FR3123691A1 - SPEED ACCELERATOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICITY INTENDED TO BE INSTALLED IN A WATERCOURSE - Google Patents

SPEED ACCELERATOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICITY INTENDED TO BE INSTALLED IN A WATERCOURSE Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un accélérateur de vitesse (20’) destiné à être installé dans un cours d’eau (6) pour accélérer la vitesse d’au moins une partie du cours d’eau (6) et entraîner une turbine pour produire de l’électricité, le cours d’eau (6) présentant un sens unique de circulation. L’accélérateur de vitesse comprend une section d’entrée (S1) par laquelle rentre l’eau et une section de sortie (S2) par laquelle l’eau ressort plus petite que la section d’entrée (S1), de sorte que la vitesse de l’eau en section de sortie (S2) est plus élevée qu’en section d’entrée (S1), de préférence le rapport de la section d’entrée (S1) sur la section de sortie (S2) étant supérieur à 40. Figure de l’abrégé : Fig. 6The invention relates to a speed accelerator (20') intended to be installed in a watercourse (6) to increase the speed of at least a part of the watercourse (6) and to drive a turbine to produce electricity, the stream (6) having a one-way traffic. The speed accelerator comprises an inlet section (S1) through which the water enters and an outlet section (S2) through which the water comes out smaller than the inlet section (S1), so that the speed of the water in the outlet section (S2) is higher than in the inlet section (S1), preferably the ratio of the inlet section (S1) to the outlet section (S2) being greater than 40. Figure of the abstract: Fig. 6

Description

ACCELERATEUR DE VITESSE POUR LA PRODUCTION D’ELECTRICTE DESTINE A ETRE INSTALLE DANS UN COURS D’EAUSPEED ACCELERATOR FOR THE PRODUCTION OF ELECTRICITY INTENDED TO BE INSTALLED IN A WATERCOURSE

L’invention se rapporte à un accélérateur de vitesse destiné à être installé dans un cours d’eau pour permettre la production d’électricité.The invention relates to a speed accelerator intended to be installed in a watercourse to enable the production of electricity.

L’invention s’applique plus particulièrement à un cours d’eau tel une rivière ou un fleuve présentant un sens unique de circulation du flux d’eau de l’amont vers l’aval, ce qui exclut l’influence des marées.The invention applies more particularly to a watercourse such as a river or a river having a single direction of circulation of the flow of water from upstream to downstream, which excludes the influence of the tides.

La perspective d’une augmentation de la température mondiale, et des graves conséquences qui en résultent impose de trouver des alternatives à l’utilisation des énergies fossiles. Il a été amplement démontré que cette élévation des températures est liée à l’augmentation dans l’atmosphère de la concentration de molécules provoquant un effet de serre. Parmi elles, le dioxyde de carbone (CO2) issu de la combustion des produits pétrolifères, est la molécule contribuant le plus au réchauffement climatique.The prospect of a rise in global temperature, and the serious consequences resulting from it, makes it necessary to find alternatives to the use of fossil fuels. It has been amply demonstrated that this rise in temperature is linked to the increase in the atmosphere of the concentration of molecules causing a greenhouse effect. Among them, carbon dioxide (CO 2 ) from the combustion of petroleum products is the molecule that contributes the most to global warming.

La question de l’énergie est donc essentielle pour répondre au défi climatique. Il est d’autant plus urgent de s’occuper de ce défi que le chauffage des bâtiments et le transport des véhicules vont demander de plus en plus d’énergie électrique compte tenu du développement de la pompe à chaleur et des véhicules électriques.The issue of energy is therefore essential to meet the climate challenge. It is all the more urgent to deal with this challenge as the heating of buildings and the transport of vehicles will require more and more electrical energy given the development of heat pumps and electric vehicles.

Il est donc indispensable de rechercher des sources d’énergie alternatives qui soient renouvelables puisque les matériaux disponibles sont en quantité limitée. Il existe plusieurs solutions pour produire de l’électricité verte. L’utilisation de l’énergie solaire se développe actuellement, grâce à l’installation de panneaux photovoltaïques. L’énergie du vent est également utilisée avec des éoliennes. Et depuis longtemps, l’énergie des rivières est utilisée pour produire l’hydroélectricité grâce à l’implantation de barrages et autrefois de moulins.It is therefore essential to seek alternative sources of energy that are renewable since the available materials are in limited quantity. There are several solutions for producing green electricity. The use of solar energy is currently developing, thanks to the installation of photovoltaic panels. Wind energy is also used with wind turbines. And for a long time, the energy of the rivers has been used to produce hydroelectricity thanks to the establishment of dams and formerly mills.

Cependant, de nombreuses rivières présentent de faibles pentes qui sont de seulement quelques mètres par kilomètre. Lorsque la pente est faible, la vitesse de l’eau est de l’ordre de 1 m/s. C’est le cas, par exemple, pour la Seine à Paris présentant une vitesse de 1 à 2 km/h, soit de l’ordre de 0,5 m/s.However, many rivers have low gradients that are only a few meters per kilometre. When the slope is low, the speed of the water is of the order of 1 m/s. This is the case, for example, for the Seine in Paris with a speed of 1 to 2 km/h, i.e. around 0.5 m/s.

Dans ces conditions, l’utilisation de barrages de faibles hauteurs ne permet, en n’exploitant que l’énergie potentielle, de produire qu’une quantité d’électricité très limitée. Actuellement elle ne représente que 20 TWh par an.Under these conditions, the use of low-rise dams only makes it possible, by exploiting only potential energy, to produce a very limited quantity of electricity. Currently it represents only 20 TWh per year.

Étant donné ces vitesses, les dispositifs tels que ceux utilisant des hydroliennes ne permettent pas non plus d’obtenir une production importante d’électricité, d’autant plus que celles-ci doivent tenir compte d’un rendement limité à une valeur de 59% selon la loi de Betz.Given these speeds, devices such as those using tidal turbines do not make it possible to obtain a significant production of electricity either, especially since these must take into account a yield limited to a value of 59%. according to Betz's law.

Le but de l’invention est donc de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un accélérateur de vitesse destiné à être installé dans une portion du cours d’eau et permettre ainsi, grâce à l’énergie cinétique acquise, la production d’électricité par une turbine.The object of the invention is therefore to overcome the drawbacks of the prior art by proposing a speed accelerator intended to be installed in a portion of the watercourse and thus allow, thanks to the kinetic energy acquired, the production of electricity by a turbine.

Pour ce faire, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un accélérateur de vitesse destiné à être installé dans un cours d’eau pour accélérer la vitesse d’au moins une partie du cours d’eau afin d’entraîner une turbine pour produire de l’électricité. Le cours d’eau présente un sens unique de circulation.To do this, the invention thus relates, in its broadest sense, to a speed accelerator intended to be installed in a watercourse to accelerate the speed of at least part of the watercourse in order to drive a turbine to generate electricity. The watercourse has a one-way flow.

Selon l’invention, l’accélérateur de vitesse comprend une section d’entrée, par laquelle rentre l’eau, et une section de sortie, par laquelle l’eau ressort, plus petite que la section d’entrée, de sorte que la vitesse de l’eau en section de sortie est plus élevée que la vitesse de l'eau en section d’entrée, de préférence le rapport de la section d’entrée sur la section de sortie étant supérieur à 40.According to the invention, the speed accelerator comprises an inlet section, through which the water enters, and an outlet section, through which the water exits, smaller than the inlet section, so that the water velocity at the outlet section is higher than the water velocity at the inlet section, preferably the ratio of the inlet section to the outlet section being greater than 40.

L’invention fournit ainsi un accélérateur de vitesse destiné à être installé dans une portion du cours d’eau et permettre ainsi, grâce à l’énergie cinétique acquise, de produire de l’électricité par une turbine.The invention thus provides a speed accelerator intended to be installed in a portion of the watercourse and thus make it possible, thanks to the kinetic energy acquired, to produce electricity by a turbine.

L’énergie cinétique Ec produite par l’accélérateur de vitesse dépasse très largement des valeurs de puissance en kW que pourrait fournir un barrage. Comme décrit ultérieurement, avec une hauteur de 2 mètres dans un cours d’eau présentant un débit de 25 m3/s, l’accélérateur de vitesse peut fournir une puissance de 18958 kW contre une puissance de 491kW pour le barrage de 2 mètres. Ainsi, cette puissance est 39 fois plus grande pour l’accélérateur de vitesse. Même en construisant un barrage plus haut, et donc plus coûteux, il ne serait pas possible d’atteindre les valeurs obtenues avec l’accélérateur de vitesse.The kinetic energy Ec produced by the speed accelerator greatly exceeds the power values in kW that a dam could supply. As described later, with a height of 2 meters in a stream with a flow of 25 m 3 /s, the speed accelerator can provide a power of 18958 kW against a power of 491 kW for the dam of 2 meters. Thus, this power is 39 times greater for the speed accelerator. Even by building a higher, and therefore more expensive, dam, it would not be possible to reach the values obtained with the speed accelerator.

De plus, le fait de ne pas avoir pas à construire un barrage permet de maintenir une partie du cours d’eau ouverte. Ainsi, la montaison et la dévalaison des poissons sont continuellement possibles. La libre circulation des poissons et des sédiments doit permettre d’éviter aux administrations de s’opposer à toute installation de dispositif de production d’électricité. Il n’est pas non plus nécessaire de prévoir la construction d’une passe à poissons, ce qui diminue aussi le coût de l’installation. Enfin, l’absence d’un barrage devant résister à la pression d’une retenue d’eau représente une économie très importante.In addition, the fact of not having to build a dam makes it possible to keep part of the watercourse open. Thus, the upstream and downstream migration of fish is continuously possible. The free movement of fish and sediment should prevent administrations from opposing any installation of electricity production devices. It is also not necessary to plan the construction of a fish passage, which also reduces the cost of the installation. Finally, the absence of a dam to resist the pressure of a water reservoir represents a very significant saving.

Selon une variante, l’accélérateur de vitesse comprend au moins une portion d’accélération présentant une section diminuant régulièrement suivant le sens de circulation de l’eau.According to a variant, the speed accelerator comprises at least one acceleration portion having a section which decreases regularly according to the direction of circulation of the water.

Selon une autre variante, la portion d’accélération comprend quatre parois de façon à former un ensemble tubulaire de section parallélépipédique présentant une forme sensiblement tronconique.According to another variant, the acceleration portion comprises four walls so as to form a tubular assembly of parallelepipedal section having a substantially frustoconical shape.

L’accélérateur de vitesse est seulement ouvert à son entrée et à sa sortie, permettant d’augmenter davantage la vitesse de l’eau. Une paroi supérieure permet de maintenir le volume d’eau prélevé dans l’accélérateur de vitesse.The Speed Accelerator is only open at its inlet and outlet, allowing the speed of the water to be further increased. An upper wall maintains the volume of water taken from the speed accelerator.

Selon une autre variante, l’accélérateur de vitesse comprend une portion d’accélération en forme de S positionnée en sortie de l’accélérateur de vitesse. La portion d’accélération en forme de S présente une sortie positionnée au-dessus de la surface du cours d’eau.According to another variant, the speed accelerator comprises an S-shaped acceleration portion positioned at the output of the speed accelerator. The S-shaped acceleration portion has an outlet positioned above the surface of the stream.

L’accélérateur de vitesse envoie ainsi un jet d’eau accéléré sur les pales de la turbine.The speed accelerator thus sends an accelerated jet of water onto the blades of the turbine.

Selon une autre variante, l’accélérateur de vitesse comprend une première portion d’accélération comprenant une entrée par laquelle l’eau rentre dans l’accélérateur de vitesse. La première portion d’accélération comprend une première largeur et une première hauteur diminuant suivant deux directions différentes. L’accélérateur de vitesse comprend une deuxième portion d’accélération positionnée entre la première portion d’accélération et la portion d’accélération en forme de S. La deuxième portion d’accélération présente une deuxième largeur diminuant dans le sens de circulation de l’eau et une deuxième hauteur constante.According to another variant, the speed accelerator comprises a first acceleration portion comprising an inlet through which the water enters the speed accelerator. The first acceleration portion comprises a first width and a first height decreasing in two different directions. The speed accelerator includes a second acceleration portion positioned between the first acceleration portion and the S-shaped acceleration portion. The second acceleration portion has a second width decreasing in the direction of movement of the water and a second constant height.

Cette configuration permet d’obtenir un accélérateur de vitesse plus long et donc d’accélérer davantage le flux d’eau, tout en fournissant une entrée ayant une portion au-dessus du niveau d’eau en cas de crue.This configuration makes it possible to obtain a longer speed accelerator and therefore to further accelerate the flow of water, while providing an entrance having a portion above the water level in the event of a flood.

L’invention concerne également un dispositif de production d’électricité destiné à être installé dans un cours d’eau présentant un sens unique de circulation de l’eau et comprenant un accélérateur de vitesse pour accélérer la vitesse d’au moins une portion du cours d’eau tel que défini précédemment. Le dispositif de production d’électricité comprend une turbine positionnée dans la trajectoire de l’eau accélérée à une sortie de l’accélérateur de vitesse. La turbine et la sortie de l’accélérateur de vitesse sont positionnées au-dessus de la surface de l’eau.The invention also relates to a device for generating electricity intended to be installed in a watercourse having a one-way flow of the water and comprising a speed accelerator for accelerating the speed of at least a portion of the course of water as previously defined. The power generation device includes a turbine positioned in the path of the accelerated water at an exit from the speed accelerator. The turbine and the output of the speed accelerator are positioned above the surface of the water.

Selon une variante, le dispositif de production d’électricité comprend un canal comportant une porte pivotante en amont de l’accélérateur de vitesse pour faire varier la section d’entrée, entraînant la variation du flux d’eau.According to a variant, the electricity production device comprises a channel comprising a pivoting door upstream of the speed accelerator to vary the inlet section, causing the variation of the flow of water.

Selon une variante, le canal comprend un ou plusieurs moyens de ralentissement positionné entre la porte pivotante et l’accélérateur de vitesse.According to a variant, the channel comprises one or more slowing means positioned between the pivoting door and the speed accelerator.

Le moyen de ralentissement permet de tenir compte des variations de débit de l’eau en fonction du niveau d’eau pour que la vitesse de l’eau soit toujours adaptée à un seuil de vitesse compatible avec la turbine.The slowing down means makes it possible to take account of the variations in water flow depending on the water level so that the speed of the water is always adapted to a speed threshold compatible with the turbine.

Selon une variante, le dispositif de production d’électricité comprend deux murs de même hauteur que la première hauteur de l’accélérateur de vitesse construits de part et d’autre de l’accélérateur de vitesse. Les deux murs présentent une longueur au moins deux fois plus grande que la longueur de l’accélérateur de vitesse.According to a variant, the electricity production device comprises two walls of the same height as the first height of the speed accelerator built on either side of the speed accelerator. Both walls have a length at least twice as long as the length of the Speed Booster.

Selon une variante, le dispositif de production d’électricité comprend au moins une grille en amont de l’accélérateur de vitesse pour au moins protéger la turbine.According to a variant, the electricity production device comprises at least one grid upstream of the speed accelerator to at least protect the turbine.

Les grilles permettent d’arrêter des branches ou de gros débris qui pourraient endommager les turbines ou obligent les poissons à se diriger vers un couloir libre permettant leur dévalaison et leur montaison.The grids make it possible to stop branches or large debris that could damage the turbines or force the fish to move towards a free corridor allowing their downstream and upstream migration.

On décrira ci-après, à titre d’exemples non limitatifs, des formes d’exécution de la présente invention, en référence aux figures annexées sur lesquelles :There will be described below, by way of non-limiting examples, embodiments of the present invention, with reference to the appended figures in which:

illustre schématiquement une vue de dessus d’un accélérateur de vitesse comprenant une portion d’accélération en forme de S, selon un mode de réalisation de l’invention ; schematically illustrates a top view of a speed accelerator comprising an S-shaped acceleration portion, according to one embodiment of the invention;

illustre schématiquement une coupe axiale de l’accélérateur de vitesse selon un axe central F ; schematically illustrates an axial section of the speed accelerator along a central axis F;

illustre schématiquement un accélérateur de vitesse comprenant une entrée de la portion d’accélération en forme de S placée devant une turbine Pelton ; schematically illustrates a speed accelerator comprising an S-shaped acceleration portion inlet placed in front of a Pelton turbine;

illustre schématiquement une vue de dessus d’un dispositif de production d’électricité comprenant plusieurs accélérateurs de vitesse associés à plusieurs turbines, selon un mode de réalisation de l’invention ; schematically illustrates a top view of an electricity production device comprising several speed accelerators associated with several turbines, according to one embodiment of the invention;

illustre schématiquement une vue de dessus d’un dispositif de production d’électricité comprenant une porte pivotante, selon un autre mode de réalisation de l’invention ; schematically illustrates a top view of an electricity-generating device comprising a pivoting door, according to another embodiment of the invention;

illustre schématiquement une vue de dessus d’un dispositif de production d’électricité comprenant un moyen de ralentissement, selon un autre mode de réalisation de l’invention. schematically illustrates a top view of an electricity generating device comprising a slowing down means, according to another embodiment of the invention.

Les figures 1 et 2 illustrent schématiquement et respectivement une vue de dessus et une coupe axiale d’un accélérateur de vitesse 1 d’un dispositif de production d’électricité 36, 37, 38 comprenant une turbine 12, selon un mode de réalisation possible.Figures 1 and 2 schematically and respectively illustrate a top view and an axial section of a speed accelerator 1 of an electricity generating device 36, 37, 38 comprising a turbine 12, according to a possible embodiment.

L’accélérateur de vitesse 1 est installé dans un cours d’eau 6 pour accélérer la vitesse d’au moins une portion du cours d’eau 6. Le cours d’eau 6 présente un sens unique de circulation de l’eau.Speed Booster 1 is installed in Stream 6 to speed up the speed of at least a portion of Stream 6. Stream 6 has a one-way flow of water.

Le cours d’eau 6 peut être une rivière (rivière de plaine ou cours d’eau de montagne) ou un fleuve, par exemple. On entend par « sens unique de circulation de l’eau », le fait que l’eau circule seulement de l’amont vers l’aval, contrairement à la mer ou à une embouchure reliée à la mer dans lesquelles la circulation de l’eau est alternée suivant les marées. Il est d’ailleurs implicite qu’un cours d’eau 6 présente un sens unique de circulation d’eau.Stream 6 can be a river (plain river or mountain stream) or a river, for example. The term “one-way water circulation” means the fact that the water circulates only from upstream to downstream, unlike the sea or a mouth connected to the sea in which the circulation of water is alternated according to the tides. It is also implicit that a watercourse 6 presents a single direction of water circulation.

Selon l’invention, l’accélérateur de vitesse 1 comprend une section d’entrée S1 par laquelle rentre l’eau et une section de sortie S2 par laquelle l’eau ressort et qui est plus petite que la section d’entrée S1, de sorte que la vitesse de l’eau en section de sortie S2 est plus élevée que la vitesse de l'eau en section d’entrée S1.According to the invention, the speed accelerator 1 comprises an inlet section S1 through which the water enters and an outlet section S2 through which the water comes out and which is smaller than the inlet section S1, so that the speed of the water in the outlet section S2 is higher than the speed of the water in the inlet section S1.

De préférence, le rapport de la section d’entrée S1 sur la section de sortie S2 est supérieur à 40.Preferably, the ratio of the input section S1 to the output section S2 is greater than 40.

Plus précisément, la section de sortie S2 est plus petite que la section d’entrée S1 en termes de largeur et de hauteur.Specifically, the exit section S2 is smaller than the entry section S1 in terms of width and height.

L’accélérateur de vitesse 1 comprend quatre parois 2, 3, 4, 5 dont une paroi inférieure 1 reposant sur le fond F du cours d’eau 6, une paroi supérieure 3 opposée et deux parois latérales 4, 5.The speed accelerator 1 comprises four walls 2, 3, 4, 5 including a lower wall 1 resting on the bottom F of the stream 6, an opposite upper wall 3 and two side walls 4, 5.

L’accélérateur de vitesse 1 forme un ensemble tubulaire de section parallélépipédique présentant une forme sensiblement tronconique ou pseudoconique. L’accélérateur de vitesse 1 s’étend suivant une direction d’écoulement X.The speed accelerator 1 forms a tubular assembly of parallelepipedal section having a substantially frustoconical or pseudoconical shape. The velocity accelerator 1 extends along a flow direction X.

L’accélérateur de vitesse 1 est ouvert à son entrée 7 présentant une section d’entrée S1 et aboutit à une sortie 8 présentant une section de sortie S2. Par conséquent, la vitesse de l’eau est augmentée selon le rapport secteur d’entrée S1 sur la section de sortie S2 (S1/S2).The speed accelerator 1 is open at its input 7 presenting an input section S1 and leads to an output 8 presenting an output section S2. Therefore, the water velocity is increased according to the ratio of inlet section S1 to outlet section S2 (S1/S2).

Il est connu qu’un fluide voit sa vitesse v1accrue lorsque la surface du fluide perpendiculaire au déplacement est diminuée d’un point A (surface ou section S1), à un point B (surface ou section S2). Dans ce cas, la vitesse v2en B est égale à :It is known that a fluid sees its speed v 1 increased when the surface of the fluid perpendicular to the displacement is reduced from a point A (surface or section S1), to a point B (surface or section S2). In this case, the speed v 2 in B is equal to:

La vitesse de l’eau est donc être très significativement augmentée en procédant à un rétrécissement du cours d’eau 6 ou d’une partie du cours d’eau 6, tout en maintenant le débit constant.The speed of the water must therefore be very significantly increased by narrowing the stream 6 or part of the stream 6, while maintaining the flow rate constant.

Il faut toutefois respecter trois conditions. Il est ici nécessaire que la sortie 8 et la section de sortie S2 de l’eau soit au-delà d’une hauteur C correspondant aux crues décennales.However, three conditions must be met. It is here necessary that the outlet 8 and the outlet section S2 of the water be beyond a height C corresponding to ten-year floods.

D’autre part, il faut également veiller à ce que le flux d’eau arrivant à l’entrée de la turbine 12 ne dépasse pas un débit limite Dmaxdonné en fonction du diamètre d et v2par l’expression :On the other hand, care must also be taken that the flow of water arriving at the inlet of the turbine 12 does not exceed a limit flow rate D max given as a function of the diameter d and v 2 by the expression:

Il faut enfin que le flux d’eau arrivant à la turbine 12 de vitesse v2 ne dépasse pas une vitesse limite acceptable pour la turbine 12 considérée. Il est considéré que cette vitesse limite, pour une turbine Pelton, est de l’ordre de 120 m/s.Finally, the flow of water arriving at the turbine 12 of speed v2 must not exceed an acceptable limit speed for the turbine 12 considered. It is considered that this limiting speed, for a Pelton turbine, is of the order of 120 m/s.

Dans l’exemple des figures 1 et 2, l’accélérateur de vitesse 1 présente une largeur de 13 mètres, une longueur de 20 m et un débit (ou module) de 25 m3/s. Les section S3, S4 et S5 représentent les sections à diverses positions de l’accélérateur de vitesse 1, v1étant la vitesse à l’entrée 7 de l’accélérateur de vitesse 1 et v2étant la vitesse à la sortie 8 de l’accélérateur de vitesse 1.In the example of FIGS. 1 and 2, the speed accelerator 1 has a width of 13 meters, a length of 20 m and a flow rate (or module) of 25 m 3 /s. Sections S3, S4, and S5 represent the sections at various positions of Speed 1 Accelerator, where v 1 is the speed at the input 7 of Speed 1 Accelerator and v 2 is the speed at the output 8 of the Speed 1 Throttle. speed accelerator 1.

L’accélérateur de vitesse 1 comprend plusieurs portions d’accélération 9, 10, 11 dans laquelle les sections varient progressivement suivant le sens de circulation de l’eau pour augmenter la vitesse de l’eau. On entend par «progressivement», le fait que les sections varient linéairement ou régulièrement ou de façon continue sans variation brusque due à une variation de la forme des parois 2, 3, 4, 5 de l’accélérateur de vitesse 1 tel un décrochage ou des bosses.The speed accelerator 1 includes several acceleration portions 9, 10, 11 in which the sections vary progressively according to the direction of water circulation to increase the speed of the water. The term "progressively" means the fact that the sections vary linearly or regularly or continuously without sudden variation due to a variation in the shape of the walls 2, 3, 4, 5 of the speed accelerator 1 such as a stall or bumps.

L’accélérateur de vitesse 1 comprend une première portion d’accélération 9 comportant l’entrée 7 de l’accélérateur de vitesse 1. Une première largeur l1 de la première portion d’accélération 9 diminue suivant une direction Y et une première hauteur h1 de la première portion d’accélération 9 diminue suivant une direction Z perpendiculaire à la direction Y.The speed accelerator 1 comprises a first acceleration portion 9 comprising the inlet 7 of the speed accelerator 1. A first width l1 of the first acceleration portion 9 decreases along a direction Y and a first height h1 of the first portion of acceleration 9 decreases in a direction Z perpendicular to the direction Y.

La section dans la première portion d’accélération 9 diminue d’une section S1 à une section S5.The section in the first portion of acceleration 9 decreases from a section S1 to a section S5.

L’accélérateur de vitesse 1 comprend une deuxième portion d’accélération 10 positionnée en aval de la première portion d’accélération 9. La deuxième portion d’accélération 10 présente une deuxième largeur l2 qui diminue suivant la direction Y et une deuxième hauteur h2 qui reste constante suivant la direction Z. Cette hauteur est choisie pour être égale aux hautes eaux annuelles HE. La section dans la deuxième portion d’accélération 10 diminue de la section S5 à une section S4.The speed accelerator 1 comprises a second acceleration portion 10 positioned downstream of the first acceleration portion 9. The second acceleration portion 10 has a second width l2 which decreases in the direction Y and a second height h2 which remains constant along the Z direction. This height is chosen to be equal to the annual high water HE. The section in the second acceleration portion 10 decreases from section S5 to a section S4.

Enfin, la partie finale de l’accélérateur de vitesse 1 aboutissant à S2 prend une forme de S. Cette partie finale est appelée « portion d’accélération en forme de S 11 » dans le texte. Elle présente une sortie 8 positionnée au-dessus de la surface du cours d’eau 6, comme illustré sur la .Finally, the final part of the speed accelerator 1 ending in S2 takes an S-shape. This final part is called "S-shaped acceleration portion 11" in the text. It has an outlet 8 positioned above the surface of the watercourse 6, as illustrated in the .

La portion d’accélération en forme de S 11 comprend un premier coude 34 dans lequel la section diminue de S4 à une section S3 et un deuxième coude 35 dans lequel la section diminue de S3 à la section de sortie S2. La portion d’accélération en forme de S 11 prolonge la deuxième portion d’accélération 10 et comprend donc la sortie 8 de section de sortie S2.The S-shaped acceleration portion 11 comprises a first elbow 34 in which the section decreases from S4 to a section S3 and a second elbow 35 in which the section decreases from S3 to the exit section S2. The S-shaped acceleration portion 11 extends the second acceleration portion 10 and therefore includes the output 8 of output section S2.

La hauteur au niveau à la section de sortie S2 est calculée pour atteindre une hauteur C qui correspond à la hauteur d’une crue décennale.The height at the level at the outlet section S2 is calculated to reach a height C which corresponds to the height of a ten-year flood.

La sortie 8 doit donc être au-dessus de la surface de l’eau.Exit 8 must therefore be above the surface of the water.

A la sortie 8 de l’accélérateur de vitesse 1, l’eau est dirigée vers l’entrée d’une turbine 12, grâce à la sortie 8 de la portion d’accélération en forme de S 11 formant un injecteur, telle qu’illustrée sur la . À l’arrivée de la turbine 12, le jet d’eau puissant qui a été accéléré depuis l’entrée 7 jusqu’à la sortie 8 de l’accélérateur de vitesse 1 vient frapper la roue et les godets de la turbine 12 pour la faire tourner et produire de l’électricité.At the outlet 8 of the speed accelerator 1, the water is directed towards the inlet of a turbine 12, thanks to the outlet 8 of the S-shaped acceleration portion 11 forming an injector, such as illustrated on the . Upon arrival of turbine 12, the powerful jet of water which has been accelerated from inlet 7 to outlet 8 of speed accelerator 1 strikes the wheel and buckets of turbine 12 for the run and produce electricity.

Il faut adapter les hauteurs, largeurs, longueurs, la section d’entrée S1 et la section de sortie S2 pour tenir compte des hauteurs réelles et du débit du cours d’eau 6. Si le débit est supérieur à 25 m3/s, il faut ajouter des accélérateurs de vitesse 1 disposés en parallèle entre les bords du cours d’eau.The heights, widths, lengths, the inlet section S1 and the outlet section S2 must be adapted to take into account the actual heights and the flow of the watercourse 6. If the flow is greater than 25 m 3 /s, it is necessary to add accelerators of speed 1 arranged in parallel between the edges of the stream.

Dans le cas où le cours d’eau 6 présente un débit faible et en particulier l’été, il faut choisir une turbine 12 de plus faible puissance et en particulier un diamètre d’entrée de la turbine 12 plus petit et donc une section de sortie S2 plus petite de telle manière que le rapport S1/S2 soit le plus grand possible.In the case where the watercourse 6 has a low flow and in particular in summer, it is necessary to choose a turbine 12 of lower power and in particular a diameter of entry of the turbine 12 smaller and therefore a section of output S2 smaller so that the S1/S2 ratio is as large as possible.

De plus, afin de tenir compte du débit du cours d’eau 6, il faut également mettre en œuvre un rapport S1/S2 qui soit compatible avec les capacités de la turbine 12 choisie et de son diamètre d’entrée.In addition, in order to take into account the flow rate of the watercourse 6, it is also necessary to implement a ratio S1/S2 which is compatible with the capacities of the turbine 12 chosen and its inlet diameter.

Enfin, pour maintenir le volume d’eau prélevé dans l’accélérateur de vitesse 1, l’accélérateur de vitesse 1 est couvert par la paroi supérieure 3 sur une longueur qui dépend du débit D. Dans l’exemple choisi, la paroi supérieure 3 est d’environ 130 m². La paroi supérieure 3 est adaptée en longueur et en forme pour permettre au rapport S1/S2 de rester le plus grand possible.Finally, to maintain the volume of water taken from the speed accelerator 1, the speed accelerator 1 is covered by the upper wall 3 over a length which depends on the flow rate D. In the example chosen, the upper wall 3 is about 130 m². The upper wall 3 is adapted in length and in shape to allow the ratio S1/S2 to remain as large as possible.

Il est possible de calculer l’énergie potentielle Ep de l’eau pour diverses valeurs de hauteur d’eau h et divers débits D du cours d’eau 6. Toutefois pour tenir compte de crues exceptionnelles il est nécessaire de considérer que la hauteur d’eau h peut dépasser celle des crues annuelles pour atteindre une crue décennale, et par conséquent cette hauteur réelle HR peut s’écrire ici HR = C- HE x ½. D’après cette hauteur réelle HR, il est possible d’en déduire une énergie potentielle Ep.It is possible to calculate the potential energy Ep of the water for various values of water height h and various flow rates D of the river 6. However, to take into account exceptional floods it is necessary to consider that the height d The water h can exceed that of the annual floods to reach a ten-year flood, and consequently this real height HR can be written here HR = C- HE x ½. From this real height HR, it is possible to deduce a potential energy Ep.

La illustre schématiquement un dispositif de production d’électricité 36 comprenant dix accélérateurs de vitesse 1 entraînant chacun une turbine 12, selon un mode de réalisation possible de l’invention.The schematically illustrates an electricity production device 36 comprising ten speed accelerators 1 each driving a turbine 12, according to a possible embodiment of the invention.

Le dispositif de production d’électricité 36 comprend un premier ensemble 13 comprenant cinq accélérateurs de vitesse 1 et un deuxième ensemble 14 comprenant cinq accélérateurs de vitesse 1. Les premier et deuxième ensembles 13, 14 sont séparés par un couloir 15 de libre circulation de l’eau (non associé à une turbine 12).The electricity production device 36 comprises a first set 13 comprising five speed accelerators 1 and a second set 14 comprising five speed accelerators 1. The first and second sets 13, 14 are separated by a corridor 15 of free circulation of the water (not associated with a turbine 12).

Le dispositif de production d’électricité 36, 37, 38 comprend deux murs 16 afin de séparer le flux d’eau accéléré du reste du cours d’eau 6, de sorte que la pression de l’eau exercée par les murs 16 maintienne le flux d’eau en direction des turbines 12.The power generating device 36, 37, 38 comprises two walls 16 in order to separate the accelerated water flow from the rest of the stream 6, so that the pressure of the water exerted by the walls 16 maintains the water flow towards the turbines 12.

Les murs 16 reposent sur le fond du cours d’eau et s’étendent selon la direction d’écoulement X.The walls 16 rest on the bottom of the stream and extend along the flow direction X.

Les deux murs 16 sont de même hauteur et deux fois plus longs que l’accélérateur de vitesse 1 et sont montés de part et d’autre de l’accélérateur de vitesse 1. Les deux murs 16 présentent une hauteur identique à la première hauteur h1 de l’accélérateur de vitesse 1 et sont construits de part et d’autre de l’accélérateur de vitesse 1. Les deux murs 16 présentent une longueur L’ deux fois plus grande qu’une longueur L de l’accélérateur de vitesse 1.The two walls 16 are of the same height and twice as long as the speed accelerator 1 and are mounted on either side of the speed accelerator 1. The two walls 16 have a height identical to the first height h1 of the speed accelerator 1 and are built on either side of the speed accelerator 1. The two walls 16 have a length L' twice as large as a length L of the speed accelerator 1.

Afin de respecter les impératifs écologiques et la sécurité du dispositif de production d’électricité 36, il est nécessaire d’ajouter trois dispositifs de grilles G1, G2, G3 en amont de l’accélérateur de vitesse 1, comme illustré sur la .In order to respect the ecological imperatives and the safety of the electricity production device 36, it is necessary to add three grid devices G1, G2, G3 upstream of the speed accelerator 1, as illustrated in the .

Chaque ensemble 13, 14 du dispositif de production d’électricité 36 comprend une première grille G1.Each assembly 13, 14 of the electricity production device 36 includes a first grid G1.

Les premières grilles G1 comprennent de très larges mailles destinées à arrêter des branches ou de gros débris qui pourraient endommager la ou les turbines 12.The first grids G1 include very large meshes intended to stop branches or large debris which could damage the turbine(s) 12.

Les premières grilles G1 sont perpendiculaires par rapport à la direction d’écoulement X.The first grids G1 are perpendicular to the flow direction X.

Chaque ensemble 13, 14 du dispositif de production d’électricité 36 comprend une deuxième grille G2 qui oblige les poissons à se diriger vers le couloir 15 permettant leur dévalaison et leur montaison.Each set 13, 14 of the electricity-generating device 36 comprises a second grid G2 which forces the fish to move towards the corridor 15 allowing their downstream and upstream migration.

Chaque deuxième grille G2 est inclinée par rapport à la direction d’écoulement X. La première grille G1 du premier ensemble 13 et la deuxième grille G2 du deuxième ensemble 14 forment par conséquent un V.Each second grid G2 is inclined relative to the flow direction X. The first grid G1 of the first set 13 and the second grid G2 of the second set 14 therefore form a V.

Chaque ensemble 13, 14 du dispositif de production d’électricité 36 comprend cinq troisièmes grilles G3 installées chacune à l’entrée d’un accélérateur de vitesse 1 pour empêcher un accident.Each set 13, 14 of the electricity generating device 36 comprises five third grids G3 each installed at the entrance of a speed accelerator 1 to prevent an accident.

Les figures 5 et 6 illustrent schématiquement une vue de dessus d’un dispositif de production d’électricité 37, 38 comprenant un accélérateur de vitesse 20, 20’, selon un autre mode de réalisation de l’invention.Figures 5 and 6 schematically illustrate a top view of an electricity generating device 37, 38 comprising a speed accelerator 20, 20', according to another embodiment of the invention.

La référence LR représente la largeur du cours d’eau 6 entre deux berges B.The reference LR represents the width of the watercourse 6 between two banks B.

En amont de l’accélérateur de vitesse 20, 20’, le dispositif de production d’électricité 37, 38 comprend un canal 21 qui présente une largeur égale à la section d’entrée S1, et une longueur double de celle de l’accélérateur de vitesse 20, 20’. Le canal 21 est encadré par deux parois latérales 31, 32.Upstream of the speed accelerator 20, 20', the electricity-generating device 37, 38 comprises a channel 21 which has a width equal to the inlet section S1, and a length twice that of the accelerator speed 20, 20'. The channel 21 is framed by two side walls 31, 32.

Une étude de simulations a montré que les débits mensuels peuvent varier de façon importante suivant les mois conduisant à des chutes de la production électrique en été. Pour pallier ces variations, le dispositif de production d’électricité 37, 38 comprend une porte pivotante 28 en amont du canal 21, permettant ainsi d’augmenter le débit entrant dans l’accélérateur de vitesse 20, 20’ et de compenser, totalement ou partiellement, la chute de production en période de basses eaux.A simulation study has shown that monthly flows can vary significantly depending on the month leading to drops in electricity production in summer. To overcome these variations, the electricity production device 37, 38 comprises a pivoting door 28 upstream of the channel 21, thus making it possible to increase the flow rate entering the speed accelerator 20, 20' and to compensate, totally or partially, the drop in production during periods of low water.

Cependant, il faut considérer que simultanément à cette ouverture de la porte pivotante 28, la vitesse de l’eau entrant dans le canal 21, passe de la vitesse v à la vitesse v1. Et certains mois de l’année, cette vitesse v1 peut conduire, après l’effet d’accélération, à une vitesse v2 à l’entrée de la turbine 12, pouvant être trop élevée.However, it must be considered that simultaneously with this opening of the pivoting door 28, the speed of the water entering the channel 21 passes from the speed v to the speed v1. And some months of the year, this speed v1 can lead, after the acceleration effect, to a speed v2 at the inlet of the turbine 12, which can be too high.

Pour résoudre ce problème, le canal 36 comprend un système de réduction de la vitesse ou moyen de ralentissement 29, comme représenté sur la .To solve this problem, the channel 36 includes a speed reduction system or slowing down means 29, as shown in the .

La illustre schématiquement une vue de dessus d’un dispositif de production d’électricité 38 comprenant un accélérateur de vitesse 20’ comprenant une porte pivotante 28 telle que décrite précédemment et un moyen de ralentissement 29 ou limiteur de vitesse, selon une variante. La porte pivotante 28 ainsi que le moyen de ralentissement 29 permettent de piloter la production d’électricité.The schematically illustrates a top view of an electricity-generating device 38 comprising a speed accelerator 20' comprising a pivoting door 28 as described above and a slowing down means 29 or speed limiter, according to a variant. The pivoting door 28 as well as the slowing down means 29 make it possible to control the production of electricity.

L’accélérateur de vitesse 20’ est identique à celui de la à l’exception du moyen de ralentissement 29 qui est en plus et qui est positionné entre la porte pivotante 28 et l’accélérateur de vitesse 20’.The 20' speed accelerator is identical to that of the with the exception of the slowing down means 29 which is in addition and which is positioned between the pivoting door 28 and the speed accelerator 20'.

Le moyen de ralentissement 29 comprend un ou plusieurs axes 30 s’étendant suivant la direction Y et sur lesquels sont fixés des pales 33 s’étendant suivant la direction d’écoulement X. La montre trois pales 33. Les pales 33 ont la possibilité de pivoter autour de l’axe 30. Ainsi, le relèvement des pales 33 vient s’opposer au mouvement de l’eau, et diminue sa vitesse de v1 à v’1. L’ajustement de la rotation et donc de la vitesse permet de régler la vitesse de l’eau v2 à la sortie 8 de l’accélérateur de vitesse 20’ et de faire entrer l’eau dans la turbine 12 avec cette vitesse v2 pour qu’elle soit compatible avec le modèle de turbine 12 considéré.The slowing down means 29 comprises one or more axes 30 extending along the direction Y and on which are fixed blades 33 extending along the flow direction X. shows three blades 33. The blades 33 have the possibility of pivoting around the axis 30. Thus, the raising of the blades 33 comes to oppose the movement of the water, and decreases its speed from v1 to v'1. The adjustment of the rotation and therefore of the speed makes it possible to adjust the speed of the water v2 at the outlet 8 of the speed accelerator 20' and to cause the water to enter the turbine 12 with this speed v2 so that it is compatible with the turbine model 12 considered.

Cependant, dans le cas de débits suffisamment constants dans l’année, une variante consiste à ne pas adjoindre le moyen de ralentissement 29 et la porte pivotante 28.However, in the case of sufficiently constant flows throughout the year, a variant consists in not adding the slowing down means 29 and the pivoting door 28.

Enfin, suivant la largeur du cours d’eau 6, deux murs 16 tels qu’illustrés sur la , peuvent être construits parallèlement au canal 21 de façon que l’ensemble formé par le canal 21 et l’accélérateur de vitesse 20’ soit entre les deux murs 16. Les deux murs 16 présentent la même longueur que l’ensemble formé par le canal 21 et l’accélérateur de vitesse 20’. Les deux murs 16 permettent d’isoler le dispositif de production d’électricité 38.Finally, along the width of the stream 6, two walls 16 as illustrated on the , can be constructed parallel to the channel 21 so that the assembly formed by the channel 21 and the speed accelerator 20' is between the two walls 16. The two walls 16 have the same length as the assembly formed by the channel 21 and the 20' Speed Accelerator. The two walls 16 make it possible to isolate the electricity production device 38.

Il est à noter que pour des cours d’eau 6 de grandes largeurs, plusieurs dispositifs de production d’électricité 38 peuvent être juxtaposés, comme illustré sur la , afin d’augmenter la production électrique totale.It should be noted that for watercourses 6 of great width, several electricity production devices 38 can be juxtaposed, as illustrated in the , in order to increase the total electricity production.

L’exemple ci-après, montre les possibilités offertes par le dispositif de production électrique 36, 37, 38 utilisant un accélérateur de vitesse 1, 20, 20’.The example below shows the possibilities offered by the electrical production device 36, 37, 38 using a 1, 20, 20' speed accelerator.

Soit un accélérateur de vitesse 1, 20, 20’ présentant une largeur de 13 mètres, une longueur de 20 m et le débit du cours d’eau (ou module) étant de 25 m3/s.Consider a speed accelerator of 1, 20, 20' having a width of 13 meters, a length of 20 m and the flow rate of the watercourse (or module) being 25 m3/s.

Il est possible de calculer les l’énergies d’origine cinétique Ec pour diverses valeurs de vitesse v2 de l’eau sortant de l’accélérateur de vitesse 1, 20, 20’ en fonction du rapport S1/S2 et différents débits D.It is possible to calculate the energies of kinetic origin Ec for various values of speed v2 of the water leaving the speed accelerator 1, 20, 20' according to the ratio S1/S2 and different flow rates D.

Dans l’exemple qui suit, il a été choisi une section d’entrée S1 de 39 m² et une section de sortie S2 de 0,98 m².In the following example, an entrance section S1 of 39 m² and an exit section S2 of 0.98 m² have been chosen.

Avec l’utilisation de l’accélérateur de vitesse 1, 20, 20’, l’énergie d’origine cinétique Ec fournie dépasse très largement l’énergie potentielle Ep. En effet, l’énergie d’origine cinétique Ec produit par l’accélérateur de vitesse 1, 20, 20’ dépasse très largement des valeurs de puissance en kW que pourrait fournir un barrage d’une hauteur de 2 mètres dans un cours d’eau 6 présentant un débit de 25 m3/s. L’accélérateur de vitesse 1, 20, 20’ fournit une puissance de 18958 kW contre une puissance de 491kW pour le barrage de 2 mètres. Cette puissance est 39 fois plus grande pour l’accélérateur de vitesse 1, 20, 20’. Même en construisant un barrage plus haut, et donc plus coûteux, il ne serait pas possible d’atteindre les valeurs obtenues avec l’accélérateur de vitesse 1, 20, 20’.With the use of the accelerator of speed 1, 20, 20', the energy of kinetic origin Ec supplied greatly exceeds the potential energy Ep. Indeed, the energy of kinetic origin Ec produced by the speed accelerator 1, 20, 20' greatly exceeds the power values in kW that could be supplied by a dam 2 meters high in a stream 6 having a flow rate of 25 m3/s. The speed accelerator 1, 20, 20 'provides a power of 18958 kW against a power of 491 kW for the dam of 2 meters. This power is 39 times greater for the 1, 20, 20' speed accelerator. Even by building a higher, and therefore more expensive, dam, it would not be possible to reach the values obtained with the 1, 20, 20' speed accelerator.

Dans cet exemple où la section d’entrée S1 est de 39 m² et la section de sortie S2 est de 0,98 m², le débit maximum autorisé Dmax est de 29,1 m3/s.In this example where the inlet section S1 is 39 m² and the outlet section S2 is 0.98 m², the maximum authorized flow Dmax is 29.1 m3/s.

La hauteur d’eau est de 3 m, la largeur maximum de l’accélérateur de vitesse 1 est de 13 m, la longueur de l’accélérateur de vitesse 1 est de 18,2 m, la section S5 est de 16,09 m2, la section S4 est de 7,31 m2, et la section S3 est de 2,93 m2, le débit considéré D est de 25 m3/s.Water height is 3m, max width of speed throttle 1 is 13m, length of speed throttle 1 is 18.2m, section S5 is 16.09m2 , section S4 is 7.31 m2, and section S3 is 2.93 m2, the flow rate considered D is 25 m3/s.

En considérant un autre exemple dans lequel la section d’entrée S1 est de 10,5 m², la section de sortie S2 est de 0,3 m², la hauteur d’eau est de 1 m, la largeur maximum de l’accélérateur de vitesse 1 est de 10,5 m, la longueur de l’accélérateur de vitesse 1 est de 8 m, la section S5 est de 4,33 m2, la section S4 est de 1,97 m2, et la section S3 est de 0,79 m2, le débit considéré D est de 2 m3/s et le débit maximum autorisé Dmax est de 2,4 m3/s.Considering another example in which the inlet section S1 is 10.5 m², the outlet section S2 is 0.3 m², the water height is 1 m, the maximum width of the accelerator is gear 1 is 10.5m, gear 1 length is 8m, section S5 is 4.33m2, section S4 is 1.97m2, and section S3 is 0 .79 m2, the considered flow D is 2 m3/s and the maximum authorized flow Dmax is 2.4 m3/s.

En considérant un autre exemple dans lequel la section d’entrée S1 est de 46 m², la section de sortie S2 est de 1,15 m², la hauteur d’eau est de 4 m, la largeur maximum de l’accélérateur de vitesse 1 est de 11,5 m, la longueur de l’accélérateur de vitesse 1 est de 26 m, la section S5 est de 18,98 m2, la section S4 est de 8,63 m2, et la section S3 est de 3,45 m2, le débit considéré D est de 35 m3/s et le débit maximum autorisé Dmax est de 40,2 m3/s.Considering another example in which the inlet section S1 is 46 m², the outlet section S2 is 1.15 m², the water height is 4 m, the maximum width of the speed throttle 1 is 11.5m, the length of the gear 1 throttle is 26m, the S5 section is 18.98m2, the S4 section is 8.63m2, and the S3 section is 3.45 m2, the considered flow D is 35 m3/s and the maximum authorized flow Dmax is 40.2 m3/s.

Ainsi, quelles que soient les conditions de hauteur d’eau h, des sections et des longueurs et largeurs de l’accélérateur de vitesse 1, les valeurs de débit maximum Dmax sont toujours plus grandes que les débits D considérés. Par conséquent, la turbine 12 peut toujours fonctionner correctement.Thus, whatever the conditions of water height h, of the sections and of the lengths and widths of the speed accelerator 1, the values of maximum flow Dmax are always greater than the flows D considered. Therefore, turbine 12 can still operate properly.

Même en considérant un débit très faible de 2 m3/s, il est encore possible d’obtenir une énergie cinétique Ec de 1171 kW, alors que la puissance obtenue avec un barrage de 2 mètres de haut ne serait que de 39 kW, soit 30 fois moins.Even considering a very low flow rate of 2 m3/s, it is still possible to obtain a kinetic energy Ec of 1171 kW, whereas the power obtained with a dam 2 meters high would only be 39 kW, i.e. 30 times less.

L’accélérateur de vitesse 1 permet ainsi d’augmenter de façon considérable la production électrique.Speed accelerator 1 thus makes it possible to increase electricity production considerably.

De plus, le fait de ne pas avoir pas à construire un barrage et de laisser le cours d’eau 6 à la même hauteur, avant et après le dispositif de production d’électricité 36, 37, 38, permet de maintenir une partie du cours d’eau 6 ouvert. Ainsi, la montaison et la dévalaison des poissons sont continuellement possibles. La libre circulation des poissons et des sédiments, doit permettre aux administrations de ne pas s’opposer à toute installation de dispositif de production d’électricité 36, 37, 38. Il n’est pas non plus nécessaire de prévoir la construction d’une passe à poissons, ce qui diminue aussi le coût de l’installation. Enfin, l’absence d’un barrage devant résister à la pression d’une retenue d’eau représente une économie très importante.Moreover, the fact of not having to build a dam and of leaving the watercourse 6 at the same height, before and after the electricity production device 36, 37, 38, makes it possible to maintain part of the stream 6 open. Thus, the upstream and downstream migration of fish is continuously possible. The free movement of fish and sediment should allow the administrations not to oppose any installation of an electricity production device 36, 37, 38. Nor is it necessary to provide for the construction of a fish pass, which also reduces the cost of installation. Finally, the absence of a dam to resist the pressure of a water reservoir represents a very significant saving.

Bien qu’il soit difficile d’évaluer avec précision les investissements nécessaires pour mettre en œuvre un dispositif de production d’électricité 36, 37, 38, il semble justifié de prévoir un budget nettement moins important que pour un barrage électrique. Pour un dispositif de production d’électricité 36, 37, 38, les investissements concernent essentiellement la construction de murs de bétons d’une surface d’environ 1000 m2, correspondant à environ 300 m3 de béton. Le prix du béton étant de 60 €/m3, il faut un budget de l’ordre de 18000 €. En comparant au prix du kW de 3000 € admis pour les barrages, cette partie de l’investissement pour le béton ne représente que 1,3 € /kW pour le dispositif de production d’électricité 36, 37, 38.Although it is difficult to accurately assess the investments required to implement an electricity production device 36, 37, 38, it seems justified to plan for a much smaller budget than for an electric dam. For an electricity production system 36, 37, 38, the investments mainly concern the construction of concrete walls with a surface area of approximately 1000 m2, corresponding to approximately 300 m3 of concrete. The price of concrete being €60/m3, a budget of around €18,000 is needed. Comparing to the price per kW of €3,000 accepted for dams, this part of the investment for concrete represents only €1.3/kW for the electricity production system 36, 37, 38.

Les puissances installées sont considérables. Le dispositif de production d’électricité 36, 37, 38 est simple et peu coûteux. Le dispositif de production d’électricité 36, 37, 38 est comparable à un barrage d’altitude conduisant à une turbine positionnée à plusieurs centaines de mètres plus bas. La turbine 12 reçoit, par l’accélérateur de vitesse 1 qui forme une conduite forcée, un flux liquide animé d’une très grande vitesse et présentant donc une énergie cinétique importante.The installed powers are considerable. The electricity generating device 36, 37, 38 is simple and inexpensive. The electricity production device 36, 37, 38 is comparable to an altitude dam leading to a turbine positioned several hundred meters lower. The turbine 12 receives, via the speed accelerator 1 which forms a penstock, a liquid flow driven by a very high speed and therefore having a high kinetic energy.

Le dispositif de production d’électricité 36, 37, 38 fonctionnant horizontalement est similaire à un barrage fonctionnant verticalement. Il suffit de quelques dizaines de mètres pour aboutir à des énergies considérables, sans nécessiter d’infrastructures complexes et l‘installation de conduites forcées coûteuses.The electricity generating device 36, 37, 38 operating horizontally is similar to a dam operating vertically. A few tens of meters are enough to achieve considerable energies, without requiring complex infrastructures and the installation of costly penstocks.

L’eau accéléré présente une vitesse V2 en sortie de l’accélérateur de vitesse 1 qui est semblable à la vitesse de l’eau dans les montagnes circulant dans des cours d’eau 6 présentant des dénivelés importants.Accelerated water has a speed V2 at the exit of the speed 1 accelerator which is similar to the speed of water in the mountains flowing in rivers 6 with significant elevation differences.

De préférence, la turbine 12 est une turbine Pelton présentant un axe horizontal et des rendements excellents de l’ordre de 90 %. D’autres turbines 12 peuvent être utilisées.Preferably, the turbine 12 is a Pelton turbine having a horizontal axis and excellent efficiencies of the order of 90%. Other turbines 12 can be used.

Grâce à l’invention, il est donc possible d’exploiter une multitude de rivières de plaines qui sont actuellement sans équipement hydroélectrique. Bien entendu, l’accélérateur de vitesse 1 peut être aussi utilisé pour des cours d’eau 6 de montagne et éviterait ainsi de devoir noyer des vallées.Thanks to the invention, it is therefore possible to exploit a multitude of lowland rivers which are currently without hydroelectric equipment. Of course, Speed Booster 1 can also be used for mountain streams 6 and would thus avoid having to drown valleys.

Enfin, chaque dispositif de production d’électricité 36, 37, 38 est réalisé sans construction de barrages et par conséquent laissant toute possibilité au cours d’eau 6 de rester ouvert et permettant ainsi la circulation des poissons et des sédiments.Finally, each electricity production device 36, 37, 38 is carried out without the construction of dams and consequently leaving any possibility for the watercourse 6 to remain open and thus allowing the circulation of fish and sediments.

Ainsi, avec un cours d’eau 6 de 150 mètres de large présentant un débit de 220 m3/s, la puissance totale produite peut être de 190 MW avec un seul dispositif de production d’électricité 36, 37, 38 comprenant 10 accélérateurs de vitesse 1, 20, 20’.Thus, with a watercourse 6 150 meters wide having a flow rate of 220 m3/s, the total power produced can be 190 MW with a single electricity production device 36, 37, 38 comprising 10 accelerators of speed 1, 20, 20'.

Pour calculer la production annuelle, il est tenu compte du facteur de rendement qui est de 0,9 pour la turbine Pelton et également de 0,9 pour le rendement électrique. Par conséquent la puissance effective sera MWeff = 190 x 0,8 = 150 MW effectifs. Avec 8000 heures par an, il est obtenu une production de 1200000 MWh. Ces résultats sont donc beaucoup plus importants que ceux que pourraient fournir des hydroliennes ou un barrage.To calculate the annual production, the efficiency factor is taken into account, which is 0.9 for the Pelton turbine and also 0.9 for the electrical efficiency. Therefore the effective power will be MWeff = 190 x 0.8 = 150 effective MW. With 8,000 hours per year, a production of 1,200,000 MWh is obtained. These results are therefore much greater than those that could be provided by tidal turbines or a dam.

En admettant un rachat de la production à 100 € du MWh, les revenus annuels sont de 120 M €, ce qui est considérable. L’investissement pour un dispositif de production d’électricité 36, 37, 38 est donc rentabilisé en un très petit nombre d’années.Assuming a purchase of production at €100 per MWh, annual revenues are €120 million, which is considerable. The investment for an electricity production device 36, 37, 38 is therefore profitable in a very small number of years.

Finalement, en installant des dispositifs de production d’électricité dans les 1410 cours d’eau 6 de France présentant les caractéristiques nécessaires pour recevoir le dispositif de production d’électricité 36, 37, 38, la production annuelle d’électricité pourrait être de 737 TWh, sachant que la production totale d’électricité en France, toutes filières considérées, est annuellement de l’ordre de 550 TWh. Avec les mêmes emplacements, la technique du barrage ne permettrait d’obtenir que 29 TWh de production annuelle d’électricité.Finally, by installing electricity generating devices in the 1410 waterways 6 in France with the characteristics necessary to receive the electricity generating device 36, 37, 38, the annual electricity production could be 737 TWh, knowing that the total production of electricity in France, all sectors considered, is around 550 TWh annually. With the same locations, the dam technique would only make it possible to obtain 29 TWh of annual electricity production.

Puisque les cours d’eau 6 de plaine présentent des vitesses faibles mais variables, il convient de rechercher l’emplacement où cette vitesse initiale est le plus élevée possible.Since lowland streams have low but variable velocities, the location should be sought where this initial velocity is as high as possible.

Il est également possible de répartir plusieurs dispositifs de production d’électricité le long d’un même cours d’eau 6.It is also possible to distribute several electricity production devices along the same watercourse 6.

Claims (10)

Accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) destiné à être installé dans un cours d’eau (6) pour accélérer la vitesse d’au moins une partie du cours d’eau (6) afin d’entraîner une turbine (12) pour produire de l’électricité, le cours d’eau (6) présentant un sens unique de circulation, caractérisé en ce qu’il comprend une section d’entrée (S1), par laquelle rentre l’eau, et une section de sortie (S2), par laquelle l’eau ressort, plus petite que la section d’entrée (S1), de sorte que la vitesse de l’eau en section de sortie (S2) est plus élevée que la vitesse de l'eau en section d’entrée (S1), de préférence le rapport de la section d’entrée (S1) sur la section de sortie (S2) étant supérieur à 40.Speed accelerator (1, 20, 20') intended to be installed in a watercourse (6) to speed up the speed of at least a part of the watercourse (6) in order to drive a turbine (12 ) to produce electricity, the stream (6) having a one-way flow, characterized in that it comprises an inlet section (S1), through which the water enters, and a outlet (S2), through which the water exits, smaller than the inlet section (S1), so that the speed of the water at the outlet section (S2) is higher than the speed of the water in the input section (S1), preferably the ratio of the input section (S1) to the output section (S2) being greater than 40. Accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une portion d’accélération (9, 10, 11, 22) présentant une section diminuant régulièrement suivant le sens de circulation de l’eau.Speed accelerator (1, 20, 20') according to claim 1, characterized in that it comprises at least one acceleration portion (9, 10, 11, 22) having a cross-section which decreases regularly according to the direction of circulation of the water. Accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la portion d’accélération (9, 10, 11, 22) comprend quatre parois (2, 3, 4, 5) de façon à former un ensemble tubulaire de section parallélépipédique présentant une forme sensiblement tronconique.Speed accelerator (1, 20, 20') according to Claim 2, characterized in that the acceleration portion (9, 10, 11, 22) comprises four walls (2, 3, 4, 5) so as to form a tubular assembly of parallelepipedal section having a substantially frustoconical shape. Accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu’il comprend une portion d’accélération en forme de S (11) positionnée en sortie de l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’), la portion d’accélération en forme de S (11) présentant une sortie (8) positionnée au-dessus de la surface du cours d’eau (6).Speed accelerator (1, 20, 20') according to any one of claims 2 or 3, characterized in that it comprises an S-shaped acceleration portion (11) positioned at the output of the speed accelerator (1, 20, 20'), the S-shaped acceleration portion (11) having an outlet (8) positioned above the surface of the stream (6). Accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu’il comprend une première portion d’accélération (9) comprenant une entrée (7) par laquelle l’eau rentre dans l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’), la première portion d’accélération (9) comprenant une première largeur (l1) et une première hauteur (h1) diminuant suivant deux directions différentes, l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) comprenant une deuxième portion d’accélération (10) positionnée entre la première portion d’accélération (9) et la portion d’accélération en forme de S (11), la deuxième portion d’accélération (10) présentant une deuxième largeur (l2) diminuant dans le sens de circulation de l’eau et une deuxième hauteur (h2) constante.Speed accelerator (1, 20, 20') according to claim 4, characterized in that it comprises a first acceleration portion (9) comprising an inlet (7) through which the water enters the speed accelerator (1, 20, 20'), the first acceleration portion (9) comprising a first width (l1) and a first height (h1) decreasing in two different directions, the speed accelerator (1, 20, 20' ) comprising a second accelerating portion (10) positioned between the first accelerating portion (9) and the S-shaped accelerating portion (11), the second accelerating portion (10) having a second width ( l2) decreasing in the direction of water circulation and a second constant height (h2). Dispositif de production d’électricité (36, 37, 38) destiné à être installé dans un cours d’eau (6) présentant un sens unique de circulation de l’eau, caractérisé en ce qu’il comprend un accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) pour accélérer la vitesse d’au moins une portion du cours d’eau (6) tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, le dispositif de production d’électricité (36, 37, 38) comprenant une turbine (12) positionnée dans la trajectoire de l’eau accélérée à une sortie (8, 24) de l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’), la turbine (12) et la sortie (8, 24) de l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) étant positionnées au-dessus de la surface de l’eau.Device for producing electricity (36, 37, 38) intended to be installed in a watercourse (6) having a one-way flow of water, characterized in that it comprises a speed accelerator (1 , 20, 20') to accelerate the speed of at least a portion of the watercourse (6) as defined according to any one of claims 1 to 5, the electricity production device (36, 37, 38) comprising a turbine (12) positioned in the path of the accelerated water at an outlet (8, 24) of the speed accelerator (1, 20, 20'), the turbine (12) and the outlet (8 , 24) of the speed accelerator (1, 20, 20') being positioned above the surface of the water. Dispositif de production d’électricité (36, 37, 38) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il comprend un canal (21) comportant une porte pivotante (28) en amont de l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) pour faire varier la section d’entrée (S1), entraînant la variation du flux d’eau.Device for producing electricity (36, 37, 38) according to claim 6, characterized in that it comprises a channel (21) comprising a pivoting gate (28) upstream of the speed accelerator (1, 20, 20') to vary the inlet section (S1), causing the water flow to vary. Dispositif de production d’électricité (36, 37, 38) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le canal (21) comprend un ou plusieurs moyens de ralentissement (29) positionné entre la porte pivotante (28) et l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’).Device for producing electricity (36, 37, 38) according to Claim 7, characterized in that the channel (21) comprises one or more slowing down means (29) positioned between the pivoting door (28) and the speed accelerator. speed (1, 20, 20'). Dispositif de production d’électricité (36, 37, 38) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend deux murs (16) de même hauteur que la première hauteur (h1) de l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) construits de part et d’autre de l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’), les deux murs (16) présentant une longueur (L’) au moins deux fois plus grande qu’une longueur (L) de l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’).Device for producing electricity (36, 37, 38) according to any one of Claims 6 to 8, characterized in that it comprises two walls (16) of the same height as the first height (h1) of the accelerator (1, 20, 20') built on either side of the speed accelerator (1, 20, 20'), the two walls (16) having a length (L') at least twice as greater than a length (L) of the speed accelerator (1, 20, 20'). Dispositif de production d’électricité (36, 37, 38) selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une grille (G1, G2, G3) en amont de l’accélérateur de vitesse (1, 20, 20’) pour au moins protéger la turbine (12).Device for producing electricity (36, 37, 38) according to any one of Claims 6 to 9, characterized in that it comprises at least one grid (G1, G2, G3) upstream of the speed accelerator (1, 20, 20') to at least protect the turbine (12).
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