Brevet FR2781874A1 — publié le 20000204

La présente invention concerne un dispositif destiné à stocter des énergies qui se manifestent de façon intermittente comme l'énergie éolienne par exemple. Le principe consiste à utiliser cette énergie quand elle se présente pour entretenir le développement d'une réaction chimique endothermique comme par exemple la calcination de la chaux hydratée Ca La chaux utilisée dans le processus est toujours la même,elle passe successivement de l'état hydraté à l'état anhydre et vice versa selon que le dispositif fonctionne en stockage ou en utilisation d'énergie. Dans la suite du présent exposé il sera fait référence à la chaux, mais ilest entendu que l'invention vise également tout autre corps chimique pouvant ainsi donner lieu à des reactions endothermiques et exothermiques inverses, successives mettant en jeu des quantités d'énergie notables suffisantes. Le dispositif comprend: -- un conteneur destiné à servir de réceptacle d'ensemble des produits de réaction; il pourra être métallique et cubique par exemple, la matière contitutive et la forme n'étant pas des caractéristiques invariantes de l'invention. - des sans-réceptacles destinésà contenir la chaux et à la repartir en masses séparées ,de manière à faciliter son hydratations ces sous-réceptacles pourront être de forme cLbique,Par"1llpipdicue ou toute autre forme adaptée; leurs parois seront perméables à l'eau d'hydratation mais capables en revanche de retenir au mieux les particules solides de chaux, elles pourront donc être contituees par exemple, en tamis métallique dont le maillage sera choisi en fontion des débits d'eau et des dimensions de particules solides admissibles;des plaques perforées pourront aussi être utilisées au lieu de tamis et ceci dans toute nature de matériaux adaptés; 1 'Invention vise à ce titre toute forme et toute nature de matériaux assurant une bonne circulation de l'eau d'hydratation en même temps qu'une bonne rétention de la chaux. - un réseau de canalisations d'amenée d'eau d'hydratation,établi de manière à permettre le mouillage de toute la masse de chaux contenue dans les sous-réceptacles. Ce réseau comprend des canalisations principales et des conduits secondaires éventuellement ramifies et boucles et pouvant distribuer l'eau dans l'ensemble de la chaux qui se trouve aspergée grâce a des gicleurs disposés en conséquence sur le réseau et dimensionnes en font ion des débits ponctuels souhaitables. un réseau de canalisations de reprise et d'évacuation de l'eau éventuellement excédentaire qui ne serait pas nécessaire a la réaction d'hydratation.Ce réseau pourra éventuellement ne pas exister. un réseau de canalisations dans lequel circule un fluide calorioorteur,de l'eau par exemple,destiné à récupérer la chaleur fournie par la réaction exothermique et à la transporter a l'extérieur du dispositif vers son lieu d'utilisation dans des échangeurs thermiques par exemple ou des turbines à vapeur. - un réseau de canalisations caloriporteuses ou de résistances électriques destiné à apporter au dispositif lorsqu'il fonctionne en phase de stockage l'énergie nécessaire au développement de la réaction endothermique. la calcinât ion de la chaux hydratée par exemple.Les résistances électriques seraient alimentées par le courant électrique produit par les eoliennes ou toute autre source intermittente Ce reseau de résistances électriques pourra ne pas exister éventuellement,le transport d'énergie à l'intérieur du dispositif étant alors assuré par le réseau de canalisations caloriporteuses mentionné ci- avant,fonctionnant alors en acheminant l'énergie en sens inverse de celui qui correspond à la phase d'.ttilistâon(raaction exothermique). - un système de soupapes de sécurité,de toute nature adaptée permettant l'évacuation des produits de réaction gazeux qui pourraient se trouver en surpression à l'intérieur du dispositif. Les éléments enumérés ci-avant pourront être métalliques ou en toute autre matière adaptée. Dans l'esprit de l'invention, la chaux doit être répartie en masses fractionnées pour être facilement hydratées et pour présenter le meilleur contact possible avec les réseaux d'apport et de récupération mentionnés ci-avant. C'est ce souci qui conduit Ci concevoir les sousréceptacles mentionnés ci-avant,d'autre part l'invention prévoit un principe de manioulation aisée de ces sousréceptacles dans 1 'embarras des réseaux d'échange thermique.Les sous-réceptacles,dont la forme n'est pas une caractéristique invariante de l'invention pourront par exemple être disposes en empilements verticaux, poses les uns sur les autres, maintenus entre des glissières rigides leur permettant un mouvement de translation verticale,de manière qu'un engin de levage puisse les faire entrer ou sortir du conteneur d'ensemble en fontion des renouvellements éventuels de chaux. Pour éviter que les reseaux d'échange thermiques ne gênent ou n'interdisent le déplacement des sous-réceptacles,ces réseaux pourront passer dans des gaines traversant de part en part les saLl's-rceptcles;d'autr^s part,lesréseaux pourront être bouclés à la partie supérieure du dispositif d'ensemble,présentant ainsi un changement de direction à 180 de telle sorte qu'aucun changement de direction à 90 ne vienne interdire le libre passage des sousréceptacles. Au lieu d'un mouvement de tranlation verticale les sous-receptacles pourront être dotes d'une possibilité de translation horizontale, les glissières rigides de maintien leur servant de guides étant alors placées en position horizontale;dans ce cas les points extrêmes des bouclages de réseau;-: a 180 seront situés dans un plan vertical parallèle à l'une des parois du conteneur d'ensemble et a proximité de cette dernière au travers de laquelle pourra ainsi s'effectuer sans difficulté la sortie ou l'entrée des sous-réceptacles qui pourront être munis de galets ou de roulettes. De façon générale, la conception des organes permettant le glissement ou le roulement des sous-receptacles sur les glissières ou les rails de guidage ainsi d'ailleurs que la conception de ces derniers ne constituent pas des caractéristiques invariantes de l'invention et toutes solutions adaptée seront évidemment dans l'esprit de cette dernière, tant en ce qui concerne la forme que la matière constitutive. Ainsi q'il a été dit,les réseaux pourront présenter des segments rectilignes d'extrémité bouclés libres de toute liaison mécanique extérieure,cecide façon à permettre le libre passage des sous-réceptacles; il faut observer cependant que ceci nécessité une raideur suffisante des ensembles rectilignes de réseaux pour que leur stabilité soit assurée.Si cette raideur n'était pas suffisante,il serait nécessaire de doter l'extrémité des bouclages, de liaisons mécaniques extérieures empêchant le libre passage des sous-r^cc.p tr7cles. L7ans ce cas, il serait nécessaire d'effectuer le remplissage et le vidage des sous-réceptacles dans le conteneur d'ensemble ou dans sa périphérie immédiate, il faudrait pour ce faire les doter de parois rendues ouvrantes par toute disposition adaptée. La figure 1 est une coupe horizontale partielle du dispositif sur laquelle apparaissent; -"pec", la paroi extérieure du conteneur d'ensemble,qui pourra éventuellement être dotée d'un revêtement d'isolation thermique,en laine de verre par exemple ou en toute autre matière adaptée. -"psr",. la paroi d'un sous-réceptacle qui pourra être perméable à l'eau de mouillage et contituée pour ce faire d'un tamis métallique aux mailles plus ou moins serrées; ces parois pourront aussi être réalisées en toute autre matière,ou par exemple avec des plaques perforées. -"g", les gaines qui traversent les sous-réceptacles permettant ainsi le passage des réseaux à travers ces derniers La figure 2 est une coupe verticale partielle du dispositif sur laquelle apparaissent les éléments cités ci-avant ainsi de plus que les zones d'appui "a" sur lesquelles un sous-réceptacle vient reposer sur le sousréceptacle immédiatement inférieur de manière que ces éléments se trouvent gerbes les uns sur les autres..Ces appuis pourront être ponctuels ou continus,de toute nature adaptée,celle-ci n'étant pas une caractéristique invariante de l'invention. La figure 3 est une coupe horizontale, d'une gaine "g" dans laquelle est figuré le passage des réseaux ~..mqr'C''-..i''Ct! d'eau de mouillage. -"rex", reseau de reprise de l'eau excédentaire non nécessaire à l'hydratation. -"fc", reseau pour fluide caloriporteur. -'"cae",canalisations hydrauliques ou électriques destinées a assurer l'apport d'énergie La figure 4 est une coupe verticale passant dans la figure3 et décrochée de manière à passer dans l'axe des différents réseaux qui apparaissent ainsi coupés avec le même repérage que sur la figure 3. Sur l'élément W ITIm"de la figure 4 sont représentes les f 1 G i '' l.i 1" s y ; t..~ nécessaires à l'aspersion de la chaux,gicleurs de toute nature adaptée celle-ci n'étant pas une caractéristique invariante de l'invention. La figure 5 est un détail en coupe horizontale montrant comment les réseaux peuvent être placés dans des coquilles "coq" constituées de demi coquilles reliées par boulons et écrous et ménageant entre elles le volume vide nécessaire au passage des réseaux.Ces coquilles ont en particulier l'avantage de contituer des éléments rigides présentant la raideur nécessaire évoquée ci-avant permettant le déplacement aisé des sous-réceptacles. Les coquilles pourront être métalliques et de forme circulaire en coupe, la forme et la matière ne sont pas des caractéristiques invariantes de l'invention. Le volume de passage des réseaux délimité par l'intérieur des coquilles pourra être recoupé par des cloisons perpendiculaires à l'axe longitudinal des réseaux et disposées au niveau des parois de fond des sousréceptacles ,ou approximativement,ceci dans le but de provoquer le passage a ce niveau de l'eau excédentaire à l'intérieur des Cc'tnc'ills:tlanCrr'F?'. qui présenteront à cette fin des trous de drainage placés à ce même niveau. Les coquilles mentionnées ci-avant seront réalisées de manière à présenter le moins de résistance passible aux échanges thermiques nécessaires entre la masse de chaux contenue dans les sous-réceptacles et les réseau;; d'apport ou de reprise d'énergie.Les résistances électriques susceptibles d'être utilisées seront placées en milieu humide et présenterontdonc toute l'isolation requise pour empêcher le contact de l'eau et du courant électrique, toute solution adaptée sera possible dans l'esprit de l'Invention. Dans l'espritde 1 ' invention, le dispositif pourra également comprendre des matériels annexes de conception classique destinés à mettre l'intérieur du conteneur d'ensemble en légère surpression par rapport à l'air extérieur,ceci de manière à éviter la pénétration de ce dernier dans le conteneur,afin de retarder au mieux l'hydratation lente et la ion de la chaux vive CaO au contactde l'air. Ainsi. la surpression souhaitée pourra,par exemple,être établie par insufflation d'air préalablement assèche et débarrassé de la présence de gaz carbonique.Les matériels utilises(réseau de canalisations,pompes, soupapes, bouches; gaines, manomètres) seront de toute nature adaptée, ils ne constituent pas des caractéristiques invariantes de l'invention. -10- REVENDICATIONS Dispositifde stockage d'énergie se manifestant de façon intermittente caractérise en ce qu'il comporte conjointement les organes nécessaires au développement de deux reactions chimiques inverses successives alternativement endothermiques et exothermiques et les organes permettant l'apport de l'énergie nécessaire à la réaction endothermique d'une part et à la récupération de l'énergie de la réaction exothermique d'autre part,à savoir: - un conteneur d'ensemble des corps chimiques participant aux réactions et abritant les différents organes permettant leur développement - des organes permettant la subdivision des produits de réactions de manière à faciliter ces dernières. - un réseau de canalisations d'apport d'énergie (résistances électriques ou canalisations hydrauliques pour fluide caloriporteur) detinée au développement des réactions endothermiques un réseau de canalisations de récupération de la chaleur fournie par les réactions exothermiques. - un réseau d'amenée de l'eau de mouillage. - un réseau de récupération de l'eau excédentaire - des matériels annexes permettant d'établir une surpression dans le dispositif par insufflation d'air asséché et débarrassé de gaz carbonique.,