Brevet FR3109411A1 — publié le 20211022

L’invention a pour objet une mini centrale hydroélectrique (100) comportant un bac (1) de récupération d’eau et un bac (3) de stockage d’eau reliés entre eux par un conduit (2) dans lequel est logée une turbine (4) d’une génératrice d’électricité (5), ladite mini centrale (100) comportant en outre un dispositif d’élévation de l’eau contenue dans le bac (3) de stockage d’eau vers le bac (1) de récupération d’eau, ledit dispositif d’élévation d’eau comportant une roue à godets (6), d’axe (X) parallèle aux fonds (10, 30) des bacs (1, 3), entraînée en rotation autour de son axe (X) par une roue dentée (8) actionnée par un moteur (9). Elle est caractérisée en ce que la roue dentée (8) comporte un système de contrepoids dont la masse totale est égale à la masse de l’ensemble formé par la roue dentée (8) et la roue à godets (6) lorsque celle-ci transporte de l’eau. Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Mini centrale hydroélectrique La présente invention a pour objet une mini centrale hydroélectrique. Depuis l’apparition de l’électricité au cours de la seconde moitié du 19ème siècle, de nombreuses technologies ont progressivement été développées afin de permettre sa diffusion à travers le monde, disposer de l’énergie nécessaire à l’essor industriel concomitant, et répondre aux besoins en électricité domestique. Dans ce contexte, de nombreux procédés et dispositifs de production d’électricité à partir d’énergie hydraulique ont ainsi notamment vus le jour, permettant actuellement de contribuer à environ 20% de la production mondiale totale en électricité. De manière connue, les différents types d’infrastructures dédiées à la transformation de l’énergie hydraulique en énergie électrique, connues à ce jour, sont spécifiquement étudiées et dimensionnées en fonction de leur environnement d’implantation et des besoins du réseau auquel elles sont raccordées. Des installations ayant pour vocation une production d’électricité domestique, susceptibles d’alimenter en énergie un foyer individuel, un quartier, voire de petites structures artisanales, ont ainsi d’ores et déjà été proposées. Pour le fonctionnement de ce type d’installations de petites dimensions, il est préconisé depuis de nombreuses années d’employer des sources énergétiques renouvelables et non polluantes, qui ne génèrent pas de CO2, comme par exemple l’énergie solaire, l’énergie éolienne, l’énergie récupérée des vagues, des courants marins ou de la marée, etc. La publication FR 2949516, du même demandeur, décrit une telle installation dont la structure a en outre été spécifiquement étudiée dans le but d’autoriser une indépendance énergétique complète du site d’implantation. A cet effet, elle comprend des moyens de stockage temporaire de l’eau nécessaire à la production d’énergie hydroélectrique, et des moyens permettant un acheminement, en fonction des besoins en électricité uniquement, de cette eau vers une génératrice. Des moyens d’actionnement des moyens d’acheminement d’eau, alimentés par une source énergétique autonome et écologique, sont par ailleurs prévus. La présente invention a pour objectif de proposer à présent une solution destinée à améliorer le rendement général de l’installation décrite dans le document FR 2949516, tout en répondant aux critères techniques, budgétaires et environnementaux en vigueur actuellement. A cet effet, la présente invention a pour objet une mini centrale hydroélectrique comportant un bac de récupération d’eau et un bac de stockage d’eau dont le fond est situé dans un plan horizontal inférieur à celui dans lequel s’étend le fond du bac de récupération d’eau, lesdits bacs de récupération et de stockage d’eau étant reliés entre eux par un conduit, destiné à permettre l’écoulement de l’eau contenue dans le bac de récupération d’eau vers le bac de stockage d’eau, et dans lequel est logée une turbine d’une génératrice d’électricité, ladite mini centrale comportant en outre un dispositif d’élévation de l’eau contenue dans le bac de stockage d’eau vers le bac de récupération d’eau, ledit dispositif d’élévation de l’eau comportant une roue d’axe parallèle aux fonds des bacs, sur la circonférence de laquelle une pluralité de godets sont répartis, ladite roue à godets étant entraînée en rotation autour de son axe par une roue dentée actionnée par un moteur, et à laquelle elle est reliée par un arbre passant par leurs centres respectifs, caractérisée en ce que la roue dentée comporte un système de contrepoids dont la masse totale est égale à la masse de l’ensemble formé par la roue dentée et la roue à godets lorsqu’elle transporte de l’eau. Conformément à un mode de réalisation avantageux de l’invention, le système de contrepoids comporte une pluralité de rayons s’étendant entre le centre de la roue dentée et sa circonférence, et portant chacun au moins un bloc d’un matériau. Dans ce cas, le système de contrepoids peut préférentiellement comporter huit rayons formant chacun un angle de 45° avec un rayon adjacent, tandis que les blocs de matériau sont disposés sur l’extrémité reliée à la roue de leurs rayons respectifs et sont conformés pour épouser la circonférence interne de la roue dentée. Les avantages découlant de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre se rapportant à un exemple de réalisation illustré dans les dessins joints dans lesquels : est un synoptique de fonctionnement d’une mini centrale hydroélectrique selon l’invention, et est une vue de détail d’une variante de réalisation du dispositif d’élévation d’eau que comporte la mini centrale selon l’invention, vu selon la direction d’observation A schématisée sur la figure 1. En référence aux figures, la présente invention a pour objet une mini centrale hydroélectrique 100 comportant un bac 1 de récupération d’eau et un bac 3 de stockage d’eau dont le fond 30 est situé dans un plan horizontal, inférieur à celui dans lequel s’étend le fond 10 du bac 1 de récupération d’eau. Les deux bacs 1, 3 sont reliés entre eux par un conduit 2, destiné à permettre l’écoulement de l’eau contenue dans le bac 1 de récupération d’eau en direction du bac 3 de stockage d’eau, et dans lequel est logée une turbine 4 d’une génératrice d’électricité 5. L’ouverture et la fermeture du conduit 2 sont contrôlées par une électrovanne (non illustrée) permettant d’autoriser ou d’interrompre l’écoulement d’eau en direction de la turbine 4, et par conséquent de produire ou non de l’électricité au niveau de la génératrice 5. Cette dernière alimente par exemple un réseau domestique tel que celui d’une maison individuelle. Par ailleurs, un dispositif d’élévation de l’eau contenue dans le bac 3 de stockage d’eau vers le bac 1 de récupération d’eau est prévu, permettant avantageusement une utilisation en boucle fermée de l’eau destinée à la production électrique par la mini centrale 100. Tel qu’illustré à la figure 2, ce dispositif d’élévation d’eau comporte une roue 6, d’axe X parallèle aux fonds 10, 30 des bacs 1, 3, et sur la circonférence de laquelle huit godets 7, par exemple de forme cylindrique, sont répartis. Ces derniers sont destinés à puiser l’eau dans le bac de stockage 3 et à la vider ensuite dans le bac de récupération 1 au fil du mouvement de rotation de la roue 6. Celle-ci est donc partiellement immergée dans le bac de stockage 3 et présente un diamètre d , adapté en fonction de la distance séparant les deux bacs 1, 3 de récupération et de stockage d’eau, et permettant de garantir que l’eau contenue dans les godets 7 s’écoule bien dans le bac de récupération 1 lorsqu’ils parviennent à hauteur de l’ouverture d’entrée de celui-ci. De manière classique, la roue à godets 6 est entraînée en rotation autour de son axe X par une roue dentée 8 de diamètre D supérieur à d , et à laquelle elle est reliée par un arbre 11 passant par leurs centres 12, 13 respectifs. L’actionnement de la roue dentée 8 s’effectue quant à lui grâce à un moteur 9, de préférence alimenté par une source d’énergie autonome et écologique, telle que par exemple des panneaux photovoltaïques, et /ou un ensemble éolien couplé à des panneaux photovoltaïques, permettant avantageusement un fonctionnement de la mini centrale hydroélectrique 100 aussi bien de nuit que de jour. Conformément à l’invention, et en référence à la figure 2, dans la variante de réalisation illustrée de la mini centrale 100 selon l’invention, la roue dentée 8 comporte huit rayons 14 formant chacun un angle de 45° avec un rayon 14 adjacent, et portant chacun un bloc de matériau 15, disposé sur l’extrémité 16 reliée à la roue 8 de chaque rayon 14. Par ailleurs, il convient de noter que chaque bloc de matériau 15 présente une allure de pavé dont une face est conformée pour épouser la circonférence interne 17 de la roue dentée 8, tandis que la masse totale de l’ensemble formé par les huit rayons 14 et les huit blocs de matériau 15 est égale à la masse de l’ensemble formé par la roue dentée 8 et la roue à godets 6 lorsqu’elle transporte de l’eau. Une telle structure a pour avantage de faciliter la rotation de la roue dentée 8 et par conséquent de permettre une augmentation de l’énergie hydroélectrique produite pour une même énergie nécessitée à l’entrée de l’installation de production d’électricité 100 selon l’invention, au niveau du moteur 9. En d’autres termes, une telle structure permet d’améliorer notablement le rendement général de la mini centrale hydroélectrique 100 selon l’invention. Il est à noter que selon un exemple avantageux de réalisation de l'invention, la mini centrale hydroélectrique 100 possède les caractéristiques suivantes : Le moteur 9 est relié à une éolienne, la roue dentée 8 présente un diamètre D égal à 7,50 mètres, la roue à godets 6 présente un diamètre d égal à 2,50 mètres et porte huit godets 7, chaque godet présente une forme cylindrique et est capable d’emporter 0,2 m3 d’eau, le bac de récupération d’eau 1 a une capacité d’environ 3,5 m3 d’eau, le bac de stockage d’eau 3 a une capacité d’environ 4,5 m3 d’eau, une chute d’eau de 1 m3 d’eau par seconde dans la conduite 2 permet de générer une production d’électricité de 2 KWh, c’est-à-dire environ 48 à 50 Kwh par 24 heures. Mini centrale hydroélectrique (100) comportant un bac (1) de récupération d’eau et un bac (3) de stockage d’eau dont le fond (30) est situé dans un plan horizontal inférieur à celui dans lequel s’étend le fond (10) du bac (1) de récupération d’eau, lesdits bacs (1, 3) de récupération et de stockage d’eau étant reliés entre eux par un conduit (2), destiné à permettre l’écoulement de l’eau contenue dans le bac (1) de récupération d’eau vers le bac (3) de stockage d’eau, et dans lequel est logée une turbine (4) d’une génératrice d’électricité (5), ladite mini centrale (100) comportant en outre un dispositif d’élévation de l’eau contenue dans le bac (3) de stockage d’eau vers le bac (1) de récupération d’eau, ledit dispositif d’élévation d’eau comportant une roue (6) d’axe (X) parallèle aux fonds (10, 30) des bacs (1, 3), sur la circonférence de laquelle une pluralité de godets (7) sont répartis, ladite roue à godets (6) étant entraînée en rotation autour de son axe (X) par une roue dentée (8) actionnée par un moteur (9), et à laquelle elle est reliée par un arbre (11) passant par leurs centres respectifs (12, 13), caractérisé e en ce que la roue dentée (8) comporte un système de contrepoids dont la masse totale est égale à la masse de l’ensemble formé par la roue dentée (8) et la roue à godets (6) lorsque celle-ci transporte de l’eau. Mini centrale hydroélectrique (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le système de contrepoids comporte une pluralité de rayons (14) s’étendant entre le centre (13) de la roue dentée (8) et sa circonférence, et portant chacun au moins un bloc d’un matériau (15). Mini centrale hydroélectrique (100) selon la revendication 2, caractérisée en ce que le système de contrepoids comporte huit rayons (14) formant chacun un angle de 45° avec un rayon (14) adjacent, tandis que les blocs de matériau (15) sont disposés sur l’extrémité (16) reliée à la roue dentée (8) de leurs rayons (14) respectifs et sont conformés pour épouser la circonférence interne (17) de la roue dentée (8).