Brevet FR3128491A1 — publié le 20230428

S ystème de production d'énergie électrique La présente invention a pour objet un système de production d'énergie électrique (1) caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - une plateforme (2) disposée au-dessus de la surface d'une étendue de liquide (3), ladite plateforme (2) comportant au moins une première ouverture (8) traversant ladite plateforme de part en part, - un module (5) composé d'au moins un premier élément expansible (9) pouvant passer d'un mode "expansé" à un mode "rétracté", ledit élément expansible (9) étant mobile entre une position "haute" et une position "basse" dans laquelle il est situé dans une première enceinte d'expansion (10) configurée pour faire passer le premier élément expansible (9) en position "basse" de son mode "rétracté" à son mode "expansé" afin qu'il remonte jusqu'à sa position "haute" dans laquelle il revient à son mode "rétracté" afin d'aller jusqu'à sa position "basse", ces déplacement verticaux successifs permettant de produire de l'énergie électrique. [Fig 1] SYSTEME DE PRODUCTION ELECTRIQUE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un système de production d'énergie électrique utilisant au moins deux forces permanentes et non polluantes telles que la gravité et la poussée d'Archimède. Etat de la technique De nos jours, il apparaît comme vital de trouver des moyens de production d'énergie électrique n'utilisant pas les sources d'énergie traditionnellement utilisées, compte tenu notamment de la raréfaction programmée des sources d'énergies fossiles. De plus, ces sources d'énergie traditionnelles présentent l'inconvénient majeur d'être particulièrement polluantes en termes d'émission gazeuse et de rejet dans l'atmosphère ou sur terre. Le développement de systèmes de production d'énergie électrique à partir de sources d'énergie renouvelables s'est par conséquent, depuis quelques années, accéléré. Ainsi, on a vu le nombre de champs de panneaux solaires et/ou de parcs éoliens connaitre une croissance importante. Toutefois, ces systèmes de production d'énergie électrique sont complexes à fabriquer et n'ont pas toujours un rendement important et constant, car leur rendement est tributaire des conditions météorologiques (puissance et durée de l'ensoleillement et force du vent) du site où ces systèmes de production d'énergie électrique sont implantés. De ce fait, ce type de systèmes de production d'énergie électrique, qui ne peut pas être implanté partout, nécessite de réaliser, avant toute implantation, une étude pour vérifier si les conditions météorologiques d'un site donné permettent d'implanter de façon rentable ledit système de production d'énergie électrique. Le but de la présente invention est donc de pallier les inconvénients précédemment cités et de proposer une alternative aux systèmes de production d'énergie électrique connus utilisant au moins deux forces permanentes telles que la gravité et la poussée d'Archimède ; cette alternative permettant de générer de l'énergie électrique d’énergie de façon durable à partir d'une source d'énergie renouvelable sans aucun effet néfaste sur ladite source et sans aucun rejet polluant dans l'atmosphère ou sur terre, de façon régulière et continue sans aucune dépendance avec les conditions météorologiques du site d'implantation. Conformément au premier objet de l’invention, il est donc proposé un système de production d'énergie électrique remarquable en ce qu'il comprend au moins : - une plateforme disposée au-dessus de la surface d'une étendue de liquide, ladite plateforme comportant au moins une première ouverture traversant ladite plateforme de part en part et permettant l’accès à l'étendue de liquide sous la plateforme, - un module composé d'au moins un premier élément expansible pouvant passer d'un mode "expansé", dans lequel sa capacité à contenir de l'air est maximale, à un mode "rétracté", dans lequel sa capacité à contenir de l'air est minimale, et inversement, ledit élément expansible étant mobile entre une position "haute" dans laquelle il est situé hors de l'étendue de liquide dans la première ouverture ou dans le liquide et passe de son mode "expansé" à son mode "rétracté", et une position "basse" dans laquelle il est situé dans une première enceinte d'expansion ouvrable disposée dans ladite étendue de liquide à l'aplomb de ladite ouverture et passe de son mode "rétracté" à son mode "expansé" lorsque ladite première enceinte d'expansion est fermée de sorte à isoler le premier élément expansible du reste de l'étendue de liquide, - un élément compensateur d’expansion volumétrique associé à ladite première enceinte d'expansion et permettant, d'une part, d'évacuer de cette dernière un volume de liquide correspondant à l'augmentation du volume d'air qu'il peut contenir lors de son passage du mode "rétracté" au mode "expansé" et, d'autre part, dans le même temps de remplir d'air ledit élément expansible, afin que ce dernier se déplace verticalement jusqu'à sa position "haute" sous l'effet de la poussée d'Archimède dans laquelle il revient à son mode "rétracté" et se déplace verticalement jusqu'à sa position "basse" sous l'effet de la gravité, ces déplacements verticaux successifs du premier élément expansible permettant de produire de l'énergie électrique grâce à un câble reliant ledit premier élément expansible à au moins un tambour cylindrique positionné au-dessus de la plateforme et couplé à un générateur d'énergie, ledit câble traversant ladite première ouverture et mettant en mouvement de rotation ledit tambour cylindrique. Selon un premier mode de réalisation, le câble est bouclé totalement avec au moins un tambour de renvoi disposé au niveau de l'enceinte d'expansion afin que ledit câble soit toujours en traction. Selon un deuxième mode de réalisation, la plateforme comprend une deuxième ouverture, le module comprend un deuxième élément expansible, les premier et deuxième éléments expansibles en position "basse" sont situés respectivement dans la première enceinte d'expansion et dans une deuxième enceinte d'expansion identique à ladite première enceinte d'expansion, et les premier et deuxième éléments expansibles sont reliés entre eux par le câble traversant respectivement la première ouverture et la deuxième ouverture, et s’enroulant ou se déroulant autour du tambour cylindrique, lesdits premier et deuxième éléments expansibles étant identiques et fonctionnant de manière synchrone et antinomique. Chacun des premier et/ou deuxième éléments expansibles comporte avantageusement un corps creux en forme de cylindre muni d'une pluralité d'organes d'expansion volumétrique disposés sur la face périmétrique verticale dudit corps et permettant d'augmenter ou de réduire la capacité du corps à contenir de l'air. De préférence, le corps est de forme parallélépipédique et comporte au moins un organe d'expansion volumétrique sur chacune des quatre faces planes verticales formant sa face périmétrique verticale. Chaque organe d'expansion volumétrique comprend avantageusement au moins un bol creux mobile en rotation, de façon étanche par rapport au corps, entre une position "rentré" dans laquelle le bol est à l'intérieur dudit corps de sorte que sa face convexe soit alors orientée vers l'intérieur dudit corps et une position "sorti" dans laquelle le bol est à l'extérieur dudit corps de sorte que sa face convexe soit alors orientée vers l'extérieur dudit corps. Chaque organe d'expansion volumétrique comprend de préférence au moins deux bols en forme de quart de sphère ou de quart de cylindre. De manière avantageuse, les organes d'expansion volumétrique sont associés à une jupe variable fixée sur la partie supérieure du corps de chacun des premier et deuxième éléments expansibles, ladite jupe variable ayant une forme comparable à celle d’un soufflet se dépliant et se repliant. Chacun des premier et/ou deuxième éléments expansibles comporte un conduit vertical disposé avantageusement au droit de l'axe de symétrie vertical de son corps et le traversant de part en part, ledit conduit vertical permettant l'alimentation en air des organe d'expansion volumétrique et de la jupe variable, Selon un mode de réalisation avantageux, chacune des première et/ou deuxième enceintes d'expansion est de forme hémisphérique et détermine une chambre centrale entourée par une zone annulaire périphérique, lesdites chambre centrale et zone annulaire étant séparée par une paroi de confinement munie de premières ouvertures obturables afin de mettre en relation fluidique la chambre centrale et la zone annulaire, la chambre centrale comportant sur sa partie supérieure un dôme ouvrable pour permettre l'accueil respectivement du premier et deuxième éléments expansibles à l'intérieur de ladite chambre centrale, l'ouverture et la fermeture dudit dôme étant obtenu grâce à une pluralité de secteurs sphériques articulés. Chaque secteur sphérique du dôme est de préférence percé d’une trappe étanche ouvrable qui permet d'équilibrer les pressions entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre centrale. De manière avantageuse, la zone annulaire comporte une pluralité de paires d'alvéoles, chacune des paires d'alvéoles comprenant une alvéole humide dans laquelle ne circule que du liquide et une alvéole sèche dans laquelle ne circule que de l'air, les alvéoles humides et sèches n'étant pas en relation fluidique les unes avec les autres, chaque alvéole humide communiquant avec la chambre centrale grâce à l'une des premières ouvertures obturables, chaque alvéole sèche communiquant avec la chambre centrale grâce à des conduits passant en partie sous ladite chambre centrale, chaque conduit étant apte à être en relation fluidique avec le conduit vertical de chacun des premier et deuxième éléments expansibles. Selon un mode de réalisation avantageux, chacun des éléments compensateurs d’expansion volumétrique se compose d’un cylindre vertical creux ouvert en partie supérieure déterminant un compartiment inférieur et un compartiment supérieur étanches et séparés par une paroi interne, lesdits compartiments inférieur et supérieur recevant chacun respectivement un piston inférieur et un piston supérieur, ledit piston inférieur séparant le compartiment inférieur en une chambre inférieure et une chambre supérieure, le piston supérieur déterminant une chambre inférieure dans le compartiment supérieur, lesdits pistons inférieur et supérieur étant aptes à coulisser de façon étanche à l'intérieur respectivement des compartiments inférieur et supérieur le long de leur axe longitudinal vertical et étant reliés entre eux par un arbre traversant de façon étanche ladite paroi interne de manière à que le déplacement du piston inférieur entraine le piston supérieur et réciproquement, la relation fluidique entre l'alvéole sèche associée et ladite chambre supérieure du compartiment inférieur étant assurée grâce à des conduits, la chambre inférieure du compartiment supérieur comportant des orifices mettant en relation fluidique l'intérieur de ladite chambre inférieure et l'étendue de liquide. Chaque élément compensateur d’expansion volumétrique est avantageusement associé à une paire d'alvéoles humide et sèche, et est positionné verticalement à sa périphérie en face des premières ouvertures obturables, chaque alvéole humide communiquant avec l'élément compensateur d’expansion volumétrique associé par une deuxième ouverture obturable aménagée dans la paroi extérieure dudit élément compensateur d’expansion volumétrique, de manière à pouvoir mettre ce dernier et la chambre centrale en relation fluidique. L'apport en air nécessaire au bon fonctionnement du système de production d'énergie électrique en général et de chacun des éléments compensateurs d’expansion volumétrique en particulier, est de préférence assuré par des moyens d'apport en air du type gaines souples ou colonnes reposant et étant ancrées au fond de ladite étendue de liquide, et soutenant ladite plateforme. Brève description des figures D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, d'un exemple particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, d'un système de production d'énergie électrique conforme à l'invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : est une vue schématique en coupe d'un système de production d'énergie électrique conforme à l'invention, est une vue schématique de face d'un élément expansible du système de production d'énergie électrique de la en mode "expansé", est une vue schématique du dessus de l'élément expansible de la avec ses organes d'expansion volumétrique en position "sorti", est une vue schématique du dessus de l'élément expansible de la avec ses organes d'expansion volumétrique dans une position entre la position "sorti" et la position "rentré", est une vue schématique du dessus de l'élément expansible de la avec ses organes d'expansion volumétrique en position "rentré", est une vue schématique en coupe verticale de l'élément expansible de la partiellement en mode "expansé", est une vue schématique de face d'une enceinte d'expansion du système de production d'énergie électrique de la avec son dôme partiellement ouvert, est une vue schématique de face en coupe verticale d'un élément compensateur d’expansion volumétrique du système de production d'énergie électrique de la , est une vue schématique de côté en coupe verticale de l'élément compensateur d’expansion de la , est une vue schématique du dessus de l'enceinte d'expansion de la , est une vue schématique en demi-coupe horizontale de l'enceinte d'expansion de la , est une vue schématique d'une première phase du cycle de fonctionnement du système de production d'énergie électrique de la , est une vue schématique d'une deuxième phase du cycle de fonctionnement du système de production d'énergie électrique de la , est une vue schématique d'une troisième phase du cycle de fonctionnement du système de production d'énergie électrique de la , est une vue schématique d'une quatrième phase du cycle de fonctionnement du système de production d'énergie électrique de la , est une vue schématique d'une cinquième phase du cycle de fonctionnement du système de production d'énergie électrique de la . Système de production d'énergie électrique (1) caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - une plateforme (2) disposée au-dessus de la surface d'une étendue de liquide (3), ladite plateforme (2) comportant au moins une première ouverture (8) traversant ladite plateforme de part en part et permettant l’accès à l'étendue de liquide (3) sous la plateforme (2), - un module (5) composé d'au moins un premier élément expansible (9) pouvant passer d'un mode "expansé", dans lequel sa capacité à contenir de l'air est maximale, à un mode "rétracté", dans lequel sa capacité à contenir de l'air est minimale, et inversement, ledit élément expansible (9) étant mobile entre une position "haute" dans laquelle il est situé hors de l'étendue de liquide (3) dans la première ouverture (8) ou dans l'étendue de liquide (3) et passe alors de son mode "expansé" à son mode "rétracté", et une position "basse" dans laquelle il est situé dans une première enceinte d'expansion (10) ouvrable disposée dans ladite étendue de liquide (3) à l'aplomb de ladite ouverture (8) et passe de son mode "rétracté" à son mode "expansé" lorsque ladite première enceinte d'expansion (10) est fermée de sorte à isoler le premier élément expansible (9) du reste de l'étendue de liquide (3), - un élément compensateur d’expansion volumétrique (28) associé à ladite première enceinte d'expansion (10) et permettant, d'une part, d'évacuer de cette dernière un volume de liquide (3) correspondant à l'augmentation du volume d'air qu'il peut contenir lors de son passage du mode "rétracté" au mode "expansé" et, d'autre part, dans le même temps de remplir d'air ledit élément expansible (9) afin que ce dernier se déplace verticalement sous l'effet de la poussée d'Archimède jusqu'à sa position "haute" dans laquelle il revient à son mode "rétracté" et se déplace verticalement sous l'effet de la gravité jusqu'à sa position "basse", ces déplacement verticaux successifs du premier élément expansible (9) permettant de produire de l'énergie électrique grâce à un câble (6) ou similaire reliant ledit premier élément expansible (9) à au moins un tambour cylindrique (7) positionné au-dessus de la plateforme (2) et couplé à un générateur d'énergie, ledit câble (6) traversant ladite première ouverture (8) et mettant en mouvement de rotation ledit tambour cylindrique (7). Système de production d'énergie électrique (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le câble (6) est bouclé totalement avec au moins un tambour de renvoi disposé au niveau de l'enceinte d'expansion afin que ledit câble soit toujours en traction. Système de production d'énergie électrique (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la plateforme (2) comprend une deuxième ouverture (8'), en ce que le module (5) comprend un deuxième élément expansible (9'), en ce que les premier et deuxième éléments expansibles (9, 9') en position "basse" sont situés respectivement dans la première enceinte d'expansion (10) et dans une deuxième enceinte d'expansion 10') identique à la première enceinte d'expansion (10) et associée à un élément compensateur d’expansion volumétrique (28'), et en ce que les premier et deuxième éléments expansibles (9, 9') sont reliés entre eux par le câble (6) traversant respectivement la première ouverture (8) et la deuxième ouverture (8'), et s’enroulant ou se déroulant autour du tambour cylindrique (7), lesdits premier et deuxième éléments expansibles (9, 9') étant identiques et fonctionnant de manière synchrone et antinomique. Système de production d'énergie électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que chacun des premier et/ou deuxième éléments expansibles (9, 9') comporte un corps (13, 13') creux en forme de cylindre muni d'une pluralité d'organes d'expansion volumétrique (14, 14') disposés sur la face périmétrique verticale dudit corps (13, 13') et permettant d'augmenter ou de réduire la capacité du corps (13, 13') à contenir de l'air. Système de production d'énergie électrique (1) selon la revendication 4 caractérisé en ce que le corps (13, 13') est de forme parallélépipédique et comporte au moins un organe d'expansion volumétrique (14, 14') sur chacune des quatre faces planes verticales formant sa face périmétrique verticale. Système de production d'énergie électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que chaque organe d'expansion volumétrique (14, 14') comprend au moins un bol creux mobile en rotation, de façon étanche par rapport au corps (13, 13'), entre une position "rentré" dans laquelle le bol est à l'intérieur dudit corps (13, 13') de sorte que sa face convexe soit alors orientée vers l'intérieur dudit corps (13, 13') et une position "sorti" dans laquelle le bol est à l'extérieur dudit corps (13, 13') de sorte que sa face convexe soit alors orientée vers l'extérieur dudit corps (13, 13'). Système de production d'énergie électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que chaque organe d'expansion volumétrique (14, 14') comprend au moins deux bols (15, 16, 15', 16') en forme de quart de sphère ou de quart de cylindre. Système de production d'énergie électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé en ce que les organes d'expansion volumétrique (14, 14') sont associés à une jupe variable (17, 17') fixée sur la partie supérieure du corps (13, 13') de chacun des premier et deuxième éléments expansibles (9, 9'), ladite jupe variable (17, 17') ayant une forme comparable à celle d’un soufflet se dépliant et se repliant. Système de production d'énergie électrique (1) selon la revendication 8 caractérisé en ce que chacun des premier et/ou deuxième éléments expansibles (9, 9') comporte un conduit vertical (20, 20') disposé avantageusement au droit de l'axe de symétrie vertical de son corps (13, 13') et le traversant de part en part, ledit conduit vertical (20, 20') permettant l'alimentation en air des organe d'expansion volumétrique (14, 14') et de la jupe variable (17, 17'), Système de production d'énergie électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que chacune des première et/ou deuxième enceintes d'expansion (10, 10') est de forme hémisphérique et détermine une chambre centrale (22, 22') entourée par une zone annulaire (23, 23') périphérique, lesdites chambre centrale (22, 22') et zone annulaire (23, 23') étant séparée par une paroi de confinement (26, 26') munie de premières ouvertures (29, 29') obturables afin de mettre en relation fluidique la chambre centrale (22, 22') et la zone annulaire (23, 23'), la chambre centrale (22, 22') comportant sur sa partie supérieure un dôme (24, 24') ouvrable pour permettre l'accueil respectivement du premier et deuxième éléments expansibles (9, 9') à l'intérieur de ladite chambre centrale (22, 22'), l'ouverture et la fermeture dudit dôme (24, 24') étant obtenu grâce à une pluralité de secteurs sphériques (25, 25') articulés. Système de production d'énergie électrique (1) selon la revendication 10 caractérisé en ce que chaque secteur sphérique (25, 25') du dôme (24, 24') est percé d’une trappe étanche (27, 27') ouvrable qui permet d'équilibrer les pressions entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre centrale (22, 22'). Système de production d'énergie électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11 et la revendication 9 caractérisé en ce que la zone annulaire (23, 23') comporte une pluralité de paires d'alvéoles (33, 34, 33', 34'), chacune des paires d'alvéoles (33, 34, 33', 34') comprenant une alvéole humide (33, 33') dans laquelle ne circule que du liquide (3) et une alvéole sèche (34, 34') dans laquelle ne circule que de l'air, les alvéoles humides (33, 33') et sèches (34, 34') n'étant pas en relation fluidique les unes avec les autres, chaque alvéole humide (33, 33') communiquant avec la chambre centrale (22, 22') grâce à l'une des premières ouvertures (29, 29') obturables, chaque alvéole sèche (34, 34') communiquant avec la chambre centrale (22, 22') grâce à des conduits (31, 31') passant en partie sous ladite chambre centrale (22, 22'), chaque conduit (31, 31') étant apte à être en relation fluidique avec le conduit vertical (20, 20') de chacun des premier et deuxième éléments expansibles (9, 9'). Système de production d'énergie électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 et la revendication 12 caractérisé en ce que chacun des éléments compensateurs d’expansion volumétrique (28, 28') se compose d’un cylindre vertical creux ouvert en partie supérieure déterminant un compartiment inférieur (36, 36') et un compartiment supérieur (37, 37') étanches et séparés par une paroi interne (38, 38'), lesdits compartiments inférieur (36, 36') et supérieur (37, 37') recevant chacun respectivement un piston inférieur (39, 39') et un piston supérieur (40, 40'), ledit piston inférieur (39, 39') séparant le compartiment inférieur (36, 36') en une chambre inférieure (41, 41') et une chambre supérieure (42, 42'), le piston supérieur (40, 40') déterminant une chambre inférieure (43, 43') dans le compartiment supérieur (37, 37'), lesdits pistons inférieur (39, 39') et supérieur (40, 40') étant aptes à coulisser de façon étanche à l'intérieur respectivement des compartiments inférieur (36, 36') et supérieur (37, 37') le long de leur axe longitudinal vertical et étant reliés entre eux par un arbre (44, 44') traversant de façon étanche ladite paroi interne (38, 38') de manière à que le déplacement du piston inférieur (39, 39') entraine le piston supérieur (40, 40') et réciproquement, la relation fluidique entre l'alvéole sèches (34, 34') associée et ladite chambre supérieure (42, 42') du compartiment inférieur (36, 36') étant assurée grâce à des conduits (46, 46'), la chambre inférieure (43, 43') du compartiment supérieur (37, 37') comportant des orifices (45, 45') mettant en relation fluidique l'intérieur de ladite chambre inférieure (43, 43') et l'étendue de liquide (3). Système de production d'énergie électrique (1) selon l'une quelconque des revendication 12 ou 13 caractérisé en ce que chaque élément compensateur d’expansion volumétrique (28, 28') est associé à une paire d'alvéoles humide (33, 33') et sèche (34, 34'), et est positionné verticalement à sa périphérie en face des premières ouvertures (29, 29') obturables, chaque alvéole humide (33, 33') communiquant avec l'élément compensateur d’expansion volumétrique (28, 28') associé par une deuxième ouverture (35, 35') obturable aménagée dans la paroi extérieure dudit élément compensateur d’expansion volumétrique (28, 28'), de manière à pouvoir mettre ce dernier et la chambre centrale (22, 22') en relation fluidique. Système de production d'énergie électrique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que l'apport en air nécessaire au bon fonctionnement du système de production d'énergie électrique (1) en général et de chacun des éléments compensateurs d’expansion volumétrique (28, 28') en particulier, est assuré par des moyens d'apport en air du type gaines souples ou colonnes (4) reposant et étant ancrées au fond de ladite étendue de liquide (3), et soutenant ladite plateforme (2).