Brevet FR2486167A1 — publié le 19820108

INSTAhLATION POUR LE STOStAGE DE L'EAU On a parfois besoin d'une quantité importante d'eau dans un endroit où l'on ne dispose pas d'énergie, par exemple pour lutter contre un incendie de forêt. On pourrait prévoir à cet effet, un accumulateur d'eau alimenté par une électro-pompe immergée dans un puits et a laquelle l'énergie électrique serait fournie par un groupe électrogène. Nais si le groupe électrogène est en panne ou Si l'on manque de carburant, on ne dispose plus d'énergie pour accumuler l'eau; par ailleurs, le groupe Olectro- gante aurait diffåcilement la puissance nécessaire pour alimenter une moto-pompe capable de fournir un débit important, par exemple pour alimenter des canons d'eau. La présente invention a pour objet une installation pour le stockage de l'eau et d' énergie qui remédie 6 cet inconvénient. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend une chaudière solaire pour chauffer un fluide caloporteur, un réservoir relié k la chaudière solaire et propre a stocker le fluide caloporteur chauffé dans la chaudière, en formant ainsi accumulateur thermique, un échangeur placé dans cet accumulateur thermique pour chauffer et vaporiser un fluide moteur, une turbine dont l'entrée est reliée a cet échangeur, un condenseur qui est logé dans un accumulateur d'eau et dont l'entrée est reliée a la sortie de la turbine alors que sa sortie est reliée a changeur, un alternateur dont l'arbre est relié a celui de la turbine, et une électropompe immergée dans un puits, qui est reliée a l'accumulateur d'eau et dont le circuit d'alimentation est connecté a l'alternateur. En fonctionnement, la chaudière solaire chauffe le fluide caloporteur qui est stocké dans l'accumulateur thermique. Si on laisse alors circuler le fluide moteur dans l'échangeur, celui-ci est vaporisé et fait tourner la turbine qui entraRne l'alternateur. Le courant ainsi fourni permet d'actionner l'6lectro-pompe et de refouler l'eau du puits dans l'accumulateur d'eau; il permet également de faire fonctionner une moto-pompe d'alimentation en eau d'un d'un roseau de distribution. L'arbre de l'alternateur peut étre relié a l'arbre de sortie d'un moteur à combustion. I1 est ainsi possible de faire temporairement fonctionner la moto-pompe Si, pendant une longue période, l'éclairement solaire a été faible et si conjointement l'accumulateur thermique n'est plus chargé. Le conduit d'échappement du moteur à combustion peut store relié a un échangeur placé dans l'accurrlateur thermique. Les gaz d'échappement chauffent ainsi le liquide caloporteur, de sorte qu'on récupère la chaleur sensible perdue dans ces gaz d'8chappe- ment. L'eau stockée dans l'accumulateur d'eau peut strie utilisée non seulement pour lutter contre un incendie de for8t, mais aussi pour l'irrigation de diverses cultures agricoles ou forestières ou pour l'alimentation en eau et en électricité de petites aggloméra- tions rurales. On a décrit ci-aprds, a titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'installation selon l'invention, avec référence a la figure unique du dessin annexé qui est un schéma de cette installation. Telle qu'elle est représentée au dessin, l'installation comprend un réflecteur cylindro-parabolique 1 au foyer duquel est disposée une chaudière solaire 2. Celle-ci est constituée d'une virole cylindrique fermée a ses deux extrémités et sur laquelle est soudée une multitude de corps noir s constitués par des tubes 3 en forme de doigt de gant. Un cylindre 4 est placé a l'intérieur de la virole 2 au centre de celle-ci, et force le liquide caloporteur a circuler a travers ces doigts de gant, ce qui améliore la transmission de la chaleur solaire a ce fluide. La chaudière solaire 2 est fixée au sol, parallèlement à l'axe de la terre, alors que le réflecteur 1 est monté pivotant autour de l'axe de la chaudière.Un moteur 5, commandé par un ensemble de cellules photo-electriques non reprE- sentées au dessin, permet de faire tourner le réflecteur 1 de l'est a 1' ouest, suivant le mouvement diurne du soleil. La chaudière 2 est reliée a un réservoir isotherme 6 formant accumulateur thermique, par un circuit comprenant une moto-pompe 7 et le circuit primaire d'un échangeur 8.L'accumulateur 6 porte un thermostat 9 qui contrôle le fonctionnement du moteur 5 de façon à faire tour- ner le réflecteur 1 et à l'amener dans une position dans laquelle il ne focalise plus le rayonnement solaire sur la chaudière 2 lorsque le fluide contenu dans l'accumulateur thermique 6 est à sa température maximale admissible, c'est-à-dire lorsque l'accu- mulateur est chargé au maximum. L'accumulateur 6 contient deux échangeurs 10 et 11 qui sont connectés en série avec le circuit secondaire de l'échangeur 8. La sortie de l'échangeur 11 est reliée à un désurchauffeur 12 qui est par ailleurs relié à l'amont de l'échangeur 10 par une vanne motorisée 13 qui est commandée par un thermostat 14 placé à la sortie du désurchauffeur. La sortie du désurchauffeur 12 est reliée, par l'intermé- diaire d'une vanne 28, à l'admission d'une turbine volumétrique ou d'un moteur à expansion 15. La sortie de cette turbine est reliée à l'entrée du circuit secondaire de l'échangeur 8 par un condenseur 16 placé dans un accumulateur d'eau 17, et une pompe d'alimentation à débit variable 18 dont l'axe est relié à celui de la turbine 15. Cette dernière entrain également un alternateur 19 qui est par ailleurs couplé à un moteur Diesel de secours 20. Sur le conduit des gaz d'échappement de ce moteur est interposé un échangeur 21 placé dans l'accumulateur thermique 8. L'accumulateur d'eau 17 est relié à une électro-pompe immergée 22. I1 est également reliéparune moto-pompe 23 à un réseau d'utilisation d'eau 24. Enfin, l'installation comprend un dispositif de régulation et de contrôle électrique 25 qui est connecté d'une part à l'al- ternateur 19 et d'autre part au moteur 5, à la moto-pompe 7, à l'électro-pompe 22, à la moto-pompe 23, et à un réseau de distribution électrique 26. La référence 27 désigne un manostat qui commande l'électro-pompe 22 en fonction de la pression du liquide dans l'accumulateur 17. Le fluide primaire caloporteur qui est stocké à haute température dans l'accumulateur 6 est constitué par un polyphényl qui reste liquide à la pression atmosphérique, à une température éle ver de l'ordre de 3500 C. De son cded, le fluide secondaire mo eur est choisi en fonction de l'intensité du rayonnement solaire. Dans le cas d'un site à très fort ensoleillement, il peut être constitué par un mélange de diphényls, car ce inélange peut etre surchauffé en phase vapeur jusqu'à 320-330 C, température à laquelle le rendement du cycle thermodynamique est excellent. Par contre, dans les sites moins ensoleillés, il peut entre constitué par un mélange de trifluoroéthanol et d'eau qui peut entre surchauffé en phase vapeur jusqu'à 230-250 C. Pour les installations de faible puissance, on peut employer comme fluide moteur de la vapeur d'eau à haute pression. L'installation qui vient d'être décrite fonctionne de la manitre suivante. Au démarrage, le moteur Diesel 20 est mis en fonctionnement et entraine l'alternateur 19, qui, par l'intermédiaire du dispositif de contrôle et de régulation 25, fournit le courant nécessaire notamment au fonctionnement du moteur 5 et de la motopompe 7. Le rayonnement solaire pénetre dans les tubes 3 de la chau dière 2 où il est piégé et transformé en chaleur. La moto-pompe 7 assure la circulation du liquide capoporteur réchauffé qui pénêtre dans l'accumulateur 6 et cède une partie de ses calories au fluide moteur se trouvant dans les échangeurs 10 et 11. Il traverse ensuite l'échangeur 8 où il cède au fluide moteur le restant de sa chaleur, pour pénêtrer à nouveau dans la chaudière 2. Le fluide moteur refoulé par la pompe 18 est préchauffé dans l'échangeur 8, vaporisé dans l'échangeur 10 et surchauffé dans l'é- changeur Il. te désurchauffeur 12 maintient constante la température de 1 > vapeur surchauffée, quel que soit le régime de fonctionnement la vanne 13, qui est sous la dépendance du thermostat 14, admettant plus ou moins de vapeur saturée dans la vapeur surchauffée. ta vapeur surchauffée sous pression se détend dans la turbine 15 qui entraille l'alternateur 19, et se condense dans le condenseur 15. te condensat liquide est aspiré par la pompe 18 et refoulé dans l'échangeur s. L'alternateur 19 étant en fonctionnement, le moteur Diesel 20 peut être mis hors d'action. Le fonctionnement de l'installation se poursuit. jusqu'S ce que l'accumulateur 6 soit chargé au maximum. On peut alors arr- ter l'installation et maintenir chargé l'accumulateur 6, en fermant la vanne 28. Pendant le fonctionnement, ou ultérieurement après avoir mis temporairement en marche le moteur Diesel 20 pour faire redémarrer l'installation, le courant fourni par l'alternateur 19 peut dtre utilisé pour faire fonctionner l'électro-pompe immergée 22 et remplir l'accumulateur 17; il peut également être utilisé, si besoin est, pour entraîner la moto-pompe 23 et mettre sous pression l'eau provenant de l'accumulateur. Lorsque l'accumulateur est chargé, on peut remettre en marche l'alternateur en ouvrant la vanne 28; on dispose ainsi de l'énergie électrique nécessaire pour faire fonctionner 1' électro-pompe 22 ou la moto-pompe 23 pendant un certain temps, sans qu'il y ait réception d'énergie solaire. En définitive, le moteur Diesel 20 n'est utilise que pour assurer le démarrage de l'installation ou pour fournir l'énergie électrique nécessaire au fonctionnement de l'électro-pompe 22 en cas d'absence de rayonnement solaire et si l'accumulateur thermique 6 n'est pas chargé. Nais, dans la pratique, l'utilisation de l'eau contenue dans l'accusulateuS 17 étant peu fréquente, l'accumulateur 6 est toujours chargé et l'énergie nécessaire au fonctionnement de 1' électro-pompe 22 et de la moto-pompe 23 est fournie pratiquement en totalité par la chaudière solaire 2, le moteur Diesel ne servant que de moteur d'appoint pour remettre sous pression l'accumulateur 17 lorsque, par suite d'une longue période nonensoleillée, l'accumulateur thermique 6 est déchargé. I1 va de soi que la présente invention ne doit pas tre considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais e couvre, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. - Installation pour le stockage de l'eau, caractérisée en ce qu'elle comprend une chaudière solaire (2) pour chauffer un fluide caloporteur, un réservoir t6) relié à la chaudière solaire et propre à stocker le fluide caloporteur chauffé dans la chaudière, en formant ainsi acctnuiateur thermique, un échangeur (10) ou (11) placé dans cet accumulateur thermique pour chauffer et vaporiser un fluide moteur, une turbine (15) dont l'entrée est reliée à cet échangeur, un condenseur (16) qui est logé dans un accumulateur d'eau (17) et dont l'entrée est reliée a la sortie de la turbine (15) alors que sa sortie est reliée a l'échangeur (10) ou (11), un alternateur (19) dont l'arbre est relie à celui de la turbine (15) et une electro-pompe (22) im- mergée dans un puits, qui est reliée à l'accumulateur d'eau (17) et dont le circuit d'alimentation esc connecté 9 l'alternateur (15). 2. - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'arbre de l'alternateur (15) est, en outre, relié 9 l'arbre de sortie d'un moteur à combustion (20). 3. - Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le conduit d'échappement du moteur a combustion (20) est relié à un échangeur (21) placé dans l'accumulateur thermique (6).