INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le système houlomoteur doit s’adapter en permanence à l’état de la mer. Pour cette raison il est entièrement automatisé, et les équipements dont il est constitué, sont d’une conception très simple pour faciliter la maintenance. Quant au système marémoteur, c’est un outil rudimentaire, puissant et robuste. Si le système marémoteur présente un handicap du fait de la durée courte de son fonctionnement (4h30 /12h sur le cycle de marée) et en raison de la taille modeste des bassins de retenue qui ne pallient pas l’absence du lit d’un cours d’eau, néanmoins, cette configuration lui procure des avantages.
Son implantation est moins contraignante. De ce fait, les sites d’accueil sont plus nombreux et le problème de l’envasement généré par le cours d’eau ne se pose plus. Finalement, les caractéristiques de l’invention ne produisent pas d’inconvénient rédhibitoire et les nombreux avantages laissent entrevoir des perspectives industrielles et commerciales intéressantes et une bonne rentabilité. Par ailleurs, le système ne génère pas de pollution, ne perturbe ni l’écosystème ni le voisinage et il n’a qu’un faible impact visuel sur le paysage.
La taille des bassins de retenue d’eau selon l’invention est considérée comme modeste par rapport à la taille d’une retenue d’eau aménagée dans l’estuaire d’un fleuve. Cependant, un tel bassin installé le long d’une digue de 400 m, sur une bande côtière large de 150 m présente une surface de 6 ha. Pour un marnage de 8 m, le volume du bassin est de l’ordre de 480 000 m³. Rempli ou vidé 4 fois par jour, il représente un volume de près de 2 millions de mètres cubes (m³) d’eau, turbiné quotidiennement. Les barrages sont la charpente de tous les systèmes marémoteurs.
L’invention est un dispositif hybride marémoteur et houlomoteur, générateur d'énergie électrique, réunissant dans une même structure une digue ou un barrage, un système houlomoteur et un système marémoteur, leur permettant de fonctionner simultanément, indépendamment ou en complémentarité pour un captage plus efficace de l'énergie marine.
Le dispositif hybride selon l’invention comprend un barrage 2 soutenant et clef de voûte du dispositif. Le barrage 2 dresse un rempart d'une hauteur de 12 m à 15 m, dans une crique, une petite baie ou une lagune, barrant l'entrée de la mer à l'intérieur des terres. Le barrage 2 est bâti sur un sol rocheux. La base du barrage 2 est en partie immergée et le barrage 2 est ancré au rivage par ses extrémités, séparant de la mer, une surface de quelques hectares habituellement submergée ou découverte par les marées. Le barrage 2 est constitué par deux murailles 2a,2b parallèles, l’une des deux murailles 2a s’étendant côté mer, l’autre s’étendant 2b côté littoral. Les deux murailles s’étendent à une distance l’une de l’autre de l’ordre de 7 à 8 mètres, créant un espace 6, couvert par une dalle 2c bétonnée, inclinée vers le bas en direction de la côte. Le rivage est aménagé de façon à présenter une pente progressive jusqu'au pied de la construction.
Le dispositif hybride selon l’invention comprend un système marémoteur dont un détail est représenté et . Le système marémoteur s'organise autour du barrage 2 qui constitue l’ossature du système. Outre le barrage, il se compose d’un ou de plusieurs bassins de retenue, placés derrière la digue, côté littoral. Les bassins sont des espaces naturels aménagés dans l'enfoncement de la côte. Ils sont installés sur l'estran, bande côtière inutilisée pour les activités humaines recouverte ponctuellement par la marée. Les bassins communiquent avec la mer par des bouches 15 marémotrices traversant la digue perpendiculairement et utilisées uniquement pour les opérations de remplissage ou de vidange. Elles présentent des ouvertures évasées côté mer et bassin et un rétrécissement dans la partie centrale où une turbine est installée. L'eau empruntant ces conduits dans l'un ou l'autre sens, est accélérée et turbinée à chaque passage pour produire de l’électricité. Le transit de l’eau dans le système marémoteur est dirigé par un programmateur 13 installé dans un local technique 6 avec le concours des vannes installées de part et d'autre de la turbine. Ces vannes permettent d’ouvrir ou fermer les bouches 15 marémotrices et régularisent le débit des flux. Les bouches 15 marémotrices, espacées de plusieurs dizaines de mètres, sont positionnées à intervalle régulier sur toute la longueur du barrage. Le fonctionnement du système marémoteur comporte 2 phases. Une première phase de remplissage des bassins et une phase de vidange des bassins. Le remplissage et la vidange fonctionnent selon le principe des vases communicants. C'est la marée qui réalise naturellement ces opérations sans autre intervention après l’ouverture ou la fermeture des bouches 15 marémotrices. Le système marémoteur est doté d’un fonctionnement intermittent, tributaire des variations du niveau de la mer. Pour optimiser la puissance du système, il est essentiel respecter un minutage précis concernant le moment et la durée des opérations de remplissage et de vidange. Le remplissage des bassins se déroule, en général sur une durée de l’ordre de 2h30, commence sur le flot, 3h30 après le début du cycle de marée, le niveau de la mer atteignant alors les 15/24 de la hauteur du marnage, et se poursuivra sur une durée de l’ordre de 2h30, le niveau de la mer atteignant alors la hauteur maximale. Les vannes marémotrices sont alors fermées. La vidange dure de l’ordre de 2h et s’effectue sur le reflux. Elle débute débutera de l’ordre de 2h avant la fin du cycle, utilisant les bouches 15 marémotrices et, le cas échéant, des bouches 12 houlomotrices, et se poursuit jusqu’à la fin du cycle de marée et la vacuité des bassins. Le système marémoteur retrouve son état initial avant d’aborder le cycle de marée suivant.
Le dispositif hybride selon l’invention comprend un système houlomoteur dont un détail est représenté , , et . Le principe de ce système marémoteur repose sur le captage de l’eau emmenée par la vague et l’utilisation de son énergie cinétique dans le fonctionnement d’un circuit hydraulique entraînant une production d’électricité. Le système houlomoteur se compose du barrage 2, d’un dispositif de captage aussi nommé insert 1, d’un circuit hydraulique composé de conduits C1 cylindrique et C2 d’écoulement et des réservoirs de transit R1, R2,...Rx dont le nombre varie de 3 à 5. L’insert 1 est un ouvrage maçonné, installé au pied du barrage 2a, destiné à capter les vagues. Il est semblable, dans sa conception, à l’insert d’une cheminée, avec un foyer comportant 2 ouvertures : l’une formant une entrée rectangulaire d’une largeur de 6m à 8m, sur une hauteur de 2,5m à 3m, s’ouvrant face à la mer, et ; l’autre, située sur la face opposée, plus petite, rectangulaire d’une largeur de 1 m environ, comportant en son centre un trou circulaire de (0,4 m à 0,8 m de diamètre), formant la sortie de l’insert. Le foyer présente, entre ces deux ouvertures, distantes 3m à 4m, un rétrécissement très marqué par une base 1b inclinée vers la mer, une face supérieure 1a horizontale et par les deux parois latérales 1c non parallèles mais convergentes. Schématiquement, l’insert présente un profil en forme d’entonnoir. Un circuit hydraulique est greffé sur l’insert. Il est constitué, outre l’insert d’un conduit C1 cylindrique partant de la sortie de l’insert 1, traversant la digue 2a, entrant dans le local technique 6, montant verticalement le long de la paroi 2a vers le sommet du barrage, et comportant dans sa partie basse, s’étendant à l’intérieur du local 6, une vanne 3, un organe 5 de mesure, dit schémomètre 5, et un clapet 4 anti-retour. Le conduit C1 cylindrique se divise dans sa partie haute en une pluralité de dérivations, notamment 3, 4 ou 5 dérivations D1,D2,D3,D4,D5, distantes l’une de l’autre de 2m environ, chacune partant d’un niveau différent N1,N2,N3,N4,N5, chacune traversant le local technique et débouchant dans un réservoir R1,R2,R3,R4,R5. Les dérivations D1,D2,D3,D4,D5, au-dessous de la plus haute de celles-ci, sont ouvertes ou fermées par une électro vanne V1,V2,V3,V4). Les réservoirs R1,R2,R3,R4,R5 sont constitués de conduits cylindriques disposés horizontalement, fixés sur la muraille de la digue 2b. Une première prise d’air 11a est installée au point culminant du conduit C1 cylindrique et une deuxième prise d’air 11b est disposée au-dessus de l’un des réservoirs R4 ou R5.
Le circuit hydraulique comprend aussi un conduit C2 d’écoulement, cylindrique et partant de la base du réservoir le plus élevé, descendant jusqu’à la mer, communicant avec les réservoirs de niveau inférieur, contenant une vanne 16 et une turbine 8. L’organe 5 de mesure, dit schémomètre 5, est constitué d’un conduit cylindrique, de faible diamètre, contenant une jauge de détermination de la hauteur de la colonne d’eau, portant 4 ou 5 capteurs H1... H4, H5 se connectant par sa base sur le conduit C1 cylindrique dans le local technique, montant verticalement et parallèlement à C1 cylindrique jusqu’à la dalle, débouchant à l’extérieur au-dessus de celle-ci. La fonction de l’organe de mesure est de pouvoir évaluer, par l’intermédiaire des capteurs, la hauteur de la colonne d’eau dans l’organe de mesure (ou la hauteur virtuelle de la colonne d’eau dans le conduit C1 cylindrique), de communiquer l’information à un programmateur 13 qui sélectionnera, en fonction de ce paramètre, le circuit hydraulique qu’il convient d’activer.
Un exemple de fonctionnement du circuit hydraulique est donné ci-après. Le cycle débute à marée montante. Le niveau de la mer est à un niveau, dit niveau zéro. Toutes les vannes V1,V2,V3,V4 sont ouvertes ainsi que toutes les dérivations H, tous les capteurs sont désactivés. Un capteur est dit activé lorsque le niveau de l’eau est situé au-dessus du capteur et il est dit désactivé lorsque le niveau d’eau est au-dessous du capteur. Lorsque le capteur H1 est activé, aucune modification du circuit n’est apportée. Lorsque le capteur H 2 est activé, la fermeture de la dérivation D1 est demandée et D1 est fermé. Lorsque le capteur H3 est activé, la fermeture de la dérivation D2 est demandée et D2 est fermé. Lorsque le capteur H4 activé, la fermeture de la dérivation D3 est demandée et D3 est fermé. Lorsque le capteur H5 activé, la fermeture de la dérivation D4 est demandée et D4 est fermé. En milieu de cycle, la marée devient descendante et le niveau de la mer est maximal. Toutes les vannes V4,V3,V2,V1 et toutes les dérivations sont fermées et tous les capteurs sont activés. Du fait de la marée descendante, le capteur H5 passe à l’état désactivé et l’ouverture de la dérivation D4 est demandée et D4 est ouverte. Lorsque le capteur H4 passe à l’état désactivé, l’ouverture de la dérivation D3 est demandée et D3 est ouverte. Lorsque le capteur H3 passe à l’état désactivé, l’ouverture de la dérivation D2 est demandée et D2 est ouverte. Lorsque le capteur H2 passe à l’état désactivé, l’ouverture de la dérivation D1 est demandée et D1 est ouverte. C’est la configuration du circuit hydraulique en fin de cycle de marée, elle est identique à la configuration de départ et sera reproduite invariablement d’un cycle sur l’autre. Le procédé permettant une entière automatisation du fonctionnement.
EXEMPLE 1 - Estimation de la production électrique annuelle d’un dispositif hybride selon l’invention Un dispositif hybride selon l’invention comprenant une digue d’une longueur de 400 mètres, un bassin de retenue présentant une surface de 6 ha (400 x 150 m) et un marnage de 8 m est exposé à une houle faible à modérée formant des vagues périodiques d’une hauteur moyenne de 1,5 m et de période de l’ordre de 10 sec. Le captage est de 1 mètre cube par mètre linéaire. Le dispositif hybride comprend un système houlomoteur présentant un captage de 400 mètres cube, avec un débit de 40 m 3 /sec et une hauteur de chute de 6 mètres. La puissance développée est de 2000 kW et la production journalière est de 48000 kWh. La production annuelle d’énergie est de 17500000 kWh.
Le dispositif hybride comprend un système marémoteur dont la durée de remplissage est de l’ordre de 2 heures 30 min avec un débit de 53 m 3 /sec et une hauteur de chute de 2,75 mètres. La puissance développée est de 1143 kW et la production journalière est de 5715 kWh. La production annuelle d’énergie est de 2086000 kWh. La durée de vidange du système marémoteur est de 2 heures, avec un débit de 66 m 3 /sec et une hauteur de chute de 5,5 mètres. La puissance développée est de 2848 kW et la production journalière est de 11392 kWh. La production annuelle d’énergie est de 4159000 kWh. La production totale d’un tel dispositif hybride selon l’invention comprenant le système marémoteur (remplissage et vidange) et le système houlomoteur est de l’ordre de 24000000 kWh, soit la consommation de 5 500 foyers.
EXEMPLE 2 - Estimation de la production électrique annuelle d’un autre dispositif hybride selon l’invention Un deuxième dispositif hybride selon l’invention comprenant une digue d’une longueur de 600 mètres, un bassin de retenue présentant une surface de 12 ha (600 x 200 m) et un marnage de 8 m est exposé à une houle faible à modérée formant des vagues périodiques d’une hauteur moyenne de 1,5 m et de période de l’ordre de 10 sec. Le captage est de 1 mètre cube par mètre linéaire. Le dispositif hybride comprend un système houlomoteur présentant un captage de 600 mètres cube, avec un débit de 60 m 3 /sec et une hauteur de chute de 6,5 mètres. La puissance développée est de 3100 kW et la production journalière est de 74400 kWh. La production annuelle d’énergie est de 27156000 kWh.
Toujours dans ce cas, le volume libre, hors modules et tubulures notamment, dans l’enceinte peut être supérieur à un volume prédéterminé. Le volume libre est fonction du taux d’intégration qui est par exemple égal à 2.
L’invention concerne encore, en combinaison avec ce qui précède, un procédé de refroidissement d’un système d’alimentation électrique tel que défini plus haut, comportant l’étape consistant à faire sortir de la tubulure le liquide dans l’enceinte de la batterie en cas d’emballement thermique.
Un tel procédé permet d’agir efficacement pour lutter contre le feu en cas d’emballement thermique d’une ou plusieurs cellules au sein de la batterie, tout en évitant l’ajout de masse significative.
Ladite étape peut être mise en œuvre de manière passive, le système d’alimentation électrique étant configuré pour permettre automatiquement la pulvérisation et/ou l’écoulement du liquide dans l’enceinte lorsqu’un seuil prédéterminé de température et/ou de pression est franchi.
En variante ou additionnellement, ladite étape est mise en œuvre de manière active, le système d’alimentation électrique étant alors configuré pour commander la pulvérisation et/ou l’écoulement du liquide après détection d’une caractéristique, notamment d’une température et/ou pression, supérieure ou égale à un seuil prédéterminé.
] montre un exemple d’intégration d’un système d’alimentation électrique embarqué comportant une batterie selon l’invention.
montre un autre exemple d’intégration d’un système d’alimentation électrique embarqué selon l’invention.
montre schématiquement un système d’alimentation électrique selon un mode de réalisation.
montre schématiquement un système d’alimentation électrique selon un autre mode de réalisation.
montre isolément en vue en coupe schématique un détail de la .
montre schématiquement, de manière isolée et vue en coupe, la tubulure du système d’alimentation électrique de la avant emballement thermique.
est une vue similaire à la lors d’un emballement thermique.
Dans une première variante de réalisation, les deux façades supérieure 4 et inférieure 3 sont parallèles entre elles, tandis que dans une seconde variante de réalisation, les deux façades supérieure 4 et inférieure 3 s’étendent dans deux plans sécants. Ainsi, le plafond 4 est incliné par rapport au plancher 3 de l’enveloppe 2, ce qui facilite l’écoulement d’eau depuis le plafond 4 lorsque le coffrage 1 est monté en extérieur.
La cloison latérale d’accès 6 est quant à elle reliée aux façades creuses inférieure 3 et supérieure 4 et est disposée en vis-à-vis de la façade creuse latérale 5. Cette cloison latérale d’accès 5 sera précisément décrite ultérieurement.
En référence à la , les façades creuses 3, 4, 5 de l’enveloppe 2 vont être décrites.
La façade creuse inférieure 3 – c’est-à-dire le plancher creux – repose sur une pluralité de longerons 30 (trois sont représenté sur la ) solidaires de ladite façade inférieure 3, lesquels longerons 30 font partie du coffrage 1. Par ailleurs, le plancher creux 3 comprend une paroi externe 15 solidaire des longerons 30 et une paroi interne 12 en vis-à-vis de la paroi externe 15. Ces deux parois 12, 15, chacune formée d’au moins une plaque métallique, sont reliées entre elles et maintenues à distance par des entretoises 18 solidaires desdites parois interne 12 et externe 15. De manière à améliorer la conductivité thermique entre les parois externe 15 et interne 12, ces entretoises 18 peuvent être ajourées.
Les façade creuses supérieure 4 et latérale 5 comprennent chacune une paroi interne 13, 14 et une paroi externe 16, 17 en vis-à-vis, séparées et maintenues à distance par des entretoises (non représentées) solidaires desdites parois 13, 14, de la façade creuse supérieure 4.
Préférentiellement, la paroi interne 13, 14 de chacune des façades creuses supérieure 4 et latérale 5 comprend une pluralité de plaques métalliques juxtaposées assemblées entre elles par sertissage et clinchage de leurs parties d’extrémités respectives. La paroi externe 16, 17 de chacune des façades creuses supérieure 4 et latérale 5 est quant à elle préférentiellement formée d’une unique plaque métallique disposés en vis-à-vis de la paroi interne considérée 13, 14 et est solidarisée aux entretoises. Bien entendu, cette paroi externe 16, 17 peut être formée d’une pluralité de plaques métalliques juxtaposées assemblées entre elles par sertissage et clinchage de leurs extrémités respectives.
Enfin, les façades creuses 3, 4, 5 de l’enveloppe sont remplies d’un matériau isolant thermique (non représenté) qui s’étend dans les volumes internes des façades creuses considérées 3, 4, 5.
En référence à la et aux figures 3a et 3b, la cloison latérale d’accès 6 dans le coffrage 1 comprend une pluralité de cadres 20 juxtaposés longitudinalement et assemblés entre eux au niveau de leurs montants transversaux adjacents 25. Plus précisément, les montants transversaux 25 en contact de deux cadres adjacents respectifs 20 sont assemblés entre eux. Les montants longitudinaux opposés 26 de chaque cadre 20 sont quant à eux solidarisées respectivement à la façade creuse supérieure 4 et à la façade creuse inférieure 3.
Chaque cadre 20 est de forme quadrilatérale et préférentiellement de forme carrée ou rectangulaire, et ses montants 25, 26 sont formés par des profilés métalliques assemblés entre eux par leurs extrémités biseautées. Par ailleurs, les montants 25, 26 de chaque cadre 20 sont recouverts par des pièces en matériau polymère 27. Plus précisément, une des faces de chaque montant 25, 26 est recouvert par un corps principal 31 de ladite pièce en matériau polymère 27. Les corps principaux 31 des pièces en matériau polymère respectives 27 viennent au contact des façades supérieure 4 et inférieure 3 de l’enveloppe 2, de manière à étanchéifier la jonction entre la cloison d’accès 6 et lesdites façades supérieure 4 et inférieure 3. En outre, l’isolation thermique à la jonction entre la cloison d’accès 6 et les façades creuses supérieure 4 et inférieure 3 est optimisée.
Chaque pièce en matériau polymère 27 comprend en outre une lèvre 28 faisant saillie du corps principal 31 et qui s’étend le long du montant 25, 26 du cadre 20 sur sa face opposée, et dont la fonction sera décrite ci-après.
Avantageusement, de manière à assurer l’étanchéité à la jonction entre les pièces polymère 27, ces dernières sont soudées entre elles ou une pièce moulée 29 recouvre les parties d’extrémités des lèvres 28 de deux pièces polymères adjacentes 27 au niveau des coins internes du cadre considéré 20.
La cloison latérale d’accès 6 comprend en outre des panneaux d’accès amovibles 7, qui sont préférentiellement montés à pivotement dans les cadres considérés 20. A l’instar des façades creuses 3 – 5 de l’enveloppe 2, ces panneaux amovibles 7 sont également creux et comprennent également une paroi interne et une paroi externe reliées entre elles et maintenues à distance par des entretoises. Ces panneaux creux 7 sont également remplis d’un matériau isolant thermiquement.
En référence à la , les moyens de solidarisation entre les façades creuses adjacentes de l’enveloppe vont maintenant êtres décrits.
Plus précisément, les moyens de solidarisation 8 assurent la solidarisation entre d’une part la façade creuse supérieure 4 et la façade creuse latérale 5, et d’autre part entre la façade creuse latérale 5 et la façade creuse inférieure 3. Ainsi dans la suite de la description, on parlera de moyens de solidarisation entre deux façades creuses adjacentes 3 – 5.
Selon l’invention, les moyens de solidarisation 8 s’étendent sur toute la longueur du coffrage 1 et sont formés par l’une des parties d’extrémité 10 de la façade creuse latérale 5 qui est emboitée dans l’une des parties d’extrémité 9 de la façade creuse supérieure 4 (représenté sur la ), et/ou par la partie d’extrémité opposée de ladite façade creuse latérale qui est emboitée dans l’une des parties d’extrémité de la façade creuse inférieure (non représenté sur la ).
Préférentiellement, et de manière à renforcer la liaison entre la façade creuse latérale 5 et respectivement les façades creuses inférieure 3 et supérieure 4, les moyens de solidarisation 8 comprennent des éléments de solidarisation supplémentaires 41, par exemple des vis comme cela sera précisé ci-après.
Par exemple, le fonctionnement de certains systèmes du dispositif 1 à combustion, notamment le système d’admission 10, peut être adapté, par exemple pour gérer l’alimentation du réservoir 90, pour introduire des gaz contenus dans le réservoir 90 dans la chambre de combustion 5, en modifiant la quantité de carburant 4 injectée, la quantité de mélange de comburants 390 injectée, le ratio entre carburant 4 et le mélange de comburants 390, et/ou, le cas échant, l’ouverture du système de recirculation des gaz d’échappement.
Par exemple, la modification est obtenue en utilisant un kit 50 selon l’invention comportant le concentrateur d’oxygène 2, le réservoir 90, la liaison d’admission 45 et la liaison d’échappement 305.
Par exemple, comme sur le dispositif 1a de la , la prise d’air 510 d’origine est conservée.
Dans l’exemple de la , le moteur 60 produit une puissance moyenne de 73 kW, soit environ 100 chevaux vapeur. En supposant que la formule chimique du biodiesel est C 12 H 24 et que sa puissance calorifique inférieure, ou PCI, est de 37,8 MJ/kg, sa puissance calorifique molaire est de 6,38 MJ/mol. Ainsi, le moteur 60 consomme dans cet exemple 11,4 mmol/s environ de carburant 4. En supposant que la réaction de combustion s’écrit C 12 H 24 + 6O 2 = 12C + 12H 2 O, le moteur 60 consomme 68,6 mmol/s environ de dioxygène, soit 1,52 l/s environ à pression atmosphérique.
Sachant qu’avec 0,55 l de zéolithes il est possible de produire environ 0,033 l/s de dioxygène à pression atmosphérique, il suffit que le concentrateur comporte au moins 25 l environ de zéolithes, soit 0,34 L de zéolithes pour 1 kW de puissance moteur.
Dans le même exemple, si l’on souhaite que le moteur 60 de la soit suralimenté en oxygène de 15%, c’est-à-dire que la combustion se fasse avec un ratio entre la quantité de comburant 6 et la quantité de carburant 4 supérieur de 15% au ratio entre la quantité de comburant 6 et la quantité de carburant 4 pour une combustion stœchiométrique, le concentrateur d’oxygène 2 comporte de préférence 30L de zéolithes.
Il est possible d’utiliser plusieurs concentrateurs d’oxygène 2 en parallèle afin de répartir le volume de zéolithes. L’utilisation de concentrateurs en série permet d’obtenir une plus grande pureté en oxygène.
Il est aussi possible d’utiliser le dispositif 1 selon l’invention dans un système de motorisation hybride 200 comme par exemple représenté , le dispositif 1 étant, par exemple, un moteur 60 à hydrogène.