Brevet FR2448046A1 — publié le 19800829

La présente invention a pour objet un dispositif hydroélectrique autonome du genre de ceux comprenant une source d'éner- gie hydraulique, un appareil moteur, un alternateur et un poste de transformation. Les centrales hydrauliques utilisent l'énergie cinétique d'une masse d'eau qui actionne une turbine hydraulique. Ces ceni trales ne consomment rien, leurs frais d'exploitation et d'Bntre- tien sont beaucoup moins élevés que ceux des centrales thermiques. On distingue trois groupes de centrales hydrauliques : celles "au fil de l'eau", celles de lac" et celles d'éclusée, Les centrales "au fil de l'asu" ne disposent pas de réserves et leur production est soumise aux fluctuations des cours d'eau qui les alimentent en période de cnue elles donnent leur puissance totale et laissent passer l'eau en surplus, en période de sécheresse -la puissance produite diminue avec le débit jusqu'à devenir pratiquement nulle à 1Zeaage pour certåines rivières, Les centrales "de lac" sont alimentées par une retenue susceptible de mettre en réserve un certain débit de la rivière.Les sites se prêtant à des aménagements de ce genre sont rares et la plupart des réservoirs des centrales "de lac" ne mettent en stock qu'une fraction des apports annuels. Les centrales "d'éclusée" sont des centrales de lac dont la possibilité de stockage est inférieure à cinq pour cent des apports annuels mais représente au moins quelques heures du débit moyen de la rivière. Elles interviennent dans une faible mesure pour les reports saisonniers d'énergie mais sont précieuses pour permettre le passage des pointes Journalières. On constate que ces différents types de centrales hydrauliques utilisent constamment une aau nouvelle et qu'aucune d'entre elles ne récupère l'eau dont elle a tiré de l'énergie électrique. Un premier but de l'invention est de récupérer liteau issue du récepteur hydraulique pour réalimenter le réservoir amont. Un moyen de parvenir à ce but consiste à réaliser le pompage de l'eau utilisée-) par le récepteur hydraulique et de la recnnduire au réservoir amont. L'énergie nécessaire à ce pompage étant prélevée sur l'énergie mécanique développée par ledit récepteur hydraulique. Sous une première forme d'exécution de l'invention, le dispositif comporte un réservoir amont duquel liteau chute dans un récepteur hydraulique, par exemple une turbine. Le poids de l'eau agit sur ledit récepteur hydraulique qui entraine une pompe et un générateur d'électricité. La pompe aspirante et foulante est alors capable de récupérer l'eau issue de la turbine et recueillie dans un.- second réservoir aval situé à la partie basse du dispositif, pour la reconduire dans le bassin supérieur amont. Selon une deuxième forme d'éxécution de l'invention, l'eau du réservoir supérieur amont chute sur une première turbine en tramant un générateur d'électricité, puis guidée par une goulotte au sortir de ce premier récepteur hydraulique elle va alimenter une seconde turbine qui actionne une pompe aspirante et foulante laquelle puise, dans un réservoir aval, l'eau issue de la seconde turbine pour la reconduire dans le réservoir supérieur amont. Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif du genre susmentionné, susceptible d'utiliser une autre source hydraulique, par exemple l'eau de mer ou celle d'un cours d'eau, pour alimenter le réservoir amont et dont l'énergie nécessaire au pompage de l'eau n'est pas prélevée sur l'énergie fournie par le récepteur hydraulique. Un moyen de parvenir à ce but consiste à utiliser soit les courants d'eau naturels soit le déferlement des vagues marines. Sous une forme d'éxécution de l'invention l'eau d'une rivière ou de la mer entratne une turbine qui fournit l'énergie nécessaire à une pompe pour hisser l'eau puisée dans le cours d'eau, ou dans la mer, dans le réservoir amont. Cette eau chute alors sur un récepteur hydraulique qui alimente un générateur d'électricité. Le dispositif est alors équipé soit d'une turbine portée par un bras secondé par un flotteur, ledit bras étant articulé sur un b ti ancré au fond de la rivière ou de la mer, soit d'une roue flottante type COLLADON. Les dessins annexés qui représentent schématiquement les trois variantes du dispositif selon l'invention permettront de bien comprendre la description qui va suivre en s'y référant. - La figure 1 est une vue schématique de cOté du dispositif à une seule turbine alimentant une pompe et un générateur d'électricité - La figure 2 est une vue schématique de face du dispositif comportant deux turbines alimentant respectivement une pompe et un générateur d'électricité - La figure 3 est une vue schématique de côté du dispositif turbine flottante pour l'entratnement de la pompe.Sur la figure 1 le réservoir amont 1 est équipé d'une vanne 2 qui permet à son eau de chuter sur les palettes du récepteur hydraulique 3 qui entratne en rotation un arbre 4. L'arbre 4 est accouplé par une transmission 5-6 à une pompe 7 aspirante et foulante qui puise dans un réservoir aval 8 l'eau issue du récepteur hydraulique 3 pour la remonter par la canalisation 9 au réservoir amont 1. L'arbre 4 est également accouplé par une transmission10-11 à un générateur d'électricité 12. Sur la figure 2 qui montre une variante d'exécution de l'invention, on retrouve un réservoir amont I qui alimente par une vanne 2 une première turbine 13 dont l'arbre 14 entrasse en rotation par l'intermédiaire d'une transmission 15-16 un générateur d'électricité 17. L'eau issue de la première turbine 13 recueillie dans une goulotte 18 chute sur une deuxième turbine 19 dont la rotation entrain une pompe 20 aspirante et foulante au moyen d'une transmission 21-22 de manière à aspirer dans un réservoir aval 8 liteau issue de la 2ème turbine pour IL reconduire par une canalisation 9 au réservoir amont 1. La figure 3, illustre une troisième variante de l'invention le réservoir amont 1 est équipé d'une vanne 2. Il n'y a pas de réservoir aval, l'eau qui remplit le réservoir amont est celle de la rivière ou de la mer 23, aspirée par la pompe 7 et refoulée dans la canalisation 9 jusqu'au réservoir 1. Le mouvement de la pompe 7 est assuré par la transmission 5-6 entrainée par l'arbre 24 dont la rotation est due à celle de la turbine 25 qui tourne sous l'action du courant de la rivière ou du déferlement des vagues marines et transmet cette énergie mécanique à l'arbre 24 par un Jeu de pignons 26-27. La turbine est supportée par un bras 28 articulé en 28aet reposant sur le fond de la rivière ou de la mer par l'intermédiaire d'un bâti 29 qui y est ancré. Un élément 30 solidaire de l'extrémité du bras 24 qui porte la turbine 25 la rend flottante. Dans un autre mode de réalisation la turbine décrite peut-être remplacée par une roue flottante du type COLLADON dont les palettes sont montées surun tambour cylindrique étanche fermé à chaque extrémité par une hémisphère. Dans les deux cas, l'eau du réservoir 1 chute sur un récepteur hydraulique 3 qui entraîne en rotation un arbre 4 accouplé par une transmission 10-11 un générateur d'électricité 82. L'davantage de cette dernière variante réside dans le fait que {'animation de la pompe 7 est uniquement duc à 'énergie m- canique fournie à bon compte par la rivière ou la mer. Il est également remarquable que l'eau issue du récepteur hydraurnique 3 retourne à la rivière ou à la mer. Pour que l'écoulement de l'eau du réservoir amont 1 sur le récepteur hydraulique soit continu on a prévu un moyen de régulation du débit. Ce moyen est accouplé au récepteur hydraulique 3 ou 13 et commande en les dosant, ltouverture et la fermeture de la vanne 2 du réservoir amont 1. REVENDICATI9NS 1- Dispositif hydraulique autonome du genre de ceux comportant une source d'énergie hydraulique alimentant un récepteur hydraulique, notamment une turbine entraînant un générateur d'électri cité relié à un poste de transformation, caractérisé par le fait que l'eau est stockée dans un réservoir amont, qu'elle est recueillie, après utilisation par la turbine, dans un réservoir aval où des moyens la récupèrent pour réalimenter le réservoir amont. 2- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la turbine (3) est accouplée, par une transmission (5) (6) appropriée, à une pompe aspirante et foulante (7) qui remonte l'eau puisée dans le réservoir aval (8) par une canalisation (9) dans le réservoir amont (1). 3- Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la turbine (3) est également accouplée par une transmission appropriée (10) (11) à un générateur d'électricité (12). 4- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comporte deux récepteurs hydrauliques étagés (13) (19) le premier (13) alimenté par le réservoir amont (1), le second (19) par l'eau utilisée par le premier récepteur hydraulique (13), lequel est accouplé à un générateur d'électricité (17) tandis que le second (19) est accouplé à une pompe aspirante et foulante (20) qui remonte l'eau du réservoir aval (8) dans le réservoir amont (1) par la canalisation (9e. 5- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'eau issue du premier récepteur hydraulique (13) chute dans le second (19) par l'intermédiaire d'une goulotte (18). 6- Dispositif suivant la revendiration 1 caractérisé par le fait que le réservoir aval peut être constitué par l'eau d'une rivière ou de la mer (23). 7- Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé par le fait que le moyen de récupération de l'eau issue de la turbine (3) est une pompe (7) aspirante et foulante accouplée par une transmission appropriée (5) (6) à une roue flottante (25) mue par le courant de la rivière ou par le déferlement des vagues marines (23) qui constitue le réservoir aval et qu'ainsi cette pompe (7) réalimente le réservoir amont (1). 8- Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que la turbine (25) est rendue flottante par son association à un bras (28) articulé en (28a) à un bâti (2S) ancré au fond du lit de la rivière ou de la mer tandis qu'un flotteur (3G) oblige le bras (25) à maintenir la turbine (25) en partie immergée. 9- Dispositif suivant lee revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que l'arbre (24) traverse le bras (23) pour qu' une de ses extrémités munie d'un pignon d'angle (27) engrène sur une roue dentée (26) du centre de la turbine (25) tandis que son autre extrémité entraîne la transmission (5)-(6) animant la pompe (7). 10- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que la turbine (3) ou (13) est accouplée à un moyen de régulation qui commande et dose l'ouverture ou la fermeture de la vanne (2) du réservoir amont (1).