BE1029175B1 - Système électromécanique de production d'énergie électrique - Google Patents
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Abstract
Système électromécanique de production d’énergie électrique. Le système (1) comprend une structure centrale (2) comprenant une pluralité de cavités de circulation (3), une pluralité d’éléments massiques (4) montés coulissants le long desdites cavités de circulation (3), au moins un premier dispositif électromécanique (5) relié à chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques et permettant de produire de l’énergie électrique lorsque l’élément massique (4) coulisse le long d’une cavité de circulation (3) d’une position primaire ayant une énergie potentielle initiale à une position secondaire ayant une énergie potentielle moins élevée que l’énergie potentielle initiale, au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) relié à chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques et permettant le coulissement de l’élément massique (4) le long d’une cavité de circulation (3). Le système (1) comprend en outre un appareil de contrôle (7) permettant de contrôler le au moins un premier dispositif électromécanique (5) et le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) de chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques de manière à permettre à la pluralité d’éléments massiques de coulisser de façon coordonnée le long des cavités de circulation (3) suivant un cycle prédéfini et répétable.
Description
SYSTEME ELECTROMECANIQUE DE PRODUCTION D’ENERGIE ELECTRIQUE Domaine technique de l’invention L'invention se rapporte au domaine de la production d'énergie électrique. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un système électromécanique de production d'énergie électrique par déplacement d'éléments massiques.
L'invention se rapporte également à une méthode pour la production d’énergie électrique. État de la technique L'impact indésirable des émissions liées aux énergies fossiles sur l’environnement a conduit au développement et à l'exploitation d’énergies alternatives plus respectueuse de la planète, telles que l'énergie solaire, éolienne ou hydroélectrique. Ces sources d'énergie renouvelable ont toutefois des limitations majeures puisque la production d'énergie qu’elles permettent dépend de conditions climatiques imprévisibles et incontrôlables, les rendant ainsi peu propices à être reliées et utilisées dans les réseaux électriques modernes, à moins de recourir à un système annexe de stockage d'énergie.
Ce stockage additionnel d’énergie peut être accompli en particulier en utilisant des systèmes de stockage mécaniques tels que le stockage hydroélectrique (PHS) ou le stockage par air comprimé (CAES). D'autres systèmes de stockage utilisant la gravité terrestre sont basés sur des transferts de masses entre deux positions ayant des altitudes différentes. Ce type de système permettant de stocker et de récupérer de l’énergie est décrit par exemple dans FR-A1-2929659 (Lomenech).
Sans vouloir contester les avantages apportés par les systèmes connus dans l’art, il apparaît que ceux-ci sont principalement destinés au stockage additionnel d'énergie produite par des sources d'énergie annexes, et non pas à la production d'énergie en tant que telle.
Résumé de l’invention Un but de la présente invention est un système qui permet d’adresser au moins partiellement les limitations de l’état de la technique. En particulier, le but principal de l'invention est un système électromécanique de production d'énergie électrique.
L'invention est définie par les revendications indépendantes. Les revendications dépendantes définissent des modes de réalisation préférés de l'invention.
Selon l'invention il est fourni un système électromécanique de production (et de stockage) d'énergie électrique comprenant : a) une structure centrale et comprenant une pluralité de cavités de circulation ; b) une pluralité d’éléments massiques montés coulissants le long desdites cavités de circulation ; c) au moins un premier dispositif électromécanique relié à chaque élément massique de la pluralité d'éléments massiques et permettant de produire de l'énergie électrique lorsque l'élément massique coulisse le long d’une cavité de circulation d’une position primaire ayant une énergie potentielle initiale à une position secondaire ayant une énergie potentielle moins élevée que l'énergie potentielle initiale ; et d) au moins un deuxième dispositif électromécanique relié à chaque élément massique de la pluralité d'éléments massiques et permettant le coulissement de l'élément massique le long d’une cavité de circulation ; caractérisé en ce que le système comprend en outre un appareil de contrôle permettant de contrôler le au moins un premier dispositif électromécanique et le au moins un deuxième dispositif électromécanique de chaque élément massique de la pluralité d’éléments massiques de manière à permettre à la pluralité d’éléments massiques de coulisser de façon coordonnée le long des cavités de circulation suivant un cycle prédéfini et répétable.
Dans le contexte de la présente invention, l’expression « la pluralité d'éléments massiques coulisse de façon coordonnée le long des cavités de circulation suivant un cycle prédéfini et répétable » signifie que la pluralité d'éléments massiques coulisse de façon non-aléatoire suivant une séquence précise de mouvements verticaux, ladite séquence étant prédéfinie et répétable à plusieurs reprises.
Un système suivant l'invention permet la production d’énergie électrique grâce notamment au coulissement coordonné de la pluralité d'éléments massiques le long des cavités de circulation suivant un cycle prédéfini et répétable. En effet, ce coulissement coordonné des éléments massiques suivant un cycle prédéfini et répétable, permet non seulement d’assurer la production d'énergie électrique par le système et sa libération en particulier vers un réseau électrique, mais aussi une réinitialisation au moins partielle du système - assisté éventuellement par les deuxièmes dispositifs électromécaniques - permettant ainsi au système de produire à nouveau de l’énergie électrique selon un nouveau cycle prédéfini et répétable.
Le système suivant l’invention permet en outre de libérer et produire de l'énergie électrique de façon quasi continue et à la demande pendant au moins une partie du cycle. L'énergie électrique peut alors être injectée dans le réseau électrique au moment opportun, en particulier pendant les périodes de pics de consommation électrique qui surviennent typiquement pendant les heures de la journée.
Le système suivant l'invention est par ailleurs caractérisé par des coûts de fabrication et de maintenance relativement bas dû en particulier à la faible … complexité de sa construction et de ses éléments constitutifs.
Par ailleurs, le système selon l'invention permet de produire de l’énergie électrique de façon efficace, fiable, contrôlable et à relativement bas coût, sans être limité ou tributaire des conditions climatiques, et sans nécessiter la présence d’une source additionnelle d’énergie électrique.
De préférence, le au moins un premier dispositif électromécanique et le au moins un deuxième dispositif électromécanique de chaque élément massique de la pluralité d’éléments massiques sont (au moins partiellement) électriquement connectés. Ce mode de réalisation avantageux permet un échange d’énergie entre les premiers dispositifs électromécaniques et les deuxièmes dispositifs électromécaniques présents dans le système. En particulier, ce mode réalisation bénéfique permet à au moins un deuxième dispositif électromécanique d’être au moins partiellement alimenté en énergie par au moins un premier dispositif électromécanique présent dans le système, augmentant ainsi l'autonomie et l'efficacité énergétique du système.
Selon un mode de réalisation préféré, l’énergie produite par au moins un premier dispositif électromécanique relié à un premier élément massique lorsque ce premier élément massique coulisse le long d’une cavité de circulation d’une position initiale ayant une énergie potentielle initiale à une autre position ayant une énergie potentielle moins élevée que l'énergie potentielle initiale, est utilisée au moins partiellement par le au moins un deuxième dispositif électromécanique relié à un deuxième élément massique de la pluralité d'éléments massiques pour permettre le coulissement du deuxième élément massique le long d’une cavité de circulation. Cette forme de réalisation particulière permet au système selon l'invention de bénéficier d’une efficacité énergétique et d’une autonomie optimale, puisque l'énergie produite par la descente d’un élément massique permet d’alimenter au moins partiellement la montée d’un autre élément massique de la pluralité d’éléments massiques. Ce transfert interne d'énergie impacte de façon avantageuse la répétabilité du cycle prédéfini selon lequel la pluralité d'éléments massiques coulisse de façon coordonnée le long des cavités de circulation.
De manière avantageuse, le système selon l'invention comprend au moins quatre éléments massiques, en particulier de quatre à dix, de quatre à huit, ou encore de quatre à six éléments massiques. Cette forme de réalisation préférée impacte de façon avantageuse la stabilité, l'efficacité énergétique, la modularité, la flexibilité et la fiabilité du système selon l'invention.
De manière particulièrement préférée, le système selon l'invention comprend (exactement) quatre éléments massiques. Cette exécution avantageuse confère au système non seulement une stabilité et une fiabilité optimale, mais permet également au cycle prédéfini et répétable selon lequel la pluralité d'éléments massiques coulisse de façon coordonnée le long des cavités de circulation de s’accomplir de façon optimale et de permettre à l'énergie électrique produite d’être distribuée sur le réseau électrique au moment où la demande énergétique est la plus élevée. De manière préférée encore, chaque élément massique a une masse supérieure à 200, 400, 500, 600, 800 ou encore 1000 tonnes. Cette forme de 5 réalisation particulière permet de produire de l’énergie électrique dans des puissances et des voltages très élevées et largement en rapport avec celles requises sur les réseaux électriques courants. Elle permet également une meilleure efficacité énergétique et un rendement énergétique du système amélioré.
Selon un mode de réalisation avantageux, le au moins un premier dispositif électromécanique comprend un générateur d’énergie électrique, actionné en particulier par des mouvements de pignons (dentés) et courroies. Cette forme d'exécution particulière impacte avantageusement la production d'énergie électrique lorsque l’élément massique coulisse le long d’une cavité de circulation d’une position primaire ayant une énergie potentielle initiale à une position secondaire ayant une énergie potentielle moins élevée que l'énergie potentielle initiale.
De manière avantageuse toujours, chaque élément massique du système selon l’invention est relié à 2, 3, 4, 5 ou 6 premiers dispositifs électromécaniques.
La multiplication des premiers dispositifs électromécaniques reliés à un élément massique permet non seulement une production d’énergie électrique accrue, mais également un rendement énergétique du système amélioré.
De manière préféré encore, le au moins un deuxième dispositif électromécanique comprend un vérin hydraulique et/ou une pompe hydraulique, en particulier un vérin hydraulique actionné par une pompe hydraulique. Cette forme de réalisation préférée est particulièrement avantageuse car elle permet un coulissement efficace et précis d’éléments massiques de grande masse.
De manière encore plus préférée, le système selon l'invention est tel que chaque élément massique est relié à 2, 3, 4, 5 ou 6 deuxièmes dispositifs électromécaniques. La =…— multiplication des deuxièmes = dispositifs électromécaniques reliés à un élément massique permet non seulement un meilleur contrôle, une plus grande rapidité et une meilleure précision du coulissement de l’élément massique le long de sa cavité de circulation, mais permet également une plus grande précision et une modularité accrue dans la production d’énergie électrique du système.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le système selon l'invention prend la forme d’une tour comprenant en particulier quatre éléments massiques coulissants le long de quatre cavités de circulation. Un système prenant la forme d’une tour permet non seulement une meilleure compacité de la réalisation, mais est également particulièrement avantageux pour assurer le coulissement vertical d’éléments massiques de grande masse. Cette forme de réalisation permet également d'atteindre des différences d’énergie potentielle relativement élevées et donc des rendements énergétiques accrus.
De manière préférée toujours, le cycle prédéfini et répétable selon lequel la pluralité d'éléments massiques coulisse de façon coordonnée le long des cavités de circulation est opéré de manière telle que les éléments massiques coulissent de façon certes coordonnée mais indépendante dans ce sens que le coulissement d’un élément massique n’impacte pas directement le coulissement d’un autre élément massique par le biais d’un moyen de liaison commun. Selon cette forme de réalisation préférée, l’appareil de contrôle permet de contrôler le au moins un premier dispositif électromécanique et le au moins un deuxième dispositif électromécanique de chaque élément massique de la pluralité d’éléments massiques de manière indépendante. Un système selon cette forme de réalisation permet non seulement un contrôle et une modularité accrue, mais aussi une meilleure efficacité énergétique et un rendement énergétique du système amélioré.
De manière préférée toujours, le cycle prédéfini et répétable selon lequel la pluralité d’éléments massiques coulisse de façon coordonnée le long des cavités de circulation est un cycle de montées et de descentes de la pluralité d'éléments massiques le long des cavités de circulation. Ce type de coulissement permet non seulement une conversion optimale des mouvements de la pluralité en énergie électrique et donc une meilleure efficacité énergétique et un rendement énergétique du système amélioré, mais également une meilleure compacité du système.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré du système selon l'invention, le cycle prédéfini et répétable a une durée d'environ 24 heures,
et est en particulier divisé en 2 sous-cycles primaires successifs dont le premier sous-cycle primaire a une durée d’environ 18 heures et le deuxième sous-cycle primaire a d’une durée d’environ 6 heures. Cette forme de réalisation préférée est particulièrement avantageuse car elle permet au système de produire et de distribuer de l'énergie électrique sur le réseau électrique suivant un mode et une séquence qui sont particulièrement adaptés aux cycles de consommation d'énergie sur ces réseaux.
De manière plus préférée encore, le système selon l'invention permet de produire de l’énergie électrique pendant le premier sous-cycle primaire, et de se réinitialiser (ou se recharger) au moins partiellement pendant le deuxième sous- cycle primaire du cycle prédéfini et répétable - assisté éventuellement par les deuxièmes dispositifs électromécaniques - permettant ainsi au système de produire à nouveau de l’énergie électrique selon un nouveau cycle prédéfini et répétable. De manière encore plus préférée, le premier sous-cycle primaire se déroule entre 02h00 du matin et 24h00, de préférence entre 04h00 du matin et 22h00. De préférence toujours, le deuxième sous-cycle primaire se déroule entre 24h00 et 06h00 du matin, de préférence entre 22h00 et 04h00 du matin.
Ces formes de réalisations préférées sont particulièrement avantageuses car elles permettent au système de produire et de distribuer de l’énergie électrique sur le réseau électrique au moment où la demande énergétique est la plus élevée, typiquement pendant les heures de la journée (heures pleines), et de se réinitialiser pendant les heures où la demande énergétique est la plus faible, typiquement la nuit (heures creuses). Ceci rend le système parfaitement adapté aux cycles de consommation d'énergie observés sur les réseaux électriques.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré du système selon l’invention, le deuxième sous-cycle primaire comprend entre 8 et 10 sous- cycles secondaires successifs ayant en particulier une durée comprise entre 30 et 45 minutes, de façon encore plus particulière une durée d’environ 45 minutes.
Cette forme de réalisation préférée est particulièrement avantageuse car elle permet un deuxième sous-cycle primaire de recharge (ou de réinitialisation) optimal, aidé notamment par une séquence particulièrement avantageuse de coulissement des éléments massiques le long des cavités de circulation.
De manière avantageuse mais non limitative, le système selon l'invention peut comprendre une source additionnelle d’énergie électrique, en particulier une éolienne ou un panneau photovoltaïque.
Cette forme d'exécution avantageuse permet notamment au système d’avoir une meilleure efficacité énergétique, un rendement énergétique accru ainsi qu’une autonomie améliorée.
Ce mode de réalisation avantageux permet également au système selon l'invention de complémenter favorablement et de gérer les productions d’énergie électrique inégales typiquement fournies par ces sources d'énergie renouvelables, en opérant d’avantage en mode stockage d’énergie électrique.
Un autre but de la présente invention est une méthode pour la production (et le stockage) d’énergie électrique, comprenant les étapes de : a) fournir un système électromécanique comme décrit ci-dessus ; et b) opérer l’appareil de contrôle de manière à permettre à la pluralité d’éléments massiques de coulisser de façon coordonnée le long des cavités de circulation suivant un cycle prédéfini et répétable.
Brève description des figures Ces aspects ainsi que d’autres aspects de l'invention seront clarifiés dans la description détaillée de modes de réalisation particuliers de l'invention, référence étant faite aux dessins des figures, dans lesquelles : La Fig. 1 montre schématiquement et en perspective un mode de réalisation incomplet d’un système selon l'invention ; LaFig.2 montre schématiquement et en perspective un mode de réalisation d’un système selon l'invention à un état initial ; La Fig. 3 montre une vue de face du système de la Fig. 2 ; La Fig. 4 montre schématiquement une vue en coupe du système de la Fig. 3 selon l’axe (A1-A2) ; LaFig.5 montre schématiquement une vue partielle et élargie de la section (B) de la Fig. 4 ; La Fig. 6 montre schématiquement et en perspective le système de la Fig. 2 à un premier stade de fonctionnement ;
La Fig. 7 montre schématiquement et en perspective le système de la Fig. 2 à un deuxième stade de fonctionnement.
Les dessins des figures ne sont ni à l’échelle, ni proportionnés.
Généralement, des éléments semblables ou identiques sont dénotés par des références identiques dans les figures.
Description détaillée de modes de réalisation de l’invention La Fig. 1 est une vue schématique et en perspective d’un mode de réalisation incomplet du système selon l'invention, dans lequel le système est représenté sans les éléments massiques.
La Fig. 2 est une vue schématique et en perspective d’un mode de réalisation d’un système selon l'invention, dans lequel le système est représenté à un état initial.
En référence à la Fig. 2, le système (1) prend la forme d’une tour comportant une structure centrale (2) ayant un axe principal vertical et comprenant des cavités de circulations (3) dans lesquelles sont montées coulissantes des éléments massiques (4), les cavités de circulations (3) définissant autant de domaines de mobilité pour les éléments massiques.
Les systèmes selon l'invention ainsi que les structures centrales, les cavités de circulations et les éléments massiques peuvent avoir des formes et des tailles variées, en fonction des performances et des rendements énergétiques recherchés.
Les dimensions et formes des cavités de circulation sont typiquement directement corrélées aux dimensions et formes des éléments massiques.
Bien que le système (1) représenté à la Fig. 2 comprend quatre éléments massiques (4) pouvant coulisser dans quatre cavités de circulations (3), les systèmes selon l'invention peuvent comprendre un nombre varié d'éléments massiques et de cavités de circulations correspondantes.
De manière avantageuse, le système selon l'invention comprend au moins quatre éléments massiques, en particulier de quatre à dix, de quatre à huit, ou encore de quatre à six éléments massiques.
De manière particulièrement préférée, le système selon l'invention comprend (exactement) quatre éléments massiques.
De manière préférée encore, chaque élément massique a une masse supérieure à 200, 400, 500, 600, 800 ou encore 1000 tonnes. L'utilisation de tels éléments massiques permet de produire de l'énergie électrique dans des puissances et des voltages très élevées. Un système selon l'invention peut, dans certaines formes d’exécutions, délivrer des puissances théoriques supérieures à 5 MWh, 10 MWh, 50 MWh, 100 MWh, 200 MWh, 400 MWh ou encore 500 MWh.
La Fig. 3 montre une vue de face du système (1) de la Fig. 2 qui est représenté à l’arrêt et dans un état initial, c’est-à-dire avec la pluralité d’éléments massiques (4) placés au sommet des cavités de circulation (3), donc dans la position ayant l’énergie potentielle la plus élevée.
Comme représenté à la Fig. 4, qui montre schématiquement une vue en coupe du système de la Fig. 3 selon l’axe (A1-A2), le système selon l'invention comprend en outre au moins un premier dispositif électromécanique (5) relié à chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques et permettant de produire de l'énergie électrique lorsque l’élément massique coulisse le long d’une cavité de circulation d’une position primaire ayant une énergie potentielle initiale à une position secondaire ayant une énergie potentielle moins élevée que l'énergie potentielle initiale.
Des premiers dispositifs électromécaniques pour l’utilisation dans la présente invention peuvent avoir des formes, des tailles, des configurations, des constructions et des modes de fonctionnement variés, en fonction des effets techniques recherchés.
Selon un mode de réalisation avantageux, le au moins un premier dispositif électromécanique (5) comprend un générateur d’énergie électrique, actionné en particulier par des mouvements de pignons (dentés) et courroies.
Bien que le système (1) représenté à la Fig. 4 comprend quatre premiers dispositifs électromécaniques (5) reliés à chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques, les systèmes selon l'invention peuvent comprendre un nombre varié de premiers dispositifs électromécaniques.
De manière avantageuse toujours, chaque élément massique (4) du système (1) selon l'invention est relié à 2, 3, 4, 5 ou 6 premiers dispositifs électromécaniques (5).
Comme représenté toujours à la Fig. 4, le système (1) selon l'invention comprend en outre au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) relié à chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques et permettant le coulissement de élément massique (4) le long d’une cavité de circulation (3).
Des deuxièmes dispositifs électromécaniques pour l’utilisation dans la présente invention peuvent avoir des formes, des tailles, des configurations, des constructions et des modes de fonctionnement varies, en fonction des effets techniques recherchés.
Selon un mode de réalisation avantageux, le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) comprend un vérin hydraulique et/ou une pompe hydraulique, en particulier un vérin hydraulique actionné par une pompe hydraulique.
Selon l’invention, le coulissement des éléments massiques (4) peut être assisté ou facilité par tout moyen connu dans l’art, tel que des rails, des rainures, des moyens de roulements ou des structures de soutien.
Bien que le système (1) représenté à la Fig. 4 comprend six deuxièmes dispositifs électromécaniques (6) reliés à chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques, les systèmes selon l'invention peuvent comprendre un nombre varié de deuxièmes dispositifs électromécaniques.
De manière avantageuse toujours, chaque élément massique (4) du système (1) selon l'invention est relié à 2, 3, 4, 5 ou 6 deuxièmes dispositifs électromécaniques (6).
La Fig. 5 montre une vue partielle et élargie de la section (B) de la Fig. 4, dans laquelle sont représentés schématiquement quatre premiers dispositifs électromécaniques (5) et six deuxièmes dispositifs électromécaniques (6) tous reliés à un élément massique (4). Les premiers dispositifs électromécaniques (5) prennent la forme de génératrices actionnés par des mouvements de pignons et courroies représentés schématiquement par la référence (8). Les deuxièmes dispositifs électromécaniques (6) sont quant à eux des vérins hydrauliques actionnées par des pompes hydrauliques.
Comme représenté à la Fig. 2, le système (1) comporte en outre un appareil de contrôle (7) placé à la base de la structure centrale (2). Selon la présente invention, l’appareil de contrôle (7) permet de contrôler le au moins un premier dispositif électromécanique (5) et le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) de chaque élément massique (4) de la pluralité d'éléments massiques de manière à permettre à la pluralité d’éléments massiques (4) de coulisser de façon coordonnée le long des cavités de circulation (3) suivant un cycle prédéfini et répétable.
Des appareils de contrôle pour l’utilisation dans la présente invention peuvent avoir des formes, des tailles, des configurations, des constructions et des modes de fonctionnement variés. Ces appareils peuvent typiquement comprendre des logiciels de calcul et de gestion, ainsi que des moyens de communication filaire ou non-filaires permettant de communiquer avec les autres éléments du système selon l'invention, en particulier avec les premiers dispositifs électromécaniques et les deuxièmes dispositifs électromécaniques.
De préférence, le au moins un premier dispositif électromécanique (5) et le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) de chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques sont (au moins partiellement) électriquement connectés.
Selon un mode de réalisation préféré, l'énergie produite par au moins un premier dispositif électromécanique (5) relié à un élément massique (4) lorsque cet élément massique coulisse le long d’une cavité de circulation (3) d’une position initiale ayant une énergie potentielle initiale à une autre position ayant une énergie potentielle moins élevée que l'énergie potentielle initiale, est utilisée (au moins partiellement) par le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) relié à ce même élément massique (4) de la pluralité d'éléments massiques pour permettre le coulissement de ce même élément … massique (4) le long d’une cavité de circulation.
Selon un autre mode de réalisation préféré, l'énergie produite par au moins un premier dispositif électromécanique (5) relié à un premier élément massique (4) lorsque ce premier élément massique (4) coulisse le long d’une cavité de circulation (3) d’une position initiale ayant une énergie potentielle initiale à une autre position ayant une énergie potentielle moins élevée que l'énergie potentielle initiale, est utilisée au moins partiellement par le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) relié à un deuxième élément massique
(4) de la pluralité d'éléments massiques pour permettre le coulissement du deuxième élément massique (4) le long d’une cavité de circulation (3).
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, et comme représenté dans les figures d'accompagnement, le système (1) selon l'invention prend la forme d’une tour, c'est-à-dire d’un bâtiment de grande hauteur, comprenant en particulier quatre éléments massiques (4) coulissants le long de quatre cavités de circulation (3). Selon ce mode de réalisation préférée, la tour a typiquement une hauteur supérieure à 50, 60, 80, 100, 120, 140 ou même 150 mètres de hauteur.
De manière préférée, le cycle prédéfini et répétable selon lequel la pluralité d'éléments massiques (4) coulisse de façon coordonnée le long des cavités de circulation (3) est opéré de manière telle que les éléments massiques (4) coulissent de façon certes coordonnée mais indépendante dans ce sens que le coulissement d’un élément massique n’impacte pas directement le coulissement d’un autre élément massique par le biais d’un moyen de liaison commun.
De manière préférée toujours, le cycle prédéfini et répétable selon lequel la pluralité d’éléments massiques (4) coulisse de façon coordonnée le long des cavités de circulation (3) est un cycle de montées et de descentes de la pluralité d'éléments massiques (4) le long des cavités de circulation (3).
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré du système (1) selon l'invention, le cycle prédéfini et répétable a une durée d’environ 24 heures. De préférence, ce cycle est divisé en 2 sous-cycles primaires successifs comprenant un premier sous-cycle primaire et deuxième sous-cycle primaire.
De préférence, le premier sous-cycle primaire a une durée comprise entre 16 et 22 heures, entre 16 et 20 heures, ou encore entre 18 et 20 heures. De manière encore plus préférée, le premier sous-cycle primaire a une durée d'environ 18 heures.
De manière préférée toujours, le deuxième sous-cycle primaire a une durée comprise entre 2 et 8 heures, entre 4 et 8 heures, ou encore entre 4 et 6 heures. De manière encore plus préférée, le deuxième sous-cycle primaire a une durée d’environ 6 heures.
De manière plus préférée encore, le système selon l'invention permet de produire de énergie électrique pendant le premier sous-cycle primaire, et de se réinitialiser (ou se recharger) au moins partiellement pendant le deuxième sous- cycle primaire du cycle prédéfini et répétable - assisté éventuellement par les deuxièmes dispositifs électromécaniques - permettant ainsi au système de produire à nouveau de l’énergie électrique selon un nouveau cycle prédéfini et répétable.
De manière encore plus préférée, le premier sous-cycle primaire se déroule entre 02h00 du matin et 24h00, de préférence entre 04h00 du matin et 22h00. De préférence toujours, le deuxième sous-cycle primaire se déroule entre 24h00 et 06h00 du matin, de préférence entre 22h00 et 04h00 du matin.
Selon un mode d’exécution préféré, le premier sous-cycle primaire est un cycle unique de descente, de préférence conjointe et synchronisée, de la pluralité d'éléments massiques (4) le long des cavités de circulation (3). Un tel premier sous-cycle primaire est schématiquement représenté à la Fig. 5 qui montre la position des quatre éléments massiques (4) à l'issue d’un cycle de descente conjointe et synchronisée de ces éléments massiques (4) le long de leur cavité de circulation (3) respective.
Selon un autre mode d’exécution préféré, le premier sous-cycle primaire est un cycle de descentes successives, conjointe ou non-conjointe, synchronisée ou non-synchronisée, de la pluralité d’éléments massiques (4) le long des cavités de circulation (3).
De préférence, le deuxième sous-cycle primaire est un cycle de montées et de descentes de la pluralité d’éléments massiques (4) le long des cavités de circulation (3). Un tel deuxième sous-cycle primaire est schématiquement représenté à la Fig. 7 qui montre la position des quatre éléments massiques (4) à l'issue d’un cycle de montées et de descentes non-conjointes et non- synchronisées de ces éléments massiques (4) le long de leur cavité de circulation (3) respective.
Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré du système (1) selon l'invention, le deuxième sous-cycle primaire comprend entre 8 et 10 sous-cycles secondaires successifs ayant en particulier une durée comprise entre 30 et 45 minutes, de façon encore plus particulière une durée d’environ 45 minutes. Selon le mode de réalisation le plus préféré, le deuxième sous-cycle primaire comprend 8 sous-cycles secondaires successifs ayant une durée d'environ 45 minutes.
De manière avantageuse mais non limitative, le système (1) selon l'invention peut comprendre une source additionnelle d’énergie électrique, en particulier une éolienne ou un panneau photovoltaïque. Une telle source additionnelle est représentée schématiquement à la Fig. 2 sous la forme d’une éolienne à axe vertical (9).
Un autre but de la présente invention est une méthode pour la production (et le stockage) d’énergie électrique, comprenant les étapes de : a) fournir un système électromécanique comme décrit ci-dessus ; et b) opérer l’appareil de contrôle de manière à permettre à la pluralité d’éléments massiques de coulisser de façon coordonnée le long des cavités de circulation suivant un cycle prédéfini et répétable.
La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, il apparaîtra évident pour l'homme du métier que la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. La présence de numéros de référence aux dessins ne peut être considérée comme limitative, y compris lorsque ces numéros sont indiqués dans les revendications.
L’usage des verbes « comprendre », « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d'éléments autres que ceux mentionnés.
L’usage de l’article indéfini « un », « une », ou de l’article défini « le », « la » ou « l’ », pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments.
L'invention peut également être décrite comme suit: un système électromécanique de production d’énergie électrique. Le système (1) comprend une structure centrale (2) comprenant une pluralité de cavités de circulation (3),
une pluralité d’éléments massiques (4) montés coulissants le long desdites cavités de circulation (3), au moins un premier dispositif électromécanique (5) relié à chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques et permettant de produire de l’énergie électrique lorsque l'élément massique (4) coulisse le long d’une cavité de circulation (3) d’une position primaire ayant une énergie potentielle initiale à une position secondaire ayant une énergie potentielle moins élevée que l’énergie potentielle initiale, au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) relié à chaque élément massique (4) de la pluralité d'éléments massiques et permettant le coulissement de l’élément massique (4) le long d’une cavité de circulation (3). Le système (1) comprend en outre un appareil de contrôle (7) permettant de contrôler le au moins un premier dispositif électromécanique (5) et le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) de chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques de manière à permettre à la pluralité d’éléments massiques de coulisser de façon coordonnée le long des cavités de circulation (3) suivant un cycle prédéfini et répétable.
Claims (16)
1. Un système électromécanique de production d'énergie électrique (1) comprenant : a) une structure centrale (2) comprenant une pluralité de cavités de circulation (3) ; b) une pluralité d’éléments massiques (4) montés coulissants le long desdites cavités de circulation (3) ; c) au moins un premier dispositif électromécanique (5) relié à chaque élément massique (4) de la pluralité d'éléments massiques et permettant de produire de l’énergie électrique lorsque l’élément massique (4) coulisse le long d’une cavité de circulation (3) d’une position primaire ayant une énergie potentielle initiale à une position secondaire ayant une énergie potentielle moins élevée que l’énergie potentielle initiale ; et d) au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) relié à chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques et permettant le coulissement de l’élément massique (4) le long d’une cavité de circulation (3) ; caractérisé en ce que le système (1) comprend en outre un appareil de contrôle (7) permettant de contrôler le au moins un premier dispositif électromécanique (5) et le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) de chaque élément massique (4) de la pluralité d'éléments massiques de manière à permettre à la pluralité d’éléments massiques de coulisser de façon coordonnée le long des cavités de circulation (3) suivant un cycle prédéfini et répétable.
2. Système (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le au moins un premier dispositif électromécanique (5) et le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) de chaque élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques sont électriquement connectés.
3. Système (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'énergie produite par le au moins un premier dispositif électromécanique (5) relié à un premier élément massique (4) lorsque ce premier élément massique (4) coulisse le long d’une cavité de circulation (3) d’une position initiale ayant une énergie potentielle initiale à une autre position ayant une énergie potentielle moins élevée que l'énergie potentielle initiale, est utilisée au moins partiellement par le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) relié à un deuxième élément massique (4) de la pluralité d’éléments massiques pour permettre le coulissement du deuxième élément massique (4) le long d’une cavité de circulation (3).
4. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins quatre éléments massiques (4), en particulier de quatre à dix, de quatre à huit, ou encore de quatre à six éléments massiques (4).
5. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément massique (4) a une masse supérieure à 200, 400, 500, 600, 800 ou encore 1000 tonnes.
6. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un premier dispositif électromécanique (5) comprend un générateur d’énergie électrique, actionné en particulier par des mouvements de pignons et courroies (8).
7. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément massique (4) est relié à 2, 3, 4, 5 ou 6 premiers dispositifs électromécaniques (5).
8. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un deuxième dispositif électromécanique (6) comprend un vérin hydraulique et/ou une pompe hydraulique.
9. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément massique (4) est relié à 2, 3, 4, 5 ou 6 deuxièmes dispositifs électromécaniques (6).
10. Système (1) selon Pune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il prend la forme d’une tour comprenant en particulier quatre éléments massiques (4) coulissants le long de quatre cavités de circulation (3).
11. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cycle prédéfini et répétable est un cycle de montées et de descentes de la pluralité d'éléments massiques (4) le long des cavités de circulation (3).
12. Système (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que le cycle prédéfini et répétable a une durée d’environ 24 heures, et est en particulier divisé en 2 sous-cycles primaires successifs dont le premier sous-cycle primaire a une durée d’environ 18 heures et le deuxième sous-cycle primaire a d’une durée d'environ 6 heures.
13. Système (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il permet de produire de l'énergie électrique pendant le premier sous-cycle primaire, et de se réinitialiser pendant le deuxième sous-cycle primaire du cycle prédéfini et répétable.
14. Système (1) selon la revendication 14, caractérisé en ce que le deuxième sous-cycle primaire comprend entre 8 et 10 sous-cycles secondaires successifs ayant en particulier une durée comprise entre 30 et 45 minutes, de façon encore plus particulière une durée d’environ 45 minutes.
15. Système (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une source additionnelle d'énergie électrique (9), en particulier une éolienne ou un panneau photovoltaïque.
16. Methode pour la production d'énergie électrique, comprenant les étapes de : a) fournir un système électromécanique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes ; et b) opérer l’appareil de contrôle (7) de manière à permettre à la pluralité d’éléments massiques (4) de coulisser de façon coordonnée le long des cavités de circulation (3) suivant un cycle prédéfini et répétable.
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Citations (4)
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| US8901758B1 (en) * | 2009-04-16 | 2014-12-02 | J. Douglas Nix | Gravity powered electricity generator |
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2021
- 2021-10-15 BE BE20215810A patent/BE1029175B1/fr active IP Right Grant
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20220927 |