WO2011124820A2 - Installation offshore de production d'énergie électrique - Google Patents

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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
    • F03G7/05—Ocean thermal energy conversion, i.e. OTEC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to an installation for producing offshore electrical energy from the thermal energy of the seas.
  • the invention relates to such an installation which comprises a floating platform on which are embarked means for producing electrical energy from the difference in temperature of the water surface and depth, this platform shape being further associated with means for drawing water suction in depth.
  • ETM Thermal Energy of the Seas
  • the water may for example be at a surface temperature of 25 ° and a temperature of 5 ° C to 1000 meters deep.
  • the cold water must then be pumped in very great depth through suction line means associated with the platform, while the hot water is pumped to the surface.
  • the object of the invention is therefore to improve this type of installation.
  • the subject of the invention is an offshore installation for producing electrical energy from the thermal energy of the seas, of the type comprising a floating platform on which electrical energy generation means are loaded. from the difference in temperature of the water at the surface and at depth and associated with means forming a deep water suction pipe, characterized in that the means forming a deep water suction pipe comprise three parts , a first formed of a rigid pipe whose lower end is immersed in great depth and whose upper end is immersed between two waters at reduced depth, a second portion formed of flexible pipes connecting the upper end of this rigid suction pipe to a third part of the suction pipe means, formed of rigid pumping pipes structuring a trellis it is of pipes fixed under the platform, in that the trellis further comprises rigid water discharge pipes at the outlet of the means for producing electrical energy and in that the rigid water discharge pipes are disposed at the periphery of the rigid pumping pipes in the trellis.
  • the offshore installation for producing electrical energy comprises one or more of the following characteristics:
  • the mesh comprises an intermediate float
  • the intermediate float is provided with means for fixing means for anchoring the platform, and
  • the upper end of the rigid suction pipe comprises a connection manifold for the flexible pipes.
  • FIG. 1 represents a side view illustrating the general structure of a production installation according to the invention.
  • FIG. 2 shows a perspective view illustrating the structure of a lattice forming part of an installation according to the invention.
  • This hot water and cold water then make it possible to operate the means for producing electrical energy from the difference in temperature of these waters.
  • the floating platform forming part of the production plant according to the invention is associated with means forming a deep water suction pipe.
  • These means are designated by the general reference 2 in this figure and comprise in fact three parts designated respectively by the general references 3, 4 and 5 in this figure 1.
  • the first part designated by the general reference 3 is formed of a rigid pipe designated by the general reference 6, whose lower end is immersed in great depth for example between 600 and 1200 meters deep and whose upper end is submerged between two waters at reduced depth for example a few meters or several tens of meters, as illustrated.
  • This upper end of this rigid pipe 6 is then associated with buoy means or support float designated by the general reference 7 in this figure to maintain this rigid pipe 6 in position.
  • Collector means designated by the general reference 8 make it possible to connect the upper end of this rigid pipe 6 to the second part 4 of the suction pipe means.
  • This second part 4 of the suction line means is in fact formed of flexible pipes, one of which is for example designated by the general reference 9 for connecting the rigid pipe 6 to the third part 5 of the suction pipe means.
  • This third part of the suction line means is in fact made of a mechanically welded mesh of rigid pipes.
  • the collector 8 can be connected to three flexible lines themselves connected to three rigid pumping lines fixed under the platform and one of which is designated by the general reference 10.
  • this trellis may also comprise rigid water discharge pipes at the outlet of the electrical energy production means such as for example the pipe designated by the general reference January 1.
  • the trellis comprises six rigid water rejection pipes arranged in a circle around or at the periphery of the three suction lines as can be seen more clearly in FIG. 2.
  • the mesh may be equipped with an intermediate float such as that designated by the general reference 12 in these figures, this float also being equipped, for example, with means for attaching anchoring the platform to hold it in position.
  • the mesh is then formed of rigid pipes assembled and fixed for example to each other by means of reinforcing beams to maintain the integrity of this lattice under the platform.
  • the means in the form of buoy or float 7 associated with the rigid suction pipe may have any suitable structure equipped with ballasting means to ensure the position holding function of this pipe.
  • the outer surface of the rigid suction pipe may comprise at least one outer rib helix called "anti-vortex" designated by the general reference 13 in this Figure 1, in a conventional manner.

Abstract

Installation offshore de production d'énergie électrique Cette installation offshore de production d'énergie électrique à partir de l'énergie thermique des mers, du type comportant une plate-forme flottante (1) sur laquelle sont embarqués des moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de l'eau en surface et en profondeur et associée à des moyens (2) formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur, est caractérisée en ce que les moyens formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur comportent trois parties, dont une première (3) formée d'une conduite rigide (6) dont l'extrémité inférieure est immergée en grande profondeur et dont l'extrémité supérieure est immergée entre deux eaux à profondeur réduite, une seconde partie (4) formée de conduites souples (9) de raccordement de l'extrémité supérieure de cette conduite rigide d'aspiration (6) à une troisième partie (5) des moyens formant conduite d'aspiration, formée de conduites rigides de pompage (10) structurant un treillis de conduites fixé sous la plate-forme.

Description

Installation offshore de production d'énergie électrique
La présente invention concerne une installation de production d'énergie électrique offshore à partir de l'énergie thermique des mers.
Plus particulièrement l'invention se rapporte à une telle installation qui comporte une plate-forme flottante sur laquelle sont embarqués des moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de l'eau en surface et en profondeur, cette plate-forme étant associée en outre à des moyens formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur.
Le principe de fonctionnement d'une telle installation dite ETM pour « Energie Thermique des Mers » consiste à utiliser la différence de température qui existe de façon naturelle entre l'eau en surface et en profondeur des océans pour faire fonctionner une machine thermique.
Du fait des lois de la thermodynamique, pour avoir un rendement acceptable, la mise en œuvre de telles installations d'ETM ne se justifie que sous réserve d'une différence de température supérieure par exemple à 20 °C.
De façon typique l'eau peut par exemple être à une température de 25^ en surface et à une température de 5°C à 1000 mètres de profondeur.
On conçoit alors que ceci limite l'utilisation de telles installations à des zones spécifiques telles que par exemple les zones tropicales.
L'eau froide doit alors être pompée en très grande profondeur à travers des moyens formant conduite d'aspiration associés à la plate-forme, tandis que l'eau chaude est pompée en surface.
Différentes tentatives de mise au point d'installations de production d'énergie à base d'ETM ont déjà été faites.
Des tentatives ont par exemple été menées par Georges CLAUDE dans les années trente.
Bien entendu d'autres opérateurs ont fait d'autres tentatives depuis.
Mais la très grande majorité de ces différentes tentatives ont échoué en raison de problèmes divers et en particulier de problèmes de résistance mécanique de certains éléments de ces installations aux conditions environnementales rencontrées.
On sait en effet que dans les zones géographiques dans lesquelles ces installations peuvent être installées, des conditions météorologiques particulières peuvent être rencontrées, telles que par exemple des courants marins relativement forts, des tempêtes, etc, ce qui provoque la dégradation voire la rupture de certaines pièces de l'installation. On sait par ailleurs que la navigation aux abords de telles installations est relativement délicate en raison de la présence de très nombreux équipements sous- marins : moyens de raccordement, lignes d'ancrage etc....
Le but de l'invention est donc de perfectionner ce type d'installations.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation offshore de production d'énergie électrique à partir de l'énergie thermique des mers, du type comportant une plate-forme flottante sur laquelle sont embarqués des moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de l'eau en surface et en profondeur et associée à des moyens formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur, caractérisée en ce que les moyens formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur comportent trois parties, dont une première formée d'une conduite rigide dont l'extrémité inférieure est immergée en grande profondeur et dont l'extrémité supérieure est immergée entre deux eaux à profondeur réduite, une seconde partie formée de conduites souples de raccordement de l'extrémité supérieure de cette conduite rigide d'aspiration à une troisième partie des moyens formant conduite d'aspiration, formée de conduites rigides de pompage structurant un treillis de conduites fixé sous la plate-forme, en ce que le treillis comporte en outre des conduites rigides de rejet des eaux en sortie des moyens de production d'énergie électrique et en ce que les conduites rigides de rejet des eaux sont disposées à la périphérie des conduites rigides de pompage dans le treillis.
Selon d'autres aspects de l'invention l'installation offshore de production d'énergie électrique comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le treillis comporte un flotteur intermédiaire,
- le flotteur intermédiaire est muni de moyens de fixation de moyens d'ancrage de la plate-forme, et
- l'extrémité supérieure de la conduite rigide d'aspiration comporte un collecteur de raccordement des conduites souples.
L'invention sera mieux comprise à la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue de côté illustrant la structure générale d'une installation de production selon l'invention, et
- la figure 2 représente une vue en perspective illustrant la structure d'un treillis entrant dans la constitution d'une installation selon l'invention.
On a en effet illustré sur ces figures et en particulier sur la figure 1 , une installation de production d'énergie électrique offshore à partir de l'énergie thermique des mers dite ETM. De façon générale une telle installation comporte une plate-forme flottante désignée par la référence générale 1 sur cette figure 1 , sur laquelle sont embarqués des moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de l'eau en surface et en profondeur. Ces moyens ne faisant pas partie de l'invention ils ne seront pas décrits plus en détail par la suite.
Comme cela a été indiqué précédemment, une telle installation requiert de pomper de l'eau chaude en surface ou à proximité de la surface et de l'eau froide à très grande profondeur comme par exemple entre 600 et 1200 mètres de profondeur.
Cette eau chaude et cette eau froide permettent alors de faire fonctionner les moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de ces eaux.
A cet effet la plate-forme flottante entrant dans la constitution de l'installation de production selon l'invention est associée à des moyens formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur. Ces moyens sont désignés par la référence générale 2 sur cette figure et comportent en fait trois parties désignées respectivement par les références générales 3, 4 et 5 sur cette figure 1 .
La première partie désignée par la référence générale 3 est formée d'une conduite rigide désignée par la référence générale 6, dont l'extrémité inférieure est immergée en grande profondeur par exemple entre 600 et 1200 mètres de profondeur et dont l'extrémité supérieure est immergée entre deux eaux à profondeur réduite par exemple à quelques mètres ou plusieurs dizaines de mètres, comme cela est illustré.
Cette extrémité supérieure de cette conduite rigide 6 est alors associée à des moyens formant bouée ou flotteur de support désignés par la référence générale 7 sur cette figure permettant de maintenir cette conduite rigide 6 en position.
Des moyens en forme de collecteur désignés par la référence générale 8 permettent de raccorder l'extrémité supérieure de cette conduite rigide 6 à la deuxième partie 4 des moyens formant conduite d'aspiration. Cette deuxième partie 4 des moyens formant conduite d'aspiration est en fait formée de conduites souples dont l'une est par exemple désignée par la référence générale 9 de raccordement de la conduite rigide 6 à la troisième partie 5 des moyens formant conduite d'aspiration. Cette troisième partie des moyens formant conduite d'aspiration est en fait constituée d'un treillis mécanosoudé de conduites rigides.
Ainsi par exemple le collecteur 8 peut être raccordé à trois conduites souples elles-mêmes raccordées à trois conduites de pompage rigide fixées sous la plate-forme et dont l'une est désignée par la référence générale 10. En fait ce treillis peut également comporter des conduites rigides de rejet des eaux en sortie des moyens de production d'énergie électrique telles que par exemple la conduite désignée par la référence générale 1 1 .
Dans l'exemple de réalisation illustré sur ces figures, le treillis comporte six conduites rigides de rejet des eaux disposées en cercle autour ou à la périphérie des trois conduites d'aspiration comme cela est visible plus clairement sur la figure 2.
Il va de soi bien entendu qu'un nombre différent et des dispositions différentes de ces différentes conduites peuvent être envisagés.
On notera comme cela est également illustré sur la figure 2, que le treillis peut être équipé d'un flotteur intermédiaire tel que celui désigné par la référence générale 12 sur ces figures, ce flotteur étant également équipé par exemple de moyens de fixation de moyens d'ancrage de la plate-forme pour la maintenir en position.
Le treillis est alors formé de conduites rigides assemblées et fixées par exemple les unes aux autres par l'intermédiaire de poutres de renfort permettant de maintenir l'intégrité de ce treillis sous la plate-forme.
On conçoit alors qu'une telle structure permet de résoudre un certain nombre des problèmes rencontrés avec les installations de l'état de la technique notamment au niveau de la jonction entre la conduite rigide d'aspiration d'eau en profondeur et la plate-forme flottante.
En effet l'une des causes principales des échecs rencontrés dans l'état de la technique lors de la mise en œuvre d'installations de ce type, est liée à la déformation voire la rupture de la zone de jonction entre la conduite rigide d'aspiration et la plateforme. En utilisant une structure telle que décrite dans la présente demande, ces problèmes sont résolus dans la mesure où des conduites souples permettent de découpler la conduite rigide de la plate-forme et en particulier de découpler les mouvements relatifs de ces organes.
Par ailleurs l'utilisation de conduites de rejet des eaux en sortie des moyens de production, sous la plate-forme, permet également d'adapter la profondeur de ces rejets en adaptant la longueur correspondante des conduites de rejet.
L'utilisation d'un flotteur intermédiaire sur le treillis permet également de dégager les abords de la plate-forme flottante ce qui permet de faciliter la navigation aux abords de celle-ci.
Les moyens en forme de bouée ou de flotteur 7 associés à la conduite d'aspiration rigide, peuvent présenter n'importe quelle structure appropriée équipée de moyens de ballastage permettant d'assurer la fonction de maintien en position de cette conduite. On notera également que la surface extérieure de la conduite rigide d'aspiration peut comporter au moins une nervure externe en hélice dite « anti-vortex » désignée par la référence générale 13 sur cette figure 1 , de façon classique.
Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation encore peuvent être envisagés.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Installation offshore de production d'énergie électrique à partir de l'énergie thermique des mers, du type comportant une plate-forme flottante (1 ) sur laquelle sont embarqués des moyens de production d'énergie électrique à partir de la différence de température de l'eau en surface et en profondeur et associée à des moyens (2) formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur, caractérisée en ce que les moyens formant conduite d'aspiration d'eau en profondeur comportent trois parties, dont une première (3) formée d'une conduite rigide (6) dont l'extrémité inférieure est immergée en grande profondeur et dont l'extrémité supérieure est immergée entre deux eaux à profondeur réduite, une seconde partie (4) formée de conduites souples (9) de raccordement de l'extrémité supérieure de cette conduite rigide d'aspiration (6) à une troisième partie (5) des moyens formant conduite d'aspiration, formée de conduites rigides de pompage (10) structurant un treillis de conduites fixé sous la plate-forme, en ce que le treillis comporte en outre des conduites rigides (1 1 ) de rejet des eaux en sortie des moyens de production d'énergie électrique et en ce que les conduites rigides (1 1 ) de rejet des eaux sont disposées à la périphérie des conduites rigides de pompage (10) dans le treillis.
2. - Installation offshore de production d'énergie électrique selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le treillis comporte un flotteur intermédiaire (12).
3. - Installation offshore de production d'énergie électrique selon la revendication 2, caractérisée en ce que le flotteur intermédiaire (12) est muni de moyens de fixation de moyens d'ancrage de la plate-forme.
4. - Installation offshore de production d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité supérieure de la conduite rigide d'aspiration (6) comporte un collecteur (8) de raccordement des conduites souples (10).
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