Brevet FR2968722A1 — publié le 20120615

i La présente invention concerne de manière générale les installations de production d'énergie. L'invention concerne plus particulièrement une installation de production 5 d'énergie comprenant : - un réservoir apte à contenir de l'eau, ledit réservoir comprenant une sortie permettant à l'eau de s'écouler hors du réservoir, - une source d'eau - une pompe apte à pomper l'eau de ladite source d'eau pour remplir au moins io partiellement le réservoir, - un premier dispositif de transformation d'énergie apte à transformer une énergie renouvelable en une énergie électrique, tel qu'une ou des éoliennes et/ou un ou des panneaux photovoltaïques, ledit premier dispositif étant configuré pour permettre de faire fonctionner la pompe, 15 - un deuxième dispositif de transformation d'énergie apte à transformer l'énergie cinétique de l'eau en sortie du réservoir en énergie électrique. On connaît de l'état de la technique, et notamment du document DE20023098, une installation telle que décrite ci-dessus. Cependant, l'installation connue 20 nécessite d'utiliser deux réservoirs, ce qui complique la conception de l'installation et augmente son coût de fabrication. En outre, du fait de l'utilisation d'un réservoir spécifique comme source de pompage, le volume d'eau disponible est limité, ce qui peut pénaliser le fonctionnement de l'installation. 25 En outre, une telle installation qui utilise deux réservoirs spécifiques fonctionne en circuit fermé de sorte que l'eau qui est pompée dans le réservoir du bas pour être stockée dans le réservoir du haut, est rejetée dans le réservoir du bas. Il en résulte un risque important d'encrassement des organes mécaniques 30 de l'installation, tels que la pompe et la turbine. Des périodes de vidanges régulières doivent être prévues et l'installation reste soumise à un risque de panne non négligeable. Enfin, la gestion de l'énergie avec une telle installation n'est pas optimisée. La présente invention a pour but de proposer une installation de production 5 d'énergie simplifiée dont le fonctionnement est optimisé et pour laquelle le risque de dysfonctionnement est réduit. A cet effet, l'invention a pour objet une installation de production d'énergie comprenant : io - un réservoir apte à contenir de l'eau, ledit réservoir comprenant une sortie permettant à l'eau de s'écouler hors du réservoir, - une source d'eau, - une pompe apte à pomper l'eau de ladite source d'eau pour remplir au moins partiellement le réservoir, 15 - un premier dispositif de transformation d'énergie apte à transformer une énergie renouvelable en une énergie électrique, tel qu'une ou des éoliennes et/ou un ou des panneaux photovoltaïques, ledit premier dispositif étant configuré pour permettre de faire fonctionner la pompe, - un deuxième dispositif de transformation d'énergie apte à transformer 20 l'énergie cinétique de l'eau en sortie du réservoir en énergie électrique, caractérisée en ce que ladite source d'eau est une étendue d'eau naturelle, telle que mer, rivière, lac ou étang. L'évacuation de l'eau contenue dans le réservoir permet, grâce au deuxième 25 dispositif de transformation, de restituer l'énergie potentielle de l'eau stockée dans le réservoir en électricité. Le fait d'utiliser comme source d'eau une étendue d'eau telle que la mer ou une rivière permet de bénéficier d'une quantité d'eau très importante, ce qui 30 permet de remplir le réservoir jusqu'au niveau maximum souhaité sans risque de pénurie d'eau du côté de la source.5 En outre, l'utilisation d'une étendue d'eau naturelle comme la mer ou une rivière évite d'avoir à concevoir et installer un réservoir spécifique supplémentaire. Ainsi, l'installation est dépourvue de réservoir spécifique supplémentaire contenant l'eau à pomper. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les premier et deuxième dispositifs de transformation d'énergie comprennent chacun des moyens de raccordement à un même circuit ou réseau électrique. io L'eau pompée permet de former une réserve tampon d'énergie. Cette réserve tampon peut être constituée ou reconstituée pendant que le premier dispositif de transformation est opérationnel, c'est-à-dire tant que l'énergie fournie par vent ou le soleil est suffisante pour alimenter ledit circuit ou réseau électrique. La réserve tampon d'énergie peut être libérée lorsque le premier dispositif de 15 transformation n'est plus opérationnel, c'est-à-dire lorsque la source d'énergie renouvelable, par exemple le vent ou le soleil, n'est plus suffisante. Autrement dit, en configuration de fonctionnement de l'installation, le deuxième dispositif de transformation d'énergie est raccordé à un circuit ou un réseau 20 électrique, apte à être alimenté en électricité par ledit deuxième dispositif de transformation, qui est commun avec ledit circuit ou réseau électrique auquel est raccordé le premier dispositif de transformation. Ainsi, le deuxième dispositif permet de prendre le relais du premier dispositif 25 pour alimenter de manière régulière ledit circuit ou réseau électrique. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit deuxième dispositif de transformation d'énergie comprend une turbine formée d'un arbre rotatif muni d'une pluralité de pales aptes à être entrainées en rotation par l'eau en 30 sortie du réservoir, ledit deuxième dispositif de transformation comprenant également une génératrice de courant dont le rotor est couplé ou couplable à l'arbre de la turbine. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit deuxième dispositif est configuré de manière à laisser s'évacuer l'eau en sortie du réservoir en aval dudit deuxième dispositif dans ladite source d'eau naturelle, par exemple en mer ou dans une rivière. Avec une étendue d'eau naturelle servant de source de pompage, le risque d'encrassement de l'installation est réduit du fait que le volume d'eau stocké par le réservoir puis rejeté correspond à un volume très faible, de préférence io inférieur à 10% du volume de l'étendue d'eau naturelle. Ainsi, une telle installation de production d'énergie permet de s'affranchir de périodes de vidange. 15 La zone de l'étendue d'eau naturelle dans laquelle l'eau est pompée est distincte de la zone dans laquelle l'eau est rejetée de sorte que l'eau pompée, qui est stockée dans le réservoir en vue d'actionner le deuxième dispositif de transformation, est évacuée vers l'extérieur sans être repompé. Pour recharger le réservoir, la pompe prélève un volume d'eau autre que celui évacué. 20 Autrement dit, la pompe, le réservoir et le deuxième dispositif de l'installation forme l'équivalent d'un circuit de circulation d'eau ouvert. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ladite installation comporte des moyens de pilotage qui comprennent des moyens de régulation 25 du niveau d'eau dans le réservoir. Avantageusement, lesdits moyens de régulation sont configurés pour maintenir un niveau d'eau dans le réservoir au dessus d'un niveau, dit niveau minimal, prédéfini, et/ou lesdits moyens de régulation sont configurés pour, lorsque le 30 niveau d'eau descend en dessous dudit niveau minimal, empêcher l'eau de sortir du réservoir et commander le fonctionnement de la pompe de telle sorte que le niveau d'eau dans le réservoir soit supérieur ou égal audit niveau minimal. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, l'installation comporte des moyens de pilotage comprenant des moyens de détermination de l'énergie électrique produite par le premier dispositif de transformation d'énergie et des moyens d'activation et de désactivation du deuxième dispositif de transformation en fonction de l'énergie produite par le premier dispositif de transformation. io Lesdits moyens de pilotage comprenant les moyens de détermination d'énergie peuvent être distincts des ou communs aux moyens de pilotage détaillés ci-dessus qui comprennent les moyens de régulation de niveau d'eau. Le deuxième dispositif transforme l'énergie cinétique de l'eau en un couple 15 servant, par l'intermédiaire d'une génératrice de courant, telle qu'un alternateur, à générer un courant électrique. L'alternateur associé à la turbine est raccordé au circuit ou réseau électrique à alimenter. Ainsi, l'eau stockée dans le réservoir forme une réserve tampon d'énergie qui permet d'alimenter en énergie électrique ledit circuit ou réseau électrique lorsque l'énergie 20 électrique fournie par le premier dispositif n'est plus suffisante pour alimenter ledit circuit ou réseau électrique. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, ledit premier dispositif de transformation d'énergie étant une éolienne qui comprend un rotor muni de 25 pales destinées à être entrainées en rotation par le vent, ladite installation comprend un mécanisme de transmission activable/désactivable du mouvement du rotor de l'éolienne à la pompe pour alimenter la pompe en énergie. 30 L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de l'installation selon l'invention, pour 5 laquelle le réservoir de stockage d'eau est partiellement immergé en mer ; - la figure 2 est une vue de l'installation de la figure 1, pour laquelle le réservoir de stockage d'eau est hors d'eau. En référence aux figures et comme rappelé ci-dessus, l'invention concerne une installation 1 de production d'énergie. Ladite installation comprend un réservoir 2 apte à contenir de l'eau 5, sous forme d'une colonne d'eau. Ledit réservoir 2 comprend une sortie 24 permettant à l'eau de s'écouler hors du réservoir 2. L'installation comprend également une pompe 3 apte à pomper de l'eau pour remplir au moins partiellement le réservoir 2, et un premier dispositif de transformation 6 d'énergie apte à transformer une énergie renouvelable en une énergie électrique, tel qu'une ou des éoliennes et/ou un ou des panneaux photovoltaïques. Ledit premier dispositif 6 est configuré pour, d'une part, alimenter un circuit ou un réseau électrique 8, et, d'autre part, permettre de faire fonctionner la pompe 3. Le premier dispositif 6 est raccordé à la pompe pour l'alimenter en énergie mécanique et/ou électrique afin de la faire fonctionner. Dans le cas où ladite pompe 3 comprend un circuit d'alimentation électrique alimenté par le premier dispositif 6, ledit circuit ou réseau électrique 8, auquel est raccordé le premier dispositif 6, est distinct du circuit d'alimentation électrique de la pompe. Ledit circuit ou réseau électrique 8 peut comprendre des lignes à haute tension. L'installation comprend également un deuxième dispositif de transformation 7 d'énergie apte à transformer l'énergie cinétique de l'eau, issue de la libération de l'énergie potentielle de l'eau 5 stockée dans le réservoir 2, en énergie électrique. Ledit deuxième dispositif de transformation 7 est positionné sur le trajet de sortie de l'eau 5 du réservoir 2. La pompe 3 est agencée pour pomper l'eau dans une étendue d'eau naturelle 4, telle que mer, rivière, lac ou étang. Ainsi, le pompage de l'eau depuis l'étendue d'eau naturelle 4 vers ledit réservoir 2 permet de stocker une partie de l'énergie du premier dispositif de transformation 6 sous forme d'énergie potentielle dans le réservoir pendant que le premier dispositif 6 fonctionne. Cette énergie potentielle stockée dans le réservoir 2 peut être utilisée lorsque le premier dispositif ne fonctionne plus ou lorsque l'énergie fournie par ledit premier dispositif n'est plus suffisante. Autrement dit, l'eau pompée permet de stocker une partie de l'énergie éolienne io ou photovoltaïque sous forme d'énergie potentielle par l'eau contenue dans le réservoir 2 qui forme ainsi une colonne d'eau. Avantageusement, la pompe 3 est associée à un filtre, non représenté, permettant de filtrer l'eau prélevée dans l'étendue d'eau naturelle 4 pour 15 remplir le réservoir 2. Le deuxième dispositif de transformation 7 d'énergie est raccordé à un circuit ou un réseau électrique 8, apte à être alimenté en électricité par ledit deuxième dispositif de transformation 7, qui est commun avec ledit circuit ou réseau 20 électrique 8 auquel est raccordé le premier dispositif de transformation 6. Ledit deuxième dispositif de transformation 7 d'énergie comprend une turbine 70 formée d'un arbre rotatif muni d'une pluralité de pales aptes à être entrainées en rotation par la poussée de l'eau en sortie du réservoir sur les 25 pales. Ledit deuxième dispositif de transformation 7 comprend également une génératrice de courant 71 dont le rotor est couplé ou couplable à l'arbre de la turbine 70. Ledit deuxième dispositif 7 est configuré de manière à laisser s'évacuer l'eau 5 30 en sortie du réservoir 2 en aval dudit deuxième dispositif 7, dans l'étendue d'eau naturelle 4. Ainsi, la turbine 70 est agencée pour rejeter l'eau qui l'actionne dans une zone de l'étendue d'eau 4 située en aval de la zone de pompage. En variante, on peut prévoir que l'eau en sortie de turbine soit rejetée autre part que dans une étendue d'eau, par exemple dans la terre ou qu'elle soit 5 stockée pour un usage particulier, tel que l'arrosage ou pour un autre usage. Comme dans l'exemple illustré à la figure 1, on peut prévoir que le réservoir 2 soit au moins partiellement immergé. On peut également prévoir que la pompe 3 soit au moins partiellement immergée. i0 On peut également prévoir comme illustré à la figure 2 que le réservoir 2 soit hors d'eau. Dans l'exemple illustré à la figure 2, la turbine est logée dans une conduite 27 raccordée à la sortie 24 du réservoir et qui débouche dans l'étendue d'eau 4. La pompe 3 est également raccordée à une conduite 23 dont 15 une extrémité plonge dans l'étendue d'eau 4. Ladite installation comporte des moyens de pilotage 10. Lesdits moyens de pilotage se présentent sous la forme d'une ou plusieurs cartes électroniques munie(s) d'un ou plusieurs microprocesseurs. Ainsi, lorsque dans la suite de la 20 description il est précisé que les moyens de pilotage sont configurés pour réaliser une opération donnée, cela signifie que le ou l'un des microprocesseurs comprend des instructions informatiques permettant de réaliser ladite opération. 25 Les moyens de pilotage 10 comprennent des moyens de régulation du niveau d'eau dans le réservoir 2 configurés pour désactiver la pompe 3 lorsque le niveau d'eau dans le réservoir 2 dépasse un niveau, dit niveau maximal, prédéfini. A cet effet le réservoir est muni d'un capteur de niveau 52 positionné de manière à détecter ledit niveau maximal d'eau et apte à communiquer avec 30 lesdits moyens de régulation.. 8 Lesdits moyens de pilotage 10 comprennent également des moyens de régulation configurés pour maintenir un niveau d'eau dans le réservoir 2 au dessus d'un niveau, dit niveau minimal, prédéfini. A cet effet le réservoir est muni d'un autre capteur de niveau 51 positionné de manière à détecter ledit niveau minimal d'eau et apte à communiquer avec lesdits moyens de régulation. Lesdits moyens de régulation sont configurés pour, lorsque le niveau d'eau descend en dessous dudit niveau minimal, empêcher l'eau de sortir du réservoir 2 et commander le fonctionnement de la pompe 3 de telle sorte que le io niveau d'eau dans le réservoir 2 soit supérieur ou égal audit niveau minimal. Lorsque le réservoir est partiellement immergé, comme dans l'exemple illustré à la figure 1, ledit niveau d'eau minimum à conserver dans le réservoir est défini par rapport au niveau de l'étendue d'eau 4 dans laquelle le réservoir est 15 partiellement immergé. Avantageusement, les moyens de régulation du niveau d'eau sont configurés pour conserver un niveau d'eau au moins égal à 2 mètres par rapport à la surface de l'étendue d'eau lorsque ledit réservoir est partiellement immergé ou 20 par rapport à la paroi de fond du réservoir 2 lorsque celui-ci est hors d'eau. Lesdits moyens de pilotage 10 comprennent également des moyens de détermination du niveau d'énergie électrique produit par le premier dispositif de transformation 6 d'énergie et des moyens d'activation et de désactivation du 25 deuxième dispositif de transformation 7 en fonction dudit niveau d'énergie produit par le premier dispositif de transformation 6. En particulier, le deuxième dispositif 7 est activé lorsque le niveau d'énergie produit par le premier dispositif 6 est inférieur à un seuil prédéfini. 30 Les moyens d'activation et de désactivation du deuxième dispositif 7 permettent de libérer ou d'empêcher la circulation de l'eau en sortie du réservoir 2 de manière à faire fonctionner ou non le deuxième dispositif 7 de transformation d'énergie. Les différents moyens que comprennent les moyens de pilotage, tels que lesdits moyens de régulation, lesdits moyens de détermination de niveau d'énergie et lesdits moyens d'activation et de désactivation du deuxième dispositif 7, peuvent réalisés sous la forme d'instructions informatiques implémentées dans le ou les microprocesseur(s). Lesdits moyens de pilotage 10 sont également configurés pour libérer la io circulation de l'eau en sortie du réservoir 2 tant que l'énergie produite par le premier dispositif 6 de transformation d'énergie reste inférieure à un niveau de seuil prédéfini et tant que le niveau d'eau dans le réservoir 2 est supérieur au niveau minimum. 15 Pour libérer ou empêcher la circulation de l'eau en sortie du réservoir 2, on peut prévoir que l'installation soit équipée de moyens d'obturation, tels qu'une électrovanne, de la sortie ou du circuit de sortie du réservoir 2, qui soient activables et désactivables par lesdits moyens de pilotage 10 de l'installation. On peut également prévoir que le deuxième dispositif 7 de transformation 20 d'énergie soit configuré pour permettre de bloquer la circulation de l'eau en sortie du réservoir 2. En particulier, on peut prévoir que les pales de la turbine destinées à être mises en mouvement par l'eau soient associées à des moyens de blocage en rotation aptes à être commandés par lesdits moyens de pilotage 10. 25 Dans le cas où ledit premier dispositif de transformation 6 d'énergie est une éolienne qui comprend un rotor muni de pales destinées à être entrainées en rotation par le vent, on peut prévoir que ladite installation comprenne un mécanisme de transmission activable/désactivable du mouvement du rotor de 30 l'éolienne 6 à la pompe 3 pour alimenter la pompe 3 en énergie. Autrement dit, le rotor de l'éolienne et le mécanisme de transmission de mouvement correspondant forment les moyens d'alimentation en énergie de la pompe 3. i0 2968722 Il On peut également prévoir que la pompe comprenne une motorisation électrique et une génératrice de courant permettant de transformer l'énergie mécanique du rotor en énergie électrique pour alimenter sa motorisation 5 électrique. Ainsi, la pompe peut être motorisée par le mouvement mécanique de l'éolienne et/ou par l'électricité d'origine éolienne ou photovoltaïque. io Lorsque la pompe est munie d'un moteur électrique alimentable en courant par l'électricité générée par le premier dispositif, ledit premier dispositif peut être formé d'au moins une éolienne et/ou d'au moins un panneau photovoltaïque. Dans l'exemple illustré aux figures, la turbine 70 est disposée au niveau du 15 fond du réservoir 2. Eventuellement, on peut prévoir que la turbine 70 soit disposée en dessous du niveau de fond du réservoir. La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante 20 conforme à son esprit. REVENDICATIONS1. Installation (1) de production d'énergie comprenant : - un réservoir (2) apte à contenir de l'eau (5), ledit réservoir (2) comprenant une sortie (24) permettant à l'eau de s'écouler hors du réservoir (2), - une source d'eau, - une pompe (3) apte à pomper l'eau de ladite source d'eau pour remplir au moins partiellement le réservoir (2), - un premier dispositif de transformation (6) d'énergie apte à transformer une énergie renouvelable en une énergie électrique, tel qu'une ou des éoliennes et/ou un ou des panneaux photovoltaïques, ledit premier dispositif (6) étant configuré pour permettre de faire fonctionner la pompe (3), - un deuxième dispositif de transformation (7) d'énergie apte à transformer l'énergie cinétique de l'eau en sortie du réservoir (2) en énergie électrique, caractérisée en ce que ladite source d'eau est une étendue d'eau naturelle (4), telle que mer, rivière, lac ou étang. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premier et 20 deuxième dispositifs de transformation (6, 7) d'énergie comprennent chacun des moyens de raccordement à un même circuit ou réseau électrique (8). 3. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit deuxième dispositif de transformation (7) d'énergie comprend une 25 turbine (70) formée d'un arbre rotatif muni de pales aptes à être entrainées en rotation par l'eau en sortie du réservoir, ledit deuxième dispositif de transformation (7) comprenant également une génératrice de courant (71) dont le rotor est couplé ou couplable à l'arbre de la turbine (70). 30 4. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit deuxième dispositif (7) est configuré de manière à laisser s'évacuer l'eau (5) en sortie du réservoir (2) en aval dudit deuxième dispositif (7), dans 12ladite étendue d'eau naturelle (4), par exemple en mer ou dans une rivière. 5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite installation comporte des moyens de pilotage (10) qui comprennent 5 des moyens de régulation du niveau d'eau dans le réservoir (2) 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdits moyens de régulation du niveau d'eau dans le réservoir (2) sont configurés pour désactiver la pompe (3) lorsque le niveau d'eau dans le réservoir (2) dépasse 10 un niveau, dit niveau maximal, prédéfini, et/ou lesdits moyens de régulation sont configurés pour maintenir un niveau d'eau dans le réservoir (2) au dessus d'un niveau, dit niveau minimal, prédéfini. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens 15 de régulation sont configurés pour, lorsque le niveau d'eau descend en dessous dudit niveau minimal, empêcher l'eau de sortir du réservoir (2) et commander le fonctionnement de la pompe (3) de telle sorte que le niveau d'eau dans le réservoir (2) soit supérieur ou égal audit niveau minimal. 20 8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite installation comporte des moyens de pilotage comprenant des moyens de détermination de l'énergie électrique produite par le premier dispositif de transformation (6) d'énergie et des moyens d'activation et de désactivation du deuxième dispositif de transformation (7) en fonction de 25 l'énergie produite par le premier dispositif de transformation (6). 9. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que, ledit premier dispositif de transformation (6) d'énergie étant une éolienne qui comprend un rotor muni de pales destinées à être entrainées en rotation 30 par le vent, ladite installation comprend un mécanisme de transmission activable/désactivable du mouvement du rotor de l'éolienne (6) à la pompe (3) pour alimenter la pompe (3) en énergie.