[go: up one dir, main page]

WO2010084288A2 - Installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique - Google Patents

Installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique Download PDF

Info

Publication number
WO2010084288A2
WO2010084288A2 PCT/FR2010/050094 FR2010050094W WO2010084288A2 WO 2010084288 A2 WO2010084288 A2 WO 2010084288A2 FR 2010050094 W FR2010050094 W FR 2010050094W WO 2010084288 A2 WO2010084288 A2 WO 2010084288A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
water
chamber
installation according
flow
water reservoir
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2010/050094
Other languages
English (en)
Other versions
WO2010084288A3 (fr
Inventor
Paul Toulouse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GE Hydro France SAS
Original Assignee
Alstom Hydro France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR0950419A external-priority patent/FR2941470B1/fr
Priority claimed from FR0950421A external-priority patent/FR2941502A1/fr
Priority to US13/144,677 priority Critical patent/US9003785B2/en
Application filed by Alstom Hydro France SAS filed Critical Alstom Hydro France SAS
Priority to CA2749744A priority patent/CA2749744A1/fr
Priority to CN2010800051304A priority patent/CN102292134A/zh
Priority to EP10707569A priority patent/EP2382023A2/fr
Priority to MX2011007816A priority patent/MX2011007816A/es
Priority to AP2011005825A priority patent/AP2011005825A0/xx
Publication of WO2010084288A2 publication Critical patent/WO2010084288A2/fr
Publication of WO2010084288A3 publication Critical patent/WO2010084288A3/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0042—Degasification of liquids modifying the liquid flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0036—Flash degasification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0063—Regulation, control including valves and floats
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/04—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator for diminishing cavitation or vibration, e.g. balancing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06—Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97—Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Definitions

  • the present invention relates to a plant for converting hydraulic energy into mechanical or electrical energy, such an installation comprising a hydraulic turbine intended to be traversed by a forced flow of water coming from a water reservoir, such as a dam reservoir or equivalent.
  • a hydroelectric dam can be a source of greenhouse gases. Indeed, for example in a tropical environment, the decomposition of organic matter of plant or geological origin that is immersed in the water reservoir can lead to the formation of methane (CH 4 ), carbon dioxide (CO 2 ) or other gases. Such a phenomenon occurs especially in water reservoirs bordered by forests or when the water reservoir has been created above a pre-existing forest. Methane is mainly formed in areas of the reservoir that are low in oxygen, that is, near the bottom and the stagnant banks of the reservoir. Carbon dioxide is formed mainly on the surface. Methane has a greater greenhouse effect than carbon dioxide.
  • the gases thus formed can be released into the atmosphere by different routes. They are emitted by diffusion and boiling, these phenomena can be distributed over the entire surface of the water reservoir and can not, in practice, be avoided. These gases are also emitted at the turbines of the dam insofar as, crossing the turbines, the water undergoes a strong pressure drop. Indeed, before crossing the turbine, the water is at a high pressure which depends on the depth of the intake of the supply pipe in the water reservoir, so that a significant amount of each gas could have dissolved in the water. At the turbine outlet, the water is at a relatively low pressure, that is, at a pressure close to atmospheric pressure, so that the water is less likely to contain dissolved gas. A relatively large amount of methane and other gases dissolved in the water is therefore likely to be released by boiling due to the lowering of the pressure of the water resulting from its passage through the turbine (s). a blocade.
  • the invention intends to remedy more particularly by proposing to limit the emission of greenhouse gases in hydraulic installations, such as dams, without disturbing the operation of these installations.
  • the invention relates to a plant for converting hydraulic energy into mechanical or electrical energy, this installation comprising at least one hydraulic turbine, a water reservoir and a feed pipe for the turbine in water coming from the water retention.
  • This installation is characterized in that it comprises:
  • the device makes it possible to raise the water which is directed towards the feed pipe, so that this water undergoes a decompression of such a nature as to release, by boiling, the gases which it contains, such as than methane. These gases escape to the surface of the water reservoir, in the vicinity of the device.
  • the gas collection means then make it possible to recover these gases before they dissipate into the atmosphere.
  • the invention allows the water directed towards the turbine or turbines to be relatively low in dissolved gas, so that the expansion which occurs during the passage of the forced flow in the turbine generates few gas bubbles at the outlet of the turbine. turbine. According to advantageous but non-mandatory aspects of the invention taken in any technically permissible combination, the installation may incorporate one or more of the following features:
  • the device comprises at least two panels disposed in the water reservoir and defining between them a volume of upward flow of the water flow.
  • a first panel is located upstream of the second panel, according to the general direction of flow of water in the water reservoir, and the first panel extends away from the bottom of the reservoir.
  • an inlet passage of the water flow in the upflow volume being provided between a lower edge of the first panel and the bottom of the water reservoir.
  • the first panel protrudes from the surface of the water in the reservoir.
  • the second panel extends to the bottom of the water reservoir and an outlet passage of the water flow with respect to the upflow volume is provided between an upper edge of the second panel and the surface of the reservoir. 'water.
  • the panels are fixed. Alternatively, the panels are at least partially vertically movable, which allows to adapt their operation to the height of the water reservoir which can vary with the seasons.
  • the gas collection means comprise a gas collection chamber formed by a concave structure whose concavity is turned towards a part of the device and which is open downwards.
  • the concave structure is floating on the surface of the water reservoir. It can be disposed substantially above the upflow volume and the upper edge of the second panel.
  • At least one gas collection chamber is in fluid communication with an upper zone of the internal volume of the duct, in a substantially horizontal portion of the duct, while the chamber (s) is or are connected to the internal volume; of the duct by one or more openings which are distributed parallel to a longitudinal axis of the substantially horizontal portion duct and while the chamber is delimited by a shell attached to the upper part of a wall of the duct and is connected tightly there.
  • the chamber is unique and connected to the internal volume of the duct by several openings. - Several chambers are distributed over the length of the substantially horizontal portion of the duct and each connected by at least one opening to the internal volume of the duct.
  • a first ratio between the distance, taken parallel to a central axis of the horizontal portion of the duct, between, on the one hand, the axis of rotation of the wheel of the hydraulic turbine and the upstream edge of the opening most upstream of the gas collection chamber and, secondly, the diameter of the wheel is greater than 1, in particular equal to 2, and a second ratio between the distance, taken parallel to the central axis, between the axis of rotation of the wheel and the downstream edge of the opening downstream of the gas collection chamber and, secondly, the diameter of the wheel, is greater than 2, especially equal to 3 when the first report is equal to 1.
  • the chamber is connected by a conduit to a gas storage tank, optionally removable, or to a gas treatment unit collected in the chamber.
  • the gas collection chamber is connected to means for evacuation or treatment of the collected gas (s).
  • FIG. 1 is a schematic representation of principle, in axial section along the axis of rotation of the wheel of a turbine, an installation according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of detail II in FIG. 1;
  • FIG. 3 is an enlarged view of detail III in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a section along the line IV-IV in Figure 3;
  • - Figure 5 is a view similar to Figure 2, for an installation according to a second embodiment of the invention
  • - Figure 6 is a view similar to Figure 3 for an installation according to a third embodiment of the invention.
  • the installation I shown in FIGS. 1 and 2 comprises a turbine 1 of the Francis type whose wheel 2 is intended to be rotated about a vertical axis X 2 by a forced flow E coming from a reservoir. R water delimited by a dyke D.
  • a shaft 3 integral with the wheel 2 is coupled to an alternator 4 which delivers an alternating current to a not shown network, depending on the rotation of the wheel 2.
  • the installation I thus allows to converting the hydraulic energy of the flow E into electrical energy.
  • the installation I may comprise several turbines 1 supplied from the water reservoir R.
  • the shaft 3 can be coupled to a mechanical assembly, in which case the installation I converts the hydraulic energy of the flow E into mechanical energy.
  • a supply line 5 makes it possible to bring the flow E to the wheel 2 and extends between the water container R and a tank 6 equipped with guides 61 which make it possible to regulate the flow E.
  • a pipe 8 is provided downstream of the turbine 1 to evacuate the flow E and return it to the bed of a river or river from which the reservoir R. is formed.
  • a control unit 10 is provided for controlling the turbine 1, in particular as a function of the electricity requirements of the network supplied from the alternator 4.
  • the unit 10 is capable of defining several operating points of the installation I and to address, respectively to the alternator 4 and the directors 61, control signals Si and S 2 .
  • a device 200 is immersed in the water container R to impose the water towards the mouth 51 of the pipe 5 an upward movement. It is noted E 0 the flow of water in the water reservoir R in the direction of the mouth 51. This flow takes place generally in the direction of the dam D.
  • the device 200 includes a first panel 202 which extends over substantially the entire width of the water reservoir R, that is to say the size of this water reservoir parallel to the dike D.
  • the device 200 also comprises a second panel 204 substantially parallel to the first panel 202 and which also extends over substantially the entire width of the water reservoir R.
  • the panel 202 With respect to the direction of flow of the water in the water reservoir R, the panel 202 is upstream of the panel 204. In the case of a water retention R of large width, the panels 202 and
  • the panel 204 may extend over only a portion of the width of the water reservoir, provided that all the water intended to enter the pipe 5 passes between these panels. To do this, partitions perpendicular to the dike D may be provided to isolate the mouth 51 of a portion of the water reservoir R.
  • the panel 202 is supported by feet 206 which are regularly spaced, on the length of the panel, so that the lower edge 208 of the panel 202 extends at a height H 1 nonzero relative to the bottom F of the water reservoir R.
  • the heights of the feet 206 and the panel 202 are chosen such that the latter exceeds the surface S E of the water in the water reservoir R.
  • the panel 204 rests, meanwhile, on the bottom F and its upper edge 210 is immersed in the water retainer R, at a depth Pi which depends on the level of the water in the reservoir R.
  • Bracing rods 212 are installed between the panels 202 and 204, which gives a good stability to the device 200. Note V 2 oo the volume defined between the panels 202 and 204.
  • the flow E 0 which is directed towards the mouth 51 of the pipe 5 must necessarily pass above the upper edge 210 of the panel 204.
  • the flow E 0 must have an upward movement in the volume V 20O -
  • the flow E 0 must necessarily pass under this panel and enter the volume V 2 oo where it necessarily has the aforementioned upward movement.
  • the flow E 0 enters between the panels 202 and 204 by passing through a first passage 214 defined, in height, between the edge 208 and the bottom F and, in width, between two at least the feet 206. 214, the flow E 0 has an upward movement, inside the volume V 2 oo, until pouring towards the downstream part of the restraint R, between the panel 204 and the dike D, to engage in 5. This discharge of the flow E 0 takes place at through a passage 216 defined between the upper edge 210 of the panel 204 and the surface S E.
  • the water constituting this flow is subjected to decreasing pressure.
  • the water pressure is important near the bottom F, while it decreases substantially in the vicinity of the surface S E , since this pressure is proportional to the depth of the water.
  • the upward movement of the flow E 0 in the volume V 2 oo has the effect of reducing the pressure to which the flow E 0 is subjected, to the point that bubbles B of methane or other gases are formed in the flow E 0 , close to the surface S E.
  • Means for collecting and recovering the methane bubbles thus released are provided in the form of a raft 400 floating on the surface S E and immobilized above the volume V 20 O and the panel 204.
  • This raft 400 comprises a flange 402 ensuring its flotation, and a cap 404 of concave shape, the concavity is turned towards the surface S E.
  • bubbles B of methane and / or other gases that reach the surface of the water reservoir R, inside the coil 402 can be recovered by a collection chamber 412 formed by the cap 404.
  • the cap 404 is connected by a flexible conduit 406 to a tank 420 supported by the dike D and in which are stored the gases recovered in the chamber 412.
  • the tank 420 may be removable, to be replaced when it is full.
  • the flow E 0 may comprise several gases and bubbles B may be different gas mixtures, these different gases being collected by the raft 400 and conveyed to the tank 420.
  • the panels 202 and 204 may be made of metal, concrete or composite or synthetic material. They are immobilized inside the water reservoir R by means not shown such as, for example, anchoring studs and / or legs of forces bearing on the dike D.
  • the conduit 8 comprises a part upstream 81 substantially vertical, frustoconical and centered on the axis of rotation X 2 of the wheel 2.
  • the duct 8 also comprises a downstream portion 82 centered on a substantially horizontal axis X 82 .
  • the X axis 82 is substantially horizontal in that it forms with an horizontal plane an angle less than 20 °.
  • the X axis 82 can be slightly ascending in the direction of the flow E.
  • a bend 83 at 90 ° connects the parts 81 and 82 of the duct 8.
  • the value of the angle formed by the elbow 83 may be less than 90 °.
  • V 8 the internal volume of the duct 8.
  • a chamber 12 is formed above the portion 82 of the duct 8 and communicates with the volume V 8 by means of several openings 14 formed in the wall 16 of the duct 8, in the upper part of this wall.
  • the openings 14 are distributed along the length of the portion 82, along the X axis 82 .
  • the chamber 12 thus makes it possible to recover a substantial part of the methane released by the flow E, thus preventing this methane from spreading to the atmosphere.
  • the chamber 12 is connected by a pipe 18 to a tank 20 in which the methane can be accumulated.
  • a valve 22 makes it possible to control the circulation of the methane from the chamber 12 to the tank 20.
  • the unit 10 controls the tap 22 by a signal S 3 .
  • the chamber 12 makes it possible to collect the various gases that are released due to the pressure drop of the flow E in the turbine 1 and, when the above methane is mentioned, this also concerns the other gases.
  • the tank 20 may be removable, in order to be replaced when it is full.
  • a treatment unit for these gases can be provided, in order to make them less harmful with respect to the ambient atmosphere.
  • This unit may include a burner that produces calories.
  • the distance, taken parallel to the X axis 82 between the axis X 2 and the upstream edge 121 of the chamber 12.
  • d 2 the distance, taken parallel to the axis X 82 , between the X axis 2 and the downstream edge 122 of the chamber 12.
  • the edges 121 and 122 respectively form the upstream edge of the opening upstream 14 and the downstream edge of the opening 14 downstream.
  • the distance di is greater than 5 meters, preferably equal to about 10 meters, while the distance d 2 is greater than 10 meters, preferably equal to About 15 meters.
  • the ratio di / D 2 is greater than 1, for example equal to 2, while the ratio d 2 / D 2 is greater than 2, for example equal to 3 when di / D 2 is 2.
  • the chamber 12 is delimited by a steel shell 24 which is attached to the upper portion 161 of the wall 16 and is connected sealingly there, for example by welding.
  • the shell may be made of a material different from steel, in particular synthetic material or concrete.
  • the chamber 12 may be replaced by a plurality of individual chambers distributed along the portion 82 of the conduit 8, each of these chambers being connected by one or more openings to the internal volume V 8 of the 8.
  • the chamber or chambers 12 complete the action of the device 200 and the raft
  • the downstream panel 204 is formed of a fixed part 2042 immobilized in the water retainer R and a mobile part 2044 controlled by a jack 2046 mounted on the fixed part 2042.
  • the movable part 2044 is capable of vertical movement relative to the fixed part, as represented by the double arrow Fi, which makes it possible to adjust the position of the upper edge 210 of the panel 204 with respect to the surface of the water S E , so that the output passage 216 of the volume V 2 oo can maintain a preset height.
  • the depth P 1 at which the edge 210 is located can be adjusted by means of the jack 2046.
  • the upstream panel 202 is fixed and its upper edge protrudes from the surface of the water S E. It defines with the downstream panel 204 a volume V 2 oo in which an upward movement is imposed by the device 200 to a flow E 0 intended to enter the mouth 51 of the penstock 5, which induces the formation of bubbles. gas B, as in the first embodiment.
  • the raft 400 used in this embodiment is immobilized above the volume V 2 oo and equipped with a flare 418 mounted on its cap 404, which makes it possible to burn the gases, such as methane, which migrate in the form of bubbles B to the chamber 412 defined by the cap 404. These gases are then destroyed by combustion and the gases resulting from this combustion, mainly CO 2 , have a lesser influence on the greenhouse effect than methane.
  • the panel 202 may also be provided at least in part vertically movable.
  • the feet 206 may be telescopic or the panel 202 may be floating and guided vertically by a frame fixed on the bottom F. Its upper edge always exceeds above the surface S E.
  • the means not shown such as moorings fixed to the panel 202, are provided to retain the raft 400 above the volume 200 and the passage 216.
  • means for collecting gas bubbles created by the upward movement of the flow E 0 in the device 200 can be supported by the upper part of the panel 202, so that it It is not necessary to resort to a raft.
  • Each chamber 12 is delimited by a sealed steel shell 24 attached to the upper part 161 of the wall 16 of the duct 8.
  • the various chambers are interconnected by portions, a conduit 18 which connects them collectively to a tank, such as the tank 20 of the first embodiment, or to a unit for processing the collected gases.
  • the ratio di / D 2 is greater than 1 while the ratio d 2 / D 2 is greater than 2 and di / D 2 .
  • the structure of the device 200 and the raft 400 is relatively simple to implement, so that it can be used not only for new installations but also for the rehabilitation of existing facilities.
  • the invention is not limited to installations comprising a turbine
  • Francis It can be implemented in all installations comprising a turbine of another type, for example a Kaplan turbine or a bulb turbine, in which one or more gases dissolved in water can be released due to the passage of a forced water flow through the turbine.
  • a turbine of another type for example a Kaplan turbine or a bulb turbine, in which one or more gases dissolved in water can be released due to the passage of a forced water flow through the turbine.
  • the existing exhaust duct may be extended to allow the establishment of the gas collection chamber.
  • the gas collection chamber may be formed by a "bell" type device disposed at the outlet of the evacuation pipe, for example on a raft floating on the surface of the stream, downstream of the installation, or hooked to the downstream end of the vent pipe.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

Cette installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique comprend au moins une turbine hydraulique, une retenue d'eau (R) et une conduite d'alimentation (5) de la turbine en eau (E) provenant de la retenue d'eau. L'installation comprend également un dispositif (200) immergé dans la retenue d'eau et apte à imposer un mouvement ascendant à un flux d'eau (E0) progressant dans la retenue d'eau (R), en direction de l'embouchure (51 ) de la conduite d'alimentation (5) et des moyens (400) de collecte de gaz, disposés au-dessus d'une partie (V2oo) du dispositif (200) dans laquelle a lieu le mouvement ascendant du flux d'eau (E0).

Description

INSTALLATION DE CONVERSION D'ENERGIE HYDRAULIQUE EN ENERGIE
MECANIQUE OU ELECTRIQUE
La présente invention a trait à une installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, une telle installation comprenant une turbine hydraulique destinée à être traversée par un écoulement forcé d'eau provenant d'une retenue d'eau, telle qu'un réservoir de barrage ou équivalent.
Dans certaines conditions, un barrage hydroélectrique peut être une source de gaz à effet de serre. En effet, par exemple en milieu tropical, la décomposition de la matière organique d'origine végétale ou géologique qui est immergée dans la retenue d'eau peut conduire à la formation de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2) ou d'autres gaz. Un tel phénomène se produit notamment dans les retenues d'eau bordées de forêts ou lorsque la retenue d'eau a été créée au dessus d'une forêt pré-existante. Le méthane se forme principalement dans les zones du réservoir pauvres en oxygène, c'est-à-dire au voisinage du fond et des rives stagnantes du réservoir. Le dioxyde de carbone se forme principalement en surface. Le méthane a un effet de serre plus important que le dioxyde de carbone.
Les gaz ainsi formés peuvent être rejetés dans l'atmosphère par différentes voies. Ils sont émis par diffusion et par ébullition, ces phénomènes pouvant être repartis sur la totalité de la surface de la retenue d'eau et ne pouvant, en pratique, pas être évités. Ces gaz sont également émis au niveau des turbines du barrage dans la mesure où, en traversant les turbines, l'eau subit une forte chute de pression. En effet, avant de traverser la turbine, l'eau est à une pression élevée qui dépend de la profondeur de la prise d'eau de la conduite d'alimentation dans la retenue d'eau, de sorte qu'une quantité importante de chaque gaz a pu dissoute dans l'eau. En sortie de turbine, l'eau est à pression relativement basse, c'est-à- dire à une pression proche de la pression atmosphérique, de sorte que l'eau est moins susceptible de contenir du gaz dissous. Une quantité relativement importante de méthane et d'autres gaz dissous dans l'eau est donc susceptible d'être libérée par ébullition du fait de l'abaissement de la pression de l'eau résultant de son passage à travers la ou les turbines d'un barrage.
Dans certaines installations, telles que celles connues de l'article « Mitigation and recovery of méthane émissions from tropical hydroelectrics dams » de L. Bambace, F. Ramos, I. Lima et R. Rosa, paru dans ENERGY (vol.
32, nO), il est connu d'installer dans une retenue d'eau des boîtes en métal qui empêchent l'eau proche du fond de pénétrer dans une conduite d'alimentation d'une turbine. Ceci évite le dégazage dans la turbine mais ne permet pas de traiter l'eau chargée en gaz qui reste au fond de la retenue. Des systèmes supplémentaires indépendants des boîtes en métal, avec pompes et rotors de pulvérisation, doivent être utilisés, pour dégazer l'eau, ce qui est consommateur d'énergie et complexe à mettre en place et à faire fonctionner.
C'est à ce problème qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant de limiter l'émission des gaz à effet de serre dans les installations hydrauliques, telles que les barrages, et ce, sans perturber le fonctionnement de ces installations.
A cet effet, l'invention concerne une installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, cette installation comprenant au moins une turbine hydraulique, une retenue d'eau et une conduite d'alimentation de la turbine en eau provenant de la retenue d'eau. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un dispositif immergé dans la retenue d'eau et apte à imposer un mouvement ascendant à un flux d'eau progressant dans la retenue d'eau en direction de l'embouchure de la conduite d'alimentation et
- des moyens de collecte de gaz disposés au-dessus d'une partie de ce dispositif dans laquelle a lieu le mouvement ascendant du flux d'eau.
Grâce à l'invention, le dispositif permet de faire remonter l'eau qui se dirige vers la conduite d'alimentation, de telle sorte que cette eau subit une décompression de nature à libérer, par ébullition, les gaz qu'elle contient, tels que le méthane. Ces gaz s'échappent jusqu'à la surface de la retenue d'eau, au voisinage du dispositif. Les moyens de collecte de gaz permettent alors de récupérer ces gaz avant qu'ils ne se dissipent dans l'atmosphère. L'invention permet que l'eau dirigée vers la ou les turbines soit relativement peu chargée en gaz dissous, de sorte que la détente qui se produit lors du passage de l'écoulement forcé dans la turbine génère peu de bulles de gaz en sortie de turbine. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention pris dans toute combinaison techniquement admissible, l'installation peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- Le dispositif comprend au moins deux panneaux disposés dans la retenue d'eau et définissant entre eux un volume de circulation ascendante du flux d'eau.
- Parmi ces deux panneaux, un premier panneau est situé en amont du deuxième panneau, selon le sens général d'écoulement de l'eau dans la retenue d'eau, et le premier panneau s'étend à distance du fond de la retenue d'eau, un passage d'entrée du flux d'eau dans le volume de circulation ascendante étant ménagé entre un bord inférieur du premier panneau et le fond de la retenue d'eau. Avantageusement, le premier panneau dépasse de la surface de l'eau dans la retenue.
- Le deuxième panneau s'étend jusqu'au fond de la retenue d'eau et un passage de sortie du flux d'eau par rapport au volume de circulation ascendante est ménagé entre un bord supérieur du deuxième panneau et la surface de la retenue d'eau.
- Les panneaux sont fixes. En variante, les panneaux sont au moins en partie mobiles verticalement, ce qui permet d'adapter leur fonctionnement à la hauteur de la retenue d'eau qui peut varier selon les saisons. - Les moyens de collecte de gaz comprennent une chambre de collecte de gaz formée par une structure concave dont la concavité est tournée vers une partie du dispositif et qui est ouverte vers le bas.
- La structure concave est flottante à la surface de la retenue d'eau. Elle peut être disposée sensiblement au-dessus du volume de circulation ascendante et du bord supérieur du deuxième panneau.
- Il est prévu un conduit d'évacuation d'un écoulement d'eau en aval de la turbine, ainsi qu'au moins une chambre de collecte de gaz, en communication fluidique avec le volume interne du conduit.
- Au moins une chambre de collecte de gaz est en communication fluidique avec une zone supérieure du volume interne du conduit, dans une partie sensiblement horizontale du conduit, alors que la ou les chambre(s) est ou sont reliée(s) au volume interne du conduit par une ou plusieurs ouvertures qui sont réparties parallèlement à un axe longitudinal de la partie sensiblement horizontale du conduit et alors que la chambre est délimitée par une coque rapportée sur la partie supérieure d'une paroi du conduit et qui y est raccordée de façon étanche.
- La chambre est unique et reliée au volume interne du conduit par plusieurs ouvertures. - Plusieurs chambres sont réparties sur la longueur de la partie sensiblement horizontale du conduit et reliées chacune par au moins une ouverture au volume interne du conduit.
- Un premier rapport entre la distance, prise parallèlement à un axe central de la partie horizontale du conduit, entre, d'une part, l'axe de rotation de la roue de la turbine hydraulique et le bord amont de l'ouverture la plus amont de la chambre de collecte de gaz et, d'autre part, le diamètre de la roue est supérieur à 1 , notamment égal à 2, et un deuxième rapport entre la distance, prise parallèlement à l'axe central, entre l'axe de rotation de la roue et le bord aval de l'ouverture la plus aval de la chambre de collecte de gaz et, d'autre part, le diamètre de la roue, est supérieur à 2, notamment égal à 3 lorsque le premier rapport est égal à 1.
- La chambre est reliée par un conduit à une cuve d'accumulation de gaz, éventuellement amovible, ou à une unité de traitement des gaz collectés dans la chambre.
- La chambre de collecte de gaz est raccordée à des moyens d'évacuation ou de traitement du ou des gaz collecté(s).
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'une installation conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique de principe, en section axiale selon l'axe de rotation de la roue d'une turbine, d'une installation conforme à l'invention ;
- la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail II à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle du détail III à la figure 1 ;
- la figure 4 est une section selon la ligne IV-IV à la figure 3 ;
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 2, pour une installation conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 6 est une vue analogue à la figure 3 pour une installation conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention.
L'installation I représentée aux figures 1 et 2 comprend une turbine 1 de type Francis dont la roue 2 est destinée à être mise en rotation, autour d'un axe vertical X2, par un écoulement forcé E provenant d'une retenue d'eau R délimitée par une digue D. Un arbre 3 solidaire de la roue 2 est couplé à un alternateur 4 qui délivre un courant alternatif à un réseau non représenté, en fonction de la rotation de la roue 2. L'installation I permet donc de convertir l'énergie hydraulique de l'écoulement E en énergie électrique. L'installation I peut comprendre plusieurs turbines 1 alimentées à partir de la retenue d'eau R.
En variante, l'arbre 3 peut être couplé à un ensemble mécanique, auquel cas l'installation I convertit l'énergie hydraulique de l'écoulement E en énergie mécanique. Une conduite d'alimentation 5 permet d'amener l'écoulement E à la roue 2 et s'étend entre la retenue d'eau R et une bâche 6 équipée de directrices 61 qui permettent de réguler l'écoulement E.
Un conduit 8 est prévu en aval de la turbine 1 pour évacuer l'écoulement E et le renvoyer vers le lit d'une rivière ou d'un fleuve à partir de laquelle ou duquel est formée la retenue R.
Une unité de commande 10 est prévue pour piloter la turbine 1 en fonction, notamment, des besoins en électricité du réseau alimenté à partir de l'alternateur 4. L'unité 10 est capable de définir plusieurs points de fonctionnement de l'installation I et d'adresser, respectivement à l'alternateur 4 et aux directrices 61 , des signaux de commande Si et S2.
Un dispositif 200 est immergé dans la retenue d'eau R pour imposer à l'eau se dirigeant vers l'embouchure 51 de la conduite 5 un mouvement ascendant. On note E0 l'écoulement d'eau dans la retenue d'eau R, en direction de l'embouchure 51. Cet écoulement a lieu globalement en direction de la digue D. Le dispositif 200 comprend un premier panneau 202 qui s'étend sur sensiblement toute la largeur de la retenue d'eau R, c'est-à-dire la dimension de cette retenue d'eau parallèle à la digue D. Le dispositif 200 comprend également un deuxième panneau 204 sensiblement parallèle au premier panneau 202 et qui s'étend également sur sensiblement toute la largeur de la retenue d'eau R.
Par rapport au sens d'écoulement de l'eau dans la retenue d'eau R, le panneau 202 est en amont du panneau 204. Dans le cas d'une retenue d'eau R de grande largeur, les panneaux 202 et
204 peuvent s'étendre sur une partie seulement de la largeur de la retenue d'eau, pour autant que toute l'eau destinée à pénétrer dans la conduite 5 transite entre ces panneaux. Pour ce faire, des cloisons perpendiculaires à la digue D peuvent être prévues afin d'isoler l'embouchure 51 d'une partie de la retenue d'eau R. Le panneau 202 est supporté par des pieds 206 qui sont régulièrement espacés, sur la longueur du panneau, de telle sorte que le bord inférieur 208 du panneau 202 s'étend à une hauteur H1 non nulle par rapport au fond F de la retenue d'eau R. Les hauteurs des pieds 206 et du panneau 202 sont choisies telles que celui-ci dépasse de la surface SE de l'eau dans la retenue d'eau R. Le panneau 204 repose, quant à lui, sur le fond F et son bord supérieur 210 est immergé dans la retenue d'eau R, à une profondeur Pi qui dépend du niveau de l'eau dans la retenue R.
Des tiges de contreventement 212 sont installées entre les panneaux 202 et 204, ce qui confère une bonne stabilité au dispositif 200. On note V2oo le volume défini entre les panneaux 202 et 204.
Comme le panneau 204 est en appui sur le fond F de la retenue d'eau R, l'écoulement E0 qui se dirige vers l'embouchure 51 de la conduite 5 doit nécessairement passer au dessus du bord supérieur 210 du panneau 204. Pour ce faire, l'écoulement E0 doit avoir un mouvement ascendant dans le volume V20O- Comme le panneau 202 dépasse de la surface SE, l'écoulement E0 doit nécessairement passer sous ce panneau et pénétrer dans le volume V2oo où il a nécessairement le mouvement ascendant précité.
L'écoulement E0 pénètre entre les panneaux 202 et 204 en passant à travers un premier passage 214 défini, en hauteur, entre le bord 208 et le fond F et, en largeur, entre deux au moins des pieds 206. A partir du passage 214, l'écoulement E0 a un mouvement ascendant, à l'intérieur du volume V2oo, jusqu'à se déverser vers la partie aval de la retenue R, entre le panneau 204 et la digue D, pour s'engager dans la conduite 5. Ce déversement de l'écoulement E0 a lieu à travers un passage 216 défini entre le bord supérieur 210 du panneau 204 et la surface SE.
Ce mouvement ascendant de l'écoulement E0, dans le volume V2oo et vers le passage 216, est obtenu sans mise en œuvre d'une pompe ou d'un autre matériel de mise en mouvement de l'eau. Il résulte de l'écoulement naturel de l'eau dans la retenue (R).
Du fait du mouvement ascendant de l'écoulement E0 dans le volume V2oo, l'eau constituant cet écoulement est soumise à une pression décroissante. En effet, la pression d'eau est importante au voisinage du fond F, alors qu'elle diminue sensiblement au voisinage de la surface SE, puisque cette pression est proportionnelle à la profondeur de l'eau. Ainsi, le mouvement ascendant de l'écoulement E0 dans le volume V2oo a pour effet de diminuer la pression à laquelle est soumis l'écoulement E0, au point que des bulles B de méthane ou d'autres gaz se forment dans l'écoulement E0, à proximité de la surface SE. En d'autres termes, le fait d'imposer à l'écoulement E0 un mouvement vertical ascendant, dans le volume V2oo, avant de pénétrer dans l'embouchure 51 de la conduite 5 a pour effet de l ibérer, par ébull ition, le méthane et les autres gaz présents dans cet écoulement.
Des moyens de collecte et de récupération des bulles de méthane ainsi libérées sont prévus sous la forme d'un radeau 400 flottant sur la surface SE et immobilisé au-dessus du volume V20O et du panneau 204. Ce radeau 400 comprend un boudin 402 assurant sa flottaison, ainsi qu'une coiffe 404 de forme concave, dont la concavité est tournée vers la surface SE. Ainsi, des bulles B de méthane et/ou d'autres gaz qui parviennent à la surface de la retenue d'eau R, à l'intérieur du boudin 402, peuvent être récupérées par une chambre de collecte 412 formée par la coiffe 404.
La coiffe 404 est reliée par un conduit souple 406 à une cuve 420 supportée par la digue D et dans laquelle sont stockés les gaz récupérés dans la chambre 412. La cuve 420 peut être amovible, afin d'être remplacée lorsqu'elle est pleine.
En pratique, l'écoulement E0 peut comprendre plusieurs gaz et des bulles B peuvent être des mélanges de gaz différents, ces différents gaz étant collectés par le radeau 400 et acheminé à la cuve 420. Les panneaux 202 et 204 peuvent être réalisés en métal, en béton ou en matériau composite ou synthétique. Ils sont immobilisés à l'intérieur de la retenue d'eau R par des moyens non représentés tels que, par exemple, des plots d'ancrage et/ou des jambes de forces prenant appui sur la digue D. Le conduit 8 comprend une partie amont 81 sensiblement verticale, tronconique et centrée sur l'axe de rotation X2 de la roue 2. Le conduit 8 comprend également une partie aval 82 centrée sur un axe X82 sensiblement horizontal. Au sens de la présente demande, l'axe X82 est sensiblement horizontal en ce sens qu'il forme avec un plan horizontal un angle inférieur à 20°. En pratique, l'axe X82 peut être légèrement ascendant dans le sens de l'écoulement E. Un coude 83, à 90° relie les parties 81 et 82 du conduit 8. La va leur de l'angle formé par le coude 83 peut être inférieure à 90°. On note V 8 le volume interne du conduit 8.
Une chambre 12 est ménagée au-dessus de la partie 82 du conduit 8 et communique avec le volume V8 au moyen de plusieurs ouvertures 14 pratiquées dans la paroi 16 du conduit 8, en partie supérieure de cette paroi. Les ouvertures 14 sont réparties sur la longueur de la partie 82, le long de l'axe X82.
Ainsi, lorsque des bulles B de méthane se forment dans l'écoulement E, en sortie de la turbine 1 , du fait de l'abaissement de la pression de cet écoulement E résultant du passage de l'écoulement à travers la roue 2, ces bulles migrent vers la partie supérieure S8 du volume V8 dans sa partie aval 82 et traversent les ouvertures 14, comme représenté par les flèches Fi aux figures 2 et 3, de telle sorte que la chambre 12 collecte une partie du gaz présent dans l'écoulement E.
La chambre 12 permet donc de récupérer une partie substantielle du méthane libéré par l'écoulement E, évitant ainsi que ce méthane ne se propage vers l'atmosphère.
La chambre 12 est reliée par un tuyau 18 à une cuve 20 dans laquelle peut être accumulé le méthane. Un robinet 22 permet de contrôler la circulation du méthane de la chambre 12 vers la cuve 20. L'unité 10 commande le robinet 22 par un signal S3. En pratique, la chambre 12 permet de collecter les différents gaz qui sont libérés du fait de la chute de pression de l'écoulement E dans la turbine 1 et, lorsqu'on mentionne le méthane ci-dessus, ceci concerne également les autres gaz. La cuve 20 peut être amovible, afin d'être remplacée lorsqu'elle est pleine.
A la place d'une cuve 20 de stockage du ou des gaz collectés dans la chambre 12, on peut prévoir une unité de traitement de ces gaz, afin de les rendre moins nocifs par rapport à l'atmosphère ambiante. Cette unité peut comprendre un brûleur qui permet de produire des calories.
On note di la distance, prise parallèlement à l'axe X82, entre l'axe X2 et le bord amont 121 de la chambre 12. On note d2 la distance, prise parallèlement à l'axe X82, entre l'axe X2 et le bord aval 122 de la chambre 12. Les bords 121 et 122 forment respectivement le bord amont de l'ouverture 14 la plus amont et le bord aval de l'ouverture 14 la plus aval. Pour une installation dont la roue 2 a un diamètre D2 de 5 mètres environ, la distance di est supérieure à 5 mètres, de préférence égale à 10 mètres environ, alors que la distance d2 est supérieure à 10 mètres, de préférence égale à 15 mètres environ. On peut considérer que le rapport di/D2 est supérieur à 1 , par exemple égal à 2, alors que le rapport d2/D2 est supérieur à 2, par exemple égal à 3 lorsque di/D2 vaut 2. Ces valeurs sont indicatives et peuvent être adaptées à la configuration du conduit 8, notamment en cas de réhabilitation d'un barrage existant.
La chambre 12 est délimitée par une coque 24 en acier qui est rapportée sur la partie supérieure 161 de la paroi 16 et y est raccordée de façon étanche, par exemple par soudage. La coque peut être réalisée dans un matériau différent de l'acier, notamment en matériau synthétique ou en béton.
La construction relativement simple de l'ensemble formé des pièces 18 à 24 permet d'envisager de modifier des installations existantes afin de récupérer les gaz à effet de serre, tel que le méthane. Bien entendu, l'installation peut également être mise en œuvre avec des installations neuves.
Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, la chambre 12 peut être remplacée par plusieurs chambres individuelles réparties le long de la partie 82 du conduit 8, chacune de ces chambres étant reliées par une ou plusieurs ouvertures au volume intérieur V8 du conduit 8. La ou les chambres 12 complètent l'action du dispositif 200 et du radeau
400 pour récupérer les bulles de gaz qui se forment dans l'installation I. L'usage de ces chambres 12 n'est toutefois pas obligatoire. Dans le second mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 5, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques.
Dans ce mode de réalisation, le panneau aval 204 est formé d'une partie fixe 2042 immobilisée dans la retenue d'eau R et d'une partie mobile 2044 commandée par un vérin 2046 monté sur la partie fixe 2042. La partie mobile 2044 est susceptible de mouvement verticaux par rapport à la partie fixe, comme représenté par la double flèche Fi, ce qui permet d'ajuster la position du bord supérieur 210 du panneau 204 par rapport à la surface de l'eau SE, de telle sorte que le passage de sortie 216 du volume V2oo peut conserver une hauteur préétablie. En d'autres termes, la profondeur P1 à laquelle se trouve le bord 210 peut être réglée grâce au vérin 2046.
Ceci permet de tenir compte de la hauteur d'eau dans la retenue R, cette hauteur pouvant varier en fonction des précipitations. Plus la profondeur Pi est faible, plus l'écoulement E0 doit passer près de la surface E0 et plus le phénomène de formation des bulles B est accentué. Toutefois, la valeur de Pi est conservée supérieure à une valeur minimale, afin de ne pas provoquer de turbulence pouvant nuire au rendement de l'installation.
Le panneau amont 202 est fixe et son bord supérieur dépasse de la surface de l'eau SE. Il définit avec le panneau aval 204 un volume V2oo dans lequel un mouvement ascendant est imposé par le dispositif 200 à un écoulement E0 destiné à pénétrer dans l'embouchure 51 de la conduite forcée 5, ce qui induit la formation de bulles de gaz B, comme dans le premier mode de réalisation.
Le radeau 400 utilisé dans ce mode de réalisation est immobilisé au-dessus du volume V2oo et équipé d'une torchère 418 montée sur sa coiffe 404, ce qui permet de brûler les gaz, tel que le méthane, qui migrent sous forme de bulles B vers la chambre 412 définie par la coiffe 404. Ces gaz sont alors détruits par combustion et les gaz résultant de cette combustion, essentiellement du CO2, ont une moindre influence sur l'effet de serre que le méthane. Selon une variante non représentée de l'invention, le panneau 202 peut également être prévu au moins en partie mobile verticalement. Par exemple, les pieds 206 peuvent être télescopiques ou le panneau 202 peut être flottant et guidé verticalement par un cadre fixé sur le fond F. Son bord supérieur dépasse toutefois toujours au dessus de la surface SE.
Dans les deux modes de réalisation décrits, les moyens non représentés, tels que des amarres fixées sur le panneau 202, sont prévus pour retenir le radeau 400 au-dessus du volume 200 et du passage 216.
Selon une variante non représentée de l'invention, des moyens de collecte des bulles de gaz créées par le mouvement ascendant de l'écoulement E0 dans le dispositif 200 peuvent être supportées par la partie supérieure du panneau 202, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'avoir recours à un radeau. Dans le troisième mode de réalisation de l'invention représentée à la figure
6, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références.
D ans ce qui suit, on ne décrit que ce qui distingue ce mode de réalisation du précédent. Dans ce mode de réalisation, trois chambres 12, 12' et 12" sont reparties sur la longueur de la partie aval 82 du conduit 8, le long de l'axe X82- Ces chambres sont chacune reliée par une ouverture 14, 14', 14" à la partie supérieure S8 du volume intérieur V8 du conduit d'évacuation 8 de l'installation, de telle sorte qu'elles permettent de collecter les bulles B de méthane ou d'autres gaz à effet de serre qui se forment dans ce conduit.
Chaque chambre 12 est délimitée par une coque 24 en acier rapportée, de façon étanche, sur la partie supérieure 161 de la paroi 16 du conduit 8.
Les différentes chambres sont connectées entre elles par des portions, d'un conduit 18 qui les relie collectivement à une cuve, telle que la cuve 20 du premier mode de réalisation, ou à une unité de traitement des gaz collectés.
Comme dans le premier mode de réalisation, on note di et d2 les distances prises parallèlement à l'axe X82 entre l'axe de rotation de la roue de la turbine et, respectivement, le bord amont 121 de la chambre 12 et le bord aval 122 de la chambre 12. Avec les mêmes notations que pour le premier mode de réalisation, le rapport di/D2 est supérieur à 1 alors que le rapport d2/D2 est supérieur à 2 et à di/D2. Selon un mode de réalisation non représenté, chacune des chambres 12,
12' ou 12" peut être reliée au volume intérieur V8 du conduit e par plusieurs ouvertures, elles-mêmes reparties selon l'axe X82-
Quel que soit le mode de réalisation considéré, la structure du dispositif 200 et du radeau 400 est relativement simple à mettre en œuvre, de sorte qu'elle peut être utilisée non seulement pour des installations neuves mais également pour la réhabilitation d'installations existantes.
L'invention n'est pas limitée aux installations comprenant une turbine
Francis. Elle peut être mise en œuvre dans toutes les installations comprenant une turbine d'un autre type, par exemple une turbine Kaplan ou une turbine bulbe, dans lesquelles un ou des gaz dissous dans l'eau peuvent être libérés du fait du passage d'un écoulement d'eau forcé à travers la turbine.
D'autres variantes peuvent également être envisagées. Ainsi, la chambre
412 peut être supportée par un radeau flottant, tout en étant immergée dans la retenue d'eau, ce qui la rend moins sensible au vent et aux vagues que la chambre de la figure 2. Pour cela, il suffit de placer les flotteurs 402 sur le dessus de la coiffe 404. En outre, dans le cas d'une installation à réhabiliter, le conduit d'évacuation existant peut être prolongé pour permettre la mise en place de la chambre de collecte du gaz. En variante, la chambre de collecte de gaz peut être formée par un dispositif de type « cloche » disposé à la sortie du conduit d'évacuation, par exemple sur un radeau flottant à la surface du cours d'eau, en aval de l'installation, ou accroché à l'extrémité aval du conduit d'évacuation.
Les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes envisagés peuvent être combinées entre elles dans le cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation (I) de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, cette installation comprenant au moins une turbine hydraulique (1 ), une retenue d'eau (R) et une conduite (5) d'alimentation de la turbine en eau (E) provenant de la retenue d'eau, caractérisée en ce que l'installation comprend :
- un dispositif (200) immergé dans la retenue d'eau et apte à imposer un mouvement ascendant à un flux d'eau (E0) progressant dans la retenue d'eau (R) en direction de l'embouchure (51 ) de la conduite d'alimentation
(5) et
- des moyens (400) de collecte de gaz disposés au-dessus d'une partie (V2Oo) du dispositif dans laquelle a lieu le mouvement ascendant du flux d'eau (E0).
2. Installation selon la revendication 1 , caractérisée ne ce que le dispositif comprend au moins deux panneaux (202, 204) disposés dans la retenue d'eau (R) et définissant entre eux un volume (V2oo) de circulation ascendante du flux d'eau
(Eo).
3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que parmi les deux panneaux, un premier panneau (202) est situé en amont du deuxième panneau (204), selon le sens général d'écoulement (E0) de l'eau dans la retenue (R), et en ce que le premier panneau s'étend à distance (Hi) du fond (F) de la retenue d'eau, un passage (214) d'entrée du flux d'eau dans le volume de circulation ascendante (V2oo) étant ménagé entre un bord inférieur (208) du premier panneau et le fond (F) de la retenue d'eau.
4. Installation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier panneau (202) dépasse de la surface (SE) de l'eau de la retenue (R).
5. Installation selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le deuxième panneau (204) s'étend jusqu'au fond (F) de la retenue d'eau (R) et en ce qu'un passage (216) de sortie du flux d'eau par rapport au volume de circulation ascendante (V2Oo) est ménagé entre un bord supérieur (210) du deuxième panneau (204) et la surface (SE) de la retenue d'eau.
6. Installation selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les panneaux (202, 204) sont fixes.
7. Installation selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les panneaux (202, 204) sont au moins en partie (204) mobiles verticalement (Fi).
8. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de collecte de gaz comprennent une chambre (412) formée par une structure concave (404) dont la concavité est tournée vers une partie du dispositif (200) et qui est ouverte vers le bas.
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la structure concave est flottante (400) à la surface (SE) de la retenue d'eau (R).
10. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend également un conduit (8) de circulation d'un écoulement d'eau (E) en aval de la turbine (1 ) et en ce qu'au moins une chambre (12) de collecte de gaz est en communication fluidique avec le volume interne (V8) de ce conduit (8).
1 1. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'au moins une chambre (12 ; 12, 12', 12") de collecte de gaz est en communication fluidique avec une zone supérieure (S8) du volume interne (V8) du conduit (8), dans une partie sensiblement horizontale (82) du conduit, en ce que la ou les chambre(s) est ou sont reliée(s) au volume interne du conduit par une ou plusieurs ouvertures (14 ; 14, 14', 14") qui sont réparties parallèlement à un axe longitudinal (X82) de la partie sensiblement horizontale (82) du conduit (8) et en ce que la chambre (12) est délimitée par une coque (24) rapportée sur la partie supérieure (161 ) d'une paroi (16) du conduit (8) et qui y est raccordée de façon étanche.
12. Installation selon la revendication 1 , caractérisée en ce que la chambre
(12) est unique et reliée au volume interne du conduit par plusieurs ouvertures (14).
13. Installation selon la revendication 1 , caractérisée en ce que plusieurs chambres (12, 12', 12") sont réparties sur la longueur de la partie sensiblement horizontale (82) du conduit (8) et reliées chacune par au moins une ouverture (14, 14', 14") au volume interne (V8) du conduit (8).
14. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un premier rapport (di/D2) entre la distance (di), prise parallèlement à un axe central (X82) de la partie horizontale (82) du conduit (8), entre, d'une part, l'axe
(X2) de rotation de la roue (2) de la turbine hydraulique (1 ) et le bord amont (121 ) de l'ouverture (14) la plus amont de la chambre (12) de collecte de gaz et, d'autre part, le diamètre (D2) de la roue est supérieur à 1 , notamment égal à 2, et en ce qu'un deuxième rapport (d2/D2) entre la distance (d2), prise parallèlement à l'axe central (X82), entre l'axe (X2) de rotation de la roue (2) et le bord aval (122) de l'ouverture (14) la plus aval de la chambre (12) de collecte de gaz et, d'autre part, le diamètre (D2) de la roue, est supérieur à 2, notamment égal à 3 lorsque le premier rapport est égal à 1.
15. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre ( 1 2) est rel iée par u n condu it ( 18) à une cuve (20) d'accumulation de gaz, éventuellement amovible, ou à une unité de traitement des gaz collectés dans la chambre.
16. Installation selon l'une des revendications 8 à 15, caractérisée en ce que la chambre (12, 412) est raccordée à des moyens (20, 418, 420) d'évacuation ou de traitement du ou des gaz collectés.
PCT/FR2010/050094 2009-01-23 2010-01-22 Installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique Ceased WO2010084288A2 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AP2011005825A AP2011005825A0 (en) 2009-01-23 2010-01-22 Facility for converting water power into mechanical or electrical energy.
MX2011007816A MX2011007816A (es) 2009-01-23 2010-01-22 Instalacion de conversion de energia hidraulica en energia mecanica o electrica.
US13/144,677 US9003785B2 (en) 2009-01-23 2010-01-22 Installation for converting hydraulic energy into mechanical or electrical energy
CA2749744A CA2749744A1 (fr) 2009-01-23 2010-01-22 Installation de conversion d'energie hydraulique en energie mecanique ou electrique
CN2010800051304A CN102292134A (zh) 2009-01-23 2010-01-22 用于将水力能转化为机械能或电能的设施
EP10707569A EP2382023A2 (fr) 2009-01-23 2010-01-22 Installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0950419A FR2941470B1 (fr) 2009-01-23 2009-01-23 Installation de conversion d'energie hydraulique en energie mecanique ou electrique.
FR0950421A FR2941502A1 (fr) 2009-01-23 2009-01-23 Installation de conversion d'energie hydraulique en energie mecanique ou electrique.
FR0950419 2009-01-23
FR0950421 2009-01-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2010084288A2 true WO2010084288A2 (fr) 2010-07-29
WO2010084288A3 WO2010084288A3 (fr) 2010-09-30

Family

ID=42308019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2010/050094 Ceased WO2010084288A2 (fr) 2009-01-23 2010-01-22 Installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9003785B2 (fr)
EP (1) EP2382023A2 (fr)
CN (1) CN102292134A (fr)
AP (1) AP2011005825A0 (fr)
CA (1) CA2749744A1 (fr)
CL (1) CL2011001770A1 (fr)
CO (1) CO6400205A2 (fr)
EC (1) ECSP11011215A (fr)
MX (1) MX2011007816A (fr)
WO (1) WO2010084288A2 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100013232A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Alstom Hydro France Solid particle separator device and a hydraulic installation including such a device

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109778808B (zh) * 2018-10-30 2021-03-19 杭州江河水电科技有限公司 一种涵道式双向潮流电站系统
DK201870747A1 (en) * 2018-11-14 2020-06-23 Bollfilter Nordic Aps Filter candle and method for operating such filter candle
SE543689C2 (en) * 2019-10-04 2021-06-08 Mimbly Ab Improved filter assembly with self-cleaning
EP4423019A1 (fr) * 2021-10-27 2024-09-04 Bluemethane Group Ltd Procédé et appareil de récupération de méthane à partir d'un écoulement d'eau
CN115126643A (zh) * 2022-07-22 2022-09-30 上海燃气工程设计研究有限公司 一种潮汐波浪空气储能发电系统
JP2024126843A (ja) * 2023-03-08 2024-09-20 株式会社東芝 水力機械およびその制御方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3701428A (en) * 1970-07-17 1972-10-31 Ed Lesh Sewage disposal systems
US3675779A (en) * 1971-01-27 1972-07-11 Standard Oil Co Apparatus used in purifying waste water
US4826427A (en) * 1983-11-10 1989-05-02 Hyde King W Pilot burner with drain
US5091315A (en) * 1985-09-03 1992-02-25 The Board Of Trustees Of Stanford University Bioconversion reactor
DE3720302A1 (de) * 1987-06-19 1988-12-29 Imhof Ingbuero Gmbh Innenschwimmdecke
US5525229A (en) * 1994-09-14 1996-06-11 North Carolina State University Process and apparatus for anaerobic digestion
CA2337975C (fr) * 2001-02-26 2010-11-09 Hydroxyl Systems Inc. Systeme d'epuration des eaux usees
BRPI0605397B1 (pt) * 2006-03-31 2016-01-26 Alexandre Kemenes sistema e método de aproveitamento de biogás
CN100535065C (zh) * 2006-06-26 2009-09-02 青岛美露亚工艺品有限公司 人造珍珠用涂料及其生产方法
WO2008034205A1 (fr) 2006-09-22 2008-03-27 Imai Takeshi Système de collectage et de déshumidification du gaz méthane provenant des eaux profondes de lacs, de barrages ou de rivières, applicable à des centrales hydroélectriques, un captage des eaux pour les villes, les métropoles, les canaux d'irrigation
US7468133B1 (en) * 2006-10-27 2008-12-23 Gary William Norton Heated baffle anaerobic lagoon digester
BRPI0700558A (pt) * 2007-01-30 2008-09-16 Takeshi Imai toldo inflável para coleta de gás metano em usinas hidroelétricas
KR100797559B1 (ko) * 2007-10-01 2008-01-24 현대엔지니어링 주식회사 친환경 하천 및 호소 수력발전용 메탄 포집수조
US8734646B1 (en) * 2013-07-11 2014-05-27 Allen John Schuh Bioremediation treatment for human sanitary waste

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
L. BAMBACE; F. RAMOS; LIMA ET R. ROSA: "Mitigation and recovery of methane emissions from tropical hydroelectrics dams", ENERGY, vol. 32, no. 6

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100013232A1 (en) * 2008-07-18 2010-01-21 Alstom Hydro France Solid particle separator device and a hydraulic installation including such a device
US8182674B2 (en) * 2008-07-18 2012-05-22 Alstom Hydro France Solid particle separator device and a hydraulic installation including such a device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010084288A3 (fr) 2010-09-30
CN102292134A (zh) 2011-12-21
CO6400205A2 (es) 2012-03-15
US9003785B2 (en) 2015-04-14
US20110271675A1 (en) 2011-11-10
AP2011005825A0 (en) 2011-08-31
ECSP11011215A (es) 2011-08-31
CA2749744A1 (fr) 2010-07-29
MX2011007816A (es) 2011-09-21
CL2011001770A1 (es) 2012-02-24
EP2382023A2 (fr) 2011-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2382023A2 (fr) Installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique
EP2215308B1 (fr) Hausse fusible
EP3394424B1 (fr) Dispositif de recuperation d'energie sur de larges spectres de houles
EP2906818A1 (fr) Aérogénérateur birotor «en v» sur structure flottante de type spar
FR2958382A1 (fr) Plateforme flottante pour panneaux solaires
EP3276159B1 (fr) Installation pour produire de l'électricité
EP2307624A2 (fr) Chasse pour bachee a ouverture automatique et rapide
FR2948422A1 (fr) Hydrolienne air eau combine immergee ou semi-immergee a ballast
FR2941470A1 (fr) Installation de conversion d'energie hydraulique en energie mecanique ou electrique.
FR2941502A1 (fr) Installation de conversion d'energie hydraulique en energie mecanique ou electrique.
FR3031537A1 (fr) Systeme d'alimentation d'une turbine a partir d'une descente d'eau pluviale
CN116096993A (zh) 一种发电方法和发电系统
FR2864586A1 (fr) Dispositif flottant transformant les mouvements de la houle en oscillations synchrones pour actionner un elevateur a eau helicoidal qui remplit un reservoir alimentant une turbine hydroelectrique.
FR3068398B1 (fr) Dispositif de turbinage impliquant une chute d’eau provoquee par la mise en oeuvre d’un tube de venturi et installation hydraulique de production d’energie mettant en oeuvre un tel dispositif de turbinage
FR3022955A1 (fr) Dispositif permettant la recuperation d'energie sur de larges spectres de houles
BE1027368B1 (fr) Procédé et Système de génération électrique en continu à partir des marées
WO2019002750A1 (fr) Dispositif de turbinage impliquant une chute d'eau provoquée par la mise en oeuvre d'un tube de venturi et installation hydraulique de production d'énergie mettant en oeuvre un tel dispositif de turbinage
FR2850433A1 (fr) Unite hydraulique, en particulier hydroelectrique
BE1024212B1 (fr) Eolienne flottante
FR2891286A1 (fr) Vanne de barrage integrant une turbine
FR3012179A1 (fr) Centrale hydroelectrique flottante compacte
FR3029886A1 (fr) Support flottant comportant un compartiment rempli de gaz et de liquide
FR3132329A1 (fr) Dispositif hybride marémoteur, houlomoteur, générateur d'énergie électrique
FR3158985A1 (fr) Turbine flottante, installation de production d’électricité et procédé de production d’électricité
FR3116547A1 (fr) Dispositif de recuperation d’energie

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201080005130.4

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10707569

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2749744

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13144677

Country of ref document: US

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010707569

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010707569

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 5493/DELNP/2011

Country of ref document: IN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011001770

Country of ref document: CL

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11091592

Country of ref document: CO

Ref document number: MX/A/2011/007816

Country of ref document: MX

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: PI1006956

Country of ref document: BR

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01E

Ref document number: PI1006956

Country of ref document: BR

ENPW Started to enter national phase and was withdrawn or failed for other reasons

Ref document number: PI1006956

Country of ref document: BR

Free format text: PEDIDO RETIRADO EM RELACAO AO BRASIL POR NAO ATENDER AS DETERMINACOES REFERENTES A ENTRADA DO PEDIDO NA FASE NACIONAL E POR NAO CUMPRIMENTO DA EXIGENCIA FORMULADA NA RPI NO 2374 DE 05/07/2016