FR3127529A1 - Caisson hydro-générateur positionné dans un cours d’eau. - Google Patents

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Pierre Lecanu
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Kervevan Stephane
Smorgrav Bertil
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Kervevan Stephane
Smorgrav Bertil
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    • F03B17/00—Other machines or engines
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Abstract

Dispositif hydro-générateur positionné dans un cours d’eau fonctionnant à partir de l’énergie potentielle créé par le dispositif sans avoir besoin de créer un ouvrage spécifique comme une retenue d’eau.

Description

Caisson hydro-générateur positionné dans un cours d’eau.
La présente invention concerne un caisson hydro-générateur placé dans un cours d’eau et fonctionnant à partir de l’énergie potentielle créée par le fluide contournant un panneau de ce caisson afin de récupérer de l’énergie.
Des hydroliennes fonctionnent à partir de l’énergie cinétique du fluides. Les hydroliennes à allure rapide type à profil d’aile sont performantes et nécessitent des vitesses de cours d’eau suffisantes. Des hydroliennes à allure lente comme par exemple de type Savonius peuvent fonctionner avec des vitesses de fluide faibles.
Les hydroliennes à allure lente possèdent peu de pales et nécessitent d’avoir un grand diamètre pour avoir un couple important.
Les roues à eau fonctionnent à partir de l’énergie potentielle. Cette énergie potentielle est créée à partir d’une retenue d’eau permettant d’obtenir une différence d’altitude de niveau d’eau.
La retenue d’eau est un ouvrage qu’il faut réaliser, qui modifient la configuration du cours d’eau, qui peut être bénéfique pour freiner l’écoulement d’eau à la mer, qui nécessitent des ouvrages supplémentaires comme par exemple des passes à poissons.
Le caisson hydro-générateur ne nécessite pas la réalisation de retenue d’eau. L’énergie potentielle est créée par le caisson. Il suffit de placer le caisson dans le cours d’eau. Le caisson crée vis à vis du cours d’eau une perte de charge qui provoque une très faible surélévation du niveau d’eau en amant de ce caisson.
La est un schéma représentant le principe de fonctionnement du caisson hydro-générateur. La zone (1) est l’ouverture du caisson. La plaque (2) fait office de blocage à l’écoulement du fluide et oblige le fluide a contournée cette plaque (2). Le fluide contourne la plaque (2) sur ces cotés et en particulier par l’orifice du caisson (1).
La plaque (2) bloquant le fluide, la pression en amont de cette plaque augmente tandis que en arrière (4) de cette plaque , il existe une zone en dépression. Le fluide en contournant la plaque prends une légère augmentation de vitesse et perd de ce fait de la pression.
Le caisson possède un orifice de sortie (3) dont la section légèrement est plus petite que la section d’ouverture (1) du caisson. Cette réduction d’orifice oblige le fluide à de nouveau prendre de la vitesse et perdre de la pression .
La différence de pression due à la surpression existant en amont de la plaque (2) et la dépression existant au niveau de l’arrière de la plaque (2) permets d’entraîner un rotor ou une turbine (5) positionné au niveau de l’orifice (3).
Le rotor peut être de différents types. Les turbines à profils d’ailes d’avions ont généralement peu de pales. Elles sont performantes et sont destinées avec des vitesses d’écoulement rapides afin d’avoir une vitesse de rotation importante. Les vitesses d’écoulement des cours d’eau sont généralement faibles et il est préférable d’utiliser une turbine avec beaucoup d’aubes. La vitesse de rotation est faible et le couple est important en raison du grand nombre d’aubes.
La est un schéma représentant la section des aubes du rotor. Les aubes (6) (7) sont verticales. Les aubes tournantes sont repérées (6) tandis que les aubes fixes sont repérées (7). Les aubes fixes (7) améliorent la performance du rotor (5) et elles ne sont pas indispensables.
Le rotor (5) peut entraîner par exemple une pompe ou une génératrice électrique. La vitesse de rotation du rotor (5) étant faible, il est nécessaire de prévoir un multiplicateur de vitesse. Le multiplicateur de vitesse et la génératrice électrique peut être positionnés hors de l’eau.
La est un schéma représentant le caisson avec sa génératrice électrique. Le rotor (5) entraîne un multiplicateur de vitesse (9) par l’intermédiaire d’un arbre (8). Le multiplicateur de vitesse (9) entraîne une ou des génératrice(s) électrique(s) (10) pour produire de l’électricité.
Il est possible de prévoir plusieurs caissons hydro-générateurs dans un cours d’eau. Il est possible de les mettre cote à cote. On peut aussi les superposer. Dans le cas de superposition de caisson, on relie les turbines de chaque caisson par un même arbre. Cet arbre moteur entraînera par exemple une génératrice électrique.
La est un schéma représentant deux caissons hydro-générateurs superposés. Les rotors (5) entraînent un multiplicateur de vitesse (9) par l’intermédiaire d’un arbre (8). Il est possible de prévoir le long de l’arbre de transmission (8) des accouplements élastiques.
Afin de protéger le caisson hydro-générateur des objets pouvant circuler dans le cours d’eau, il peut être mis des barres de protection devant l’ouverture du caisson (1). Il est possible de donner une inclinaison à ces barres de protection pour éviter que les objets circulant dans l’eau soient bloqués au niveau du caisson, il est possible de rajouter une casquette en partie haute de l’ouverture. Cette casquette favorise la surpression. Un grillage peut aussi être mis en place pour éviter que les poissons pénètrent dans le caisson. La mise en place d’un grillage nécessite un nettoyage régulier.
La est une vue générale du caisson hydro-générateurs sans la partie génératrice. Le repère (2) est la plaque permettant de créer la surpression et une dépression. Le repère (5) est le rotor (version avec beaucoup d’aubes). Le repère (1) est l’ouverture du caisson. Le repère (11) sont les barres de protection. Le grillage n’est pas représenté dans cette figure. Le repère (12) est la casquette permettant de d’améliorer la surpression et de donner une inclinaison aux barres de protection. Le repère (8) est un trait symbolisant l’axe d’entraînement de l’ensemble génératrice qui n’est pas représenté dans cette figure

Claims (5)

  1. Dispositif destiné à être placé dans un cours d'eau caractérisé en ce qu'il comprend un caisson et une plaque (2) destinée à produire une surpression en amont de cette plaque et une dépression en aval (4), provoquant un contournement du fluide de cette plaque (2) , le caisson comprenant une ouverture (1) et un orifice (3) par lesquels le fluide issu du contournement peut pénétrer et ressortir, et un rotor (5) au niveau de l'orifice (3)
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’ouverture (1) du caisson est protégée par des barres protectrices (11) pour éviter que des objets véhiculés par le courant d’eau pénètrent dans le caisson
  3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture (1) du caisson est protégée par un grillage (1) pour que des poissons ne puissent pas pénétrer dans le caisson
  4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en qu'il comprend une casquette (12) à l’aplomb de l’ouverture (1) du caisson permettant de donner une inclinaison au barres de protection (11) et permettant une légère augmentation de la surpression.
  5. Système caractérisé par la superposition de plusieurs dispositifs selon l'une des revendications précédentes, les caissons sont superposés et tous les axes (8) des rotors (5) sont rendus solidaires afin de pouvoir entraîner par exemple un ensemble génératrice électrique (9) (10)
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050099012A1 (en) * 2003-11-10 2005-05-12 Williams Fred E.Jr. Hydroelectric system
US20090129923A1 (en) * 2005-02-14 2009-05-21 Jean-Luc Achard Device for maintaining a hydraulic turbomachine
EP2136072A1 (fr) * 2007-04-06 2009-12-23 Seabell International Co., Ltd. Appareil de génération de puissance hydraulique
FR2995331A1 (fr) * 2012-09-12 2014-03-14 Wind Building Engineering Wibee Element de construction dont le dernier etage est dedie a l'implantation d'au moins une eolienne d'axe vertical

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