable selon le sens du vent et permettant uniquement l'évacuation de l'air hors de la conduite.
La turbine peut être une turbine à pales, une turbine tangentielle ou tout autre modèle de turbine adapté.
On décrira maintenant l'invention plus en détail en référence au dessin dans lequel la figure unique représente une vue schématique en coupe d'un dispositif selon l'invention.
Le dispositif selon l'invention comporte une conduite verticale 1 dans laquelle est logée une turbine 2.
L'entrée de la partie inférieure 1a de la conduite 1 en amont de la turbine est agencée pour collecter un volume d'air utile. Ainsi, l'entrée de la partie inférieure 1 a de la conduite verticale 1 est réalisée de forme conique 3 tandis que la conduite 1a en amont de la turbine 2 se poursuit jusqu'à la turbine 2 en présentant un diamètre D. Une vanne de régulation 6 peut être prévue entre l'entrée conique 3 et la partie inférieure 1a de la conduite 1.
En aval de ladite turbine 2, la partie supérieure 1b de la conduite 1 présente un diamètre d'au moins 1 ,5 x D de manière à provoquer l'aspiration de l'air depuis la partie inférieure 1 a au travers de la turbine 2. En sortie de la partie supérieure 1 b de la conduite 1 est prévu un manche à air mobile 4 orientable dans le sens du vent, par exemple à l'aide d'une dérive 5, et dont le diamètre est d'au moins 3 x D. La forme de cette pièce mobile 4 est adaptée pour évacuer l'air de la conduite 1 et empêcher l'entrée de l'air froid se trouvant en altitude.
Lorsque l'air monte dans la conduite 1 , il est collecté depuis la partie inférieure 1a de celle-ci et forcé vers la partie supérieure 1 b, il traverse alors la turbine 2. Par conséquent, la force motrice de l'air généré par son passage forcé dans la conduite 1 est récupéré au niveau de la turbine 2 pour être ensuite utilisée sous forme d'énergie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif aéraulique de production de force motrice destiné à produire de l'énergie électrique, constitué d'une conduite verticale de circulation d'air d'au moins 100 mètres de hauteur dans laquelle est mise en place une turbine (2), l'entrée (3) de la partie inférieure (1a) de la conduite (1 ) en amont de la turbine (2) étant agencée pour collecter un volume d'air utile, présentant une forme conique et se prolongeant jusqu'à la turbine en présentant un diamètre D, caractérisé en ce que la partie supérieure (1b) de la conduite (1) en aval de la turbine (2) et est agencée pour provoquer une aspiration de l'air collecté dans la partie inférieure (1 a) au travers de la turbine (2) et présente un diamètre d'au moins 1 ,5 x D, la sortie de la partie supérieure (1 b) de la conduite (1) étant agencée en outre pour permettre uniquement une évacuation de l'air et empêcher toute entrée d'air froid dans la conduite.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, sur la sortie supérieure de la conduite (1) est prévu une manche à air mobile (4) de diamètre d'au moins 3 x D, orientable selon le sens du vent et permettant uniquement l'évacuation de l'air hors de la conduite.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manche à air (4) présente une dérive (5).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la turbine (2) est une turbine à pales ou une turbine tangentielle.
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