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WO2013110703A1 - Système à rendement élevé de production d'électricité à partir d'énergie solaire récoltée par des capteurs solaires thermiques et utilisant un moteur ditherme à source de chaleur externe - Google Patents

Système à rendement élevé de production d'électricité à partir d'énergie solaire récoltée par des capteurs solaires thermiques et utilisant un moteur ditherme à source de chaleur externe Download PDF

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Publication number
WO2013110703A1
WO2013110703A1 PCT/EP2013/051337 EP2013051337W WO2013110703A1 WO 2013110703 A1 WO2013110703 A1 WO 2013110703A1 EP 2013051337 W EP2013051337 W EP 2013051337W WO 2013110703 A1 WO2013110703 A1 WO 2013110703A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat
fluidic
valve
exchange zone
outlet
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/EP2013/051337
Other languages
English (en)
Inventor
Boris CHENAUD
Christophe CHAUBET
Christophe CONSEJO
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.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Montpellier
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite de Montpellier
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
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite de Montpellier filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority to EP13702204.2A priority Critical patent/EP2839120A1/fr
Publication of WO2013110703A1 publication Critical patent/WO2013110703A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • 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
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/003—Devices for producing mechanical power from solar energy having a Rankine cycle
    • F03G6/005—Binary cycle plants where the fluid from the solar collector heats the working fluid via a heat exchanger
    • 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
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/068—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having other power cycles, e.g. Stirling or transcritical, supercritical cycles; combined with other power sources, e.g. wind, gas or nuclear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/006—Methods of steam generation characterised by form of heating method using solar heat
    • 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
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
    • 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
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]

Definitions

  • the present invention relates to a system for converting solar energy into electrical and / or thermal energy with a high thermodynamic efficiency for the conversion into electrical energy that uses the solar energy harvested by solar thermal collectors, that is, that is to say sensors without photovoltaic panels, to transform it into electrical energy and / or heat according to the needs of the user.
  • the solar energy conversion system described in document DE102008039191 makes it possible to recover the energy from the conversion losses of photovoltaic panels, installed on and covering a large roof area of a building, and of use this energy as heat as a heat source for a Stirling cycle engine.
  • This system also provides heat to a hot water supply device.
  • the system comprises photovoltaic panels, a Stirling cycle heat engine, a hot water supply device, a first fluidic loop and a second fluidic loop, isolated from one another in fluid flow and thermally coupled thereto through a first heat exchanger.
  • the Stirling engine is here coupled to an alternator which converts the mechanical energy of the Stirling engine into electrical energy, and conventionally comprises a hot source and a cold source.
  • the first fluidic loop crossing the photovoltaic solar panels recovers heat from the conversion losses of the photovoltaic cells, then supplies the heat source of the engine with heat, then leaves directly towards the first exchanger and yields through the latter from the heat to the fluid passing through the second fluidic loop.
  • the first fluidic loop passes successively through a regulator and the cold source of the engine to then return to the photovoltaic panels.
  • the second fluidic loop passing through the first heat exchanger recovers heat not used by the heat engine, then gives a portion to the hot water supply device through a second heat exchanger.
  • the combined action of the energy recovery by the second fluidic loop and the expansion by the expander makes it possible to lower the temperature of the cold source and consequently to improve the thermodynamic efficiency of the engine.
  • This system has the disadvantage that not only is it applicable to large areas of photovoltaic panels, but that the disadvantages of the use of photovoltaic panels remain, namely the difficulty or impossibility of repairing the panels when they become defective, and the difficulty of recycling them.
  • one solution is to replace photovoltaic solar cells, optimized in terms of conversion efficiency into electrical energy, by solar thermal collectors, optimized in terms of conversion efficiency into thermal energy.
  • the system described by US Pat. No. 5,228,293 comprises an optical concentrator, a solar thermal sensor, a Stirling cycle heat engine, a first fluidic loop and a second fluidic loop, mutually isolated in terms of fluid flow and thermally coupled together. through the engine.
  • the solar thermal collector located at the focal point of the optical concentrator, is configured to convert solar radiation into heat and transfer it to the fluid flowing through the first fluidic loop at a temperature of about 370 degrees Celsius.
  • the heat engine is coupled to an alternator that converts the mechanical energy of the Stirling engine into electrical energy, and typically includes a hot source and a cold source.
  • the first fluidic loop passing through the solar thermal collector recovers heat converted from concentrated solar radiation, where appropriate is heated by a fossil fuel burner, and then supplies the heat source of the engine with heat, then returns directly to the solar thermal collector.
  • the second fluidic loop recovers heat at the cold source of the heat engine, then through a hot water supply device gives off heat and then through a radiator cooled by a fan gives up heat, then crossing a pump of The cooling system gives off heat and returns directly to the engine's cold source.
  • the combined action of heat recovery by the device in hot water supply, heat recovery by the radiator, heat recovery by the cooling pump has the effect of lowering the temperature of the cold source and as a consequence to improve the thermodynamic efficiency of the engine.
  • This system always has the disadvantage of being exploitable only on an industrial scale, because of the large extent of the reflector and a large focal length, required to reach a relatively high temperature of the solar thermal sensor of the order 400 degrees Celsius.
  • the technical problem is to increase the thermodynamic efficiency of a dithermic machine with external heat source, which thermal machine is fed on its hot source by heat from conventional solar thermal sensors, without optical concentrator, and covering the surface the size of an individual dwelling house.
  • the technical problem is to provide the architecture of a system for converting solar energy into electrical and thermal energy from conventional solar thermal sensors, without an optical concentrator, and covering the surface of the waist. of an individual dwelling house.
  • the subject of the invention is a system for converting solar energy into electrical and / or thermal energy, characterized in that it comprises
  • a plurality of solar thermal sensors configured to convert solar energy into heat and provide it to a first heat transfer fluid through a first heat exchange zone
  • a first transport fluidic loop containing the first heat transfer fluid having a second heat exchange zone coupled to the first heat exchange zone to receive the heat transferred by the solar thermal collectors, having a third heat exchange zone; heat and maintenance of a hot source temperature, and having a fourth exchange zone for recovering a preheating heat;
  • an external heat source ditherm thermal engine having a hot source at a hot source temperature having a fifth heat exchange zone coupled to the third heat exchange zone to receive heat transferred by the first heat transfer fluid, a cold source at a cold source temperature having a sixth heat exchange and maintenance zone of a cold source temperature, a mechanical energy shaping transmission element mechanical, the motor being configured to convert a portion of the heat supplied by the hot source into mechanical energy supplied to the mechanical transmission element, and to transfer heat, not converted to mechanical energy, to the cold source;
  • an electromechanical generator coupled to the heat engine through the mechanical transmission element and having at least two electrical terminals, configured to convert the mechanical energy of the engine into electrical energy
  • a second transport fluidic loop containing a second heat transfer fluid having a seventh heat exchange zone coupled to the sixth heat exchange zone for recovering heat supplied by the cold source, and having an eighth exchange zone to give up heat;
  • a heat pump having a third fluidic loop, the third fluidic loop, containing a third heat transfer fluid, having a ninth heat exchange zone coupled to the eighth zone for recovering heat transported by the second heat transfer fluid, having a tenth heat exchange zone coupled to the fourth heat exchange zone for delivering heat from the third heat transfer fluid to the first heat transfer fluid.
  • the solar energy conversion system comprises one or more of the following features:
  • the solar energy conversion system includes:
  • a heating water supply device having an eleventh heat exchange zone, the second fluid loop having a twelfth exchange zone coupled to the eleventh heat exchange zone for supplying heat from the second heat transfer fluid to the heat exchange system. hot water supply;
  • a first fluidic valve having an inlet, a first outlet, a second outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the inlet and the first outlet being arranged in series on the second fluidic loop between the twelfth zone of exchange and the eighth trading area;
  • a second fluidic valve having a first inlet, a second inlet, an outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first inlet and the outlet being arranged in series on the second fluidic loop between the eighth exchange zone and the seventh exchange zone;
  • a first bypass fluid conduit connected between the second outlet of the first valve and the second inlet of the second valve; a third fluidic valve having an inlet, a first outlet, a second outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the inlet and the first outlet being arranged in series on the first fluid loop between the third zone; exchange and the fourth exchange zone;
  • a fourth fluidic valve having a first inlet, a second inlet, an outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first inlet and the outlet being arranged in series on the first fluidic loop between the fourth exchange zone and the second exchange zone;
  • the first fluid and the second fluid are of the same chemical nature and the solar energy conversion system further comprises:
  • a fifth fluidic valve having a first inlet, a first outlet and a second outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first inlet and the first outlet being arranged in series on the first fluidic loop between the second zone and the exchange and the third exchange zone;
  • a sixth fluidic valve having a first input, a second input, an output, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first input and the output being arranged in series on the second fluidic loop between the seventh exchange zone and the twelfth exchange zone;
  • a seventh fluidic valve having a first inlet, a first outlet, a second outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first inlet and the first outlet being arranged in series on the second fluidic loop between the seventh zone; exchange and the second fluidic valve;
  • an eighth fluidic valve having a first inlet, a second inlet, an outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first inlet and the outlet being arranged in series on the first fluidic loop between the fourth exchange zone and the fourth fluidic valve;
  • the solar energy conversion system further comprises: a fifth fluidic valve having a first inlet, a first outlet and a second outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first inlet and the first outlet being arranged in series on the first fluidic loop between the second zone and the exchange and the third exchange zone;
  • a sixth fluidic valve having a first input, a second input, an output, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first input and the output being arranged in series on the second fluidic loop between the seventh exchange zone and the twelfth exchange zone;
  • a seventh fluidic valve having a first inlet, a first outlet, a second outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first inlet and the first outlet being arranged in series on the second fluidic loop between the seventh zone; exchange and the second fluidic valve;
  • an eighth fluidic valve having a first inlet, a second inlet, an outlet, each selectively configurable in an open or closed passage position, the first inlet and the outlet being arranged in series on the first fluidic loop between the fourth exchange zone and the fourth fluidic valve;
  • a ninth fluidic valve having a first input, a second input, and an output, each selectively configurable in an open or closed position, the first input and the output being arranged in series on the first fluidic loop between the third valve and the fourth zone exchange;
  • a tenth fluidic valve having a first inlet, a first outlet, a second outlet, each selectively configurable in an open or closed position, the first inlet and the first outlet being arranged in series on the first fluidic loop between the ninth valve and the fourth exchange zone;
  • the first fluidic valve further comprises a fourth outlet and the sixth fluidic valve further comprises a fourth outlet, these two outlets being each selectively configurable in an open or closed position and further comprising a sixth bypass fluid conduit connected between the fourth outputs of the fluidic valves;
  • the thermal engine ditherme external heat source is included in the set formed by engines with a Stirling cycle, Ericsson engines, Manson engines, Ringbon engines, and Beal engines;
  • the heat pump comprises a compressor and an expander connected in series to the third fluidic loop, the third heat transfer fluid, the compressor and the expander being configured to make the third fluidic loop two-phase;
  • the heat pump comprises an auxiliary cold source and an auxiliary exchanger disposed between the ninth exchange zone and the tenth exchange zone;
  • the second fluidic loop comprises an auxiliary cold source and an auxiliary exchanger, disposed between the seventh exchange zone and the eighth exchange zone;
  • the cold source of the thermal engine ditherme with external heat source is connected to an auxiliary cold source by an auxiliary exchanger, arranged directly at the cold source;
  • the solar energy conversion system includes:
  • a first pump, a second pump, a third pump connected respectively in series on the first fluidic loop, on the second fluidic loop, on the third fluidic loop, for respectively moving the first fluid, the second fluid, third fluid;
  • At least one first temperature sensor for measuring a first temperature representative of the temperature of the first fluid at the outlet of the second exchange zone, a second temperature sensor for measuring a second temperature representative of the temperature of the hot source of the engine, a third temperature sensor for measuring a third temperature representative of the temperature of the cold source of the engine, a fourth temperature sensor for measuring a fourth temperature representative of the temperature of the second fluid at the input of the eighth heat exchange zone.
  • the subject of the invention is also a method for managing the energy distribution of a system for converting solar energy into electrical and / or thermal energy, comprising the steps of:
  • fluid providing at least a first temperature sensor for measuring a first temperature representative of the temperature of the first fluid at the outlet of the second exchange zone, a second temperature sensor for measuring a second temperature representative of the temperature of the hot source of the engine, a third temperature sensor for measuring a third temperature representative of the temperature of the cold source of the engine, a fourth temperature sensor for measuring a fourth temperature representative of the temperature of the second fluid entering the eighth zone,
  • the method of managing the power distribution has one or more of the following features:
  • FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of a system for converting solar energy into at least electrical energy according to the invention
  • FIG. 2 is a detailed view of a Stirling cycle engine of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a schematic view of a second embodiment of a system for converting solar energy into at least electrical energy
  • FIG. 4 is a diagrammatic view of a third embodiment of FIG. a system for converting solar energy into at least electrical energy, the system being placed under a first state configuration of its valves,
  • FIG. 5 is a schematic view of the third embodiment of a system for converting solar energy into at least electrical energy, the system being placed under a second configuration of states of its valves,
  • FIG. 6 is a schematic view of the third embodiment of a system for converting solar energy into at least electrical energy, the system being placed under a third configuration of the states of the valves,
  • FIG. 7 is a schematic view of the third embodiment of a system for converting solar energy into at least electrical energy, the system being placed under a fourth configuration of its valves,
  • FIG. 8 is a flow chart of a method for managing the power distribution of a system described in FIGS. 3 to 8 according to any one of claims 1 to 8,
  • FIG. 9 is a flow chart of a method for managing the power distribution of a system described in FIGS. 3 to 8 according to any one of claims 1 to 8.
  • a system for converting solar energy 2 into at least electrical energy comprises a plurality of solar thermal sensors 4, a first fluidic loop 5 for transporting a first heat transfer fluid, a ditherme thermal engine with an external heat source 6, an electromechanical generator 7 for producing electrical energy, a second fluidic loop 8 for transporting a second heat-transfer fluid, a heat pump 9 , four temperature sensors 10, 1 1, 12, 13, and a management and regulation means 14 of the system 2.
  • the plurality of solar thermal sensors 4 is configured to convert solar energy into heat and provide this heat to a first heat transfer fluid through a first heat exchange zone 16.
  • the thermal sensors are conventionally made in the form of solar thermal panels, glazed or not, flat or with vacuum tubes. Solar thermal panels are configured to operate at temperatures typically up to 180 ° C, and may exceed 250 ° C.
  • the solar thermal panels are configured to have an absorbance and emissivity of solar radiation, respectively the highest and the lowest possible.
  • solar thermal panels are optimized for low infrared radiation by the provision of selective surfaces in terms of radiation frequencies placed above the absorber.
  • the first fluidic loop 5 containing the first heat transfer fluid comprises a second heat exchange zone 18, coupled to the first heat exchange zone 16, to receive the heat transferred by the solar thermal collectors 4.
  • the first fluidic loop 5 also comprises a third heat exchange zone 20 and maintenance of a hot source temperature, and a fourth exchange zone 22 and recovery of a preheating heat.
  • the first fluidic loop 5 also comprises a first pump 23 for circulating the first heat transfer fluid inside the first fluid loop.
  • the first pump 23 is configured to modulate the flow rate of the first according to a first control signal.
  • the dithermal engine with an external heat source 6 comprises a hot source 24 at a hot source temperature having a fifth heat exchange zone 26 coupled to the third heat exchange zone 20 to receive the heat transferred by the first heat transfer fluid.
  • the dithermal engine with external heat source 6 comprises a cold source 28 at a cold source temperature having a sixth heat exchange zone 30 and maintenance of a cold source temperature.
  • the dithermal engine with an external heat source 6 comprises a mechanical transmission element 32 for shaping the mechanical output energy of the engine, containing for example a rotating shaft, not shown in FIG. a heat engine 6 being configured to transform part of the heat delivered by the hot source 24 into mechanical energy supplied by the mechanical transmission element 32, and to transfer heat, which is not converted into mechanical energy, at the cold source 28,
  • the thermal engine ditherme external heat source is included for example in the range of dithermes engines governed by a Stirling cycle, Ericsson engines, Manson engines, Ringbon engines, and Beal engines.
  • the electromechanical generator 7 is for example an alternator, coupled to the heat engine 6 through the mechanical transmission element 32.
  • the electromechanical generator 7 comprises at least two electrical terminals 34, 36, and it is configured to convert the mechanical energy of the engine 6 in the electrical energy.
  • the second transport fluidic loop 8, containing the second heat transfer fluid, comprises a seventh heat exchange zone 38, coupled to the sixth exchange zone 30 for recovering heat supplied by the cold source 28, and an eighth zone exchange 40 to transfer heat to the heat pump 9.
  • the second fluidic loop 8 also comprises a second pump 41 for circulating the second heat transfer fluid inside the second fluid loop 8.
  • the second pump 41 is configured to modulate the flow rate of the second fluid as a function of a second signal control.
  • the heat pump 9 comprises a third fluidic transport loop 42 containing a third heat transfer fluid, a compressor 44 and an expander 46 connected in series with the third fluid loop 42.
  • the third fluid loop 42 also includes a ninth heat exchange zone 48, coupled to the eighth exchange zone 40 to recover heat transported by the second heat transfer fluid of the second loop 8, a tenth exchange zone of heat 50 coupled to the fourth heat exchange zone 22 to transfer heat from the third heat transfer fluid to the first heat transfer fluid of the first fluid loop 5.
  • the third heat transfer fluid, the compressor 44 and the expander 46 are here configured in a conventional manner to make the third fluidic loop two-phase.
  • the third fluidic loop 42 also comprises a third pump 51 for circulating the third heat transfer fluid inside the third fluid loop 42.
  • the third pump 51 is configured to modulate the flow of the third fluid as a function of a third signal control.
  • the first heat transfer fluid, the second heat transfer fluid, and the third heat transfer fluid are included for example in all the fluids formed by pure water, glycol water, supercritical carbon dioxide, halogenated hydrocarbons such as hydrofluorocarbons (HDC), chlorofluorocarbons (CFCs), and hydrochlorofluorocarbons (HCFCs).
  • the first temperature sensor 10 is configured to measure a first temperature T1 representative of the temperature of the first fluid leaving the second exchange zone 18.
  • the second temperature sensor 11 is configured to measure a second temperature T2 representative of the temperature of the heat source 24 of the heat engine 6.
  • the third temperature sensor 12 is configured to measure a third temperature T3 representative of the temperature of the cold source 28 of the heat engine 6.
  • the fourth temperature sensor 13 is configured to measure a fourth temperature T4 representative of the temperature of the second fluid entering the eighth zone 40.
  • the management and regulation means 14 is for example an electronic calculator configured to determine the commands in terms of the respective flow rate of each of the pumps 23, 41, 51 as a function of measurement signals supplied by the first, second, third and fourth sensors. of temperature 1 1, 12, 13, 14, and according to a predetermined electrical energy demand so as to meet as close as possible the demand for electrical energy and to make the maximum thermodynamic efficiency of the engine on a set of achievable flow rates by the pumps.
  • the management and regulation means 14 is configured to send the flow orders to the pumps 23, 41, 51 for execution.
  • the external heat source ditherme thermal machine 6 of FIG. 1 is for example a Stirling 100 cycle machine.
  • the fundamental principle of a Stirling cycle is to have a work product produced by a working fluid consisting of a gas such as air, hydrogen or helium.
  • the working gas is subjected to a cycle of four phases carried out successively, which can be modeled for example as follows: isochoric (constant volume) gas heating, isothermal expansion (at constant temperature), isochoric cooling and then compression isotherm.
  • the engine shown here as an example comprises two separate power pistons, a "hot” piston 1 12 and a piston “cold” 1 18, and respectively associated with each piston a different cylinder, a "hot” cylinder 1 16 and a cylinder “ 18.
  • the engine comprises a fluid conduit 120 for circulating a working gas which interconnects a first end 122 of the hot cylinder 1 16 and a first end 124 of the cold cylinder 1 18.
  • the hot cylinder 1 16 and the cold cylinder 1 18 each respectively has a second end 126, 128 end of stroke.
  • the engine 106 also comprises a regenerator 130 serving as a gas heat exchanger, disposed between the hot cylinder 1 16 and the cold cylinder 1 18, and forming a portion of the fluid conduit 120.
  • the working gas, heated in contact with the walls of the hot cylinder 1 16 has increased in volume.
  • the expansion of the gas pushed the hot piston 1 12 at the bottom of its stroke in the cylinder to the first end 126.
  • the expansion of the gas then continues to the cold cylinder 1 18 whose cycle is delayed relative to the cylinder hot 1 16.
  • the gas is now at its maximum volume.
  • the hot piston January 12 sends most of the gas to the cold cylinder 1 18, where the cooling begins.
  • the gas is now at its minimum volume, will heat up again in the hot cylinder 1 16: its volume increases, it pushes the hot piston 1 12, and the cycle starts again.
  • the regenerator 130 makes it possible to recover a portion of the source heat for reinjecting it at the time of heating at constant volume.
  • regenerator 130 is a device that is difficult to design because heat exchanges with a gas require a bulky device, the large volume of which goes against the compactness requirements of the motor 106 in which the regenerator 130 is integrated.
  • a second embodiment 202 of the solar energy conversion system is derived from the solar energy conversion system described in Figure 1.
  • the system comprises the same elements as those of FIG. 1 with the exception of the second fluidic loop 8 which is replaced by a variant 208 of the second loop.
  • the common elements of the two systems 2, 202 are designated by the same reference numerals.
  • the solar energy conversion system 202 is configured to provide electrical energy and thermal energy to a user.
  • the solar energy conversion system 202 further comprises a heating water supply device 204 having an eleventh heat exchange zone 206.
  • the second fluidic loop 208 is the second fluidic loop 8 of FIG. 1 in which has been added a twelfth heat exchange zone 210, coupled to the eleventh exchange zone 206 to provide heat for the second heat transfer fluid of the second loop 208 to the heating water supply device 204.
  • the solar energy conversion system 202 further comprises a first fluidic valve 212, a second fluidic valve 214, a first bypass fluid conduit 215, a third fluidic valve 216, a fourth fluidic valve 218, a second fluidic conduit 222 of bypass, a fifth temperature sensor 224.
  • the first fluidic valve 212 includes an input 232, a first output 234 and a second output 236.
  • the input 232, the first output 234, the second output 236 are each selectively configurable in an open or closed fluid flow position.
  • the input 232 and the first output 234 are arranged in series on the second fluid loop 208 between the eighth exchange zone 40 and the twelfth exchange zone 210.
  • the second fluidic valve 214 includes a first input 242, a second input 244 and an output 246.
  • the first input 242, the second input 244, the output 246 are each selectively configurable in an open or closed position for the passage of a fluid.
  • the first input 242 and the output 246 are arranged in series on the second fluid loop 208 between the eighth exchange zone 40 and the seventh exchange zone 38.
  • the first bypass fluid conduit 215 is connected between the second outlet 236 of the first valve 212 and the second inlet 244 of the second valve 214.
  • the third fluidic valve 216 includes an inlet 252, a first outlet 254 and a second outlet 256.
  • the inlet 252, the first outlet 254, the second outlet 256 are each selectively configurable in an open or closed position for passage of a fluid .
  • the inlet 252 and the first outlet 254 are arranged in series on the first fluid loop 5 between the third exchange zone 20 and the fourth exchange zone 22.
  • the fourth fluidic valve 218 includes a first input 262, a second input 264 and an output 266.
  • the first input 262, the second input 264, the output 266 are each selectively configurable in an open or closed fluid flow position.
  • the first input 262 and the output 266 are arranged in series on the first fluidic loop 5 between the fourth exchange zone 22 and the second exchange zone 18.
  • the second bypass fluid conduit 222 is connected between the second output 256 of the third valve 216 and the second input 264 of the fourth valve 218.
  • the fifth temperature sensor 224 is configured to measure a fifth temperature T5 representative of the temperature of the hot water supply device 204.
  • Figure 3 shows a first particular configuration of the system 202 through a particular configuration of the positions of the inputs and outputs of the valves 212, 214, 216, 218.
  • the input 232, the first output 234, the second output 236 of the first valve 212 are respectively in the open, closed, open, and the first input 242, the second input 244, the output 246 of the second valve 214 are respectively in closed, open, open passage position.
  • the exchange zone 40 is short-circuited by the first bypass fluid conduit 215 so that the collection of thermal energy from the cold source 28 is performed by the single heat supply device 204.
  • the input 252, the first output 254, the second output 256 of the third valve 216 are respectively in open, closed, open, and the first input 262, the second input 264, the output 266 of the fourth valve 218 are respectively in closed, open, open passage position.
  • the fourth exchange zone 22 is short-circuited by the second fluid conduit 222 and deactivated by the third and fourth valves 216, 218 so as to avoid additional heat losses through the first loop 5 which can not recover heat from the heat pump 9, deactivated here.
  • the input 232, the first output 234, the second output 236 of the first valve 212 are respectively in open passage positions, open, closed, and the first input 242, the second input 244, the output 246 of the second valve 214 are respectively open, closed, open.
  • the first bypass fluid conduit 215 is disconnected from the second fluid loop 208 and the energy recovery of the cold source 28 by the heat pump 9 is made possible.
  • the inlet 252, the first outlet 254, the second outlet 256 of the third valve 216 are respectively in positions of open, open, closed passage, and the first inlet 262, the second inlet 264, the outlet 266 of the fourth valve 218 are respectively in open, closed, open passage positions.
  • the second fluid duct 222 is disconnected from the first fluidic loop, the fourth exchange zone 22 is active and makes possible the recovery of heat from the heat pump 9 to preheat the first heat transfer fluid of the first loop 5.
  • the hot water supply device 204 and the heat pump 9 together improve the efficiency of the engine while providing both electrical energy and heat to the user.
  • the management and regulation means 14 is configured to determine the commands in terms of the positions of the inputs and outputs of the valves 212, 214, 216, 218 and in terms of the respective flow rate of each of the pumps 23, 41, 51, as a function of signals of measurements provided by the first, second, third, fourth, fifth temperature sensors 1 1, 12, 13, 14, 224, and according to the predetermined demands in electrical energy and / or thermal energy so as to satisfy as closely as possible the demands of electrical energy and / or thermal energy and to make the maximum thermodynamic efficiency of the motor over a set of flow rates achievable by the pumps when the electrical energy is used.
  • the management and regulation means 14 is configured to send, to the valves 212, 214, 216, 218, the determined positioning commands of their inputs / outputs, and to the pumps 23, 41, 51 the determined orders of flow rates, in order to of their execution.
  • a third embodiment 302 of the solar energy conversion system is a variant of the solar energy conversion system 2 described in Figure 1, and the system 202 of Figure 3.
  • the solar energy conversion system 302 comprises elements identical to those of the conversion system of FIG. 3 and designated by the same reference numerals.
  • the solar energy conversion system 302 is intended to provide electrical energy and / or thermal energy to a user.
  • the first heat transfer fluid and the second heat transfer fluid are of the same chemical nature.
  • the solar energy conversion system 302 further comprises a fifth fluidic valve 312, a sixth fluidic valve 314, a third bypass fluid conduit 315, a seventh fluidic valve 316, an eighth fluidic valve 318, a ninth fluidic valve 320, a tenth fluidic valve 322, a fourth duct fluidic bypass 324, a fifth fluid conduit 325, sixth, seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh, twelfth, thirteenth temperature sensors 326, 327, 328, 329, 330, 331, 332, 333.
  • the fifth fluidic valve 312 has a first input 335, a first output 336 and a second output 338.
  • the first input 335, the first output 336, the second output 338 are each selectively configurable in an open or closed position of passage of a fluid.
  • the first input 335 and the first output 336 are arranged in series on the first fluidic loop 5 between the second exchange zone 18 and the third exchange zone 20.
  • the sixth fluidic valve 314 compotes a first input 342, a second input 344 and an output 346.
  • the first input 342, the second input 344, the output 346 are each selectively configurable in an open or closed fluid flow position.
  • the first input 342 and the output 346 are arranged in series on the second fluid loop 208 between the seventh exchange zone 38 and the twelfth exchange zone 210.
  • the third bypass fluid conduit 315 is connected between the second outlet 338 of the fifth valve 312 and the second inlet 344 of the sixth valve 314.
  • the seventh fluidic valve 316 includes a first input 352, a first output 354 and a second output 356.
  • the first input 352, the first output 354, the second output 356 are each selectively configurable in an open or closed position of passage of a fluid.
  • the first input 352 and the first output 354 are arranged in series on the second fluid loop 208 between the seventh exchange zone 38 and the second fluidic valve 214.
  • the eighth fluidic valve 318 includes a first input 362, a second input 364, an output 366.
  • the first input 362, the second input 364, the output 366 are each selectively configurable in an open or closed fluid flow position.
  • the first input 362 and the output 366 are arranged in series on the first fluidic loop 5 between the fourth exchange zone 22 and the fourth fluidic valve 218.
  • the ninth fluidic valve 320 includes a first input 372, a second input 374, and an output 376.
  • the first input 372, the second input 374, the output 376 are each selectively configurable in an open or closed fluid flow position. .
  • the first input 372 and the output 376 are arranged in series on the first fluid loop 5 between the third valve 216 and the fourth exchange zone 22.
  • the tenth fluidic valve 322 has a first input 382, a first output 384 and a second output 386.
  • the first input 382, the first output 384, the second output 386 are each selectively configurable in an open or closed position of passage of a fluid.
  • the first input 382 and the first output 384 are arranged in series on the first fluid loop 5 between the ninth valve 320 and the fourth exchange zone 22.
  • the fourth bypass fluid conduit 324 is connected between the second output 356 of the seventh valve 316 and the second input 374 of the ninth valve 320.
  • the fifth bypass fluid conduit 325 is connected between the second inlet 364 of the eighth valve 318 and the second outlet 386 of the tenth valve 322.
  • the sixth temperature sensor 326 is configured to measure a sixth temperature T6 representative of the temperature of the first fluid at the outlet of the third exchange zone 20.
  • the seventh temperature sensor 327 is configured to measure a seventh temperature T7 representative of the temperature of the first fluid entering the third exchange zone 20.
  • the eighth temperature sensor 328 is configured to measure an eighth temperature T8 representative of the temperature of the second fluid of the second fluid loop 208 at the outlet of the seventh exchange zone 38.
  • the ninth temperature sensor 329 is configured to measure a ninth temperature T9 representative of the temperature of the second fluid are between the second valve 214 and the seventh valve 316.
  • the tenth temperature sensor 330 is configured to measure a tenth T10 representative of the temperature of the third fluid at the outlet of the ninth zone 48.
  • the eleventh temperature sensor 331 is configured to measure an eleventh temperature T1 1 representative of the temperature of the third fluid at the outlet of the tenth zone 50.
  • the twelfth temperature sensor 332 is configured to measure a twelfth temperature T12 representative of the temperature of the first fluid entering the fourth exchange zone 22.
  • the thirteenth temperature sensor 333 is configured to measure a thirteenth temperature T13 representative of the temperature of the first fluid at the outlet of the fourth exchange zone 22.
  • the management and regulation means 14 is configured to determine the commands in terms of the positions of the inputs and outputs of the valves 212, 214, 216, 218, 312, 314, 316, 318, 320, 322 and in terms of the respective flow rate of each pumps 23, 41, 51, as a function of measurement signals provided by the first to thirteenth temperature sensors 10, 1 1, 12, 13, 224, 326, 327, 328, 329, 330, 331, 332, 333 and according to the predetermined electric energy and / or thermal energy demands so as to satisfy as closely as possible the electric energy demand and / or the thermal energy demand, and to make the maximum thermodynamic efficiency of the motor over a set of flow rates achievable by pumps when electrical energy is used.
  • the management and regulation means 14 is configured to send, to the valves 212,
  • 214, 216, 218, 312, 314, 316, 318, 320, 322 determined commands for positioning their inputs / outputs, and the pumps 23, 41, 51 determined flow orders, for their execution.
  • the production of electricity and heat is flexible between a regime producing only heat (by short-circuiting the ditherme engine by means of the valves) and a regime maximizing the production of electricity with the use of the heat pump for reduce the temperature of the cold source and increase that of the hot source.
  • Figure 4 shows a first particular configuration of the conversion system 302 through a first particular configuration of the positions of the inputs and outputs of the valves.
  • the input 232, the first output 234, the second output 236 of the first valve 212 are respectively in open, closed, open, and input 242, the first output 244, the second output 246 of the second valve 214 are respectively in closed, open, open passage position.
  • the exchange zone 40 is short-circuited by the first bypass fluid conduit 216 so that the heat pump is deactivated.
  • the inlet 252, the first outlet 254, the second outlet 256 of the third valve 216 are in any passage position, and the first inlet 262, the second inlet 264, the outlet 266 of the fourth valve 218 are respectively open, closed, open.
  • the second bypass fluid conduit 222 is deactivated.
  • the inlet 335, the first outlet 336, the second outlet 338 of the fifth valve 312 are respectively in the open, closed, open passage position, and the first inlet 342, the second inlet 344, the outlet 346 of the sixth valve 314 are respectively in the closed passage position, open, open.
  • the thermal machine 6 is short-circuited and a fluid connection is created from the plurality of solar thermal collectors 4 to the hot water supply source 204.
  • the first input 352, the first output 354, the second output 356 of the seventh fluidic valve 316 are respectively in open, closed, open
  • the first input 362, the second input 364, the output 366 of the eighth fluidic valve 318 are respectively in closed, open, open passage position.
  • the first input 372, the second input 374, the output 376 of the ninth fluidic valve 320 are respectively in closed, open, open
  • the first input 382, the first output 384, the second output 386 of the tenth valve fluidic 322 are respectively open, closed, open.
  • a second particular configuration of the conversion system 302 of FIG. 4 is achieved through a first particular configuration of the positions of the inlets and outlets of the valves 212, 214, 216, 218, 312, 314, 316 , 318, 320, 322.
  • This configuration corresponds to a system for converting solar energy into electrical energy and thermal energy whose distribution is adjustable according to the flow control commands supplied to the pumps 23, 41, 51.
  • a third particular configuration of the conversion system 302 of FIG. 4 is carried out through a third particular configuration of the positions of the inlets and outlets of the valves 212, 214, 216, 218, 312, 314, 316 , 318, 320, 322.
  • the input 232, the first output 234, the second output 236 of the first valve 212 are respectively in open, open, closed, and the first input 242, the second input 244, the output 246 of the second valve 214 are respectively open, closed, open.
  • the exchange zone 40 is activated and the first bypass fluid conduit 215 deactivated so that the heat pump 9 is activated.
  • the inlet 252, the first outlet 254, the second outlet 256 of the third valve 216 are in an open, open, closed passage position, and the inlet 262, the first outlet 264, the second outlet 266 of the fourth valve 218 are respectively open, closed, open.
  • the second bypass fluid conduit 222 is deactivated.
  • the inlet 335, the first outlet 336, the second outlet 338 of the fifth valve 312 are respectively in open, open, closed, and the first inlet 342, the second inlet 344, the outlet 346 of the sixth valve 314 are respectively open, closed, open.
  • the thermal machine 6 is activated and the third fluid connection 315 is deactivated.
  • the first input 352, the first output 354, the second output 356 of the seventh fluidic valve 316 are respectively in open, open, closed, and the first input 362, the second input 364, the output 366 of the eighth fluidic valve 318 are respectively open, closed, open.
  • the first input 372, the second input 374, the output 376 of the ninth fluidic valve 320 are respectively in open, closed, open, and the first input 382, the first output 384, the second output 386 of the tenth valve fluidic 322 are respectively open, open, closed.
  • the fifth bypass fluid conduit 325 is deactivated.
  • the direction of flow of the first heat transfer fluid in the first fluidic loop 5 is a clockwise direction in the figure, that is to say a direction in which the first fluid flows from the second zone. exchange 18 to the fourth exchange zone 22 by first passing through the third exchange zone 20 located at the hot source of the engine.
  • the direction of flow of the second heat transfer fluid in the second fluid loop 208 is a clockwise direction, that is to say a direction in which the second fluid flows from the seventh exchange zone 38 to the eighth exchange zone 40 passing beforehand through the twelfth exchange zone 210.
  • This configuration corresponds to a hybrid production of electricity and heat in which the maximization of the efficiency of the engine 6 in terms of efficiency of conversion into electrical energy is preferred.
  • a fourth particular configuration of the conversion system 302 of Figure 4 is achieved through a fourth configuration particular positions of the inlets and outlets of the valves 212, 214, 216, 218, 312, 314, 316, 318, 320, 322.
  • the input 232, the first output 234, the second output 236 of the first valve 212 are respectively in open, closed, open, and the first input 242, the second input 244, the output 246 of the second valve 214 are respectively in closed, open, open passage position.
  • the exchange zone 40 is deactivated, the first bypass fluid conduit 215 is activated so that the heat pump 9 is deactivated.
  • the input 252, the first output 254, the second output 256 of the third valve 216 are in an open, closed, open flow position, and the first input 262, the second input 264, the output 266 of the fourth valve 218 are respectively in closed, open, open passage position.
  • the second bypass fluid conduit 222 is activated and the preheating exchange zone 22 deactivated.
  • the inlet 335, the first outlet 336, the second outlet 338 of the fifth valve 312 are respectively in the open, open, closed passage position, and the first inlet 342, the second inlet 344, the outlet 346 of the sixth valve 314 are respectively open, closed, open.
  • the thermal machine 6 is activated and the third fluid connection 315 is deactivated.
  • the first input 352, the first output 354, the second output 356 of the seventh fluidic valve 316 are respectively in open, open, closed, and the input and output of the eighth, ninth and tenth fluidic valves 318, 320, 322, are in any state.
  • This configuration corresponds to a hybrid mode of operation which is not optimal in terms of efficiency of the thermal machine but which makes it possible to favor the production of heat.
  • the solar energy conversion system comprises in the same way the elements of the conversion system 302 except the ninth and tenth valves 320, 322 which are removed, and except for the fourth and fifth bypass fluid conduits which are replaced by a single bypass fluid conduit, connected between the second output of the seventh valve 316 and the second input of the eighth valve 318.
  • a method 402 for managing the conversion of solar energy into at least electrical energy by any system 2, 202, 302 described in FIGS. 1, 3 and 4 comprises the following steps implemented successively.
  • a first pump 23, a second pump 41 and a third pump 51 are provided and connected respectively in series on the first fluidic loop 5, on the second fluidic loop 8, on the third fluid ball 42 to implement movement respectively the first fluid, the second fluid, and the third fluid.
  • a second step 406 are provided at least a first temperature sensor 10 for measuring a first temperature T1 representative of the temperature of the first fluid at the outlet of the second exchange zone 18, a second temperature sensor 1 1 for measuring a second temperature T2 representative of the temperature of the hot source 24 of the engine 6, a third temperature sensor 12 for measuring a third temperature T3 representative of the temperature of the cold source 28 of the engine 6, a fourth temperature sensor 13 for measuring a fourth temperature T4 representative of the temperature of the second fluid entering the eighth zone 40.
  • a third step 408 the management and regulation means 14 determines commands in terms of the respective flow rate of each of the pumps as a function of at least the first, second, third, and fourth temperatures, and according to the demand for electrical energy so as to meet as close as possible the demand for electrical energy and to make the maximum thermodynamic efficiency of the motor on a set of flow achievable by the pumps, then in the same step sends the commands.
  • a fourth step 410 the pumps 23, 41, 51 receive the commands and execute them.
  • a management method 502 of a system for converting solar energy into electric energy and thermal energy described in FIGS. 3 and 4 comprises the following steps implemented successively.
  • a step 504 comprising steps 402 and 404 of Figure 8 are provided an electrical energy demand and a heat energy demand, and a fifth temperature sensor 224 configured to measure a fifth temperature T5 representative of the temperature of the hot water supply device 204.
  • a subsequent step 506 are provided at least one first valve 212, a second valve 214, a third valve 216, a fourth valve 218 for selectively enabling and disabling the heat pump 9.
  • the management and regulation means 14 determines commands in terms of the positions of the inputs and outputs of the valves 212, 214, 216, 218 and in terms of the respective flow rate of each of the pumps 23, 41, 51, function of measurement signals provided by the first, second, third, fourth, fifth temperature sensors 1 1, 12, 13, 14, 224, and according to the predetermined demands in electrical energy and thermal energy so as to satisfy the most Nearly possible the demands for electrical energy and thermal energy and to make the maximum thermodynamic efficiency of the motor over a set of flow rates achievable by the pumps 23, 41, 51.
  • the management and regulation means 14 sends the valves 212, 214, 216, 218 the determined commands for positioning their inputs / outputs, and the pumps 23, 41, 51 determine the flow rate commands, for their execution.
  • a next step 510 the pumps 23, 41, 51 and at least the valves 212, 214, 216, 218 receive the commands and execute them.
  • the fluidic valves 314 and 212 each comprise a fourth output. These outputs can be each, independently open or closed. These two outputs are connected to each other by a sixth bypass fluid conduit for short-circuiting the twelfth exchange loop 210 of the second fluid loop 208.
  • the heat pump comprises an auxiliary cold source and an auxiliary heat exchanger, disposed between the ninth exchange zone and the tenth exchange zone.
  • the auxiliary cooling source is for example a pool, outside air surrounding the domestic building that houses the solar energy conversion system, or a load shedding loop located below the ground.
  • the cold source 28 of the engine 6 can be cooled through the second fluidic loop by an auxiliary source and an auxiliary heat exchanger, arranged between the seventh exchange zone and the eighth exchange zone, making it possible to reduce the temperature T3 of this engine source.
  • the auxiliary source of refrigeration is for example the water of a swimming pool, the outside air surrounding the building that houses the solar energy conversion system or a load shedding loop located below the ground.
  • the cold source 28 of the engine 6 can be cooled directly by an auxiliary source and an auxiliary exchanger, to reduce the temperature T3 of the engine source.
  • the auxiliary source of refrigeration is for example the water of a swimming pool, the outside air surrounding the building that houses the solar energy conversion system or a load shedding loop located below the ground.
  • the pumps of the loops 5 and 8 are configured to circulate the first and second heat transfer fluids in the opposite direction to that of Figure 6, that is to say a retrograde direction of flow of the first fluid in the first loop going from the second exchange zone 18 to the third exchange zone 20 by first passing through the fourth fluidic exchange zone 22, and a retrograde direction of flow of the second fluid in the second loop going from the eighth exchange zone 40 to the seventh exchange zone 38 by first passing through the second pump 41.
  • These senses are interesting in the particular case where prevail high climatic heat and where the emissivity of the solar panels is not very low. It is thus advantageous to heat by the heat pump the first fluid contained in the first fluid loop, at the loop portion directly connecting the solar heat sensors to the hot source of the dithermic engine.
  • the second heat transfer fluid contained in the second fluid loop transfers heat to the heat pump before then yielding remaining heat to the hot water supply device, in order to increase the thermodynamic efficiency of the the heat pump.
  • the external heat source ditherme engine includes a working fluid which remains permanently in the gaseous state when the engine is running.
  • the gaseous working fluid remains confined within a closed working fluid conduit having a first end and a second end respectively forming the bottom of a "hot” cylinder and the bottom of a "cold” cylinder. .
  • the "hot” cylinder is the fifth heat exchange and maintenance zone 26 of the hot source temperature 24. It is part of the hot source 24 and is coupled to the third heat exchange zone 20 for receive heat from the first fluidic loop. It is also coupled to the fluidic working duct to give heat to the gaseous working fluid.
  • the "cold" cylinder is the sixth heat exchange and temperature maintenance zone of the cold source 28. It is part of the cold source 28 and is coupled to the seventh heat exchange zone 38 to give up heat to the second loop fluidics. It is also coupled to the working fluid conduit to receive heat from the working gaseous fluid.
  • the ditherme engine with external heat source is devoid of recirculation pump of the working fluid disposed in the working fluid conduit between the cold source and the hot source.
  • the electromechanical generator 7 is decoupled mechanically from the compressor of the heat pump when one exists.

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Description

Système à rendement élevé de production d'électricité à partir d'énergie solaire récoltée par des capteurs solaires thermiques et utilisant un moteur ditherme à source de chaleur externe
La présente invention concerne un système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique avec un rendement thermodynamique élevé pour la conversion en énergie électrique qui utilise l'énergie solaire récoltée par des capteurs solaires thermiques, c'est-à-dire des capteurs dépourvus de panneaux photovoltaïques, pour la transformer en de l'énergie électrique et/ou de la chaleur en fonction des besoins de l'utilisateur.
II est connu de produire de l'énergie électrique domestique à partir de capteurs photovoltaïques, c'est-à-dire des cellules solaires qui convertissent directement l'énergie électromagnétique du rayonnement solaire en de l'énergie électrique.
Cette production d'énergie électrique présente un faible rendement et en conséquence une grande quantité d'énergie thermique est perdue.
Pour remédier à cet inconvénient, le système de conversion d'énergie solaire décrit dans le document DE102008039191 permet de récupérer l'énergie des pertes de conversion de panneaux photovoltaïques, installés sur et couvrant une grande surface de toits d'un bâtiment, et d'utiliser cette énergie sous forme de chaleur comme source de chaleur d'un moteur à cycle de Stirling. Ce système permet également de fournir de la chaleur à un dispositif d'alimentation en eau chaude.
Le système comprend des panneaux photovoltaïques, un moteur thermique à cycle de Stirling, un dispositif d'alimentation en eau chaude, une première boucle fluidique et une deuxième boucle fluidique, isolées entre elles en terme d'écoulement fluidique et couplées entre elles thermiquement au travers d'un premier échangeur thermique.
Le moteur Stirling est ici couplé à un alternateur qui convertit l'énergie mécanique du moteur Stirling en de l'énergie électrique, et il comprend de manière classique une source chaude et une source froide.
Au travers de son fluide caloriporteur, la première boucle fluidique en traversant les panneaux solaires photovoltaïques récupère la chaleur des pertes de conversion des cellules photovoltaïques, puis alimente en chaleur la source chaude du moteur, puis repart directement vers le premier échangeur et cède au travers de ce dernier de la chaleur au fluide traversant la deuxième boucle fluidique.
Puis, la première boucle fluidique traverse successivement un détendeur et la source froide du moteur pour retourner ensuite vers les panneaux photovoltaïques.
Au travers de son fluide caloriporteur, la deuxième boucle fluidique en traversant le premier échangeur récupère de la chaleur non utilisée par le moteur thermique, puis en cède une partie au dispositif d'alimentation en eau chaude en traversant un deuxième échangeur thermique.
L'action combinée de la récupération d'énergie par la deuxième boucle fluidique et de la détente par le détendeur permet d'abaisser la température de la source froide et en conséquence d'améliorer le rendement thermodynamique du moteur.
Ce système présente l'inconvénient que non seulement il n'est applicable qu'à des grandes surfaces de panneaux photovoltaïques, mais que demeurent les inconvénients de l'utilisation de panneaux photovoltaïques, à savoir la difficulté voire l'impossibilité de réparer les panneaux lorsqu'ils deviennent défectueux, et la difficulté de leur recyclage.
Pour remédier à cet inconvénient, une solution est de remplacer les capteurs solaires photovoltaïques, optimisés en terme de rendement de conversion en énergie électrique, par des capteurs solaires thermiques, optimisés en terme de rendement de conversion en énergie thermique.
Le brevet US 5,228,293 décrit un exemple de cette solution qui consiste à produire de l'énergie électrique avec de bons rendements à partir de la chaleur du rayonnement solaire capté grâce à un concentrateur optique tel qu'un miroir sphérique ou parabolique.
Le système décrit par le brevet US 5,228,293 comprend un concentrateur optique, un capteur thermique solaire, un moteur thermique à cycle de Stirling, une première boucle fluidique et une deuxième boucle fluidique, isolées entre elles en terme d'écoulement fluidique et couplées entre elles thermiquement au travers du moteur thermique.
Le capteur thermique solaire, disposé au foyer du concentrateur optique, est configuré pour convertir le rayonnement solaire en de la chaleur et la céder au fluide traversant la première boucle fluidique à une température d'environ 370 degrés Celsius.
Le moteur thermique est couplé à un alternateur qui convertit l'énergie mécanique du moteur Stirling en de l'énergie électrique, et il comprend de manière classique une source chaude et une source froide.
Au travers de son fluide caloriporteur, la première boucle fluidique en traversant le capteur thermique solaire récupère la chaleur convertie à partir du rayonnement solaire concentré, la cas échéant est réchauffée par un brûleur à énergie fossile, puis alimente en chaleur la source chaude du moteur, puis retourne directement vers le capteur thermique solaire.
Au travers de son fluide caloriporteur, la deuxième boucle fluidique récupère de la chaleur au niveau de la source froide du moteur thermique, puis en traversant un dispositif d'alimentation en eau chaude cède de la chaleur, puis en traversant un radiateur refroidi par un ventilateur cède de la chaleur, puis en traversant une pompe de refroidissement cède de la chaleur et retourne directement vers la source froide du moteur.
L'action combinée de la récupération de chaleur par le dispositif en alimentation en eau chaude, de la récupération de chaleur par le radiateur, de la récupération de chaleur par la pompe de refroidissement a pour effet d'abaisser la température de la source froide et en conséquence d'améliorer le rendement thermodynamique du moteur.
Ce système présente toujours l'inconvénient de n'être exploitable qu'à une échelle industrielle, en raison de la grande étendue du réflecteur et d'une grande distance focale, requises pour atteindre une température du capteur thermique solaire relativement élevée de l'ordre de 400 degrés Celsius.
Le problème technique est d'augmenter le rendement thermodynamique d'une machine dithermique à source de chaleur externe, laquelle machine thermique est alimentée sur sa source chaude par de la chaleur en provenance de capteurs thermiques solaires classiques, sans concentrateur optique, et recouvrant la surface de la taille d'une maison d'habitation individuelle.
De manière connexe, le problème technique est de fournir l'architecture d'un système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et thermique à partir de capteurs thermiques solaires classiques, sans concentrateur optique, et recouvrant la surface de la taille d'une maison d'habitation individuelle.
A cet effet, l'invention a pour objet un système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique, caractérisé en ce qu'il comprend
une pluralité de capteurs thermiques solaires configurés pour convertir de l'énergie solaire en de la chaleur et la fournir à un premier fluide caloriporteur au travers d'une première zone d'échange de chaleur ;
une première boucle fluidique de transport contenant le premier fluide caloriporteur, ayant une deuxième zone d'échange de chaleur couplée à la première zone d'échange de chaleur pour recevoir la chaleur cédée par les capteurs solaires thermiques, ayant une troisième zone d'échange de chaleur et d'entretien d'une température de source chaude, et ayant une quatrième zone d'échange de récupération d'une chaleur de préchauffage ;
un moteur thermique ditherme à source de chaleur externe comportant une source chaude sous une température de source chaude ayant une cinquième zone d'échange de chaleur couplée à la troisième zone d'échange de chaleur pour recevoir la chaleur cédée par le premier fluide caloriporteur, une source froide sous une température de source froide ayant une sixième zone d'échange de chaleur et d'entretien d'une température de source froide, un élément de transmission mécanique de mise en forme d'énergie mécanique, le moteur étant configuré pour transformer une partie de la chaleur délivrée par la source chaude en de l'énergie mécanique fournie à l'élément de transmission mécanique, et pour céder de la chaleur, non convertie en de l'énergie mécanique, à la source froide ;
un générateur électromécanique, couplé au moteur thermique au travers de l'élément de transmission mécanique et ayant au moins deux bornes électriques, configuré pour convertir l'énergie mécanique du moteur en de l'énergie électrique ;
une deuxième boucle fluidique de transport contenant un deuxième fluide caloriporteur, ayant une septième zone d'échange de chaleur couplée à la sixième zone d'échange de chaleur pour récupérer de la chaleur fournie par la source froide, et ayant une huitième zone d'échange pour céder de la chaleur ; et
une pompe à chaleur comportant une troisième boucle fluidique, la troisième boucle fluidique, contenant un troisième fluide caloriporteur, ayant une neuvième zone d'échange de chaleur couplée à la huitième zone pour récupérer de la chaleur transportée par le deuxième fluide caloriporteur, ayant une dixième zone d'échange de chaleur couplée à la quatrième zone d'échange de chaleur pour céder de la chaleur du troisième fluide caloriporteur au premier fluide caloriporteur.
Suivant des modes de réalisation particulière le système de conversion d'énergie solaire comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le système de conversion d'énergie solaire comprend :
un dispositif d'alimentation en eau de chauffage ayant une onzième zone d'échange de chaleur, la deuxième boucle fluidique ayant une douzième zone d'échange couplée à la onzième zone d'échange pour fournir de la chaleur du deuxième fluide caloriporteur au système d'alimentation en eau chaude ;
une première vanne fluidique ayant une entrée, une première sortie, une deuxième sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, l'entrée et la première sortie étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique entre la douzième zone d'échange et la huitième zone d'échange ;
une deuxième vanne fluidique ayant une première entrée, une deuxième entrée, une sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la sortie étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique entre la huitième zone d'échange et la septième zone d'échange ;
un premier conduit fluidique de dérivation connecté entre la deuxième sortie de la première vanne et la deuxième entrée de la deuxième vanne ; une troisième vanne fluidique ayant une entrée, une première sortie, une deuxième sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, l'entrée et la première sortie étant disposées en série sur la première boucle fluidique entre la troisième zone d'échange et la quatrième zone d'échange ;
une quatrième vanne fluidique ayant une première entrée, une deuxième entrée, une sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la sortie étant disposées en série sur la première boucle fluidique entre la quatrième zone d'échange et la deuxième zone d'échange ;
un deuxième conduit fluidique de dérivation, connecté entre la deuxième sortie de la troisième vanne et la deuxième entrée de la quatrième vanne ;
- le premier fluide et le deuxième fluide sont de même nature chimique et le système de conversion d'énergie solaire comprend en outre :
une cinquième vanne fluidique ayant une première entrée, une première sortie et une deuxième sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la première sortie étant disposées en série sur la première boucle fluidique entre la deuxième zone d'échange et la troisième zone d'échange ;
une sixième vanne fluidique ayant une première entrée, une deuxième entrée, une sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la sortie étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique entre la septième zone d'échange et la douzième zone d'échange ;
un troisième conduit fluidique de dérivation connecté entre la deuxième sortie de la cinquième vanne et la deuxième entrée de la sixième vanne ;
une septième vanne fluidique ayant une première entrée, une première sortie, une deuxième sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la première sortie étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique entre la septième zone d'échange et la deuxième vanne fluidique ;
une huitième vanne fluidique ayant une première entrée, une deuxième entrée, une sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la sortie étant disposées en série sur la première boucle fluidique entre la quatrième zone d'échange et la quatrième vanne fluidique ;
un quatrième conduit fluidique de dérivation connecté entre la deuxième sortie de la septième vanne et la deuxième entrée de la huitième vanne ;
- le premier fluide et le deuxième fluide sont de même nature chimique et le système de conversion d'énergie solaire comprend en outre : une cinquième vanne fluidique ayant une première entrée, une première sortie et une deuxième sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la première sortie étant disposées en série sur la première boucle fluidique entre la deuxième zone d'échange et la troisième zone d'échange ;
une sixième vanne fluidique ayant une première entrée, une deuxième entrée, une sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la sortie étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique entre la septième zone d'échange et la douzième zone d'échange ;
un troisième conduit fluidique de dérivation connecté entre la deuxième sortie de la cinquième vanne et la deuxième entrée de la sixième vanne ;
une septième vanne fluidique ayant une première entrée, une première sortie, une deuxième sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la première sortie étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique entre la septième zone d'échange et la deuxième vanne fluidique ;
une huitième vanne fluidique ayant une première entrée, une deuxième entrée, une sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée et la sortie étant disposées en série sur la première boucle fluidique entre la quatrième zone d'échange et la quatrième vanne fluidique ;
une neuvième vanne fluidique ayant une première entrée, une deuxième entrée, et une sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée, la première entrée et la sortie étant disposées en série sur la première boucle fluidique entre la troisième vanne et la quatrième zone d'échange ;
une dixième vanne fluidique ayant une première entrée, une première sortie, une deuxième sortie, chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée, la première entrée et la première sortie étant disposées en série sur la première boucle fluidique entre la neuvième vanne et la quatrième zone d'échange ;
un quatrième conduit fluidique de dérivation connecté entre la deuxième sortie de la septième vanne et la deuxième entrée de la neuvième vanne ;
un cinquième conduit fluidique de dérivation connecté entre la deuxième entrée de la huitième vanne et la deuxième sortie de la dixième vanne ;
- la première vanne fluidique comporte en plus une quatrième sortie et la sixième vanne fluidique comporte en plus une quatrième sortie, ces deux sorties étant chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée et comprenant en outre un sixième conduit fluidique de dérivation connecté entre les quatrièmes sorties des vannes fluidiques ;
- le moteur thermique ditherme à source de chaleur externe est compris dans l'ensemble formé par les moteurs ayant un cycle de Stirling, les moteurs Ericsson, les moteurs Manson, les moteurs Ringbon, et les moteurs Beal ;
- la pompe à chaleur comprend un compresseur et un détendeur branchés en série sur la troisième boucle fluidique, le troisième fluide caloriporteur, le compresseur et le détendeur étant configurés pour rendre la troisième boucle fluidique diphasique ;
- la pompe à chaleur comprend une source froide auxiliaire et un échangeur auxiliaire, disposé entre la neuvième zone d'échange et la dixième zone d'échange ;
- la deuxième boucle fluidique comprend une source froide auxiliaire et un échangeur auxiliaire, disposé entre la septième zone d'échange et la huitième zone d'échange ;
- la source froide du moteur thermique ditherme à source de chaleur externe est relié à une source froide auxiliaire par un échangeur auxiliaire, disposé directement au niveau de la source froide ;
- le système de conversion d'énergie solaire comprend :
une première pompe, une deuxième pompe, une troisième pompe branchées respectivement en série sur la première boucle fluidique, sur la deuxième boucle fluidique, sur la troisième boucle fluidique, pour mettre respectivement en mouvement le premier fluide, le deuxième fluide, troisième fluide ; et
au moins un premier capteur de température pour mesurer une première température représentative de la température du premier fluide en sortie de la deuxième zone d'échange, un deuxième capteur de température pour mesurer une deuxième température représentative de la température de la source chaude du moteur, un troisième capteur de température pour mesurer une troisième température représentative de la température de la source froide du moteur, un quatrième capteur de température pour mesurer une quatrième température représentative de la température du deuxième fluide en entrée de la huitième zone d'échange de chaleur.
L'invention a également pour objet un procédé de gestion de la distribution d'énergie d'un système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique, comprenant les étapes consistant à :
- fournir une première pompe, une deuxième pompe et une troisième pompe branchées respectivement en série sur la première boucle fluidique, sur la deuxième boucle fluidique, sur la troisième boule fluidique pour mettre en mouvement respectivement le premier fluide, le deuxième fluide, et le troisième fluide, - fournir au moins un premier capteur de température pour mesurer une première température représentative de la température du premier fluide en sortie de la deuxième zone d'échange, un deuxième capteur de température pour mesurer une deuxième température représentative de la température de la source chaude du moteur, un troisième capteur de température pour mesurer une troisième température représentative de la température de la source froide du moteur, un quatrième capteur de température pour mesurer une quatrième température représentative de la température du deuxième fluide en entrée de la huitième zone,
- déterminer par le moyen de gestion et de régulation des commandes en terme de débit respectif de chacune des pompes en fonction d'au moins les première, deuxième, troisième, et quatrième température, et en fonction de la demande en énergie électrique de sorte à satisfaire le plus près possible la demande en énergie électrique et à rendre le rendement thermodynamique du moteur maximal sur un ensemble de débit réalisable par les pompes, puis dans la même étape envoie les commandes, et
- exécuter les commandes reçues par les pompes.
Suivant des modes de réalisation particulière, le procédé de la gestion de la distribution d'énergie comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- exécuter les étapes de fourniture précédentes, et fournir à la fois une demande en énergie électrique et une demande en énergie de chaleur, ainsi qu'un cinquième capteur de température pour mesurer une cinquième température représentative de la température du dispositif d'alimentation en eau chaude, puis
- fournir au moins une première vanne, une deuxième vanne, une troisième vanne, une quatrième vanne pour activer et désactiver sélectivement la pompe à chaleur,
- déterminer par le moyen de gestion et régulation des commandes en termes de positions des entrées et sorties des vannes et en termes de débit respectif de chacune des pompes en fonction de signaux de mesures fournies par les premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième capteurs de température et en fonction des demandes prédéterminées en énergie électrique et en énergie thermique de sorte à satisfaire le plus près possible les demandes en énergie électrique et énergie thermique et à rendre le rendement thermodynamique du moteur maximal sur un ensemble de débits réalisables par les pompes et envoyer aux vannes les commandes déterminées de mise en position de leurs entrées/sorties, et aux pompes les commandes déterminées de débits, en vue de leur exécution, et
- exécuter par les pompes et par au moins les vannes les commandes reçues. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description de plusieurs formes de réalisation qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue schématique d'une première forme de réalisation d'un système de conversion d'énergie solaire en au moins de l'énergie électrique selon l'invention,
- la Figure 2 est une vue détaillée d'un moteur à cycle de Stirling de la Figure 1 ,
- la Figure 3 est une vue schématique d'une deuxième forme de réalisation d'un système de conversion d'énergie solaire en au moins de l'énergie électrique, - la Figure 4 est une vue schématique d'une troisième forme de réalisation d'un système de conversion d'énergie solaire en au moins de l'énergie électrique, le système étant placé sous une première configuration d'états de ses vannes,
- la Figure 5 est une vue schématique de la troisième forme de réalisation d'un système de conversion d'énergie solaire en au moins de l'énergie électrique, la système étant placé sous une deuxième configuration d'états de ses vannes,
- la Figure 6 est une vue schématique de la troisième forme de réalisation d'un système de conversion d'énergie solaire en au moins de l'énergie électrique, le système étant placé sous une troisième configuration des états des vannes,
- la Figure 7 est une vue schématique de la troisième forme de réalisation d'un système de conversion d'énergie solaire en au moins de l'énergie électrique, le système étant placé sous une quatrième configuration de ses vannes,
- la Figure 8 est un ordinogramme d'un procédé de gestion de la distribution d'énergie d'un système décrit aux Figures 3 à 8 selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
- la Figure 9 est un ordinogramme d'un procédé de gestion de la distribution d'énergie d'un système décrit aux Figures 3 à 8 selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
Suivant la Figure 1 , un système de conversion d'énergie solaire 2 en au moins de l'énergie électrique, ici sur la Figure 1 en seulement de l'énergie électrique, comprend une pluralité 4 de capteurs thermiques solaires, une première boucle fluidique 5 de transport d'un premier fluide caloriporteur, un moteur thermique ditherme à source de chaleur externe 6, un générateur électromécanique 7 de production d'énergie électrique, une deuxième boucle fluidique 8 de transport d'un deuxième fluide caloriporteur, une pompe à chaleur 9, quatre capteurs de température 10, 1 1 , 12, 13, et un moyen de gestion et régulation 14 du système 2. La pluralité 4 des capteurs thermiques solaires est configurée pour convertir de l'énergie solaire en de la chaleur et fournir cette chaleur à un premier fluide caloriporteur au travers d'une première zone d'échange de chaleur 16.
Les capteurs thermiques sont réalisés classiquement sous la forme de panneaux thermiques solaires, vitrés ou non, plans ou avec des tubes à vide. Les panneaux thermiques solaires sont configurés pour fonctionner à des températures allant classiquement jusqu'à 180°C, et pouvant dépasser 250 °C.
Les panneaux thermiques solaires sont configurés pour présenter une absorbance et une émissivité du rayonnement solaire, respectivement la plus élevée et la plus faible possible. Par exemple, les panneaux thermiques solaires sont optimisés pour un faible rayonnement infrarouge par la provision de surfaces sélectives en termes de fréquences de rayonnement placés au dessus de l'absorbeur.
La première boucle fluidique 5 contenant le premier fluide caloriporteur comporte une deuxième zone d'échange de chaleur 18, couplée à la première zone d'échange de chaleur 16, pour recevoir la chaleur cédée par les capteurs solaires thermiques 4.
La première boucle fluidique 5 comporte également une troisième zone d'échange de chaleur 20 et d'entretien d'une température de source chaude, et une quatrième zone d'échange 22 et de récupération d'une chaleur de préchauffage.
La première boucle fluidique 5 comporte également une première pompe 23 de mise en circulation du premier fluide caloriporteur à l'intérieur de la première boucle fluidique. La première pompe 23 est configurée pour moduler le débit du premier en fonction d'un premier signal de commande.
Le moteur thermique ditherme à source de chaleur externe 6 comporte une source chaude 24 sous une température de source chaude ayant une cinquième zone d'échange de chaleur 26 couplée à la troisième zone d'échange de chaleur 20 pour recevoir la chaleur cédée par le premier fluide caloriporteur.
Le moteur thermique ditherme à source de chaleur externe 6 comporte une source froide 28 sous une température de source froide ayant une sixième zone d'échange de chaleur 30 et d'entretien d'une température de source froide.
Le moteur thermique ditherme à source de chaleur externe 6 comporte un élément de transmission mécanique 32 de mise en forme de l'énergie mécanique de sortie du moteur, contenant par exemple par un arbre de mise en rotation, non représenté sur la Figure 1 , le moteur thermique 6 étant configuré pour transformer une partie de la chaleur délivrée par la source chaude 24 en de l'énergie mécanique fournie par l'élément de transmission mécanique 32, et pour céder de la chaleur, non convertie en de l'énergie mécanique, à la source froide 28, Le moteur thermique ditherme à source de chaleur externe est compris par exemple dans l'ensemble des moteurs dithermes régis par un cycle de Stirling, les moteurs Ericsson, les moteurs Manson, les moteurs Ringbon, et les moteurs Beal.
Le générateur électromécanique 7 est par exemple un alternateur, couplé au moteur thermique 6 au travers de l'élément de transmission mécanique 32. Le générateur électromécanique 7 comporte au moins deux bornes électriques 34, 36, et il est configuré pour convertir l'énergie mécanique du moteur thermique 6 en de l'énergie électrique.
La deuxième boucle fluidique de transport 8, contenant le deuxième fluide caloriporteur, comporte une septième zone d'échange de chaleur 38, couplée à la sixième zone d'échange 30 pour récupérer de la chaleur fournie par la source froide 28, et une huitième zone d'échange 40 pour céder de la chaleur à la pompe à chaleur 9.
La deuxième boucle fluidique 8 comporte également une deuxième pompe 41 de mise en circulation du deuxième fluide caloriporteur à l'intérieur de la deuxième boucle fluidique 8. La deuxième pompe 41 est configurée pour moduler le débit du deuxième fluide en fonction d'un deuxième signal de commande.
La pompe à chaleur 9 comprend une troisième boucle fluidique 42 de transport contenant un troisième fluide caloriporteur, un compresseur 44 et un détendeur 46, branchés en série sur la troisième boucle fluidique 42.
La troisième boucle fluidique 42 comporte également une neuvième zone d'échange de chaleur 48, couplée à la huitième zone d'échange 40 pour récupérer de la chaleur transportée par le deuxième fluide caloriporteur de la deuxième boucle 8, une dixième zone d'échange de chaleur 50 couplée à la quatrième zone d'échange de chaleur 22 pour céder de la chaleur du troisième fluide caloriporteur au premier fluide caloriporteur de la première boucle fluidique 5.
Le troisième fluide caloriporteur, le compresseur 44 et le détendeur 46 sont configurés ici de manière classique pour rendre la troisième boucle fluidique diphasique.
La troisième boucle fluidique 42 comporte également une troisième pompe 51 de mise en circulation du troisième fluide caloriporteur à l'intérieur de la troisième boucle fluidique 42. La troisième pompe 51 est configurée pour moduler le débit du troisième fluide en fonction d'un troisième signal de commande.
Le premier fluide caloriporteur, le deuxième fluide caloriporteur, et le troisième fluide caloriporteur sont compris par exemple dans l'ensemble des fluides formés par de l'eau pure, de l'eau glycolée, du dioxyde de carbone supercritique, des hydrocarbures halogénés tels que les hydrofluorocarbures (HDC), les chlorofluorocarbures (CFC), et les hydrochlorofluorocarbures (HCFC). Le premier capteur de température 10 est configuré pour mesurer une première température T1 représentative de la température du premier fluide en sortie de la deuxième zone d'échange 18.
Le deuxième capteur de température 1 1 est configuré pour mesurer une deuxième température T2 représentative de la température de la source chaude 24 du moteur thermique 6.
Le troisième capteur de température 12 est configuré pour mesurer une troisième température T3 représentative de la température de la source froide 28 du moteur thermique 6.
Le quatrième capteur de température 13 est configuré pour mesurer une quatrième température T4 représentative de la température du deuxième fluide en entrée de la huitième zone 40.
Le moyen de gestion et régulation 14 est par exemple un calculateur électronique configuré pour déterminer les commandes en terme de débit respectif de chacune des pompes 23, 41 , 51 en fonction de signaux de mesures fournies par les premier, deuxième, troisième, et quatrième capteurs de température 1 1 , 12, 13, 14, et en fonction d'une demande en énergie électrique prédéterminée de sorte à satisfaire le plus près possible la demande en énergie électrique et à rendre le rendement thermodynamique du moteur maximal sur un ensemble de débits réalisables par les pompes.
Le moyen de gestion et régulation 14 est configuré pour envoyer les commandes de débits aux pompes 23, 41 , 51 en vue de leur exécution.
Suivant la Figure 2, la machine thermique ditherme à source de chaleur externe 6 de la Figure 1 est par exemple une machine à cycle de Stirling 100.
Le principe fondamental d'un cycle de Stirling est de faire produire un travail par un fluide de travail constitué d'un gaz tel que l'air, l'hydrogène ou l'hélium. Le gaz de travail est soumis à un cycle de quatre phases effectuées successivement que l'on peut modéliser par exemple ainsi: un chauffage isochore (à volume constant) du gaz, une détente isotherme (à température constante), un refroidissement isochore puis une compression isotherme.
Le moteur présenté ici en exemple comprend deux pistons de puissance séparés, un piston « chaud » 1 12 et un piston « froid » 1 18, et associés respectivement à chaque piston un cylindre différent, un cylindre « chaud » 1 16 et un cylindre « froid » 1 18. Le moteur comprend un conduit fluidique 120 de circulation d'un gaz de travail qui relie entre elles une première extrémité 122 du cylindre chaud 1 16 et une première extrémité 124 du cylindre froid 1 18. Le cylindre chaud 1 16 et le cylindre froid 1 18 possède respectivement chacun une deuxième extrémité 126, 128 de fin de course. Le moteur 106 comprend également un régénérateur 130 servant d'échangeur thermique à gaz, disposé entre le cylindre chaud 1 16 et le cylindre froid 1 18, et formant une portion du conduit fluidique 120.
Lorsque l'effet du régénérateur 130 n'est pas pris en compte, le fonctionnement du moteur 106, est le suivant.
Le gaz de travail, chauffé au contact des parois du cylindre chaud 1 16 a vu son volume augmenter. L'expansion du gaz a poussé le piston chaud 1 12 au fond de sa course dans le cylindre vers la première extrémité 126. L'expansion du gaz se poursuit alors vers le cylindre froid 1 18 dont le cycle est en retard par rapport au cylindre chaud 1 16.
Le gaz est maintenant à son volume maximal. Le piston chaud 1 12 envoie la plus grande partie du gaz vers le cylindre froid 1 18, où s'amorce le refroidissement.
Presque tout le gaz de travail est maintenant dans le cylindre froid 1 18 et le refroidissement du gaz continue. La pression du gaz de travail est à son minimum : le piston froid 1 14 descend dans son cylindre 1 18.
Le gaz est maintenant à son volume minimum, va se réchauffer de nouveau dans le cylindre chaud 1 16: son volume augmente, il repousse ainsi le piston chaud 1 12, et le cycle recommence.
Lorsque l'effet du régénérateur 130 est pris en compte, le régénérateur 130 permet de récupérer une partie de la chaleur de source pour la réinjecter au moment du chauffage à volume constant.
Il est à remarquer que le régénérateur 130 est un dispositif difficile à concevoir car les échanges de chaleur avec un gaz requièrent un dispositif encombrant, dont le volume important va à rencontre des exigences de compacité du moteur 106 dans lequel le régénérateur 130 est intégré.
Suivant la Figure 3, une deuxième forme de réalisation 202 du système de conversion d'énergie solaire est dérivée du système de conversion d'énergie solaire décrit à la Figure 1 .
Le système comprend les mêmes éléments que ceux de la Figure 1 à l'exception de la deuxième boucle fluidique 8 qui est remplacée par une variante 208 de deuxième boucle. Les éléments communs des deux systèmes 2, 202 sont désignés par les mêmes références numériques.
Le système de conversion d'énergie solaire 202 est configuré pour fournir de l'énergie électrique et de l'énergie thermique à un utilisateur. Le système de conversion d'énergie solaire 202 comprend en outre un dispositif d'alimentation en eau de chauffage 204 ayant une onzième zone d'échange de chaleur 206.
La deuxième boucle fluidique 208 est la deuxième boucle fluidique 8 de la Figure 1 dans laquelle a été ajoutée une douzième zone d'échange de chaleur 210, couplée à la onzième zone d'échange 206 pour fournir de la chaleur du deuxième fluide caloriporteur de la deuxième boucle 208 au dispositif d'alimentation en eau de chauffage 204.
Le système de conversion d'énergie solaire 202 comprend en outre une première vanne fluidique 212, une deuxième vanne fluidique 214, un premier conduit fluidique 215 de dérivation, une troisième vanne fluidique 216, une quatrième vanne fluidique 218, un deuxième conduit 222 fluidique de dérivation, un cinquième capteur de température 224.
La première vanne fluidique 212 comporte une entrée 232, une première sortie 234 et une deuxième sortie 236. L'entrée 232, la première sortie 234, la deuxième sortie 236 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. L'entrée 232 et la première sortie 234 sont disposées en série sur la deuxième boucle fluidique 208 entre la huitième zone d'échange 40 et la douzième zone d'échange 210.
La deuxième vanne fluidique 214 comporte une première entrée 242, une deuxième entrée 244 et une sortie 246. La première entrée 242, la deuxième entrée 244, la sortie 246 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. La première entrée 242 et la sortie 246 sont disposées en série sur la deuxième boucle fluidique 208 entre la huitième zone d'échange 40 et la septième zone d'échange 38.
Le premier conduit fluidique de dérivation 215 est connecté entre la deuxième sortie 236 de la première vanne 212 et la deuxième entrée 244 de la deuxième vanne 214.
La troisième vanne fluidique 216 comporte une entrée 252, une première sortie 254 et une deuxième sortie 256. L'entrée 252, la première sortie 254, la deuxième sortie 256 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. L'entrée 252 et la première sortie 254 sont disposées en série sur la première boucle fluidique 5 entre la troisième zone d'échange 20 et la quatrième zone d'échange 22.
La quatrième vanne fluidique 218 comporte une première entrée 262, une deuxième entrée 264 et une sortie 266. La première entrée 262, la deuxième entrée 264, la sortie 266 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. La première entrée 262 et la sortie 266 sont disposées en série sur la première boucle fluidique 5 entre la quatrième zone d'échange 22 et la deuxième zone d'échange 18.
Le deuxième conduit fluidique de dérivation 222 est connecté entre la deuxième sortie 256 de la troisième vanne 216 et la deuxième entrée 264 de la quatrième vanne 218.
Le cinquième capteur de température 224 est configuré pour mesurer une cinquième température T5 représentative de la température du dispositif d'alimentation en eau chaude 204.
La Figure 3 représente une première configuration particulière du système 202 au travers d'une configuration particulière des positions des entrées et des sorties des vannes 212, 214, 216, 218.
Dans cette première configuration, l'entrée 232, la première sortie 234, la deuxième sortie 236 de la première vanne 212 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte, et la première entrée 242, la deuxième entrée 244, la sortie 246 de la deuxième vanne 214 sont respectivement en position de passage fermée, ouverte, ouverte. Ainsi, la zone d'échange 40 est court-circuitée par le premier conduit fluidique de dérivation 215 de sorte que le prélèvement de l'énergie thermique de la source froide 28 est effectué par le seul dispositif d'alimentation en chaleur 204.
Dans cette première configuration, l'entrée 252, la première sortie 254, la deuxième sortie 256 de la troisième vanne 216 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte, et la première entrée 262, la deuxième entrée 264, la sortie 266 de la quatrième vanne 218 sont respectivement en position de passage fermée, ouverte, ouverte. Ainsi, la quatrième zone d'échange 22 est court-circuitée par le deuxième conduit fluidique 222 et désactivée par les troisième et quatrième vannes 216, 218 de sorte à éviter des pertes de chaleur supplémentaires au travers de la première boucle 5 qui ne peut pas récupérer de la chaleur de la pompe à chaleur 9, désactivée ici.
Dans une deuxième configuration particulière, non représentée sur la Figure 3, du système de conversion d'énergie solaire 202, l'entrée 232, la première sortie 234, la deuxième sortie 236 de la première vanne 212 sont respectivement en positions de passage ouverte, ouverte, fermée, et la première entrée 242, la deuxième entrée 244, la sortie 246 de la deuxième vanne 214 sont respectivement en positions de passage ouverte, fermée, ouverte. Ainsi le premier conduit fluidique de dérivation 215 est déconnecté de la deuxième boucle fluidique 208 et de la récupération d'énergie de la source froide 28 par la pompe à chaleur 9 est rendue possible.
Dans cette même deuxième configuration, l'entrée 252, la première sortie 254, la deuxième sortie 256 de la troisième vanne 216 sont respectivement en positions de passage ouverte, ouverte, fermée, et la première entrée 262, la deuxième entrée 264, la sortie 266 de la quatrième vanne 218 sont respectivement en positions de passage ouverte, fermée, ouverte. Ainsi, le deuxième conduit fluidique 222 est déconnectée de la première boucle fluidique, la quatrième zone d'échange 22 est active et rend possible la récupération de chaleur depuis la pompe à chaleur 9 pour préchauffer le premier fluide caloriporteur de la première boucle 5.
Dans cette deuxième configuration, le dispositif d'alimentation en eau chaude 204 et la pompe à chaleur 9 améliorent ensemble le rendement du moteur thermique tout en offrant à la fois de l'énergie électrique et de la chaleur à l'utilisateur.
Le moyen de gestion et régulation 14 est configuré pour déterminer les commandes en termes de positions des entrées et sorties des vannes 212, 214, 216, 218 et en terme de débit respectif de chacune des pompes 23, 41 , 51 , en fonction de signaux de mesures fournies par les premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième capteurs de température 1 1 , 12, 13, 14, 224, et en fonction des demandes prédéterminées en énergie électrique et/ou énergie thermique de sorte à satisfaire le plus près possible les demandes en énergie électrique et/ou énergie thermique et à rendre le rendement thermodynamique du moteur maximal sur un ensemble de débits réalisables par les pompes lorsque l'énergie électrique est utilisée.
Le moyen de gestion et régulation 14 est configuré pour envoyer, aux vannes 212, 214, 216, 218 les commandes déterminées de mise en position de leurs entrées/sorties, et aux pompes 23, 41 , 51 les commandes déterminées de débits, en vue de leur exécution.
Suivant la Figure 4 une troisième forme de réalisation 302 du système de conversion d'énergie solaire est une variante du système de conversion d'énergie solaire 2 décrit à la Figure 1 , et du système 202 de la Figure 3.
Le système de conversion d'énergie solaire 302 comprend des éléments, identiques à ceux du système de conversion de la Figure 3 et désignés par les mêmes références numériques.
Le système de conversion d'énergie solaire 302 est destiné à fournir de l'énergie électrique et/ou de l'énergie thermique à un utilisateur.
Dans le système de conversion d'énergie solaire 302, le premier fluide caloriporteur et le deuxième fluide caloriporteur sont de même nature chimique.
Le système de conversion d'énergie solaire 302 comprend en outre une cinquième vanne fluidique 312, une sixième vanne fluidique 314, un troisième conduit fluidique de dérivation 315, un septième vanne fluidique 316, une huitième vanne fluidique 318, une neuvième vanne fluidique 320, une dixième vanne fluidique 322, un quatrième conduit fluidique de dérivation 324, un cinquième conduit fluidique 325, des sixième, septième, huitième, neuvième, dixième, onzième, douzième, treizième capteurs de température 326, 327, 328, 329, 330, 331 , 332, 333.
La cinquième vanne fluidique 312 comporte une première entrée 335, une première sortie 336 et une deuxième sortie 338. La première entrée 335, la première sortie 336, la deuxième sortie 338 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. La première entrée 335 et la première sortie 336 sont disposées en série sur la première boucle fluidique 5 entre la deuxième zone 18 d'échange et la troisième zone d'échange 20.
La sixième vanne fluidique 314 compote une première entrée 342, une deuxième entrée 344 et une sortie 346. La première entrée 342, la deuxième entée 344, la sortie 346 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. La première entrée 342 et la sortie 346 sont disposées en série sur la deuxième boucle fluidique 208 entre la septième zone d'échange 38 et la douzième zone d'échange 210.
Le troisième conduit fluidique de dérivation 315 est connecté entre la deuxième sortie 338 de la cinquième vanne 312 et la deuxième entrée 344 de la sixième vanne 314.
La septième vanne fluidique 316 comporte une première entrée 352, une première sortie 354 et une deuxième sortie 356. La première entrée 352, la première sortie 354, la deuxième sortie 356 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. La première entrée 352 et la première sortie 354 sont disposées en série sur la deuxième boucle fluidique 208 entre la septième zone d'échange 38 et la deuxième vanne fluidique 214.
La huitième vanne fluidique 318 comporte une première entrée 362, une deuxième entrée 364, une sortie 366. La première entrée 362, la deuxième entrée 364, la sortie 366 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. La première entrée 362 et la sortie 366 sont disposées en série sur la première boucle fluidique 5 entre la quatrième zone d'échange 22 et la quatrième vanne fluidique 218.
La neuvième vanne fluidique 320 comporte une première entrée 372, une deuxième entrée 374, et une sortie 376. La première entrée 372, la deuxième entrée 374, la sortie 376 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. La première entrée 372 et la sortie 376 sont disposées en série sur la première boucle fluidique 5 entre la troisième vanne 216 et la quatrième zone d'échange 22. La dixième vanne fluidique 322 comporte une première entrée 382, une première sortie 384 et une deuxième sortie 386. La première entrée 382, la première sortie 384, la deuxième sortie 386 sont chacune configurables sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage d'un fluide. La première entrée 382 et la première sortie 384 sont disposées en série sur la première boucle fluidique 5 entre la neuvième vanne 320 et la quatrième zone d'échange 22.
Le quatrième conduit fluidique de dérivation 324 est connecté entre la deuxième sortie 356 de la septième vanne 316 et la deuxième entrée 374 de la neuvième vanne 320.
Le cinquième conduit fluidique de dérivation 325 est connecté entre la deuxième entrée 364 de la huitième vanne 318 et la deuxième sortie 386 de la dixième vanne 322.
Le sixième capteur de température 326 est configuré pour mesurer une sixième température T6 représentative de la température du premier fluide en sortie de la troisième zone d'échange 20.
Le septième capteur de température 327 est configuré pour mesurer une septième température T7 représentative de la température du premier fluide en entrée de la troisième zone d'échange 20.
Le huitième capteur de température 328 est configuré pour mesurer une huitième température T8 représentative de la température du deuxième fluide de la deuxième boucle fluidique 208 en sortie de la septième zone d'échange 38.
Le neuvième capteur de température 329 est configuré pour mesurer une neuvième température T9 représentative de la température du deuxième fluide se trouvent entre la deuxième vanne 214 et la septième vanne 316.
Le dixième capteur de température 330 est configuré pour mesurer une dixième T10 représentative de la température du troisième fluide en sortie de la neuvième zone 48.
Le onzième capteur de température 331 est configuré pour mesurer une onzième température T1 1 représentative de la température du troisième fluide en sortie de la dixième zone 50.
Le douzième capteur de température 332 est configuré pour mesurer une douzième température T12 représentative de la température du premier fluide en entrée de la quatrième zone d'échange 22.
Le treizième capteur de température 333 est configuré pour mesurer une treizième température T13 représentative de la température du premier fluide en sortie de la quatrième zone d'échange 22. Le moyen de gestion et régulation 14 est configuré pour déterminer les commandes en termes de positions des entrées et sorties des vannes 212, 214, 216, 218, 312, 314, 316, 318, 320, 322 et en terme de débit respectif de chacune des pompes 23, 41 , 51 , en fonction de signaux de mesures fournies par les premier à treizième capteurs de température 10, 1 1 , 12, 13, 224, 326, 327, 328, 329, 330, 331 , 332, 333 et en fonction des demandes en énergie électrique et/ou en énergie thermique prédéterminées de sorte à satisfaire le plus près possible la demande en énergie électrique et/ou la demande en énergie thermique, et à rendre le rendement thermodynamique du moteur maximal sur un ensemble de débits réalisables par les pompes lorsque l'énergie électrique est utilisée.
Le moyen de gestion et régulation 14 est configuré pour envoyer, aux vannes 212,
214, 216, 218, 312, 314, 316, 318, 320, 322 les commandes déterminées de mise en position de leurs entrées/sorties, et aux pompes 23, 41 , 51 les commandes déterminées de débits, en vue de leur exécution.
La production d'électricité et de chaleur est modulable entre un régime produisant uniquement de la chaleur (en court-circuitant le moteur ditherme au moyen des vannes) et un régime maximisant la production d'électricité avec l'utilisation de la pompe à chaleur pour diminuer la température de la source froide et augmenter celle de la source chaude.
Cela permet ainsi de répondre aux besoins énergétiques de l'utilisateur.
La Figure 4 représente une première configuration particulière du système de conversion 302 au travers d'une première configuration particulière des positions des entrées et des sorties des vannes.
Dans cette première configuration, l'entrée 232, la première sortie 234, la deuxième sortie 236 de la première vanne 212 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte, et l'entrée 242, la première sortie 244, la deuxième sortie 246 de la deuxième vanne 214 sont respectivement en position de passage fermée, ouverte, ouverte. Ainsi, la zone d'échange 40 est court-circuitée par le premier conduit fluidique de dérivation 216 de sorte que la pompe à chaleur est désactivée.
Dans cette première configuration, l'entrée 252, la première sortie 254, la deuxième sortie 256 de la troisième vanne 216 sont dans une position de passage quelconque, et la première entrée 262, la deuxième entrée 264, la sortie 266 de la quatrième vanne 218 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte. Ainsi, le deuxième conduit fluidique de dérivation 222 est désactivé.
Dans cette première configuration, l'entrée 335, la première sortie 336, la deuxième sortie 338 de la cinquième vanne 312 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte, et la première entrée 342, la deuxième entrée 344, la sortie 346 de la sixième vanne 314 sont respectivement en position de passage fermée, ouverte, ouverte. Ainsi, la machine thermique 6 est court-circuitée et une liaison fluidique est créée depuis la pluralité 4 des capteurs solaires thermiques vers la source en alimentation en eau chaude 204.
Dans cette première configuration, la première entrée 352, la première sortie 354, la deuxième sortie 356 de la septième vanne fluidique 316 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte, et la première entrée 362, la deuxième entrée 364, la sortie 366 de la huitième vanne fluidique 318 sont respectivement en position de passage fermée, ouverte, ouverte. La première entrée 372, la deuxième entrée 374, la sortie 376 de la neuvième vanne fluidique 320 sont respectivement en position de passage fermée, ouverte, ouverte, et la première entrée 382, la première sortie 384, la deuxième sortie 386 de la dixième vanne fluidique 322 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte.
Ainsi une voie de retour fluidique directe est réalisée depuis la zone d'échange du dispositif d'alimentation en eau chaude 204 vers la pluralité des capteurs solaires thermiques 4 sans utilisation de la pompe à chaleur 9. Ainsi une configuration de production d'alimentation en eau chaude seulement, c'est à dire sans production en électricité, est réalisée pour laquelle la production de chaleur est maximale.
Suivant la Figure 5, une deuxième configuration particulière du système de conversion 302 de la Figure 4 est réalisée au travers d'une première configuration particulière des positions des entrées et des sorties des vannes 212, 214, 216, 218, 312, 314, 316, 318, 320, 322.
Dans cette deuxième configuration, toutes les entrées et sorties des vannes sont dans une position de passage des fluides ouverte.
Cette configuration correspond à un système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et de l'énergie thermique dont la répartition est modulable en fonctions des commandes de débits fournis aux pompes 23, 41 , 51 .
Suivant la Figure 6, une troisième configuration particulière du système de conversion 302 de la Figure 4 est réalisée au travers d'une troisième configuration particulière des positions des entrées et des sorties des vannes 212, 214, 216, 218, 312, 314, 316, 318, 320, 322.
Dans cette troisième configuration, l'entrée 232, la première sortie 234, la deuxième sortie 236 de la première vanne 212 sont respectivement en position de passage ouverte, ouverte, fermée, et la première entrée 242, la deuxième entrée 244, la sortie 246 de la deuxième vanne 214 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte. Ainsi, la zone d'échange 40 est activée et le premier conduit fluidique de dérivation 215 désactivée de sorte que la pompe à chaleur 9 est activée. Dans cette troisième configuration, l'entrée 252, la première sortie 254, la deuxième sortie 256 de la troisième vanne 216 sont dans une position de passage ouverte, ouverte, fermée, et l'entrée 262, la première sortie 264, la deuxième sortie 266 de la quatrième vanne 218 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte. Ainsi, le deuxième conduit fluidique de dérivation 222 est désactivé.
Dans cette troisième configuration, l'entrée 335, la première sortie 336, la deuxième sortie 338 de la cinquième vanne 312 sont respectivement en position de passage ouverte, ouverte, fermée, et la première entrée 342, la deuxième entrée 344, la sortie 346 de la sixième vanne 314 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte. Ainsi, la machine thermique 6 est activée et la troisième liaison fluidique 315 désactivée.
Dans cette troisième configuration, la première entrée 352, la première sortie 354, la deuxième sortie 356 de la septième vanne fluidique 316 sont respectivement en position de passage ouverte, ouverte, fermée, et la première entrée 362, la deuxième entrée 364, la sortie 366 de la huitième vanne fluidique 318 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte. La première entrée 372, la deuxième entrée 374, la sortie 376 de la neuvième vanne fluidique 320 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte, et la première entrée 382, la première sortie 384, la deuxième sortie 386 de la dixième vanne fluidique 322 sont respectivement en position de passage ouverte, ouverte, fermée. Ainsi, le cinquième conduit fluidique de dérivation 325 est désactivé.
Dans cette troisième configuration, le sens d'écoulement du premier fluide caloriporteur dans la première boucle fluidique 5 est un sens horaire sur la figure, c'est-à- dire une sens suivant lequel le premier fluide s'écoule depuis la deuxième zone d'échange 18 vers la quatrième zone d'échange 22 en passant au préalable par la troisième zone d'échange 20 située au niveau de la source chaude du moteur.
Dans cette troisième configuration, le sens d'écoulement du deuxième fluide caloriporteur dans la deuxième boucle fluidique 208 est un sens horaire, c'est-à-dire un sens suivant lequel le deuxième fluide s'écoule depuis la septième zone d'échange 38 vers la huitième zone d'échange 40 en passant au préalable par la douzième zone d'échange 210.
Cette configuration correspond à une production hybride d'électricité et de chaleur dans laquelle la maximisation du rendement du moteur 6 en terme d'efficacité de conversion en énergie électrique est privilégiée.
Suivant la Figure 7 une quatrième configuration particulière du système de conversion 302 de la Figure 4 est réalisée au travers d'une quatrième configuration particulière des positions des entrées et des sorties des vannes 212, 214, 216, 218, 312, 314, 316, 318, 320, 322.
Dans cette quatrième configuration, l'entrée 232, la première sortie 234, la deuxième sortie 236 de la première vanne 212 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte, et la première entrée 242, la deuxième entrée 244, la sortie 246 de la deuxième vanne 214 sont respectivement en position de passage fermée, ouverte, ouverte. Ainsi, la zone d'échange 40 est désactivée, le premier conduit fluidique de dérivation 215 est activé de sorte que la pompe à chaleur 9 est désactivée.
Dans cette quatrième configuration, l'entrée 252, la première sortie 254, la deuxième sortie 256 de la troisième vanne 216 sont dans une position de passage ouverte, fermée, ouverte, et la première entrée 262, la deuxième entrée 264, la sortie 266 de la quatrième vanne 218 sont respectivement en position de passage fermée, ouverte, ouverte. Ainsi, le deuxième conduit fluidique de dérivation 222 est activé et la zone d'échange de préchauffage 22 désactivée.
Dans cette quatrième configuration, l'entrée 335, la première sortie 336, la deuxième sortie 338 de la cinquième vanne 312 sont respectivement en position de passage ouverte, ouverte, fermée, et la première entrée 342, la deuxième entrée 344, la sortie 346 de la sixième vanne 314 sont respectivement en position de passage ouverte, fermée, ouverte. Ainsi, la machine thermique 6 est activée et la troisième liaison fluidique 315 désactivée.
Dans cette quatrième configuration, la première entrée 352, la première sortie 354, la deuxième sortie 356 de la septième vanne fluidique 316 sont respectivement en position de passage ouverte, ouverte, fermée, et les entrées et sorties des huitième, neuvième, dixième vannes fluidiques 318, 320, 322, sont dans un état quelconque.
Cette configuration correspond à un mode hybride de fonctionnement qui n'est pas optimal en terme de rendement de la machine thermique mais qui permet de privilégier la production de chaleur.
Dans une quatrième forme de réalisation non représentée, variante du système de conversion d'énergie 302 de la Figure 4, le système de conversion d'énergie solaire comprend à l'identique les éléments du système de conversion 302 à l'exception des neuvième et dixième vannes 320, 322 qui sont supprimées, et à l'exception des quatrième et cinquième conduits fluidiques de dérivation qui son remplacés par un conduit fluidique de dérivation unique, connecté entre la deuxième sortie de la septième vanne 316 et la deuxième entrée de la huitième vanne 318.
Par des configurations appropriées des positions d'ouverture/fermeture des entrées et des sorties des vannes, notamment de la troisième vanne 216, les mêmes modes de fonctionnement du système de conversion que ceux du système 302 décrits dans les Figures 4 à 7 peuvent être réalisées. Il est remarquer que les performances thermodynamiques sont dégradées par rapport au système 302 de la Figure 4 mais restent intéressantes.
Suivant la Figure 8, un procédé 402 de gestion de la conversion d'énergie solaire en au moins de l'énergie électrique par un système quelconque 2, 202, 302 décrit dans les Figures 1 , 3 et 4 comprend les étapes suivantes mises en oeuvre successivement.
Dans une première étape 404, une première pompe 23, une deuxième pompe 41 et une troisième pompe 51 sont fournies et branchées respectivement en série sur la première boucle fluidique 5, sur la deuxième boucle fluidique 8, sur la troisième boule fluidique 42 pour mettre en mouvement respectivement le premier fluide, le deuxième fluide, et le troisième fluide.
Dans une deuxième étape 406 sont fournies au moins un premier capteur de température 10 pour mesurer une première température T1 représentative de la température du premier fluide en sortie de la deuxième zone d'échange 18, un deuxième capteur de température 1 1 pour mesurer une deuxième température T2 représentative de la température de la source chaude 24 du moteur 6, un troisième capteur de température 12 pour mesurer une troisième température T3 représentative de la température de la source froide 28 du moteur 6, un quatrième capteur de température 13 pour mesurer une quatrième température T4 représentative de la température du deuxième fluide en entrée de la huitième zone 40.
Dans une troisième étape 408, le moyen de gestion et de régulation 14 détermine des commandes en terme de débit respectif de chacune des pompes en fonction d'au moins les première, deuxième, troisième, et quatrième température, et en fonction de la demande en énergie électrique de sorte à satisfaire le plus près possible la demande en énergie électrique et à rendre le rendement thermodynamique du moteur maximal sur un ensemble de débit réalisable par les pompes, puis dans la même étape envoie les commandes.
Dans une quatrième étape 410, les pompes 23, 41 , 51 reçoivent les commandes et les exécutent.
Suivant la Figure 9, un procédé de gestion 502 d'un système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et de l'énergie thermique décrit dans les Figures 3 et 4 comprend les étapes suivantes mises en oeuvre successivement.
Dans une étape 504 comprenant les étapes 402 et 404 de la Figure 8 sont fournies une demande en énergie électrique et une demande en énergie de chaleur, et un cinquième capteur de température 224 configuré pour mesurer une cinquième température T5 représentative de la température du dispositif d'alimentation en eau chaude 204.
Dans une étape suivante 506 sont fournies au moins une première vanne 212, une deuxième vanne 214, une troisième vanne 216, une quatrième vanne 218 pour activer et désactiver sélectivement la pompe à chaleur 9.
Dans une étape suivante 508, le moyen de gestion et régulation 14 détermine des commandes en termes de positions des entrées et sorties des vannes 212, 214, 216, 218 et en termes de débit respectif de chacune des pompes 23, 41 , 51 , en fonction de signaux de mesures fournies par les premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième capteurs de température 1 1 , 12, 13, 14, 224, et en fonction des demandes prédéterminées en énergie électrique et en énergie thermique de sorte à satisfaire le plus près possible les demandes en énergie électrique et en énergie thermique et à rendre le rendement thermodynamique du moteur maximal sur un ensemble de débits réalisables par les pompes 23, 41 , 51 . Dans la même étape 508, le moyen de gestion et régulation 14 envoie aux vannes 212, 214, 216, 218 les commandes déterminées de mise en position de leurs entrées/sorties, et aux pompes 23, 41 , 51 les commandes déterminées de débits, en vue de leur exécution.
Dans une étape suivante 510, les pompes 23, 41 , 51 et au moins les vannes 212, 214, 216, 218 reçoivent les commandes et les exécutent.
En variante, les vannes fluidiques 314 et 212 comportent chacune une quatrième sortie. Ces sorties peuvent être chacune, indépendamment ouverte ou fermée. Ces deux sorties sont reliées l'une à l'autre par une sixième conduite fluidique de dérivation permettant de court-circuiter la douzième boucle d'échange 210 de la deuxième boucle fluidique 208.
En variante, la pompe à chaleur comprend une source froide auxiliaire et un échangeur auxiliaire, disposé entre la neuvième zone d'échange et la dixième zone d'échange. La source froide auxiliaire est par exemple une piscine, de l'air extérieur environnant le bâtiment domestique qui abrite le système de conversion d'énergie solaire, ou une boucle de délestage située sous la terre.
En variante, la source froide 28 du moteur 6 peut être refroidie au travers de la deuxième boucle fluidique par une source auxiliaire et un échangeur auxiliaire, disposé entre la septième zone d'échange et la huitième zone d'échange, permettant de diminuer la température T3 de cette source du moteur. La source auxiliaire de réfrigération est par exemple l'eau d'une piscine, l'air extérieur environnant le bâtiment qui abrite le système de conversion d'énergie solaire ou un boucle de délestage située sous la terre. En variante, la source froide 28 du moteur 6 peut être refroidie directement par une source auxiliaire et un échangeur auxiliaire, permettant de diminuer la température T3 de cette source du moteur. La source auxiliaire de réfrigération est par exemple l'eau d'une piscine, l'air extérieur environnant le bâtiment qui abrite le système de conversion d'énergie solaire ou un boucle de délestage située sous la terre.
En variante les pompes des boucles 5 et 8 sont configurées pour faire circuler les premier et deuxième fluides caloriporteurs dans le sens inverse celui de la Figure 6, c'est- à-dire un sens rétrograde d'écoulement du premier fluide dans la première boucle allant depuis la deuxième zone d'échange 18 jusqu'à la troisième zone d'échange 20 en passant au préalable par la quatrième zone d'échange 22, fluidique, et un sens rétrograde d'écoulement du deuxième fluide dans la deuxième boucle allant depuis la huitième zone d'échange 40 vers la septime zone d'échange 38 en traversant au préalable la deuxième pompe 41 . Ces sens sont intéressants dans le cas particulier où régnent de fortes chaleurs climatiques et où l'émissivité des panneaux solaires n'est pas très basse. Il est ainsi avantageux de réchauffer par la pompe à chaleur le premier fluide contenu dans la première boucle fluidique, au niveau de la portion de boucle reliant directement les capteurs thermiques solaires à la source chaude du moteur dithermique. Cela permet de diminuer les pertes par rayonnement infrarouge a niveau des panneaux. Dans ce même cas, le deuxième fluide caloriporteur contenu dans la deuxième boucle fluidique cède de la chaleur à la pompe à chaleur avant de céder ensuite de la chaleur restante au dispositif d'alimentation en eau chaude, afin d'augmenter l'efficacité thermodynamique de la pompe à chaleur.
Dans tous les modes de réalisation, le moteur ditherme à source de chaleur externe comporte un fluide de travail qui reste en permanence à l'état gazeux lorsque le moteur fonctionne.
Le fluide gazeux de travail reste confiné à l'intérieur d'un conduit fluidique de travail, fermé et ayant une première extrémité et une deuxième extrémité formant respectivement le fond d'un cylindre « chaud » et le fond d'un cylindre « froid ».
Le cylindre « chaud » est la cinquième zone d'échange de chaleur 26 et d'entretien de la température de source chaude 24. Il fait partie de la source chaude 24 et il est couplé à la troisième zone d'échange de chaleur 20 pour recevoir de la chaleur de la première boucle fluidique. Il est également couplé au conduit fluidique de travail pour céder de la chaleur au fluide gazeux de travail.
Le cylindre « froid » est la sixième zone d'échange de chaleur 30 et d'entretien de la température de la source froide 28. Il fait partie de la source froide 28 et il est couplé à la septième zone d'échange de chaleur 38 pour céder de la chaleur à la deuxième boucle fluidique. Il est également couplé au conduit fluidique de travail pour recevoir de la chaleur du fluide gazeux de travail.
Le moteur ditherme à source de chaleur externe est dépourvu de pompe de recirculation du fluide de travail disposée dans le conduit fluidique de travail entre la source froide et la source chaude.
Selon un mode de réalisation particulier, le générateur électromécanique 7 est découplé mécaniquement du compresseur de la pompe à chaleur lorsqu'il en existe un.

Claims

REVENDICATIONS
1 .- Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique caractérisé en ce qu'il comprend
une pluralité (4) de capteurs thermiques solaires configurés pour convertir de l'énergie solaire en de la chaleur et la fournir à un premier fluide caloriporteur au travers d'une première zone d'échange de chaleur (16) ;
une première boucle fluidique (5) de transport contenant le premier fluide caloriporteur, ayant une deuxième zone d'échange de chaleur (18) couplée à la première zone d'échange de chaleur (16) pour recevoir la chaleur cédée par les capteurs solaires thermiques (4), ayant une troisième zone d'échange de chaleur (20) et d'entretien d'une température de source chaude, et ayant une quatrième zone d'échange (22) de récupération d'une chaleur de préchauffage ;
un moteur thermique ditherme à source de chaleur externe (6) comportant une source chaude (24) sous une température de source chaude ayant une cinquième zone d'échange de chaleur (26) couplée à la troisième zone d'échange de chaleur (20) pour recevoir la chaleur cédée par le premier fluide caloriporteur, une source froide (28) sous une température de source froide ayant une sixième zone d'échange de chaleur (30) et d'entretien d'une température de source froide, un élément de transmission mécanique (32) de mise en forme d'énergie mécanique, le moteur (6) étant configuré pour transformer une partie de la chaleur délivrée par la source chaude (24) en de l'énergie mécanique fournie à l'élément de transmission mécanique (32), et pour céder de la chaleur, non convertie en de l'énergie mécanique, à la source froide (28) ;
un générateur électromécanique (7), couplé au moteur thermique (6) au travers de l'élément de transmission mécanique (32) et ayant au moins deux bornes électriques (34, 36), configuré pour convertir l'énergie mécanique du moteur en de l'énergie électrique ; une deuxième boucle fluidique (8 ; 208) de transport contenant un deuxième fluide caloriporteur, ayant une septième zone d'échange de chaleur (38) couplée à la sixième zone d'échange de chaleur (30) pour récupérer de la chaleur fournie par la source froide (28), et ayant une huitième zone d'échange (40) pour céder de la chaleur ; et
une pompe à chaleur (9) comportant une troisième boucle fluidique (42), la troisième boucle fluidique (42), contenant un troisième fluide caloriporteur, ayant une neuvième zone d'échange de chaleur (48) couplée à la huitième zone (40) pour récupérer de la chaleur transportée par le deuxième fluide caloriporteur, ayant une dixième zone d'échange de chaleur(50) couplée à la quatrième zone d'échange de chaleur (22) pour céder de la chaleur du troisième fluide caloriporteur au premier fluide caloriporteur.
2. - Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon la revendication 1 , comprenant un dispositif d'alimentation en eau de chauffage (204) ayant une onzième zone d'échange de chaleur (206), la deuxième boucle fluidique (208) ayant une douzième zone d'échange (210) couplée à la onzième zone d'échange (206) pour fournir de la chaleur du deuxième fluide caloriporteur au système d'alimentation en eau chaude (204).
3. - Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, et comprenant en outre
- une première vanne fluidique (212) ayant une entrée (232), une première sortie (234), une deuxième sortie (236), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, l'entrée (232) et la première sortie (234) étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique (208) entre la douzième zone d'échange (210) et la huitième zone d'échange (40),
- une deuxième vanne fluidique (214) ayant une première entrée (242), une deuxième entrée (244), une sortie (246), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (242) et la sortie (246) étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique (208) entre la huitième zone d'échange (40) et la septième zone d'échange (38),
- un premier conduit fluidique de dérivation (215) connecté entre la deuxième sortie (236) de la première vanne (212) et la deuxième entrée (244) de la deuxième vanne
(214),
- une troisième vanne fluidique (216) ayant une entrée (252), une première sortie (254), une deuxième sortie (256), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, l'entrée (252) et la première sortie (254) étant disposées en série sur la première boucle fluidique (5) entre la troisième zone d'échange (20) et la quatrième zone d'échange (22),
- une quatrième vanne fluidique (218) ayant une première entrée (262), une deuxième entrée (264), une sortie (266), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (262) et la sortie (266) étant disposées en série sur la première boucle fluidique (5) entre la quatrième zone d'échange (22) et la deuxième zone d'échange (18),
- un deuxième conduit fluidique de dérivation (222), connecté entre la deuxième sortie (256) de la troisième vanne (216) et la deuxième entrée (264) de la quatrième vanne (218).
4. - Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon la revendication 3, dans lequel le premier fluide et le deuxième fluide sont de même nature chimique et comprenant en outre
- une cinquième vanne fluidique (312) ayant une première entrée (335), une première sortie (336) et une deuxième sortie (338), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (335) et la première sortie (336) étant disposées en série sur la première boucle fluidique (5) entre la deuxième zone (18) d'échange et la troisième zone d'échange (20),
- une sixième vanne fluidique (314) ayant une première entrée (342), une deuxième entrée (344), une sortie (346), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (342) et la sortie (346) étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique (208) entre la septième zone d'échange (38) et la douzième zone d'échange (210),
- un troisième conduit fluidique de dérivation (315) connecté entre la deuxième sortie (338) de la cinquième vanne (312) et la deuxième entrée (344) de la sixième vanne
(314),
- une septième vanne fluidique (316) ayant une première entrée (352), une première sortie (354), une deuxième sortie (356), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (352) et la première sortie (354) étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique (208) entre la septième zone d'échange (38) et la deuxième vanne fluidique (214),
- une huitième vanne fluidique (318) ayant une première entrée (362), une deuxième entrée (364), une sortie (366), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (362) et la sortie (366) étant disposées en série sur la première boucle fluidique (5) entre la quatrième zone d'échange (22) et la quatrième vanne fluidique (218),
- un quatrième conduit fluidique de dérivation connecté entre la deuxième sortie (356) de la septième vanne (316) et la deuxième entrée (364) de la huitième vanne (318).
5. - Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon la revendication 3, dans lequel le premier fluide et le deuxième fluide sont de même nature chimique et comprenant en outre
- une cinquième vanne fluidique (312) ayant une première entrée (335), une première sortie (336) et une deuxième sortie (338), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (335) et la première sortie (336) étant disposées en série sur la première boucle fluidique (5) entre la deuxième zone (18) d'échange et la troisième zone d'échange (20), - une sixième vanne fluidique (314) ayant une première entrée (342), une deuxième entrée (344), une sortie (346), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (342) et la sortie (346) étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique (208) entre la septième zone d'échange (38) et la douzième zone d'échange (210),
- un troisième conduit fluidique de dérivation (315) connecté entre la deuxième sortie (338) de la cinquième vanne (312) et la deuxième entrée (344) de la sixième vanne (314),
- une septième vanne fluidique (316) ayant une première entrée (352), une première sortie (354), une deuxième sortie (356), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (352) et la première sortie (354) étant disposées en série sur la deuxième boucle fluidique (208) entre la septième zone d'échange (38) et la deuxième vanne fluidique (214),
- une huitième vanne fluidique (318) ayant une première entrée (362), une deuxième entrée (364), une sortie (366), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée de passage, la première entrée (362) et la sortie (366) étant disposées en série sur la première boucle fluidique (5) entre la quatrième zone d'échange (22) et la quatrième vanne fluidique (218),
- une neuvième vanne fluidique (320) ayant une première entrée (372), une deuxième entrée (374), et une sortie (376), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée, la première entrée (372) et la sortie (376) étant disposées en série sur la première boucle fluidique (5) entre la troisième vanne (216) et la quatrième zone d'échange (22),
- une dixième vanne fluidique (322) ayant une première entrée (382), une première sortie (384), une deuxième sortie (386), chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée, la première entrée (382) et la première sortie (384) étant disposées en série sur la première boucle fluidique (5) entre la neuvième vanne (320) et la quatrième zone d'échange (22),
- un quatrième conduit fluidique de dérivation (324) connecté entre la deuxième sortie (356) de la septième vanne (316) et la deuxième entrée (374) de la neuvième vanne (320),
un cinquième conduit fluidique de dérivation (325) connecté entre la deuxième entrée (364) de la huitième vanne (318) et la deuxième sortie (386) de la dixième vanne (322).
6.- Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, dans lequel la première vanne fluidique (212) comporte en plus une quatrième sortie et la sixième vanne fluidique (314) comporte en plus une quatrième sortie, ces deux sorties étant chacune configurable sélectivement dans une position ouverte ou fermée et comprenant en outre un sixième conduit fluidique de dérivation connecté entre les quatrièmes sorties des vannes fluidiques (212) et (314).
7. - Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le moteur thermique ditherme à source de chaleur externe (6, 106) est compris dans l'ensemble formé par les moteurs ayant un cycle de Stirling, les moteurs Ericsson, les moteurs Manson, les moteurs Ringbon, et les moteurs Beal.
8. - Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la pompe à chaleur (9) comprend un compresseur (44) et un détendeur (46) branchés en série sur la troisième boucle fluidique (42), le troisième fluide caloriporteur, le compresseur (44) et le détendeur (46) étant configurés pour rendre la troisième boucle fluidique (42) diphasique.
9. - Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la pompe à chaleur (9) comprend une source froide auxiliaire et un échangeur auxiliaire, disposé entre la neuvième zone d'échange et la dixième zone d'échange.
10.- Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la deuxième boucle fluidique comprend une source froide auxiliaire et un échangeur auxiliaire, disposé entre la septième zone d'échange et la huitième zone d'échange.
1 1 . - Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la source froide
(28) du moteur thermique ditherme à source de chaleur externe (6, 106) est relié à une source froide auxiliaire par un échangeur auxiliaire, disposé directement au niveau de la source froide (28).
12. - Système de conversion d'énergie solaire en de l'énergie électrique et/ou thermique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant
- une première pompe (23), une deuxième pompe (41 ), une troisième pompe (51 ) branchées respectivement en série sur la première boucle fluidique (5), sur la deuxième boucle fluidique (8 ; 208), sur la troisième boucle fluidique (9), pour mettre respectivement en mouvement le premier fluide, le deuxième fluide, troisième fluide ; et
- au moins un premier capteur de température (10) pour mesurer une première température représentative de la température du premier fluide en sortie de la deuxième zone d'échange (18), un deuxième capteur de température (1 1 ) pour mesurer une deuxième température représentative de la température de la source chaude (24) du moteur (6), un troisième capteur de température (12) pour mesurer une troisième température représentative de la température de la source froide (28) du moteur (6), un quatrième capteur de température (13) pour mesurer une quatrième température représentative de la température du deuxième fluide en entrée de la huitième zone d'échange de chaleur (40).
13. - Procédé de gestion de la distribution d'énergie d'un système défini selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant les étapes consistant à :
- fournir (404) une première pompe (23), une deuxième pompe (41 ) et une troisième pompe (51 ) branchées respectivement en série sur la première boucle fluidique (5), sur la deuxième boucle fluidique (8), sur la troisième boule fluidique (9) pour mettre en mouvement respectivement le premier fluide, le deuxième fluide, et le troisième fluide,
- fournir (406) au moins un premier capteur de température (10) pour mesurer une première température représentative de la température du premier fluide en sortie de la deuxième zone d'échange (18), un deuxième capteur de température (1 1 ) pour mesurer une deuxième température représentative de la température de la source chaude (24) du moteur (6), un troisième capteur de température (12) pour mesurer une troisième température représentative de la température de la source froide (28) du moteur (6), un quatrième capteur de température (13) pour mesurer une quatrième température représentative de la température du deuxième fluide en entrée de la huitième zone (40),
- déterminer (408) par le moyen de gestion et de régulation (14) des commandes en terme de débit respectif de chacune des pompes en fonction d'au moins les première, deuxième, troisième, et quatrième température, et en fonction de la demande en énergie électrique de sorte à satisfaire le plus près possible la demande en énergie électrique et à rendre le rendement thermodynamique du moteur maximal sur un ensemble de débit réalisable par les pompes, puis dans la même étape envoie les commandes,
- exécuter (410) les commandes reçues par les pompes (23), (41 ), (51 ).
14. - Procédé de gestion selon la revendication 12 de la distribution d'énergie d'un système défini selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, comprenant les étapes consistant à
- exécuter (504) les étapes (404) et (406), et fournir à la fois une demande en énergie électrique et une demande en énergie de chaleur, ainsi qu'un cinquième capteur de température (224) pour mesurer une cinquième température représentative de la température du dispositif d'alimentation en eau chaude (204), puis - fournir (506) au moins une première vanne (212), une deuxième vanne (214), une troisième vanne (216), une quatrième vanne (218) pour activer et désactiver sélectivement la pompe à chaleur (9),
- déterminer (508) par le moyen de gestion et régulation (14) des commandes en termes de positions des entrées et sorties des vannes (212, 214, 216, 218) et en termes de débit respectif de chacune des pompes 23, 41 , 51 , en fonction de signaux de mesures fournies par les premier, deuxième, troisième, quatrième, cinquième capteurs de température (1 1 ), (12), (13), (14), (224), et en fonction des demandes prédéterminées en énergie électrique et en énergie thermique de sorte à satisfaire le plus près possible les demandes en énergie électrique et énergie thermique et à rendre le rendement thermodynamique du moteur maximal sur un ensemble de débits réalisables par les pompes (23), (41 ), (51 ), et envoyer aux vannes (212), (214), (216), (218) les commandes déterminées de mise en position de leurs entrées/sorties, et aux pompes (23, 41 , 51 ) les commandes déterminées de débits, en vue de leur exécution, et
- exécuter (510) par les pompes (23), (41 ), (51 ) et par au moins les vannes (212), (214), (216), (218) les commandes reçues.
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