Brevet FR3159990A1 — publié le 20250912

L’invention porte sur un système de génération hydroélectrique domestique (1), comprenant une entrée (1A) d’alimentation connectée au réseau domestique d’alimentation d’eau (100) et une sortie (1B) vers le réseau de circulation d’eau domestique (200), le système (1) comprenant: -un module d’injection (2) ; -le circuit d’alimentation (9) du système (1) ; -au moins un module de production d’électrique (3) ; -des moyens de stockage d’énergie (4) et des moyens de traitement (5), le module de production d’électrique (3) étant équipé de moyens de génération hydroélectrique comprenant une pluralité de micro-turbines (T1,T2,T3,T4), montées en parallèle les unes par rapport aux autres sur le circuit d’alimentation (9), chaque micro-turbine (T1,T2,T3,T4) disposant d’une électrovanne d’entrée de micro-turbine (EVTE) et une électrovanne de sortie de micro-turbine (EVTS), configurées pour contrôler l’écoulement de l’eau du circuit d’alimentation au niveau de chaque micro-turbine (T1,T2,T3,T4), chaque électrovanne d’entrée (EVTE) et de sortie (EVTS). Figure 1 Système de génération hydroélectrique modulaire domestique La présente invention concerne un système de génération hydroélectrique modulaire domestique, lequel trouve plus particulièrement une application dans la génération d’électricité au niveau d’une habitation, ou tout bâtiment relié au réseau de distribution d’eau potable. L'utilisation de la pression et du débit de distribution dans la génération d'électricité représente une avenue prometteuse pour répondre à ces défis, en offrant une source d'énergie propre et stable dans le temps. Parmi les technologies antérieures, on retrouve des dispositifs tels que l'appareil de conversion d'énergie hydroélectrique décrit dans le document WO2012105925 (A1). Celui-ci met en œuvre des turbines dans un système fermé, avec recirculation du fluide à l'aide d'une pompe, pour produire de l'électricité. Le système selon WO2012105925 (A1) présente l’inconvénient d’être vulnérable en cas de problème au niveau d’une des turbines, et limitant l’assurance d’une production d’électricité stable. En outre, ce système est disposé et configuré pour fonctionner au niveau de points du réseau de circulation d’eau disposant d’un débit élevé, lequel limite fortement la longévité de fonctionnement du système et oblige un entretien couteux et fréquent. On connait également un dispositif de production micro-hydroélectrique selon CN206477946U, lequel utilise une turbine hydraulique connectée à un générateur pour convertir l'énergie de l'eau en électricité au niveau des grands axes de circulation d’eau, tout en maintenant l'approvisionnement en eau de ville au réseau de distribution d’eau de ville. Un dispositif selon CN206477946U a pour inconvénient de de ne pas permettre une régulation fine du fonctionnement de ses micro-turbines, et est donc fortement susceptible de subir des variations ou dommages impactant fortement la production d’électricité, et ne permet pas en outre de permettre une stabilité de la production électrique sous couvert d’un débit constant d’eau dans ledit dispositif. En outre ces dispositifs et systèmes sont complexes à installer et difficilement déployable sur une zone sans effectuer des travaux d’aménagement. La présente invention remédie à ces inconvénients. L’invention porte sur un système de génération hydroélectrique domestique, comprenant une entrée d’alimentation connectée au réseau domestique d’alimentation d’eau et une sortie vers le réseau de circulation d’eau domestique, le système comprenant: -un module d’injection comportant des moyens d’injection disposés au niveau de l’entrée du système et permettant la circulation de l’eau en provenance du réseau domestique d’alimentation d’eau vers un circuit d'alimentation du système ; -le circuit d’alimentation du système est apte à connecter le module d’injection à au moins un module de production électrique ; -au moins un module de production d’électrique, apte à générer de l’électricité à partir d’un écoulement d’eau ; -des moyens de stockage d’énergie apte à stocker l’énergie générée par le module de production électrique ; -des moyens de traitement aptes à piloter l’écoulement de l’eau dans le système et gérer le transfert d’énergie entre le module de production électrique et les moyens de stockage ; Selon une définition générale de l’invention, le module de production d’électrique du système de génération hydroélectrique domestique est équipé de moyens de génération hydroélectrique comprenant une pluralité de micro-turbines, montées en parallèle les unes par rapport aux autres sur le circuit d’alimentation, et configurées pour générer de l’électricité selon des paramètres de pression, débit et d’écoulement choisis; et en ce que chaque micro-turbine dispose d’une électrovanne d’entrée de micro-turbine et une électrovanne de sortie de micro-turbine, configurées pour contrôler l’écoulement de l’eau du circuit d’alimentation au niveau de chaque micro-turbine, chaque électrovanne d’entrée et de sortie étant apte à passer d’une position ouverte ou l’eau circule, à une position fermée ou l’eau ne circule pas, et inversement. Avantageusement, un tel système permet de garantir un contrôle fin de la circulation d’eau dans le système tout en maitrisant la production électrique associée à cette circulation dans le module de production électrique et en modulant les effets que la circulation d’eau peut avoir sur un système, ceci tout en permettant de restituer au réseau de circulation domestique de l’habitation une alimentation en eau adéquate pour une utilisation normale. En pratique, le module d’injection comprend en outre des moyens de purification d'eau, apte à moduler la dureté de l’eau circulant dans le système. Avantageusement, des moyens de purification d’eau permettent moduler la dureté de l’eau circulant dans le système et ainsi limiter les dépôts calcaires dans le circuit d’alimentation dudit système, limitant ainsi l’entretien ou le remplacement de pièce requis avec une utilisation en continu et prolongé dudit système tout en assurant une sécurité sanitaire pour que l’eau sortant du système reste potable. En pratique, le module d’injection comprend en outre une électrovanne d’entrée disposée en amont des moyens d’injection et une électrovanne de sortie disposé en aval des moyens d’injection, chaque électrovanne d’entrée et de sortie étant apte à passer d’une position ouverte ou l’eau circule, à une position fermée ou l’eau ne circule pas, et inversement. Le module de production électrique comprend en outre des moyens de mesure électrique reliés aux moyens de traitement et configurés pour mesurer en temps réel la production électrique pour chaque micro-turbine. En outre, chaque électrovanne du système dispose de moyens de mesure de pression associées, reliés aux moyens de traitement, pour mesurer en temps réel la pression au niveau du circuit d’alimentation en tout point du système. Selon un mode de réalisation conforme à l’invention, le module de production électrique comporte au moins quatre micro-turbines montées en parallèle sur le circuit d’alimentation. Selon un mode de réalisation conforme à l’invention, le module de production électrique comprend en outre un ondulateur apte à transformer un courant continu produit en courant alternatif pour utilisation directe sans stockage. En pratique, le circuit d’alimentation comprend en outre une électrovanne d’évacuation connecté d’une part au module de production électrique, et d’autre part à la sortie du système étant apte à passer d’une position ouverte ou l’eau circule et est réinjectée dans le réseau de circulation d’eau domestique, à une position fermée ou l’eau ne circule pas, et inversement. Selon un mode de réalisation alternatif, l’électrovanne d’évacuation est connectée à un réservoir d’eau, configuré pour permettre l’évacuation d’eau du module de production électrique lorsque la pression mesurée est supérieure à une valeur seuil critique. Selon un second mode de réalisation alternatif de l’invention, le système comprend en outre un module d’accumulation d’énergie potentielle comprenant des moyens accumulateurs hydropneumatiques équipé d’un réservoir et de moyens de rappel pneumatiques, ledit réservoir étant configuré pour se remplir d’eau en provenance du module de production électrique jusqu’à ce qu’une pression seuil soit atteinte, et à restituer l’eau accumulée sous pression dans le module de production électrique lorsque l’alimentation en eau de celui-ci dispose de paramètres de pression et débit inférieurs respectivement à un seuil choisi, le remplissage et la restitution de l’eau accumulée étant modulés par une électrovanne configurée pour passer d’une position ouverte où l’eau circule et remplie le réservoir jusqu’à atteindre la pression seuil choisie, à une position fermée dans laquelle l’eau sous pression est maintenue dans ledit réservoir, et à une position ouverte subséquente ou l’eau sous pression contenue dans le réservoir est réinjectée dans le module de production électrique. Avantageusement, la présente invention vise à proposer une solution pour améliorer la performance, la stabilité et l'efficacité des systèmes de génération d'électricité renouvelable, tout en offrant une source d'énergie durable et économiquement viable. D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaitront à l’examen de la description et des dessins dans lesquels : FIG. 1 représente schématiquement le système de génération hydroélectrique domestique conforme à l’invention ; En référence à la FIG. 1 , le système de génération hydroélectrique domestique 1 selon l’invention comprend une entrée 1A d’alimentation connectée au réseau domestique d’alimentation d’eau 100 et une sortie 1B vers le réseau de circulation d’eau domestique 200 et comprend en outre un module d’injection, un module de production électrique, des moyens de stockage d’énergie 4 et des moyens de traitement 5. Le système 1 comprend un module d’injection 2 apte à injecter l’eau en provenance du réseau domestique d’alimentation d’eau 100 vers un circuit d’alimentation 9 du système 1. Le module d’injection 2 connecté à au moins un module de production électrique 3 apte à générer de l’électricité à partir de l’eau circulante dans le système 1. Le module d’injection 2 comprend des moyens d’injection 21 disposés au niveau de l’entrée 1A du système 1 et permettant la circulation de l’eau en provenance du réseau domestique d’alimentation d’eau 100 vers un circuit d'alimentation 9 du système 1. A titre d’exemple, les moyens d’injection 21 appartiennent au groupe circulateur, pompe. En pratique, le module d’injection 2 comprend en outre une électrovanne d’entrée EV1 disposée en amont des moyens d’injection 21 et une électrovanne de sortie EV2 disposé en aval des moyens d’injection 21, chaque électrovanne d’entrée EV1 et de sortie EV2 étant apte à passer d’une position ouverte ou l’eau circule, à une position fermée ou l’eau ne circule pas, et inversement. Avantageusement, le positionnement et la présente des électrovannes d’entrée EV1 et de sortie EV2 permettent de maitriser l’injection de l’eau dans le système 1 tout en permettant d’isoler tous les composants disposés entre lesdites électrovannes d’entrée EV1 et de sortie EV2 et permettre leur remplacement ou entretien en cas de panne ou de réduction d’efficacité. En outre, le module d’injection 2 comprend des moyens de purification d'eau 8. Les moyens de purification d’eau 8 sont aptes à moduler la dureté de l’eau circulant dans le système 1 et/ou assurer une purification sanitaire en filtrant les contaminants pour maintenir l’eau circulante en tant qu’eau potable selon les législations en vigueur. Selon un premier mode de réalisation, les moyens de purification d'eau 8 sont disposés en amont des moyens d’injection 21. Selon un second mode de réalisation, les moyens de purification d'eau 8 sont disposés en aval des moyens d’injection 21. Selon un troisième mode de réalisation, les moyens de purification d'eau 8 sont disposés en amont et en aval des moyens d’injection 21. Le système 1 selon l’invention comprend un circuit d’alimentation 9 apte à connecter l’entrée 1A d’alimentation du système 1, au module d’injection 2, à au moins un module de production électrique 3, à la sortie 1B. En pratique, le circuit d’alimentation 9 permet de connecter tous les composants du système 1 pour lesquelles la circulation de l’eau dans les composants dédiés est requise pour le fonctionnement dudit système 1, les composant dédiés étant définis comme tout module ou moyens aptes à recevoir de l’eau lors du fonctionnement du système 1 et disposé entre l’entrée 1A d’alimentation à la sortie 1B dudit système 1 tout en permettant d’obtenir un système 1 ouvert. On entend par ouvert un système dont l’eau entrant dans le système est restituée dans le réseau de circulation d’eau domestique 200. Le circuit d’alimentation 9 comprend en outre au moins une électrovanne d’évacuation EVE connecté d’une part au module de production électrique 3, et d’autre part à la sortie 1B du système 1. La ou les électrovannes d’évacuation EVE étant aptes à passer d’une position ouverte ou l’eau circule et est réinjectée dans le réseau de circulation d’eau domestique 200, à une position fermée ou l’eau ne circule pas, et inversement. En pratique, la ou les électrovannes d’évacuation EVE sont connectées à un réservoir d’eau 6, configuré pour permettre l’évacuation d’eau du module de production électrique 3 lorsque la pression mesurée est supérieure à une valeur seuil critique et ainsi éviter un endommagement du système 1. En pratique, chaque électrovanne EV1, EV2, EVTE, EVTS, EVE du système 1 dispose de moyens de mesure de pression et débit associés, reliés aux moyens de traitement 5, pour mesurer en temps réel la pression et le débit au niveau du circuit d’alimentation 9 en tout point du système 1. Le système 1 selon l’invention comprend en outre au moins un module de production d’électrique 3, apte à générer de l’électricité à partir d’un écoulement d’eau. En pratique, le module de production d’électrique 3 est équipé de moyens de génération hydroélectrique comprenant une pluralité de micro-turbines T1,T2,T3,T4, montées en parallèle les unes par rapport aux autres sur le circuit d’alimentation 9, et configurées pour générer de l’électricité selon des paramètres de pression, débit et d’écoulement choisis. Avantageusement, une telle structure montée en parallèle des micro-turbines T1, T2, T3, T4 permet de répartir précisément le débit circulant d’eau dans le module de production électrique 3 en garantissant une pression uniforme dans tout le système 1 et en permettant la modulation de l’alimentation en eau des micro-turbines T1, T2, T3, T4 en cas de baisse de pression ou de débit et en . A titre d’exemple non limitatif, le réseau domestique d’alimentation d’eau 100 dispose d’une pression moyenne de 1 à 7 bars et d’un débit supérieur à 150L/heure. Chaque micro-turbine T1,T2,T3,T4 dispose d’une électrovanne d’entrée de micro-turbine EVTE et une électrovanne de sortie de micro-turbine EVTS, configurées pour contrôler l’écoulement de l’eau du circuit d’alimentation au niveau de chaque micro-turbine T1,T2,T3,T4, chaque électrovanne d’entrée EVTE et de sortie EVTS étant apte à passer d’une position ouverte ou l’eau circule, à une position fermée ou l’eau ne circule pas, et inversement. Avantageusement, le pilotage des électrovannes d’entrée de micro-turbine EVTE et de sortie de micro-turbine EVTS permet de garantir une stabilité de la production électrique, même en cas de panne d’une des micro-turbines en permettant une circulation d’eau limitée aux seules micro-turbines T1, T2, T3, T4 fonctionnelles le temps de leur entretien ou remplacement. Selon un mode de réalisation de l’invention, les micro-turbines T1,T2,T3,T4 sont de type turbine Pelton miniaturisées. Selon un mode préféré de réalisation de l’invention, le module de production électrique 3 comporte au moins 4 micro-turbines T1,T2,T3,T4 montées en parallèle sur le circuit d’alimentation 9. En pratique, le module de production électrique 3 est connecté électriquement à des moyens de stockage d’énergie 4 pour stocker l’énergie produite par ledit module de production électrique 3, et piloté par des moyens de traitement 5 configurés pour moduler la production électrique 3 et les paramètres d’écoulement dans ledit module de production électrique 3. Le module de production électrique 3 comprend en outre des moyens de mesure électrique reliés aux moyens de traitement 5 et configurés pour mesurer en temps réel la production électrique pour chaque micro-turbine. On entend par temps réel un enregistrement en continu de données par n’importe quels moyens de mesure et communication aux moyens de traitement 5 avec une latence inférieure à 200 ms. En pratique, le module de production électrique 3 comprend en outre des moyens de type transformateur/ondulateur/condensateur, configurés pour transformer l’énergie produite par les micro-turbines T1, T2, T3, T4 en énergie électrique stockable au niveau des moyens de stockage 4 disposant d’une tension et d’une intensité stable et de valeurs choisies respectivement. Selon un mode de réalisation, le module de production électrique 3 comprend en outre un ondulateur apte à transformer un courant continu produit en courant alternatif, ledit ondulateur étant connecté à une ou plusieurs prises électriques, pour utilisation directe sans passage par les moyens de stockage d’énergie 4. Le module d’injection 2 et le module de production électrique 3 forment un ensemble inséré dans une structure étanche afin d’éviter tout contact avec les moyens de traitement ou tout système Le système 1 comprend en outre des moyens de stockage d’énergie 4 apte à stocker l’énergie générée par le module de production électrique 3. Les moyens de stockage d’énergie 4 sont configurés pour stocker l’énergie produite par le module de production électrique 3, et être relié au circuit électrique domestique. Le stockage électrique et le déchargement des moyens de stockage d’énergie 4 au niveau du circuit électrique domestique est piloté par les moyens de traitement 5. Le système selon l’invention comprend en outre les moyens de traitement 5, aptes à piloter l’écoulement de l’eau dans le système 1 et gérer le transfert d’énergie entre : le module de production électrique 3 et les moyens de stockage d’énergie 4, les moyens de stockage d’énergie 4 vers le réseau électrique domestique. Les moyens de traitement comprennent en outre des moyens d’affichage 7, configurés pour afficher une interface homme-machine apte à présenter toute information utile concernant le fonctionnement du système 1, ses modes marche/arrêt. En pratique, les moyens de traitement 5 comprennent en outre des moyens de transmission/réception apte à envoyer et recevoir des données via un réseau de communications. A titre d’exemple, les moyens de transmission/réception appartiennent au groupe formé par module Wifi (marque déposée), module CPL, Module Bluetooth (marque déposée). En pratique, les moyens de transmission/réception sont aptes à envoyer les données de fonctionnement du système 1 comprenant les données de mesure vers un équipement tier de type smartphone, ordinateur, serveur, et à recevoir une ou plusieurs instructions de fonctionnement en provenance de l’ équipement tier. Avantageusement, les mesures de pression et de débit en temps réel associées au pilotage chaque électrovanne EV1, EV2, EVTE, EVTS, EVE du système 1 ainsi que les mesures électriques en temps réel permettent de maintenir une production électrique en continu, et stable tant en terme d’énergie produite que d’énergie envoyée vers les moyens de stockage d’énergie 4 ainsi que des moyens de stockage d’énergie 4 vers le réseau électrique domestique en permettant à l’utilisateur de ne pas avoir à renvoyer la production électrique du système 1 vers le réseau général, mais uniquement le réseau électrique domestique pour utilisation sans nécessiter d’équipement supplémentaire. Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, le système 1 comprend en outre au moins un module d’accumulation d’énergie potentielle comprenant des moyens accumulateurs hydropneumatiques équipé d’un réservoir et de moyens de rappel pneumatiques, ledit réservoir étant configuré pour se remplir d’eau en provenance du module de production électrique 3 jusqu’à ce qu’une pression seuil soit atteinte et à restituer l’eau accumulée sous pression dans le module de production électrique 3 lorsque l’alimentation en eau de celui-ci dispose de paramètres de pression et débit inférieurs respectivement à un seuil choisi. En pratique, le remplissage et la restitution de l’eau accumulée étant modulés par une électrovanne configurée pour passer d’une position ouverte où l’eau circule et remplie le réservoir jusqu’à atteindre la pression seuil choisie, à une position fermée dans laquelle l’eau sous pression est maintenue dans ledit réservoir, et à une position ouverte subséquente ou l’eau sous pression contenue dans le réservoir est réinjectée dans le module de production électrique 3. Système de génération hydroélectrique domestique (1), comprenant une entrée (1A) d’alimentation connectée au réseau domestique d’alimentation d’eau (100) et une sortie (1B) vers le réseau de circulation d’eau domestique (200), le système (1) comprenant: -un module d’injection (2) comportant des moyens d’injection (21) disposés au niveau de l’entrée (1A) du système (1) et permettant la circulation de l’eau en provenance du réseau domestique d’alimentation d’eau (100) vers un circuit d'alimentation (9) du système (1) ; -le circuit d’alimentation (9) du système (1) est apte à connecter le module d’injection (2) à au moins un module de production électrique (3) ; -au moins un module de production d’électrique (3), apte à générer de l’électricité à partir d’un écoulement d’eau ; -des moyens de stockage d’énergie (4) apte à stocker l’énergie générée par le module de production électrique (3) ; -des moyens de traitement (5) aptes à piloter l’écoulement de l’eau dans le système et gérer le transfert d’énergie entre le module de production électrique (3) et les moyens de stockage (4) ; caractérisé en ce que le module de production d’électrique (3) est équipé de moyens de génération hydroélectrique comprenant une pluralité de micro-turbines (T1,T2,T3,T4), montées en parallèle les unes par rapport aux autres sur le circuit d’alimentation (9), et configurées pour générer de l’électricité selon des paramètres de pression, débit et d’écoulement choisis; Et en ce que chaque micro-turbine (T1,T2,T3,T4) dispose d’une électrovanne d’entrée de micro-turbine (EVTE) et une électrovanne de sortie de micro-turbine (EVTS), configurées pour contrôler l’écoulement de l’eau du circuit d’alimentation au niveau de chaque micro-turbine (T1,T2,T3,T4), chaque électrovanne d’entrée (EVTE) et de sortie (EVTS) étant apte à passer d’une position ouverte ou l’eau circule, à une position fermée ou l’eau ne circule pas, et inversement. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module d’injection (2) comprend en outre des moyens de purification d'eau (8), apte à moduler la dureté de l’eau circulant dans le système (1). Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le module d’injection (2) comprend en outre une électrovanne d’entrée (EV1) disposée en amont des moyens d’injection (21) et une électrovanne de sortie (EV2) disposé en aval des moyens d’injection (21), chaque électrovanne d’entrée (EV1) et de sortie (EV2) étant apte à passer d’une position ouverte ou l’eau circule, à une position fermée ou l’eau ne circule pas, et inversement. Système selon l’une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le module de production électrique (3) comprend en outre des moyens de mesure électrique reliés aux moyens de traitement et configurés pour mesurer en temps réel la production électrique pour chaque micro-turbine. Système selon l’une quelconque des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que chaque électrovanne du système dispose de moyens de mesure de pression associées, reliés aux moyens de traitement (5), pour mesurer en temps réel la pression au niveau du circuit d’alimentation (9) en tout point du système (1). Système selon l’une quelconque des revendication 1 à 5, caractérisé en ce que le module de production électrique comporte au moins 4 micro-turbines (T1,T2,T3,T4) montées en parallèle sur le circuit d’alimentation (9). Système selon l’une quelconque des revendication 1 à 6, caractérisé en ce que le module de production électrique (3) comprend en outre un ondulateur apte à transformer un courant continu produit en courant alternatif pour utilisation directe sans stockage. Système selon l’une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que le circuit d’alimentation (9) comprend en outre une électrovanne d’évacuation (EVE) connecté d’une part au module de production électrique (3), et d’autre part à la sortie (1B) du système (1) étant apte à passer d’une position ouverte ou l’eau circule et est réinjectée dans le réseau de circulation d’eau domestique (200), à une position fermée ou l’eau ne circule pas, et inversement. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’électrovanne d’évacuation (EVE) est connectée à un réservoir d’eau (6), configuré pour permettre l’évacuation d’eau du module de production électrique (3) lorsque la pression mesurée est supérieure à une valeur seuil critique. Système selon l’une quelconque des revendication 1 à 7, caractérisé en ce que le système comprend en outre au moins un module d’accumulation d’énergie potentielle comprenant des moyens accumulateurs hydropneumatiques équipé d’un réservoir et de moyens de rappel pneumatiques, ledit réservoir étant configuré pour se remplir d’eau en provenance du module de production électrique (3) jusqu’à ce qu’une pression seuil soit atteinte et à restituer l’eau accumulée sous pression dans le module de production électrique (3) lorsque l’alimentation en eau dudit module de production électrique (3) dispose de paramètres de pression et débit inférieurs respectivement à leur seuils choisis, le remplissage et la restitution de l’eau accumulée étant modulés par une électrovanne configurée pour passer d’une position ouverte où l’eau circule et remplie le réservoir jusqu’à atteindre la pression seuil choisie, à une position fermée dans laquelle l’eau sous pression est maintenue dans ledit réservoir, et à une position ouverte subséquente ou l’eau sous pression contenue dans le réservoir est réinjectée dans le module de production électrique (3).