Brevet FR3007082A1 — publié le 20141219

- 1 - La présente invention concerne un dispositif permettant de produire de l'électricité en exploitant l'énergie potentiel de la mer en énergie cinétique par écoulement gravitaire. Les dispositifs actuels qui exploitent l'énergie de la mer telle que les courants de marée, l'énergie des vagues, les courants marins océanique ne peuvent produire de l'électricité de façon constante. Ce qui pose des problèmes de rentabilité et des problèmes technique lié à la distribution au réseau et la prévision des coûts de maintenance. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces problèmes. Une turbine pelton à contre pression à axe verticale installée dans une structure étanche en forme de demie sphère, est installée au fond de la mer et équipée d'une ou plusieurs conduites forcées verticale en fonction du nombre d'injecteur installés. La structure étanche permet de distribué par le biais de conduite forcée verticale l'alimentation d'un ou plusieurs injecteurs en débit par écoulement gravitaire, permettant ainsi de faire tourner une roue à auget de type pelton à contre pression, qui permet l'entrainement d'un alternateur. Chaque injecteur est équipé de sa propre conduite forcée et l'aiguille qui permet le réglage du débit est réalisée à l'aide d'un moteur électrique. Un coussin d'air comprimé qui a fonction de piston dans le caisson étanche de la turbine pelton permet le fonctionnement en régime contre préssion. Ce coussin d'air comprimé alimenté par un compresseur, garantit la pression résiduelle requise à la sortie de la roue à augets, permettant ainsi de refouler par une conduite à l'extérieur de la structure étanche en s'affranchissant de la pression extérieure dut à la hauteur d'eau, le coussin d'air est alimenté par un compresseur électrique fonctionnant sans huile, cela évite d'utilisé un système de pompage qui est contraignant en terme de consommation d'énergie et de maintenance. La structure est constituée d'une fondation gravitaire de type radié en béton armé de forme circulaire afin d'assurer une bonne stabilité du dispositif, supportant une structure en acier (de type coque en acier de sous marin) étanche de forme demi sphérique afin d'optimiser la résistance à la pression. La structure sera équipé d'une unité d'électrolyse afin de produire à partir de l'eau de mer l'oxygène, (comme dans un sous marin) afin de maintenir à pression - 2 - atmosphérique l'intérieur de la structure étanche, qui permettra d'alimenter le compresseur du caisson étanche de la turbine pelton à contre pression. La régulation du dispositif selon l'invention, sera régulée par des capteurs de pression en amont au niveau de la conduite forcée et en aval sur la conduite de refoulement, ainsi qu'un capteur de niveau d'eau dans le caisson. L'information fournit par ces capteurs permettra de réguler en réglant les débits du ou des injecteurs par l'intermédiaire de l'aiguille motorisé ou la pression du caisson à l'aide du compresseur d'air pour augmenter la contre pression ou la diminuer via une soupape, afin d'obtenir un refoulement adapter à la résistance générée par la hauteur d'eau et à la pression du ou des injecteurs. L'alimentation de l'unité d'électrolyse, les différents capteurs, le compresseur d'air, la motorisation de ou des aiguilles et autre auxiliaires nécessaire au bon fonctionnement du dispositif seront alimentés par une turbine pelton à contre pression auxiliaire basé sur le même principe que le dispositif principale, elle sera dimensionné suivant les besoins du dispositif et disposera de sa propre conduite forcée, ainsi que de batteries permettant la mise en route du dispositif et l'arrêt en cas de maintenance ou d'arrêt d'urgence. Ainsi l'électricité produite par le dispositif principale est directement injecté dans le réseau de distribution. Etant donné que l'invention concerne un dispositif de turbine Pelton à contre pression, alimenté par l'écoulement gravitaire dut à l'énergie potentiel de la mer, il offre une production d'électricité constante et maîtrisé avec un rendement optimisé. Ce dispositif n'est pas limité par la hauteur de chute, étant donné que ce dispositif peut être installé à la profondeur souhaité et que la section de ou des conduites forcées peuvent être dimensionnées comme on le souhaite en fonction de la production d'électricité souhaitée. Comme ce dispositif selon l'invention, est installé dans une structure étanche il est à l'abri des problèmes d'abrasion et de corrosion, cela diminue le risque de panne, la maintenance préventive et curative peut être réalisée par des techniciens en accédant à l'intérieur de la structure via une écoutille. Cela permet de maîtriser le MTBF (moyen de temps de bon fonctionnement), ainsi que les coûts de maintenance. Les techniciens de maintenance peuvent intervenir en toute sécurité. - 3 - Le dessin annexé illustre l'invention : La figure 1 représente en coupe, le dispositif de l'invention. En référence à ce dessin, le dispositif comporte une structure (17) constituée d'une fondation gravitaire (18), supportant une couverture étanche en acier (1) (de type coque en acier de sous marin) de forme demi sphérique, installé au fond de la mer. A l'intérieur de la structure (17) est installé une turbine pelton (9) à contre pression à axe verticale, équipée de deux conduites forcées (2) verticale, qui alimente chacune en débit un injecteur (6) par écoulement gravitaire, permettant ainsi de faire tourner une roue à auget (9) de type pelton à contre pression, qui permet l'entrainement d'un alternateur (4). Un coussin d'air (11) comprimé dans un caisson étanche (12) permet le fonctionnement en régime contre pression. Ce coussin d'air (11) comprimé alimenté par un compresseur (13), garantit la pression résiduelle requise à la sortie de la roue à augets (9), permettant ainsi de refouler par une conduite (16) à l'extérieur de la structure (17). L'alternateur (4) est séparé du caisson (12) par un joint d'étanchéité (5). La régulation du dispositif selon l'invention, est régulée par des capteurs de pression en amont (3) au niveau de la conduite forcée (2) et en aval (15) sur la conduite de refoulement (16), ainsi qu'un capteur de niveau d'eau (14) dans le caisson étanche (12). L'information fournit par ces capteurs permettra de réguler en réglant les débits du ou des injecteurs(6) par l'intermédiaire de l'aiguille (8) entrainé par un moteur (7) électrique, ou la pression du caisson (12) à l'aide du compresseur d'air (13) pour augmenter la contre pression ou la diminuer via une soupape (10) afin d'obtenir un refoulement adapter à la résistance générée par la hauteur d'eau et à la pression des injecteurs (6). Le dispositif selon l'invention, permet de produire de l'énergie électrique de façon constante, étant donné que le dispositif n'est pas limité ni en débit et en pression du fait de l'abondance de l'énergie potentiel que représente les mers et les océans, on n'est pas limité en capacité de production. Ce dispositif permet de produire de l'électricité de façon constante et durable, tout en maîtrisant le coût de revient. REVENDICATIONS1) Dispositif permettant d'exploiter l'énergie potentiel de la mer en énergie cinétique par écoulement gravitaire, caractérisé en ce qu'il comporte une turbine pelton à auget (9) à contre pression à axe verticale installée dans une structure étanche (17) en forme de demie sphère, installée au fond de la mer équipé d'une ou plusieurs conduites forcées (2) verticale qui démarre du hauts de la structure (17) et qui se termine sur l'injecteur (6), la structure étanche (17) permet de distribué par le biais de conduite forcée (2) verticale l'alimentation d'un ou plusieurs injecteurs (6) en débit par écoulement gravitaire, permettant ainsi de faire tourner une roue à augets (9) de type pelton à contre pression, qui permet l'entrainement d'un alternateur (4), chaque injecteur (6) étant équipé de sa propre conduite forcée (2) et l'aiguille (8) qui permet le réglage du débit est réalisé à l'aide d'un moteur électrique (7). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un coussin d'air (11) comprimé qui a fonction de piston dans le caisson étanche (12) de la turbine pelton (9), ce coussin d'air (11) comprimé étant alimenté par un compresseur (13), permettant de refouler par une conduite (16) à l'extérieur de la structure étanche (17). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte une structure (17) qui est constituée d'une fondation gravitaire (18) de type radié en béton armé de forme circulaire afin d'assurer une bonne stabilité du dispositif, supportant une couverture en acier (1) (de type coque en acier de sous marin) étanche de forme demi sphérique afin d'optimiser la résistance à la pression, la structure (17) sera équipé d'une unité d'électrolyse afin de produire à partir de l'eau de mer l'oxygène, (comme dans un sous marin) afin de maintenir à pression atmosphérique l'intérieur de la structure (17) étanche, qui permettra d'alimenter en air le compresseur (13) du caisson (12) étanche de la turbine pelton (9) à contre pression. 4) Dispositif selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif est équipé de capteur de pression en amont (3) au niveau de la conduite forcée (2) et en aval (15) sur la conduite de refoulement (16), ainsi qu'un capteur de niveau d'eau (14) dans le caisson étanche (12), l'information fournit par ces capteurs permettra de réguler en réglant les débits du ou des injecteurs (6) par l'intermédiaire de l'aiguille (8) motorisé (7) ou la pression du caisson (12) à l'aide du compresseur d'air (13) pour augmenter la contre pression ou la diminuer via une- 5 - REVENDICATIONS soupape (10) afin d'obtenir un refoulement adapter à la résistance générée par la hauteur d'eau et à la pression du ou des injecteurs (6). 5) Dispositif selon l'une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que l'alimentation de l'unité d'électrolyse, les différents capteurs (3) (14) (15), le compresseur d'air (13), la motorisation (7) de ou des aiguilles (8) et autre auxiliaires nécessaire au bon fonctionnement du dispositif seront alimenté par une turbine pelton à contre pression auxiliaire basé sur le même principe que le dispositif principale, le dispositif sera équipé de sa propre conduite forcée, ainsi que de batteries permettant la mise en route du dispositif et l'arrêt en cas de maintenance ou d'arrêt d'urgence. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ce dispositif est installé dans une structure étanche (17), il est à l'abri des agressions dut à l'environnement, cela diminue le risque de panne la maintenance préventive et curative peut être réalisée par des techniciens en accédant à l'intérieur de la structure (17) via une écoutille, cela permet de maîtriser le MTBF (moyen de temps de bon fonctionnement), ainsi que les coûts de maintenance. Les techniciens de maintenances peuvent intervenir en toute sécurité. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ce dispositif, comporte une turbine Pelton (9) à contre pression, alimenté par écoulement gravitaire dut à l'énergie potentiel de la mer, il offre une production d'électricité constante et maîtrisé avec un rendement optimisé, ce dispositif n'est pas limité par la hauteur de chute d'eau, étant donné que ce dispositif peut être installé à la profondeur souhaité, la section de ou des conduites forcées (2) peuvent être dimensionnées comme on le souhaite ainsi que le nombre d'injecteur (6) en fonction de la production d'électricité souhaitée, ce dispositif permet de produire de l'électricité 24h/24h et 7j/7j avec un coût de revient maîtrisé.