Brevet FR3090754A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Une centrale électrique écologique qui fonctionne 24h sur 24 [0001] La présente invention concerne une centrale électrique 100% écologique qui peut fonctionner jour et nuit en fournissant la même puissance qu'une centrale thermique (nucléaire, charbon, gaz et pétrole). Cette invention vise à produire de manière propre et renouvelable de l'électricité en continu 24 heures sur 24 en combinant deux énergies primaires, le soleil et l'énergie hydraulique. [0002] Cette centrale électrique est constituée de: [0003] - panneaux photovoltaïques sur terre [0004] - un sous-marin hydroélectrique [0005] - un réservoir d'eau immergé au fond de la mer équipé d'un ballast [0006] - une turbine hydraulique (2) [0007] - un alternateur (3) [0008] - des pompes hydrauliques (4) [0009] - des injecteurs (I) [0010] - une base terrestre La technologie antérieure : 100111 Les centrales électriques dont l'énergie primaire est propre, inépuisable et re- nouvelable sont : les éoliennes les panneaux photovoltaïques les centrales hydrauliques (hydroliennes, barrages hydroélectriques) 10012] Malheureusement les énergies primaires de ces centrales électriques sont inter- mittentes, ainsi les éoliennes ne fonctionnent que lorsqu'il y a du vent, les panneaux solaires ne fonctionnent que le jour, les hydroliennes ne fonctionnent que lorsqu'il y a des courants marins et les barrages hydroélectriques ne fonctionnent que lorsqu'ils sont remplis d'eau. La nouvelle technologie : 100131 La présente invention combine deux énergies primaires pour pouvoir fonctionner jour et nuit comme les centrales thermiques. Voici les deux étapes de la présente invention : lère étape : durant la nuit 100141 Durant la nuit, on laisse l'eau de la mer chuter à l'intérieur du sous-marin qui est émergé à une profondeur de 2500m, cette eau chute donc à très forte pression (250 bars) et fait tourné une turbine accouplée à un alternateur qui produira de l'électricité. 2 Cette eau finira sa chute dans un réservoir d'eau immergé au fond de la mer. 2ème étape :durant le jour 100151 Les panneaux solaires installés en rangées et reliés entre eux captent la lumière du soleil et la transforme en énergie électrique. La moitié de cette énergie électrique sera injectée clans le réseau électrique pour alimenter directement les appareils électriques des différents ménages. La deuxième moitié de l'énergie électrique sera utilisée pour alimenter des pompes hydrauliques qui videront le réservoir d'eau. Ainsi le cycle peut se renouveler indéfiniment. [0016] Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 : illustre la centrale électrique avec tous ces composants. [0017] La figure 2 : illustre le sous-marin hydroélectrique. But de l'invention : [0018] Cette invention vise à produire de manière propre et renouvelable de l'électricité en continu 24 heures sur 24 en combinant deux énergies primaires, le soleil et l'énergie hydraulique. [0019] Description détaillée de la nouvelle technologie : [0020] La présente invention concerne une centrale électrique 100% écologique qui peut fonctionner jour et nuit en fournissant la même puissance qu'une centrale thermique (nucléaire, charbon, gaz et pétrole). Cette centrale électrique est constituée de: [0021] 1-un sous-marinhydroélectrique qui comporte principalement : [0022] - des ballasts pour l'alourdir et le faire plonger au fond de la mer. [0023] - un réservoir d'air comprimé pour chasser l'eau des ballasts et faire ainsi remonter le sous-marin à la surface de la mer pour effectuer la maintenance. [0024] - trois injecteurs qui seront ouverts la nuit pour faire 1-enter l'eau à grande pression à l'intérieur du sous-marin.Les injecteurs ont pour rôle de transformer l'énergie de la pression d'eau en énergie cinétique et permettent également le réglage du débit, dans la présente invention on utilise trois injecteurs, voire plus pour avoir un débit total de 45m3 par seconde. L'eau pénètre dans l' injecteur à faible vitesse et en sort à grande vitesse. La vitesse de l'eau à la sortie de l'injecteur ne dépend que de la hauteur de chute, elle est égale à : [0025] 2g H [0026] Les injecteurs sont utilisés dans le cas où on utilise des turbines hydrauliques à action. [0027] - une turbine hydraulique : quand l'eau entre dans le sous-marin à grande pression (250 bars), il fait tourner la turbine.Le rôle des turbines hydrauliques consiste à transformer l'énergie cinétique de l'eau en énergie mécanique de rotation. Pour la présente invention on utilisera une turbine de type Pclton dont le rendement peut 3 atteindre les 90%. [0028] - un alternateur : l'alternateur est accouplé à la turbine ainsi quand la turbine tourne, l'alternateur tourne aussi. Le rôle de cet alternateur consiste à transformer l'énergie mécanique de rotation en énergie électrique. [0029] - des pompes hydrauliques qui pompent l'eau du réservoir vers l'extérieur (vers la nier). [0030] Cc sous-marin est divisé en deux compartiments, celui de droite contient la turbine, l'alternateur et les trois injecteurs et celui de gauche qui est étanche, contient plusieurs pompes hydrauliques. Chaque pompe hydraulique est équipée de deux tuyaux, le premier sert à pomper l'eau il est directement mis dans le réservoir, le deuxième tuyau sert à refouler l'eau, il est orienté depuis le sous-marin vers la mer. 2- réservoir d'eau : [0031] Pour évacuer l'eau qui chute à l'intérieur du sous-marin et pour pouvoir continuer à produire de l'électricité durant toute la nuit (environ 10h d'affilé), on fait poser le sous-marin sur un réservoir d'eau. Tous les deux communiquent entre eux par l'intermédiaire de deux trappes (5), une pour le sous-marin et la deuxième pour le réservoir. Quand les deux trappes sont ouvertes l'eau chute du sous-marin vers le réservoir d'eau. [0032] Lc sous-marin se pose sur le réservoir d'eau en s'appuyant sur un grand joint qui rond le système (sous-marin, réservoir) étanche. [0033] Lc réservoir fait 3m de hauteur, 850m de longueur et 650m de largeur, il peut donc contenir 1 657 500m3 d'eau, c'est largement suffisant pour permettre au sous-marin de continuer à produire de l'électricité durant toute la nuit (environ 10h). [0034] Comme la masse volumique du réservoir est inférieure à celle de l'eau, le réservoir va donc flotter, pour le couler il faut rajouter au-dessous du réservoir un ballast qui peut se remplir d'eau pour l'alourdir et ainsi faire couler le réservoir au fond de la mer. [0035] Les parois du réservoir d'eau et son ballast sont maintenus par un ensemble de poutre et de piliers métalliques qui empêchent l'implosion du réservoir sous l'effet de la pression d'eau qui avoisine les 250 bars à une profondeur de 2500 m. [0036] Calcule de la puissance de la chute d'eau qui se déroule à l'intérieur du sous- marin : [0037] La puissance peut être calculée par la formule suivante: Puissance = rho' g*Q*H [0038] Avec rho = masse volumique de l'eau de mer (env. 1030 kg/m^3) g = accélération de la gravité = 9,81 m/s^2 Q = débit moyen (en m^3/s) H = hauteur entre le niveau d'eau amont et le niveau d'eau aval, en m En prenant ces données : 100391 Débit à l'intérieur du sous-marin : 45m3 par seconde 100401 Réservoir =3m (hauteur) *850m (longueur) *650m (largeur)= 1 657 500m3 100411 Profondeur du sous-marin : 2500m 100421 On trouve que la puissancethéorique est égale à 1137MW. [0043] Remarque: La puissance réelle que peut générer ce sous-marin dépend du rendement de la turbine hydraulique et celle de l'alternateur, ainsi si on suppose que le rendement de la turbine est égale à 90% et celui de l'alternateur à 95%, alors on obtient cette puissance : 1137MW* 0.90*0.95 = 972MW. [0044] A titre de comparaison : notons que la majorité des grandes centrales thermiques (nucléaire, charbon, pétrole et gaz) génère une puissance de 1000MW. La présente invention peut donc remplacer toutes les centrales thermiques. 3- Des panneaux solaires - [0045] Les panneaux solaires posés sur terre, captent la lumière du soleil. Sous l'effet de la lumière, le silicium, un matériau conducteur contenu dans chaque cellule photovoltaïque, libère des électrons pour créer un courant électrique continu. [0046] La moitié de cette énergie électrique sera injectée dans le réseau électrique pour alimenter directement les appareils électriques des différents ménages. [0047] La deuxième moitié de l'énergie électrique servira à alimenter les pompes hy- drauliques qui pompent l'eau du réservoir vers la mer. [0048] Surface nécessaire en panneaux photovoltaïques pour produire de l'énergie électrique : [0049] L'énergie solaire qu'on peut capter varie d'un pays à l'autre selon l'ensoleillement, dans la présente invention, nos calculs seront faits pour les pays désertiques comme l'Algérie, Mauritanie, Mali, Niger, Maroc, etc.Dans ces pays, 1 km2 de désert reçoit annuellement une énergie solaire équivalente à 1,5 million de barils de pétrole. La quantité d'électricité nécessaire aux 25 États membres de PUE pourrait être produite sur une surface de 110 kilomètres sur 110 kilomètres. [0050] D'après DESERTEC, une surface désertique de 254 kilomètres sur 254 kilomètres suffirait pour répondre à la demande mondiale d'électricité en produisantl8 000 TWh par an. 4- une base terrestre : 100511 Une base terrestre est reliée au sous-marin à l'aide de câbles électriques pour le piloter à distance, ainsi à partir de cette base on peut faire plonger ou remonter le sous-marin en surface quand on a besoin d'effectuer la maintenance de l'alternateur, turbine et pompes hydrauliques. 5