Brevet FR2449357A1 — publié le 19800912

Dans la production d'énergie calorifique pour le ohauffage,on utilise des pompes à chaleur entraînées par des moteurs électriques dont l'alimentation provient d'un réseau distribuant l'énergie électrique d'une centrale. On perd ainsi une quantité importante d'énergie comprenant,d'abord à la centrale les pertes de la transformation énergétique,ensuite les pertes de transport et enfin celles des moteurs électriques.En outre,pour éviter le givrage,on fait appel à des appoints de chauffage électrique.De sorte que le rendement global,énergie utilisée par rapport à l'énergie du combustible est peu élevé. Dans la production d'énergie électrique,les centrales comportent des moteurs thermiques dont la puissance doit être suffisante pour satisfaire aux besoins de la consommation. Or celle-ci est extrtmement variable,aussi bien au cours d'une journée que d'une saison à une autre et,si la demande est très faible pendant les heures creuses elle devient brutalement considérable pendant les heures de pointe. Il s'ensuit que des ensembles moteurs très importants ne fonctionnent convenablement avec un rendement acceptable que pendant quelques heures. Leur coat d'amortissement est très élevé et leur rendement moyen médiocre. L'invention a pour objet l'augmentation des rendements et la diminu aution des colts d'amortissement. Elle est caractérisée: 1 - Par des groupes générateurs comportant chacun un ensemble composé d'une pompe à chaleur,d'un générateur électrique,d'accumulateurs d'énergie et d'un moteur thermique dont les pertes sont récupérées pour produire de l'énergie calorifique et pour améliorer les conditions de fonctionnement de la pompe Le moteur thermique est-successivement utilisé,soit pour actionner la pompe et produire de l'énergie calorifique ou frigorifique,soit pour actionner le générateur électrique et produire de l'énergie électrique et de l'énergie calorifique; le passage d'une fonction à l'autre étant effectué automatiquement ou autrement.Les accumulateurs d'énergie permettent de faire tourner le moteur à régime constant,au meilleur rendement et à des heures déterminées, en absorbant l'énergie excédentaire non utilisée pour la restituer ultérieurement. 20- Par l'installation judicieuse,dans des zones d'utilisation groupée, de mini-centrales comportant chacune un ou plusieurs groupes distribuant leurs énergies sur place ou à de courtes distances,sans pertes importantes de transport,soit directement ou au moyen de réseaux propres,soitpar des réseaux existants,comme par exemple pour l'énergie électrique,les'réseaux de distribution d'électricité qui,dans ce cas,jouent le même rôle que les accumulateurs d'énergie.Tout ceci indépendamment de l'utilisation de l'invention à des fins particulières de petite et moyenne puissance. On voit immédiatement tous les avantages de l'invention.Âu lieu dtune centrale importante incapable de distribuer dans un périmètre restreint énergie quelle produit et celle qu'elle pourrait récupérer sur les pertes de la transformation énergétique,on dispose de multi-centrales qui,convenablement implntées,peuvent distribuer dans leur environnement ou directement sans pertes de transport,toutes leurs énergies,calorifique,,frigorifique ou électrique.Et de plus,comme conséquence de cette production multiple à partir d'un seul moteur thermique,de pouvoir,grâce aux accumulateurs d'é nergie,utilisgce moteur avec un excellent rendement pendant un maximum de temps et à des moments choisis. Ces multi-oentrales sont d'abord des générateurs d'énergie calorifi que et leur fonction première est la distribution particulière ou collective de chauffage,leur fonction complémentaire étant d'assister des réseaux électriques défaillants ou déficients ne pouvant assurer leur service qu'au prix d'investissements nouveaux et coûteux.Si les ententes entre entreprises privées sont susceptibles de réalisations,il n'en sera probablement pas de m8me en ce qui concerne l'invention,ssur des territoires régis par des monoles,là ou interfèrent les problèmes techniques,politiques et économiques. L'exposé suivant,chiffré en calories,montre avec précision dans une première colonne,la répartition des calories dans un chauffage par pompe suivant les moyens classiques et suivant 1'invention,puis,dans uns seconde, leur valeur relative par rapport à l'énergie mécanique fournie à la pompe dans le système classique. SYSTEKE CLASSIQUE : Pompe et moteur électrique sur secteur. Cal.combustible consommées par la centrale 1000 3.27 dO élect. recueillies aux alternateurs r = 0.40 400 1.31 dO reçues par l'abonné r = 0.90 et fournies au moteur 360 1.17 dO énergie mécan. à la pompe avec moteur r = 0.85 306 1 dO chauffage données par une pompe de coefficient 2 612 2 SELON L'INVENTION : Pompe et moteur therm. à récupération. Cal.combustible consommées par le moteur 1000 3.27 dO énerg. mécan. à la pompe par moteur r = 0.40 400 1.31 dO chauffage données par une pompe de coefficient 2 800 2.62 dO perdues à la transformation énergétique 600 1.96 dO récupérées à 75% pour le chauffage 450 1.47 d9 totales de chauffage 800 + 450 t 1250 1250 4.08 Soit : 1.25 fois l'énergie du combustible initial 2.04 fois la production classique 3.47 fois le chauffage électrique Pour chiffrer les économies réalisées sur le chauffage seul on peut considérer que le chauffage électrique direct donne 360 cal. pour 1000 cal de combustible consommé par la centrale; que pour 360 cal. la pompe avec 1000 x 360 moteur électrique n'exige que 612 = 588 cal. soit 41,2 % d'éco- nomie ; et que l'invention ne demande que 1000 x 360 = 288 cal. soit 71,2% d'économie. Pour l'électricité,aveciO00 cal. combustible la centrale produit exclusivement 360 cal. électricité; tandis que le groupe,qui donne également 360 cal. électricité avec les 400 cal. énergie mécanique de son moteur et une génératrice de r = O,90,fournit en plus 450 cal. chauffage qui,distribuées par un réseau urbain remplacent 450 cal. d'une chaudière ayant exigé 600 cal. On économise donc 600 cal. soit 37,5 %. La réalisation d'un ensemble selon l'invention ne comporte aucune difficulté particulière, tous les procédés et moyens connus pouvant entre utilisés. Seule,la récupération des pertes semblerait nécessiter des moyens spéciaux alors qu'elle ne pose aucun problème.Par exemple,dans- une installation particulière de quelques chevaux,un moteur refroidi à l'air peut être monté avec tous ses accessoires sur un socle antivibrations,puis coiffé d'une capacité isolée thermiquement et acoustiquement à l'intérieur de de laquelle circule l'air,convenablement brassé et canalisé.Cet air peut auparavant avoir servi pour absorber l'énergie calorifique de la pompe à plus basse température. Il circule en totalité ou en partiesoit dans un circuit direct pour l'uti lisation,soit,branché en dérivation sur celui-ci,dans un circuit fermé comportant éventuellement les accumulateurs et les échangeurs.Le moteur fonctionnant parfaitement à 850/ 950 permet de disposer d'un air de récupération à température élevée. Dans les installations importantes les gaz d'échappement très détendus sont libérés à des températures inutilisables pour le chauffage Ils peuvent alors être utilisés pour le dégivrage ou le réchauffement de la source froide,leur énergie cinétique étant employée pour produire de l'énergie mécanique au moyen de turbines. L'invention s'applique à toutes les installations particulières,urbaines ou collectives de production et de distribution d'énergie calorifique ou frigorifique et à ces mêmes installations ou à des réseaux de distribution d'électricité pour la fourniture d'énergie électrique. R3VSDICATIONS Rev.1-lnvention ayant pour objet un système économique de prouuction et de distribution d'énergies calorifique,trigorifique et électrique caractérisé: 1 e~ Par des groupes générateurs comportant chacun un ensemble composé d'une pompe à chaleur, d'un générateur électrique, d'accumulateurs d'énergie et d'un moteur thermique dont les pertes sont récupérées pour produire de l'énergie éa1ori-qiie et pour améliorer les conditionss deafonctionnement de la pompe.Le moteur thermique est successivement utilisé,soit pour actionner la pompe et produire de l'énergie calorifique ou frigorifique,soit pour actionner le générateur électrique et produire de l'énergie électrique et de l'énergie calorifique; le passage d'une fonction à l'autre étant effectué automatiquement ou autrement. Les accumulateurs d'énergie permettent de faire tourner le moteur à régime constant,au meilleur rendement et à des heures déterminées,en absorbant énergie excédentaire non utilisée pour la restituer ultérieurement. 2 - Par l'installation judicieuse,dans des zones d'utilisation groupée, de mini-centrales,comportant chacune un ou plusieurs groupes,distribuant leurs énergies sur place ou à de courtes distances,sans pertes importantes de transport,soit directement ou au moyen de réseaux propres,soåt par des réseaux existants,comme par exemple pour l'énergie électrique,les réseaux de distribution d'électricitéqui,dans ce cas,jouent le même rôle que les accumulateurs d'énergie.Tout ceci indépendamment de l'utilisation de l'invention à des fins particulières de petite et moyenne puissance. Rev.-2- Invention selon 1 comportant un moteur refroidi à l'air caractérisé d'une part,par l'utilisation directe ou indirecte de cet air pour le chauffage et d'autre part,par l'installation du moteur et de ses accessoires sur un socle anti-vibrations,à l'intérieur d'une capacité isolée thermiquement et acoustiquement dans laquelle circule l'air convenablement brassé et canalisé.Cet air peut auparavant avoir servi pour absorber l'énergie calorifiquz de la pompe à plus basse température.Il circule,en totalité ou en partie, soit dans un circuit direct pour l'utilisation, soit,branché en dérivation sur celui-ci,dans un circuit fermé comportant éventuellement les accumula teurs et les échangeurs. Rev. 3 - Invention selon 1 et 2 pour des groupes connectés sur un secteur électrique,caractérisée par une génératrice asynchrone susceptible de servi: au démarrage du moteur. Rev. 4 - Invention selon 1, 2, 3, caractérisée par l'utilisation des gaz d'échappement du moteur pour la production au moyen d'une turbine,d'énergie mécanique utilisable pour le fonctionnement du groupe.