Brevet FR3061709A1 — publié le 20180713

La présente invention concerne un dispositif permettant la production d'un mélange de cristaux de glace et d'eau douce par la technique de la congélation sous vide à partir d'eau salée en utilisant l'énergie frigorifique contenue dans l'eau de mer des profondeurs. Dans un mode de réalisation, l'énergie thermique de l'eau chaude contenue dans les couches de surface de l'océan pourra être également utilisée. Le mélange de cristaux de glace et d'eau douce produit peut être utilisé comme fluide permettant le transport, la distribution et le stockage d'énergie frigorifique pour les applications de climatisation et/ou permettant la production d'eau douce. Dans l'ensemble du document on désignera par : - Eau salée : l'eau de mer ou toute eau saumâtre dont la teneur en sel est supérieur aux critères de potabilité. - Cristaux de glace : les cristaux formés par la cristallisation d'eau salée ou douce. Ces cristaux de glace formés dans les conditions de l'invention ont une teneur en sel très faible en dessous des critères de potabilité. - Eau douce : de l'eau dont la teneur en sel permet l'utilisation pour les besoins de la vie courante : irrigation, besoins ménagers, etc... - Eau potable : de l'eau douce dont la teneur en sel permet l'utilisation pour la consommation humaine. - moyens de compression : l'ensemble des moyens permettant d'augmenter la pression d'un gaz entre l'entrée du dispositif et sa sortie. Il peut s'agir, par exemple, de tout type de compresseur mécanique dont la force motrice est d'origine mécanique et/ou électrique, de tout type de dispositif de compression utilisant de l'énergie thermique pour comprimer le gaz (cycle d'absorption simple ou en cascade, thermo compresseur) sans que cette liste soit exhaustive. - MWf : Mégawatt frigorifique - MWe : Mégawatt électrique - Indifféremment par mer ou océan l'ensemble des mers ou océans. - Eau chaude de surface de l'océan : l'eau contenue dans la partie supérieure des océans dans une tranche de profondeur de 0 à moins de 100m qui peut par exemple atteindre une température entre 25 et 30°C dans la zone intertropicale. - Eau froide des profondeurs : l'eau des océans contenue en dessous d'une profondeur où elle atteint une température lui permettant d'être utilisée comme source froide dans le dispositif selon l'invention. Par exemple, en zone intertropicale l'eau atteint une température d'environ 5°C à une profondeur d'environ 800m alors qu'en méditerranée, l'eau atteint une température d'environ 13°C en dessous d'environ 200m de profondeur. L'utilisation de l'énergie thermique des mers (ETM), soit l'énergie contenue dans les couches de surface des océans (près de 28°C en zone intertropicale) et l'énergie des couches profondes des 3061709 2 océans (4 à 8°C) a depuis longtemps suscité un grand intérêt compte tenu de l'immense disponibilité de la ressource, de son caractère renouvelable et disponible 24h/24. De nombreux cycles de production d'énergie en utilisant l'eau de surface comme source chaude et l'eau des profondeurs comme source froide ont été proposés et étudiés. Cependant, compte tenu 5 de la différence de température faible entre source froide et source chaude (environ 20°C), les rendements de conversion réellement possibles entre énergie thermique et énergie mécanique se limitent à environ 3% impliquant le traitement de quantités considérables d'eau chaude et d'eau froide. On considère actuellement qu'avec 1 m3/s d'eau chaude et 1m3/s d'eau froide on peut produire 10 environ 0.4 MW électrique (MWe). Ceci implique à la fois des tuyaux de très grands diamètres pour transporter eau chaude et eau froide, des échangeurs et/ou des turbines de très grande dimensions. Les couts des installations associés aux couts d'exploitation (particulièrement pour les installations flottantes) et aux difficultés d'acceptabilité de poser des tuyaux de grand diamètre amenant l'eau à terre (pour les installations à 15 terre) font que les réalisations commerciales sont pratiquement inexistantes dans les conditions économiques actuelles. Un autre concept utilisant uniquement l'énergie frigorifique contenue dans l'eau de mer des profondeurs a été proposé et a fait l'objet de quelques réalisations commerciales. Il s'agit de ramener l'eau froide des profondeurs à terre et d'utiliser l'énergie frigorifique sensible de l'eau de mer entre 6 20 et 11 °C pour refroidir le liquide circulant dans un réseau d'eau froide destinée à alimenter en froid des installations de climatisation. Une analyse énergétique de ce procédé fait apparaitre son intérêt par rapport à la production directe d'énergie. En effet, la fourniture d'l m3/s d'eau à 6°C permet d'extraire environ 21 MW frigorifique (MWf) de chaleur sensible de l'eau entre 6 et 11 °C. 25 Dans un climat intertropical, la climatisation par des groupes frigorifiques permet au mieux des coefficients de performance de l'ordre de 3. Il faudrait donc environ une puissance de 7 MWe pour fournir les 21 MWf. Il apparait donc que la fourniture di m3/s d'eau froide des profondeurs a permis la substitution à la consommation de 7 MWe dans ce cas alors qu'il aurait fallu près de 17.5 m3/s d'eau chaude de 30 surface et de 17.5 m3/s d'eau froide des profondeurs pour arriver à la production de 7 MWe. Malgré cet avantage considérable, les projets de climatisation par eau de mer ont également du mal à se réaliser. Les principales raisons sont les suivantes : - Les tuyaux d'amenée de l'eau froide des profondeurs ont de très grands diamètres (de 0.6 à 2m) pour limiter les pertes de charge et les pertes thermiques et des longueurs souvent 35 importantes (plusieurs kilomètres) pour accéder à la profondeur (800 à 1000m) permettant d'accéder à de l'eau suffisamment froide. De plus, les installations de passage des tuyaux de grand diamètre depuis la mer à terre (atterrage) sont très chères et complexes. Les couts d'investissement associés sont très importants et l'acceptabilité environnementale de pose des tuyaux de grand diamètres difficile à obtenir. 3061709 3 - Le réseau de distribution du froid associé à l'installation est souvent très important également, compte tenu des puissances de froid considérables à distribuer (21 MWf pour 1 m3/s). Il doit alimenter de multiples utilisateurs, éloignés les uns des autres (hôtels, aéroports, hôpitaux, centres de bureaux, centres commerciaux) avec des tuyaux de grand 5 diamètre et les couts d'investissement sont également considérables. En conséquence, les nombreux projets de climatisation par eau de mer des profondeurs actuellement étudiés dans le monde peinent à se réaliser. L'utilisation d'un matériau à changement de phase (MCP) pour le stockage, le transport en mer et/ou à terre et la distribution du froid permettrait de réduire considérablement le débit volumique et par la 10 même le diamètre des tuyaux nécessaires. L'utilisation de cristaux de glace comme MCP présente des avantages supplémentaires : - Elle a une chaleur latente de fusion très importante de 330 KJ/kg, à comparer aux 21 KJ/kg de la chaleur sensible de l'eau entre 6 et 11 °C. - Pour être pompable et transportable par tuyau sans perte de charge trop importante, elle 15 doit être mélangée avec de l'eau dans des proportions d'environ 1/3 de cristaux de glace pour 2/3 d'eau, les cristaux de glace étant sous la forme de très petits cristaux. - La densité énergétique du mélange est alors d'environ 155 KJ/kg pour la somme de la chaleur latente de fusion de la glace et de la chaleur sensible de l'eau entre 0 et 11 °C. De plus, la chaleur latente de fusion des cristaux de glace, qui représente environ 110 KJ/kg, 20 est libérée à température constante d'environ 0°C. Elle est donc libérée avant la chaleur sensible de l'eau, ce qui permet d'avoir un maintien à 0°C du coulis de glace malgré des apports de chaleur extérieurs. Ainsi, il était souvent nécessaire de sur dimensionner le tuyau d'amenée d'eau froide des profondeurs pour éviter que sa température augmente à l'intérieur du tuyau lors du transfert en mer et le tuyau de transport de l'eau glacée à terre 25 pour la même raison. Cela est inutile avec un coulis de glace qui restera à température constante avec une partie des cristaux de glace qui fonderont. - Le prix de l'eau est négligeable comparé aux autres MCP - Le mélange est totalement non toxique et sans danger pour l'environnement. - Si l'eau de mélange est de l'eau douce, le mélange peut être utilisé après utilisation de son 30 froid par fonte des cristaux de glace comme une ressource en eau sur le lieu de consommation du froid. Dans ce cas, il devient inutile de prévoir un circuit retour pour le réseau de transport de froid aussi bien en mer qu'à terre diminuant considérablement les couts des installations. Une demande de brevet à l'INPI sur ce type de dispositif été déposée par Claude FAVY (Numéro de demande FR1770011). 35 Il apparait donc particulièrement intéressant de pouvoir produire un mélange d'eau douce et de cristaux de glace pour le stockage, le transport et la distribution de froid. Le dispositif selon l'invention permet de produire ce mélange à partir d'eau de mer et en utilisant l'énergie frigorifique de l'eau de profondeur des océans. 3061709 4 Il utilise la technique de congélation sous vide de l'eau de mer pour produire un mélange d'eau douce et de cristaux de glace avec utilisation de l'énergie frigorifique de l'eau froide des profondeurs pour condenser en partie la vapeur générée par la congélation sous vide. Les dessins annexés illustrent des modes particuliers de réalisation de l'invention : 5 - La figure 1 représente parmi l'art antérieur un schéma représentant un dispositif de désalinisation par congélation sous vide ; - La figure 2 représente parmi l'art antérieur un schéma représentant un dispositif de production de froid par congélation sous vide; - La figure 3 représente un mode de réalisation du dispositif de production d'un mélange de 10 glace et d'eau douce à partir d'eau salée de la présente invention, les moyens de compression étant configurés en série. - La figure 4 représente un mode de réalisation du dispositif de production d'un mélange de glace et d'eau douce à partir d'eau salée de la présente invention, les moyens de compression étant configurés en parallèle. 15 - La figures 5 représente un thermo compresseur alimenté par de la vapeur provenant de la détente flash de l'eau de mer chaude de surface de l'océan pouvant être avantageusement utilisé dans le dispositif objet de la présente invention. La technique de la congélation sous vide de l'eau consiste à introduire de l'eau liquide dans un évaporateur dont la pression est maintenue à une pression proche du point triple de l'eau (soit 20 environ 611 Pa et une température de 0.01 °C pour l'eau douce). Compte tenu des conditions de pression, une partie du liquide se vaporise. L'énergie thermique nécessaire à cette vaporisation est extraite de l'eau liquide qui, compte tenu des conditions de pression et de température, se solidifie en partie sous forme de cristaux de glace. La vapeur est extraite de l'évaporateur en continu permettant de maintenir les conditions de pression et température nécessaires à la production 25 simultanée de vapeur et de cristaux de glace. Cette technique a fait l'objet de plusieurs applications dont les principales sont : 1. La désalinisation par la production d'eau douce à partir d'eau salée par congélation. 2. La production de froid par : - La production d'un mélange eau cristaux de glace utilisé comme fluide thermique 30 pour le stockage de l'énergie frigorifique. - La production de cristaux de glace pour la neige artificielle et/ou la conservation de denrées alimentaires. Concernant la désalinisation, la figure 1 représente un schéma de principe du dispositif proposé dans l'état de l'art. De l'eau salée (1) est injectée dans un évaporateur (2) sous vide dans laquelle règne 35 une pression proche de celle du point triple de l'eau salée (pression sensiblement inférieure à celle de l'eau douce d'environ 518 Pa pour l'eau de mer). La vapeur produite (5) est extraite de l'évaporateur à travers la tuyauterie (19) par des moyens de compression de la vapeur. Afin de fournir l'énergie nécessaire à la vaporisation d'une partie de l'eau, des cristaux de glace se forment dans la partie liquide de l'eau dans l'évaporateur sous vide. Ce mélange (3) est composé de cristaux de 3061709 5 glace et d'eau légèrement plus salée, la saumure, que lors de son injection dans la chambre sous vide. Il est agité par un agitateur permettant de renouveler la surface de contact entre la vapeur et la surface de l'eau. Ce mélange (3) est extrait de l'évaporateur (2) par la tuyauterie (4) et alimente le séparateur (6). Celui-ci permet de séparer les cristaux de glace (10) de la saumure (9) qui est 5 éjectée. Les cristaux de glace (10) alimentent le laveur (7). Celui-ci permet de débarrasser les cristaux de glace de tout ou partie du sel resté à leur surface par aspersion avec de l'eau douce (11) qui est évacuée en (8). On considère qu'environ 5% de la production totale d'eau douce est nécessaire pour laver les cristaux de glace avec une teneur en sel après lavage inférieure à la limite de potabilité. 10 Le transport des cristaux de glace continuent alors jusqu'au condenseur (14). Dans ce condenseur (14), l'échange entre la chaleur latente de fusion des cristaux de glace et la chaleur latente de condensation de la vapeur en sortie des moyens de compression (12) se réalise. La vapeur est entièrement condensée à la sortie du condenseur (14). Les gaz incondensables sont évacués par une pompe à vide (20). A noter qu'une partie des gaz incondensables peut être éliminée en amont 15 de l'évaporateur sous vide par un desaréateur sur l'eau salée (1). Compte tenu des transferts de chaleur depuis l'extérieur incontournables dans le dispositif, à savoir sans que cela soit exhaustif, à travers les isolants, la chaleur fournie par l'irréversibilité de la compression de la vapeur, la présence d'incondensables qu'il faut comprimer, il est indispensable de fournir du froid à 0°C par une source extérieure au dispositif pour assurer l'équilibre entre la 20 chaleur latente de fusion des cristaux de glace et la chaleur latente de condensation de la vapeur. Ce froid complémentaire est fourni par un échangeur (18) dans le condenseur (14). Ce froid est produit par un groupe frigorifique. Afin de limiter la température de l'eau salée (1) en entrée de l'évaporateur sous vide (2), un échange de chaleur entre l'eau salée (1) , la saumure (9) et/ou l'eau douce en sortie du dispositif peut être 25 réalisé. Des essais ont été réalisés sur ce dispositif par la société Colt Industries aux USA dans les années 1960. Les résultats sont repris dans le document « Vacuum freezing vapor compression desalting process » du DOI aux USA. Les moyens de compression (12) étaient un compresseur centrifuge entrainé par un moteur 30 électrique. L'installation avait une capacité de 380 m3/jour de production d'eau douce et une consommation électrique de 12.6 Kwh/m3 d'eau douce dont 4.1 Kwh pour la compression, 3.8 Kwh pour la fourniture du froid complémentaire, 3.1 Kwh pour l'ensemble des pompes et 1,6 Kwh pour les autres postes. On voit l'importance de la part d'énergie nécessaire à la fourniture du froid complémentaire et à la 35 compression. Plusieurs variantes de ce dispositif de dessalement d'eau de mer ont été proposées dans le but de diminuer la dépense énergétique et d'éviter un compresseur mécanique très basse pression avec des débits volumiques énormes. Elles concernent essentiellement les moyens de compression. 3061709 6 Une première variante fait appel à un procédé d'absorption pour augmenter la pression de la vapeur (en réalité plusieurs cycles d'absorption en cascade). Des essais et études ont été réalisés par Carrier corporation en 1959 pour le compte du DOI aux USA. 5 La vapeur basse pression en sortie de l'évaporateur sous vide est absorbée par une solution pauvre à basse température. Cette solution mise en pression est ensuite chauffée par une source de chaleur extérieure (au moins 100°C). Sous l'effet de cette chaleur, une partie de l'eau contenue dans la solution est vaporisée à une pression plus haute que la pression initiale. La vapeur produite passe alors dans un condenseur pour être condensée par l'eau de mer disponible en entrée du dispositif. 10 Ce concept évite l'utilisation d'un compresseur mécanique mais nécessite également une source de froid complémentaire pour compenser les irréversibilités du cycle. Elle nécessite également une source de chaleur haute température pour que le cycle d'absorption soit efficace. Enfin, les solutions utilisées pour le cycle d'absorption peuvent présenter des dangers pour l'environnement. 15 Une deuxième variante fait appel à une combinaison d'un procédé d'absorption (en réalité plusieurs cycles d'absorption en cascade) et d'un éjecteur de vapeur. Dans cette variante, une partie de la vapeur basse pression en sortie de l'évaporateur sous vide est absorbée par une solution pauvre à basse température, l'absorbeur étant refroidi par échange thermique avec les différents flux sortants. Cette solution mise en pression est ensuite chauffée par une source de chaleur extérieure (vapeur 20 à 120°C). Sous l'effet de cette chaleur, une partie de l'eau contenue dans la solution est vaporisée à une pression d'environ 40000 Pa. La vapeur produite est alors utilisée comme fluide moteur dans un éjecteur de vapeur (thermo compresseur) pour augmenter la pression de la vapeur restante en sortie de l'évaporateur sous vide. A la sortie de l'éjecteur, l'ensemble de la vapeur est à une pression d'environ 650 Pa, permettant sa condensation par échange avec la chaleur latente de fusion des 25 cristaux de glace. Une partie de la vapeur haute pression produite dans le générateur doit être condensée par les flux sortants dès la sortie du générateur afin de compenser les irréversibilités du dispositif. Ce concept évite l'utilisation d'un compresseur mécanique mais nécessite également une source de froid complémentaire pour compenser les irréversibilités du cycle. Elle nécessite également une 30 source de chaleur haute température pour que le cycle d'absorption soit efficace. Enfin, les solutions utilisées pour le cycle d'absorption peuvent présenter des dangers pour l'environnement. Concernant la production de froid, la figure 2 représente un schéma de principe du dispositif proposé dans l'état de l'art. De l'eau douce (21) est injectée dans un évaporateur sous vide (22) dans lequelle règne une pression proche de celle du point triple de l'eau. La vapeur produite (25) est extraite de 35 l'évaporateur par un compresseur mécanique de vapeur (26). Afin de fournir l'énergie nécessaire à la vaporisation d'une partie de l'eau, des cristaux de glace se forment dans la partie liquide de l'eau dans l'évaporateur sous vide. Ce mélange (23) est composé de cristaux de glace et d'eau douce. Il est agité par un agitateur permettant de renouveler la surface de contact entre la vapeur et la surface de l'eau. Ce mélange (23) est extrait de la chambre sous vide (2) par la tuyauterie (24) et constitue 3061709 7 le produit final utilisé pour le stockage du froid. Dans le cas de la production de neige artificielle, les cristaux de glace sont séparés de l'eau liquide. La vapeur pressurisée par le compresseur mécanique de vapeur (26) est ensuite condensée dans un condenseur (28) par échange avec une source froide (en général de l'eau glacée provenant d'un 5 groupe frigorifique de production d'eau glacée). Les gaz incondensables (29) sont évacués par une pompe à vide. A noter qu'une partie des gaz incondensables peut être éliminée en amont de l'évaporateur sous vide par un desaréateur sur l'eau d'alimentation (1). Afin de limiter le travail du compresseur mécanique de vapeur, l'eau glacée permettant la condensation de la vapeur est en général à une température d'environ 6°C. La vapeur condensée (30) peut être récupérée et ajoutée 10 au produit final (23). Le dispositif selon l'invention permet de produire à partir d'eau salée un mélange d'eau douce et de cristaux de glace qui pourra être utilisé très avantageusement pour le stockage, le transport et la distribution d'énergie frigorifique et la consommation d'eau douce. Il permet de minimiser la dépense énergétique électrique nécessaire, notamment par le fait qu'il utilise l'énergie frigorifique sensible de 15 l'eau froide des profondeurs des océans comme source froide pour condenser une partie de la vapeur produite dans l'évaporateur sous vide, l'autre partie étant condensée par l'énergie latente de fusion de la partie des cristaux de glace. La fonte de ces cristaux de glace produira l'eau douce du mélange. Contrairement au dispositif de dessalement de l'art antérieur représenté en figure 1, le dispositif selon l'invention ne nécessite pas de source de froid complémentaire à 0°C pour 20 compenser les irréversibilités du cycle, aucune source de froid à 0°C n'étant disponible naturellement en climat chaud. Il permet d'utiliser uniquement l'énergie frigorifique sensible de l'eau froide des profondeurs des océans (à environ 6°C), source froide disponible 24h/24. Le mélange d'eau douce et de cristaux de glace produit par le dispositif selon l'invention pourra être produit dans les proportions que l'on souhaite en fonction des proportions d'énergie latente de fusion 25 des cristaux de glace et de l'énergie frigorifique sensible de l'eau froide des profondeurs mises en oeuvre. Cette proportion pourra varier, par exemple en fonction de la saison et des disponibilités de la source froide et/ou de sa température et/ou des besoins en eau douce ou en froid. Par exemple, le dispositif fonctionnant en méditerranée pourrait permettre de produire en majorité 30 de l'eau douce en période froide alors qu'il pourrait permettre de produire à la fois du froid pour les besoins de climatisation et de l'eau douce en période chaude en utilisant alors l'eau froide disponible vers 200m de profondeur à 13°C environ et l'eau chaude de surface pouvant être à plus de 30°C comme source de vapeur motrice. L'invention propose un dispositif de production d'un mélange d'eau douce et de cristaux de glace à 35 partir d'eau salée. Le dispositif de production d'un mélange d'eau douce et de cristaux de glace comprend au moins: - Une alimentation en eau salée 3061709 8 - Un évaporateur sous vide permettant la production, par détente flash de l'eau salée dans des conditions proches du point triple de l'eau, de vapeur d'eau et d'un mélange d'eau salée et de cristaux de glace. - Un séparateur permettant de séparer l'eau salée et les cristaux de glace 5 - Un dispositif d'amenée d'eau de mer froide des profondeurs. - Deux moyens de compression : o Un premier moyen de compression permettant la compression de tout ou partie de la vapeur d'eau produite dans l'évaporateur sous vide jusqu'à une pression permettant sa condensation par échange thermique avec des cristaux de glace fondants ; et 10 o Un second moyen de compression permettant la compression d'une partie de la vapeur d'eau produite dans l'évaporateur, cette vapeur ayant été auparavant comprimée dans le premier moyen de compression ou non, jusqu'à une pression permettant sa condensation par échange thermique avec l'eau de mer froide des profondeurs. - par échange thermique avec l'eau de mer froide des profondeurs pour le second moyen. 15 - un condenseur de vapeur d'eau par échange thermique avec la chaleur latente de la fusion d'une partie des cristaux de glace produits. - un condenseur de vapeur d'eau par échange thermique avec la chaleur sensible de l'eau de mer froide des profondeurs Le dispositif de détente diphasique peut présenter les caractéristiques suivantes, seules ou en 20 combinaison : - il est positionné en mer soit flottant soit sur un support posé au fond. - il est positionné à terre. - Tout ou partie des moyens de compression sont constitués par un ou des thermo compresseurs. 25 - Le gaz moteur du ou des thermo compresseurs est de la vapeur d'eau produite par détente flash de l'eau chaude de surface de l'océan dans une enceinte sous vide. La figure 3 représente un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. De l'eau salée (31) est introduite dans le dispositif. Elle est tout d'abord refroidie dans un échangeur 30 de chaleur (32) par échange avec les produits sortants du dispositif, à savoir le mélange eau douce et cristaux de glace (33) constituant le produit final, l'eau résiduelle de lavage des cristaux de glace (34) provenant du laveur (37) et la saumure (35) provenant du séparateur saumure et cristaux de glace (36). L'eau salée refroidie est alors séparée d'une partie de ses gaz incondensables dissous (58) (02, N2, 35 CO2, sans que cela soit limitatif) dans le desaérateur (38). L'eau salée refroidie, et dont une partie des gaz dissous a été extraite, est introduite dans un évaporateur (39) où un vide proche du point triple de l'eau salée est maintenu. Sous l'effet de la détente flash, une partie de l'eau salée se vaporise alors que des cristaux de glace se forment dans la partie liquide. On obtient donc de la vapeur d'eau (41) (non salée) et un mélange d'eau salée et 3061709 9 de cristaux de glace. Il est agité par un agitateur permettant de renouveler la surface de contact entre la vapeur et la surface de l'eau. Le mélange liquide cristaux de glace est évacué de l'évaporateur (39) et est conduit dans le séparateur (36). Dans celui-ci les cristaux de glace (42) sont séparés de la partie liquide (35) appelée la saumure car elle contient, en plus du sel initialement 5 présent dans I 'eau salée d'alimentation (31), le sel qui était contenu dans la partie d'eau s'étant transformée en cristaux de glace et en vapeur. Les cristaux de glace (42) sont alors introduits dans un laveur (37) où ils sont lavés par une aspersion d'eau douce (43) provenant du produit du dispositif. Ce lavage permet d'éliminer une grande partie du sel présent à la surface des cristaux de glace et 10 l'on peut ainsi obtenir une teneur en sel compatible avec les critères de potabilité. Environ 5% du produit final est utilisé pour obtenir cette teneur en sel. Les cristaux de glace sont ensuite introduits dans un premier condenseur (45). Ce condenseur permet, par échange thermique entre, d'une part, de la vapeur (46) provenant des moyens de compression (56), de la vapeur (41) formée dans l'évaporateur (39) et, d'autre part, les cristaux de 15 glace (44), de condenser une partie de la vapeur (46) introduite dans le condenseur (45) et de fondre tout ou partie des cristaux de glace. Le transfert de chaleur peut être réalisé par contact direct de la vapeur (46) et les cristaux de glace (44). Un mélange (47) de cristaux de glace et d'eau douce est évacué du condenseur (47). Le mélange a été constitué par les cristaux de glace (44), la fonte d'une partie de ces cristaux et la condensation d'une partie de la vapeur d'eau (46). La vapeur d'eau 20 restante (48) est comprimée dans les moyens de compression (49). Cette vapeur (50) est comprimée à une pression permettant sa condensation par échange thermique avec une source froide (52) avec un pincement de température raisonnable (de l'ordre de quelques degrés, par exemple) dans le condenseur (51). Cet échange thermique peut être à contact direct mais dans le cas où la source froide est de l'eau de mer froide, le mélange ne peut alors être utilisé comme partie du produit final 25 et doit être rejeté. Dans le cas représenté en figure 3, le condenseur n'est pas à contact direct et l'eau (55) provenant de la condensation de la vapeur est douce et peut être incorporée au produit final. Un dispositif d'extraction (53) des gaz incondensables (54) qui étaient dans l'eau ou qui proviennent de fuites du dispositif est représenté. La vapeur comprimée (46) a été comprimée dans le compresseur (56) à une pression permettant sa 30 condensation par échange thermique avec les cristaux de glace fondants (44) avec un pincement de température raisonnable dans le condenseur (45) (de l'ordre du quelques degrés). A la sortie du condenseur (45) le mélange (47) cristaux de glace et eau douce est introduit dans un séparateur (59) qui permet de séparer environ 5 % de l'eau douce (43) qui va servir à laver les cristaux de glace dans le laveur (37). L'autre partie du mélange (57) est ajouté aux condensats (55) 35 de vapeur pour former le produit final composé en partie par des cristaux de glace et en partie par de l'eau douce. Les différents auxiliaires nécessaires au bon fonctionnement du dispositif selon l'invention à savoir les pompes de circulation des différents fluides, les tuyauteries, les éventuels transporteurs, les accessoires électriques, le système de contrôle commande et plus généralement tout auxiliaire 3061709 10 nécessaires sont considérés comme inclus dans le dispositif selon l'invention et ne sont pas décrits dans la présente description. Le dispositif selon l'invention peut être installé en mer, sur un support flottant ou posé au fond, ou à terre. 5 L'implantation en mer, notamment quand le dispositif est positionné à la verticale du point de captage de l'eau froide des profondeurs permet de minimiser la longueur du tuyau de grand diamètre nécessaire à l'écoulement de cette eau. Le transport du mélange cristaux de glace et eau douce, produit du dispositif, permet de n'utiliser en aval du dispositif, y compris à terre, qu'un tuyau de diamètre largement inférieur à celui où l'on utilise de l'eau comme fluide de transport du froid et ne 10 nécessite pas un circuit retour. Le dispositif permet également d'utiliser la ressource disponible sur place à savoir l'eau de mer pour alimenter le dispositif en eau salée et d'utiliser la source froide disponible à savoir l'eau froide des profondeurs pour condenser la partie de vapeur qui n'a pas été condensée par la partie des cristaux de glace que l'on fait fondre pour obtenir l'eau douce du mélange. Il est alors inutile d'apporter du 15 froid complémentaire par une autre source extérieure de froid (par exemple un groupe frigorifique avec du froid à 0°C pour l'installation représentée en figure 1) pour équilibrer les apports de chaleur dus aux différentes irréversibilités du procédé. Le dispositif selon l'invention d'après le mode de réalisation de la figure 3 présente un mode de réalisation où les moyens de compression (56) compriment l'ensemble de la vapeur d'eau produite 20 dans l'évaporateur (39) alors que les moyens de compression (49) ne compriment que la partie de vapeur qui n'a pas été condensée dans le condenseur (45). La figure 4 représente un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'ensemble des échangeurs de refroidissement (32) de l'eau salée en entrée du dispositif, le desaérateur (38), l'évaporateur (39), le séparateur (36), le laveur (37) et le 25 séparateur (59) sont les mêmes que dans le mode de réalisation de la figure 3. Par contre, dans ce mode de réalisation, la vapeur (41) produite dans l'évaporateur (39) alimente pour une partie (72) les moyens de compression (60) et pour l'autre partie (73) les moyens de compression (61). Les cristaux de glace (44) en sortie du laveur (37) sont introduits dans un premier condenseur (70). 30 Ce condenseur permet, par échange thermique entre d'une part de la vapeur (66) provenant des moyens de compression (60) de la vapeur (72) formée dans l'évaporateur (39) et d'autre part les cristaux de glace (44), de condenser la vapeur (66) introduite dans le condenseur (70) et de fondre tout ou partie des cristaux de glace. Le transfert de chaleur peut être réalisé par contact direct de la vapeur (66) et les cristaux de glace (44). ). Un mélange (68) de cristaux de glace et d'eau douce 35 est évacué du condenseur (70). Les condensats de vapeur (68) sont également évacués du condenseur (70). L'échange thermique dans le condenseur (70) peut être à contact direct. Un ou des dispositifs d'extraction (62) et (67) des gaz incondensables qui étaient dans l'eau ou qui proviennent de fuites du dispositif est représenté. 3061709 11 La partie de vapeur (73) restant après séparation est comprimée dans les moyens de compression (61) et est introduite dans le condenseur (64). Ce condenseur permet, par échange thermique entre, d'une part, de la vapeur (74) provenant des moyens de compression (61) et, d'autre part, une source froide (63), de condenser la vapeur (74) introduite dans le condenseur (64) et de fondre tout ou partie 5 des cristaux de glace. Cet échange thermique peut être à contact direct mais dans le cas où la source froide est de l'eau de mer froide, le condensat de vapeur (65) ne peut alors être utilisé comme partie du produit final et doit être rejeté. Dans le cas représenté en figure 4, le condenseur n'est pas à contact direct et l'eau (65) provenant de la condensation de la vapeur est douce et peut être incorporée au produit final. 10 L'ensemble des flux d'eau douce (65), (68) et du mélange (71) cristaux de glace et eau douce sont réunis pour former le produit final avant son introduction dans le séparateur (59). La figure 5 représente un thermo compresseur alimenté par de la vapeur provenant de la détente flash de l'eau de mer chaude de surface de l'océan. De l'eau salée chaude de surface à une température d'environ 28°C est pompée et introduite dans 15 une enceinte (81) où un vide fort est maintenu (pression d'environ 2800 Pa). La flèche (82) représente la surface libre de l'eau. Sous l'effet de cette pression, une partie de l'eau va s'évaporer en prenant la chaleur latente d'évaporation dans la chaleur sensible de l'eau qui se refroidit. Cette eau à environ 23°C est rejetée à la mer après remise à la pression atmosphérique par une pompe. 20 La vapeur (83) formée est aspirée en continu par le thermo compresseur (84) permettant de conserver la basse pression dans l'enceinte. Le thermo compresseur (84) est constitué d'une première tuyère (85) convergente divergente dans laquelle la vapeur (83) est détendue et accélérée. Elle rejoint alors la deuxième partie du thermo compresseur dans lequel la vapeur très basse pression (96) à comprimer est injectée. Les deux 25 vapeurs se mélangent dans la chambre de mélange (88), la vapeur (83) communiquant une partie de son énergie cinétique à la vapeur (96). Le mélange des deux vapeurs (83) et (96) est alors comprimé dans un diffuseur (90) ou il perd son énergie cinétique. On obtient en sortie une vapeur (91) constituée du mélange des vapeurs (83) et (96) et dont la pression est supérieure à la pression de départ de la vapeur (96). 30 A noter que la géométrie du thermo compresseur dépend des vitesses atteintes par les flux de vapeur et peut être différente de celle représentée ici. L'utilisation d'un thermo compresseur tel que décrit ci-dessus présente un grand intérêt comme moyen de compression pour le dispositif objet de l'invention. Il utilise une chaleur basse température (eau de mer de surface) renouvelable, disponible en quantité 35 quasi illimitée et 24h/24 contrairement à un compresseur mécanique qui utilise de l'énergie mécanique ou électrique ou à un procédé basé sur un cycle d'absorption (combiné ou non à un thermo compresseur) qui nécessite une source de chaleur haute température (au moins 90°C) pour atteindre un niveau de rendement suffisant. 3061709 12 L'enceinte (81) sous vide permettant la production de la vapeur motrice du thermo compresseur peut bien sûr alimenter plusieurs thermo compresseurs. Pour exemple, en revenant à la figure 3, dans ce mode de réalisation du dispositif selon l'invention, le thermo compresseur alimenté par de la vapeur motrice peut constituer les moyens de 5 compression (56) et/ou (49). La pression en sortie des moyens de compression (56) étant inférieure à celle en sortie des moyens de compression (49), cela permet de diviser la compression depuis la pression de la vapeur (41) jusqu'à la pression de la vapeur (50) en 2 étages avec condensation intermédiaire partielle de vapeur, ce qui est très favorable à l'utilisation de thermo compresseur à faible pression de vapeur 10 motrice. Avec l'utilisation de thermo compresseurs comme moyen de compression, le dispositif selon l'invention tire la majeure partie de l'énergie disponible à son fonctionnement (à l'exception des pompes et des auxiliaires) de la source froide constituée de l'eau de mer froide des profondeurs des océans et de la source chaude constituée de l'eau chaude de surface des océans. Il s'agit donc 15 d'une invention particulièrement efficace pour la conversion de l'énergie thermique des mers. Le dispositif de production d'un mélange de glace et d'eau douce à partir d'eau salée permet d'utiliser l'énergie thermique de l'eau froide des profondeurs des océans pour produire ce mélange avec une excellente efficacité et un dispositif simple et peu coûteux. Dans un aspect de l'invention, il permet d'utiliser l'énergie thermique de l'eau chaude de surface des océans pour fournir une grande partie 20 de l'énergie nécessaire à son fonctionnement. Il est particulièrement bien adapté aux applications de stockage, transport et distribution de froid destinées à la climatisation et à la production d'eau douce. REVENDICATIONS1. Dispositif de production d'un mélange (33) d'eau douce et de cristaux de glace à partir d'eau salée caractérisé en ce qu'il comprend au moins: - Une alimentation en eau salée (31). - Un évaporateur (39) sous vide permettant la production, par détente flash de l'eau salée dans des conditions proches du point triple de l'eau, de vapeur d'eau (41) et d'un mélange (40) d'eau salée et de cristaux de glace. - Un séparateur (36) permettant de séparer l'eau salée (35) et les cristaux de glace (42). - Un dispositif d'amenée d'eau de mer froide des profondeurs (52 ; 63). - Deux moyens de compression : o Un premier moyen de compression (56 ; 60) permettant la compression de tout ou partie de la vapeur d'eau produite dans l'évaporateur sous vide jusqu'à une pression permettant sa condensation par échange thermique avec des cristaux de glace (44) fondants ; et o Un second moyen de compression (49 ; 61) permettant la compression d'une partie de la vapeur d'eau produite dans l'évaporateur, cette vapeur ayant été auparavant comprimée dans le premier moyen de compression ou non, jusqu'à une pression permettant sa condensation par échange thermique avec l'eau de mer froide des profondeurs (52 ; 63). - un condenseur (45 ; 70) de vapeur d'eau par échange thermique avec la chaleur latente de la fusion d'une partie des cristaux de glace (44) produits. - un condenseur (51 ; 64) de vapeur d'eau par échange thermique avec la chaleur sensible de l'eau de mer froide des profondeurs (52 ; 63). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est positionné en mer en surface, soit flottant, soit sur un support posé au fond. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est positionné à terre. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que tout ou partie des moyens de compression (56 ; 60 ; 49 ; 61) sont constitués par un ou des thermo compresseurs (84). - 3061709 14 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le gaz moteur du op des thermo compresseurs (84) est de la vapeur d'eau (83) produite par détente flash de l'eau chaude (80) de surface de l'océan dans une enceinte sous vide (81). 5