WO2019197762A1 - Equipement pour les réseaux électriques, adaptés au stockage et à la restitution d'énergie potentielle de pesanteur - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F03G3/087—Gravity or weight motors
Definitions
- the present invention relates generally to the field of equipment for electrical networks.
- It relates more particularly to equipment for electrical networks which are adapted, on the one hand, to the storage of energy in the form of potential gravitational energy and, on the other hand, to the return of said potential energy of gravity under the form of electrical energy.
- Energy storage consists of storing a quantity of energy at a given place in a form that can be easily used for later use.
- energy can be stored in the form of potential energy gravity.
- the present invention proposes a new equipment for electrical networks which is adapted to store, and to restore, the gravitational potential energy efficiently and in a small footprint.
- an electrical network equipment suitable for storing energy in the form of potential gravitational energy and for restoring said potential energy of gravity in the form of electrical energy.
- This equipment includes: (i) at least one solid mass which is carried by a rotary shaft having a horizontal axis of rotation,
- first energy generating means comprising a rotor driven in rotation by said rotary shaft for the production of electrical energy
- pulse means cooperating with said solid mass to participate in maintaining it in oscillation between said two end-of-travel positions
- pulse means comprise at least one thrust member which is adapted to participate in the acceleration of said solid mass from one of said end-of-travel positions to the other of said end-of-travel positions, and
- control means comprising at least a first control module for controlling said at least one thrust member equipping said pulse means.
- the solid mass is maneuvered to an end position to generate energy storage in the form of potential energy gravity.
- the solid mass will then undergo at least one oscillation between the end positions, to produce electrical energy through the electrical generator means.
- the pulse means comprise:
- second energy generating means comprising a rotor driven by said rotary shaft for the production of said second energy
- said at least one thrust member advantageously consists of a linear actuator which is situated on the oscillating trajectory of said solid mass in order to define one of said end-of-travel positions and whose thrust axis is tangent with respect to to said oscillating trajectory of said solid mass.
- said at least one linear actuator in the form of a pneumatic jack
- said second energy generating means in the form of a compressor comprising a rotor driven by said rotary shaft for the production of compressed air
- the first control module advantageously associated with position sensor means (for example an angular sensor), designed to actuate said at least one linear actuator when the solid mass is at said end position of race.
- position sensor means for example an angular sensor
- said rotary shaft comprises:
- the coupling means advantageously comprise two axes:
- the first gear comprises two pinions directly coupled, one of said pinions being carried on its axis by a first one-way bearing rotation.
- said second gear comprises two pinions coupled by means of an intermediate member, for example a free gear, one of said pinions being carried on its axis by a second one-way bearing rotation, inverse to said first bearing.
- the rotor of the second energy generating means is coupled to said rotary shaft by means of disengageable coupling means;
- the equipment comprises motor means, advantageously electric motor means adapted to manipulate said solid mass;
- the equipment comprises locking means adapted to block in rotation said at least one solid mass
- the equipment comprises means of accumulation of electrical energy, which are supplied with electricity by the first energy generating means;
- the equipment comprises at least two solid masses which are each carried by a section of the rotary shaft, said sections being coupled in rotation with each other;
- the solid mass is carried by an arm which is itself carried by the rotary shaft.
- the present invention also relates to a method for implementing the equipment for an electrical network according to the invention, for the storage of energy in the form of potential energy of gravity and for the return of said potential gravitational energy in the form of electrical energy.
- phase of energy storage in the form of potential gravitational energy which comprises an operation for operating said solid mass to one of said end-of-travel positions, and
- phase of restitution of said potential energy of gravity in the form of electrical energy which comprises at least one oscillation of said solid mass between said end-of-travel positions, to produce said electrical energy by means of the first generating means of 'energy.
- FIG. 1 is a general perspective view of the equipment according to the invention, with a detailed view of a downstream section of the rotary shaft which is coupled with different energy generating means;
- FIG. 2 is also a general perspective view of the equipment according to the invention, with a first detail view (bottom) showing motor means adapted to rotate said at least one solid mass and a second view; details (top) showing locking means adapted to lock in rotation said at least one solid mass;
- FIG. 3 is a side view of the equipment according to the invention.
- FIG. 4 is a partial view of the equipment according to FIGS. 1 to 3, showing coupling means of the rotary shaft in the form of a direction reverser which are adapted to convert the oscillation of the upstream section; in a rotation in a single direction of rotation for the downstream section;
- Figures 6 to 8 are sectional views of the various axes forming the coupling means of Figures 4 and 5;
- FIG. 9 is a general view, in perspective, of an equipment according to the invention which comprises two solid masses carried by different upstream sections of the rotary shaft.
- Equipment for electrical network is a general view, in perspective, of an equipment according to the invention which comprises two solid masses carried by different upstream sections of the rotary shaft.
- the equipment 1 for the electrical network is suitable for storing energy in the form of potential gravitational energy and for restoring said potential energy of gravity in the form of electrical energy.
- the term "electricity network” advantageously refers to a set of energy infrastructures that make it possible to transport the electrical energy from the production centers to the electricity consumers.
- the equipment 1 according to the invention is useful for storing energy, that is to say, for setting aside a quantity of energy at a given place, in a form that can be easily used, for use higher.
- Such equipment 1 is particularly useful to efficiently enhance the surpluses of energy production, for example in the case of alternative energies, safe and renewable, but intermittent such as wind energy and solar energy.
- the equipment 1 advantageously consists of an electric accumulator, which is adapted to convert the electrical energy into potential gravitational energy and to restore this potential gravitational energy subsequently in the form of electrical energy.
- the potential gravitational energy of a body in the vicinity of the Earth is a magnitude associated with the position of that body relative to the Earth. This potential energy of gravity increases as the altitude at which the body is located increases. Once the body has gained altitude, the energy used to raise it will be stored as potential gravitational energy.
- the equipment 1 comprises:
- At least one solid mass 2 carried by a rotary shaft 3 which is supported by a frame 4 with a degree of freedom along a horizontal axis of rotation 3 ', with a view to oscillation (or rocking) of said minus a solid mass 2 between two end positions F1, F2 (represented in particular in FIGS. 1 and 3),
- first energy generating means 5 comprising a rotor 51 rotated by said rotary shaft 3 for the production of electrical energy
- pulse means 6 cooperating with the solid mass 2 to participate in maintaining it in oscillation between the two end-of-travel positions F, F2,
- Optional motor means 8 (FIG. 2) adapted to manipulate the solid mass 2 so as to prime it in a first end-of-travel position, and control means 10, comprising at least a first control module 101 for controlling the pulse means 6.
- the solid mass 2 consists for example of a metal block whose mass is between 120 and 800 kg.
- This solid mass 2 comprises in particular two end faces 21 whose profile (aerodynamic) forms a leading edge (here in convex curve portion) which is adapted to limit friction in the air during oscillations.
- the solid mass 2 is located at a distance from the horizontal axis of rotation 3 '. For this, this solid mass 2 is secured here with the rotary shaft 3 by means of a rigid radial arm 25.
- This radial arm 25 is for example formed by two side flanges, so as to limit its weight and to limit friction in the air.
- the distance between the horizontal axis of rotation 3 'and the center of gravity of the solid mass 2 is 1500 mm and several meters (for example 2 to 5 m).
- the solid mass 2 is intended to undergo a swinging movement (or swinging) between the two end positions Fl, F2.
- the oscillation trajectory T of this solid mass 2 then advantageously fits in an arc whose circle coincides with the horizontal axis of rotation 3 '(FIG. 3).
- the two end-of-travel positions F, F2 are situated on either side, and advantageously symmetrically, of a vertical plane P1 passing through the horizontal axis of rotation 3 '(FIG. 3).
- the end positions F1, F2 advantageously lie in an angular sector ranging from 25 ° to 65 ° relative to the horizontal plane P2.
- the amplitude of the oscillating trajectory T, on each side of the vertical plane PI advantageously extends over an angular sector between 1 ° and 155 °.
- this oscillation of the solid mass 2 is useful for, on the one hand, the storage of energy in the form of potential gravitational energy and, on the other hand, the restoration of this potential energy of gravity in the form of electrical energy.
- the rotary shaft 3 has several parallel sections which are intended to rotate parallel to each other.
- the rotary shaft 3 advantageously comprises:
- At least one upstream section 31 carrying said at least one solid mass 2 and intended to undergo oscillation in both directions of rotation about the axis of rotation 3 '(arrows A and B in FIG. 5),
- the coupling means 33 comprise two parallel axes, mounted on bearings:
- the axes 331, 332 are coupled by two gears 333, 334 each comprising two gears 3331, 3332 and 3341, 3342, which are each carried by one of the aforementioned axes 331, 332.
- the gears 3331, 3332, 3341, 3342 are here with spur gears.
- the first gear 333 comprises two pinions 3331, 3332 which are carried, respectively, by the input shaft 331 and the output shaft 332.
- One of the two pinions 3332 (here the pinion 3332 of the output shaft 332) is carried on its axis 332 by a first bearing 3335 one-way rotation ( Figure 7).
- the second gear 334 also includes two pinions 3341, 3342, which are carried respectively by the input shaft 331 and the output shaft 332.
- One of the two pinions 3342 (here the pinion 3342 of the output shaft 332) is carried on its axis 332 by a second bearing 3345 one-way rotation ( Figure 7).
- the one-way rotation of the second bearing 3345 is opposite to the single direction of rotation of the first bearing 3335 supra.
- the first energy generating means 5 advantageously consist of a "rotating" electrical generator, preferably of the alternator type (FIG. 4 in particular).
- the rotor 51 driven in rotation by the rotary shaft 3, forms the inductor of these first energy generating means 5.
- the pulse means 6 cooperate with the solid mass 2 to participate in maintaining it in oscillation between the two end positions El, F2.
- the pulse means 6 comprise at least one thrust member 61 which is adapted to participate in the acceleration of the solid mass 2 during its displacement from one of the end positions Fl or F2 to the other end positions F2 or Fl, respectively.
- said at least one thrust member 61 consists of a linear actuator (jack) which is located on the oscillating trajectory T of the solid mass 2, to define one of the end positions El, F2.
- thrust members 61 are here two in number, carried by the frame 4, to define the two end positions El. F2 of the solid mass 2.
- Each thrust member 61 comprises a thrust axis 61 'which is tangent with respect to the oscillating trajectory T of said solid mass 2 (FIG. 3).
- Each thrust member 61 is intended to cooperate with one of the two end faces 21 of the solid mass 2.
- said at least one pushing member 61 operates with a second energy source, advantageously other than the electrical energy and independently from the electrical energy storage means 7.
- the pulse means 6 generally comprise:
- second energy generating means 62 comprising a rotor 621 driven by the rotary shaft 3 for the production of this second energy
- the pulse means 6 advantageously consist of a pneumatic circuit.
- said at least one linear actuator 61 is then here in the form of a pneumatic jack (with guide unit), advantageously a single-acting pneumatic cylinder.
- Said linear actuator 61 is advantageously manoeuvrable between two positions:
- the second energy generating means 62 are then in the form of a compressor comprising the rotor 621 driven by the rotary shaft 3 for the production of compressed air.
- the storage means 63 consist of means 63 for the storage of this compressed air, for example a tank (for example ranging from 250 to 350 L), for supplying said at least one linear actuator 61.
- the rotor 621 of the second energy generating means 62 is coupled to the rotary shaft 3 by means of disengageable coupling means 625.
- These disengageable coupling means 625 are intended to be controlled by the control means 10 so as to control the production of the second energy.
- These disengageable coupling means 625 consist, for example, of a system of the belt / pulley type.
- disengageable coupling means 625 can be controlled between two configurations:
- the electrical energy accumulation means 7 advantageously consist of electrochemical accumulators or accumulator batteries.
- the equipment 1 may also comprise a set of electrical components, for example an inverter, an electrical box, contactors.
- the motor means 8 are adapted to operate in rotation the rotary shaft 3 and the solid mass 2, so as to prime the latter in a limit position Fl or F2.
- These motor means 8 can also operate in rotation the rotary shaft 3 so as to ensure, if necessary, the production of the second energy for supplying the pulse means 6.
- the motor means 8 advantageously consist of means electric motors which cooperate with the rotary shaft 3 for its rotation in both directions of rotation.
- the coupling between the motor means 8 and the rotary shaft 3 consists for example of an electromagnetic clutch 81 (FIG. 2).
- the electromagnetic clutch 81 is controlled between two configurations:
- the motor means 8 are connected to the electrical network for their power supply.
- the motor means 8 are advantageously adapted to oscillate the solid mass 2, to move the latter to reach a limit position Fl or F2.
- the equipment 1 also advantageously comprises locking means 35, adapted to block in rotation said at least one solid mass 2 ( Figure 2).
- the locking means 35 are particularly useful for blocking the solid mass 2 following its ignition in a limit position Fl or F2. These locking means 35 can also serve to block the solid mass 2 in an end position F or F2, when the electric energy storage means 7 are filled.
- These locking means 35 consist here of a disk braking device, comprising:
- the control means 10 form an electronic and / or computer subset of the equipment 1, which comprises various modules (electronic and / or computer) designed to control its various functional means mentioned above.
- the control means 10 comprise in particular a first control module 101 which is designed for controlling said at least one thrust member 61 fitted to the pulse means 6.
- the first control module 101 is advantageously associated with position sensor means (not shown) which are adapted to detect the angular position of the rotary shaft 3, and its associated solid mass 2, about its horizontal axis of rotation 3 '.
- These position sensor means consist for example of an angular sensor, also called “rotary encoder”.
- the first control module 101 is then designed to actuate said at least one linear actuator 61, in extraction (from its retracted position to its extracted position), when the solid mass 2 is at the end-of-travel position F1_, Corresponding F2.
- the control means 10 may further comprise several other modules, namely:
- a module for controlling the motor means 8 for example for implementing a phase of energy storage in the form of potential energy of gravity
- the rotary shaft 3 carries a single solid mass 2.
- the rotary shaft 3 then advantageously comprises a single upstream section 31.
- the rotary shaft 3 carries two solid masses 2.
- the two solid masses 2 are intended to oscillate synchronously, and in a reverse direction relative to each other (when a solid mass 2 reaches an end position Fl, the other solid mass 2 reaches the other end position F2).
- the equipment 1 comprises two upstream sections 31, designated respectively by the marks 311, 312, which each carry a solid mass 2.
- the upstream sections 311, 312 rotate parallel to each other and are coupled in rotation with each other, in this case via a gear 37 ( Figure 9).
- the gear 37 is composed here of two gear wheels 371, in direct engagement, which are each carried by the free end of one of the two upstream sections 311, 312.
- one of the upstream sections 311 cooperates with the motor means 8 and the other of the upstream sections 312 cooperates with the first energy generating means 5.
- the implementation of the equipment 1 will allow the storage of energy in the form of potential gravitational energy, then the return of this energy in the form of electrical energy.
- phase of energy storage in the form of potential gravitational energy which comprises an operation of maneuvering the solid mass 2 to one of the said end-of-travel positions Fl or F2, and then
- phase of restitution of this potential energy of gravity in the form of electric energy which comprises at least one oscillation of the solid mass 2 between the end-of-travel positions Fl, F2, to produce electrical energy by the through electric generator means 5.
- the storage phase can be obtained through the motor means 8 which will maneuver the solid mass 2 to one of the end positions Fl or F2.
- This storage phase is advantageously carried out in the presence of an excess of energy production on the electrical network.
- the solid mass 2 is maintained in its end position Fl, F2 through the locking means 35.
- the restitution phase can be implemented.
- the locking means 35 are inactivated.
- the solid mass 2 will then undergo at least one oscillation between the end positions Fl, F2.
- This oscillation causes rotation of the rotary shaft 3, which itself drives the rotation of the rotor 51 of the first energy generating means 5 to generate the production of electrical energy.
- This electrical energy can then be used to recharge the electrical energy storage means 7.
- the equipment 1 can thus produce electrical energy throughout the cycles of oscillation of the solid mass 2 (or solid masses 2).
- the solid mass 2 can be locked in one of the two end positions Fl or F2 for a subsequent charging cycle.
- the oscillation between the two end positions F1, F2 is advantageously maintained by the pulse means 6, so as to prolong the production of energy over time.
- the first control module 101 then drives the thrust member 61 (as the case may be towards its deployed position) so as to generate a thrust on the solid mass 2 in the end-of-travel position Fl, F2, participating in its acceleration since the one of the end positions F1 or F2 to the other of the end positions F2 or F, respectively.
- the thrust is configured to provide additional kinetic energy that allows the solid mass 2 to reach the end position F2 or Fl opposite at each oscillation.
- the disengageable coupling means 625 are advantageously controlled in the disengaged configuration.
- the rotation of the rotary shaft 3 also causes the rotor 621 of the second energy generating means 62 to rotate to generate the production and accumulation of the second energy.
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Abstract
L'invention concerne un équipement pour réseau électrique, adapté au stockage d'énergie sous forme d'énergie potentielle de pesanteur et à la restitution de ladite énergie potentielle de pesanteur sous la forme d'énergie électrique. L'équipement (1) est caractérisé en ce qu'il comprend: (i) au moins une masse solide (2), destinée à osciller entre deux positions de fin de course (F1, F2) qui se situent de part et d'autre d'un plan vertical passant par ledit axe de rotation horizontal (3'), (ii) des premiers moyens générateurs d'énergie (5), pour la production d'énergie électrique, (iii) des moyens d'impulsion (6), coopérant avec ladite masse solide (2) pour participer à son maintien en oscillation entre lesdites deux positions de fin de course (F1, F2), (iv) des moyens de commande (10), comprenant au moins un premier module de commande (101) pour le pilotage desdits moyens d'impulsion (6).
Description
« Equipement pour les réseaux électriques, adaptés au stockage et à la restitution d’énergie potentielle de pesanteur »
DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
La présente invention concerne, de manière générale, le domaine des équipements pour les réseaux électriques.
Elle concerne plus particulièrement les équipements pour les réseaux électriques qui sont adaptés, d’une part, au stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur et, d’autre part, à la restitution de ladite énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
Le stockage de l'énergie consiste à mettre en réserve une quantité d'énergie en un lieu donné, sous une forme aisément utilisable, pour une utilisation ultérieure.
Il est particulièrement intéressant pour valoriser avec efficacité les énergies alternatives, telles que l'énergie éolienne et l'énergie solaire.
En effet, ces sources d’énergie sont sûres et renouvelables, mais elles génèrent une production de manière intermittente.
Parmi les techniques de stockage, l'énergie peut être emmagasinée sous la forme d’énergie potentielle de pesanteur.
A cet effet, il est par exemple possible d’utiliser un équipement comportant des masses solides dont la position peut varier selon un gradient de hauteur. Un tel équipement peut ensuite restituer l’énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique.
Toutefois, les équipements actuels de ce type ne sont pas totalement satisfaisants, notamment du fait de l’encombrement nécessaire au déplacement des masses solides.
Il existe ainsi un besoin de nouveaux équipements pour les réseaux électriques qui sont adaptés à stocker, et à restituer, l’énergie potentielle de pesanteur de manière efficace et dans un encombrement réduit.
OBJET DE L’INVENTION
Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose justement un nouvel équipement pour les réseaux électriques qui est adapté à stocker, et à restituer, l’énergie potentielle de pesanteur de manière efficace et dans un encombrement réduit.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un équipement pour réseau électrique, adapté au stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur et à la restitution de ladite énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique.
Cet équipement comprend :
(i) au moins une masse solide qui est portée par un arbre rotatif présentant un axe de rotation horizontal,
laquelle masse solide se situe à distance dudit axe de rotation horizontal, et laquelle masse solide est destinée à osciller entre deux positions de fin de course qui se situent de part et d’autre d’un plan vertical passant par ledit axe de rotation horizontal,
(ii) des premiers moyens générateurs d’énergie, comprenant un rotor entraîné en rotation par ledit arbre rotatif pour la production d’énergie électrique,
(iii) des moyens d’impulsion, coopérant avec ladite masse solide pour participer à son maintien en oscillation entre lesdites deux positions de fin de course,
lesquels moyens d’impulsion comprennent au moins un organe de poussée qui est adapté à participer à l’accélération de ladite masse solide depuis l’une desdites positions de fin de course vers l’autre desdites positions de fin de course, et
(iv) des moyens de commande, comprenant au moins un premier module de commande pour le pilotage dudit au moins un organe de poussée équipant lesdits moyens d’impulsion.
Dans un tel équipement, la masse solide est manœuvrée jusqu’à une position de fin de course pour générer un stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur.
La masse solide va ensuite subir au moins une oscillation entre les positions de fin de course, pour produire de l’énergie électrique par le biais des moyens générateur électrique.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens d’impulsion comprennent :
- ledit au moins un organe de poussée, fonctionnant avec une seconde énergie,
- des seconds moyens générateurs d’énergie, comprenant un rotor entraîné par ledit arbre rotatif pour la production de ladite seconde énergie, et
- des moyens pour le stockage de ladite seconde énergie.
Dans ce cas, ledit au moins un organe de poussée consiste avantageusement en un actionneur linéaire qui se situe sur la trajectoire oscillante de ladite masse solide pour définir l’une desdites positions de fin de course et dont l’axe de poussée est tangent par rapport à ladite trajectoire oscillante de ladite masse solide.
Les moyens d’impulsion consistent alors avantageusement en un circuit pneumatique comprenant :
- ledit au moins un actionneur linéaire sous la forme d’un vérin pneumatique,
- lesdits seconds moyens générateurs d’énergie sous la forme d’un compresseur comprenant un rotor entraîné par ledit arbre rotatif pour la production d’air comprimé,
- des moyens pour le stockage dudit air comprimé destiné à alimenter ledit au moins un actionneur linéaire, et
- le premier module de commande, avantageusement associé à des moyens capteurs de position (par exemple un capteur angulaire), conçu pour actionner ledit au moins un actionneur linéaire lorsque la masse solide se situe au niveau de ladite position de fin de
course.
Selon encore une particularité, ledit arbre rotatif comprend :
- un tronçon amont, portant ladite au moins une masse solide et destiné à subir une oscillation dans les deux sens de rotation,
- un tronçon aval, accouplé avec le rotor des premiers moyens générateurs d’énergie et éventuellement avec le rotor des seconds moyens générateurs d’énergie, et
- des moyens d’accouplement entre ledit tronçon amont et ledit tronçon aval, sous la forme d’un inverseur de sens adapté à convertir l'oscillation dudit tronçon amont en une rotation dans un sens unique de rotation pour ledit tronçon aval.
Dans ce cas, les moyens d’accouplement comprennent avantageusement deux axes :
- un axe d’entrée, accouplé au tronçon amont, et
- un axe de sortie, accouplé au tronçon aval,
lesquels axes sont accouplés par deux engrenages comprenant chacun deux pignons qui sont portés chacun par l’un desdits axes.
Le premier engrenage comprend deux pignons directement accouplés, l’un desdits pignons étant porté sur son axe par un premier palier à sens unique de rotation.
Et ledit second engrenage comprend deux pignons accouplés par l’intermédiaire d’un organe intercalaire, par exemple un pignon libre, l’un desdits pignons étant porté sur son axe par un second palier à sens unique de rotation, inverse audit premier palier.
D’autres caractéristiques non limitatives et avantageuses de l’équipement conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
- le rotor des seconds moyens générateurs d’énergie est accouplé audit arbre rotatif par le biais de moyens d’accouplement débrayable ;
- l’équipement comporte des moyens moteurs, avantageusement des moyens moteurs électriques, adaptés à manoeuvrer ladite masse solide ;
- l’équipement comporte des moyens de verrouillage, adaptés à bloquer en rotation ladite au moins une masse solide ;
- l’équipement comporte des moyens d’accumulation d’énergie électrique, qui sont alimentés en électricité par les premiers moyens générateurs d’énergie ;
- les positions de fin de course se situent au-dessus d’un plan horizontal passant par l’axe de rotation horizontal ;
- l’équipement comporte au moins deux masses solides qui sont portées chacune par un tronçon de l’arbre rotatif, lesdits tronçons étant accouplés en rotation l’un avec l’autre ;
- la masse solide est portée par un bras qui est lui-même porté par l’arbre rotatif.
La présente invention concerne encore un procédé de mise en oeuvre de l’équipement pour réseau électrique selon l’invention, pour le stockage d’énergie sous forme
d’énergie potentielle de pesanteur et pour la restitution de ladite énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique.
Ce procédé selon l’invention comprend avantageusement :
- une phase de stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur, qui comprend une opération de manoeuvre de ladite masse solide jusqu’à l’une desdites positions de fin de course, et
- une phase de restitution de ladite énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique, qui comprend au moins une oscillation de ladite masse solide entre lesdites positions de fin de course, pour produire ladite énergie électrique par le biais des premiers moyens générateurs d’énergie.
DESCRIPTION DETAILLEE D’UN EXEMPLE DE RÉALISATION
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l’invention et comment elle peut être réalisée.
Sur les dessins annexés :
- la figure 1 est une vue générale et en perspective de l’équipement selon l’invention, avec une vue de détails d’un tronçon aval de l’arbre rotatif qui est accouplé avec différents moyens générateurs d’énergie ;
- la figure 2 est également une vue générale et en perspective de l’équipement selon l’invention, avec une première vue de détails (en bas) montrant des moyens moteurs adaptés à manoeuvrer en rotation ladite au moins une masse solide et une seconde vue de détails (en haut) montrant des moyens de verrouillage adaptés à bloquer en rotation ladite au moins une masse solide ;
- la figure 3 est une vue de côté de l’équipement selon l’invention ;
- la figure 4 est une vue partielle de l’équipement selon les figures 1 à 3, montrant des moyens d’accouplement de l’arbre rotatif sous la forme d’un inverseur de sens qui sont adaptés à convertir l’oscillation du tronçon amont en une rotation dans un sens unique de rotation pour le tronçon aval ;
- la figure 5 représente, en détails et de manière isolée, les moyens d’accouplement de la figure 4 ;
- les figures 6 à 8 sont des vues en coupe des différents axes formant les moyens d’accouplement des figures 4 et 5 ;
- la figure 9 est une vue générale, et en perspective, d’un équipement selon l’invention qui comporte deux masses solides portées par différents tronçons amont de l’arbre rotatif.
Equipement pour réseau électrique
L’équipement 1 pour réseau électrique, représenté notamment sur les figures 1 à 3, est adapté au stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur et à la restitution de ladite énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique.
Par « réseau électrique », on entend avantageusement un ensemble d'infrastructures énergétiques qui permettent d'acheminer l'énergie électrique des centres de production vers les consommateurs d'électricité.
L’équipement 1 selon l’invention est utile au stockage de l'énergie, c’est-à-dire à une mise en réserve d’une quantité d’énergie en un lieu donné, sous une forme aisément utilisable, pour une utilisation ultérieure.
Un tel équipement 1 est en particulier utile pour valoriser avec efficacité les excédents de production d’énergie, par exemple dans le cas des énergies alternatives, sûres et renouvelables, mais intermittentes telles que l'énergie éolienne et l'énergie solaire.
En d’autres termes, l’équipement 1 selon l’invention consiste avantageusement en un accumulateur électrique, qui est adapté à convertir l'énergie électrique en énergie potentielle de pesanteur et à restituer ultérieurement cette énergie potentielle de pesanteur sous forme d’énergie électrique.
De manière générale, l'énergie potentielle de pesanteur d'un corps au voisinage de la Terre est une grandeur associée à la position de ce corps par rapport à la Terre. Cette énergie potentielle de pesanteur augmente lorsque l'altitude à laquelle se trouve le corps augmente. Une fois que le corps a gagné en altitude, l'énergie utilisée pour l'élever sera stockée sous forme d’énergie potentielle de pesanteur.
Encore de manière générale, lorsque le corps chute, cette énergie potentielle de pesanteur va se convertir en énergie cinétique qui est ici utilisée par l’équipement 1 pour la production d’énergie électrique.
Pour cela, l’équipement 1 selon l’invention comprend :
- au moins une masse solide 2 portée par un arbre rotatif 3 qui est supporté par un châssis 4 avec un degré de liberté selon un axe de rotation horizontal 3’, en vue d’une oscillation (ou d’un balancement) de ladite au moins une masse solide 2 entre deux positions de fin de course Fl, F2 (représentées notamment sur les figures 1 et 3),
- des premiers moyens générateurs d’énergie 5 (figure 1 ), comprenant un rotor 51 entraîné en rotation par ledit arbre rotatif 3 pour la production d’énergie électrique,
- des moyens d’impulsion 6, coopérant avec la masse solide 2 pour participer à son maintien en oscillation entre les deux positions de fin de course F , F2,
- des moyens d’accumulation d’énergie électrique 7, qui sont alimentés en électricité par les premiers moyens générateurs d’énergie 5,
- des moyens moteurs 8 (figure 2), optionnels, adaptés à manoeuvrer la masse solide 2 de manière à l’amorcer dans une première position de fin de course, et
- des moyens de commande 10, comprenant au moins un premier module de commande 101 pour le pilotage des moyens d’impulsion 6.
Masse solide et arbre rotatif
La masse solide 2 consiste par exemple en un bloc métallique dont la masse est comprise entre 120 et 800 kg.
Cette masse solide 2 comporte notamment deux faces frontales 21 dont le profil (aérodynamique) forme un bord d’attaque (ici en portion courbe convexe) qui est adapté à limiter les frottements à l’air au cours des oscillations.
La masse solide 2 se situe à distance de l’axe de rotation horizontal 3’. Pour cela, cette masse solide 2 est solidarisée ici avec l’arbre rotatif 3 par l’intermédiaire d’un bras radial 25, rigide.
Ce bras radial 25 est par exemple formé par deux flasques latérales, de manière à limiter son poids et à limiter les frottements à l’air.
Par exemple, la distance entre l’axe de rotation horizontal 3’ et le centre de gravité de la masse solide 2 est comprise 1500 mm et plusieurs mètres (par exemple 2 à 5 m).
Tel qu’abordé ci-dessus, lors de la restitution de l’énergie potentielle de pesanteur, la masse solide 2 est destinée à subir un mouvement d’oscillation (ou de balancement) entre les deux positions de fin de course Fl, F2.
La trajectoire d’oscillation T de cette masse solide 2 s’inscrit alors avantageusement dans un arc de cercle dont le centre est confondu avec l’axe de rotation horizontal 3’ (figure 3).
Les deux positions de fin de course F , F2 se situent de part et d’autre, et avantageusement symétriquement, d’un plan vertical PI passant par l’axe de rotation horizontal 3’ (figure 3).
Plus précisément, ces positions de fin de course Fl, F2 se situent encore au-dessus d’un plan horizontal P2 passant par l’axe de rotation horizontal 3’ (figure 3).
A cet égard, les positions de fin de course Fl, F2 se situent avantageusement dans un secteur angulaire allant de 25° à 65° par rapport au plan horizontal P2.
En d’autres termes, l’amplitude de la trajectoire oscillante T, de chaque côté du plan vertical PI, s’étend avantageusement sur un secteur angulaire compris entre 1 15° et 155°.
Tel que développé par la suite, cette oscillation de la masse solide 2 est utile pour, d’une part, le stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur et, d’autre part, la restitution de cette énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique.
Par ailleurs, l’arbre rotatif 3 comporte plusieurs tronçons parallèles qui sont destinés à pivoter parallèlement les uns par rapport aux autres.
A cet égard, tel que représenté notamment sur les figures 1 et 5, l’arbre rotatif 3 comprend avantageusement :
- au moins un tronçon amont 31 , portant ladite au moins une masse solide 2 et
destiné à subir une oscillation dans les deux sens de rotation autour de l’axe de rotation 3’ (flèches A et B sur la figure 5),
- un tronçon aval 32, accouplé avec le rotor 51 des premiers moyens générateurs d’énergie 5 et, éventuellement avec un rotor 621 de seconds moyens générateurs d’énergie 62 appartenant aux moyens d’impulsion 6 décrits ci-après, et
- des moyens d’accouplement 33 entre ledit tronçon amont 31 et ledit tronçon aval 32, sous la forme d’un inverseur de sens adapté à convertir l’oscillation dudit tronçon amont 31 (flèches A et B sur la figure 5) en une rotation dans un sens unique de rotation (flèche A sur la figure 5) pour ledit tronçon aval 32 (comme représenté schématiquement sur la figure 5).
En l’espèce, tel que représenté sur les figures 5 à 7, les moyens d’accouplement 33 comprennent deux axes parallèles, montés sur paliers :
- un axe d’entrée 331 , accouplé au tronçon amont 31 , et
- un axe de sortie 332, accouplé au tronçon aval 32.
Les axes 331 , 332 sont accouplés par deux engrenages 333, 334 comprenant chacun deux pignons 3331 , 3332 et 3341 , 3342, qui sont portés chacun par l’un des axes 331 , 332 précités.
Les pignons 3331 , 3332, 3341 , 3342 sont ici à denture droite.
Le premier engrenage 333 comprend deux pignons 3331 , 3332 qui sont portés, respectivement, par l’axe d’entrée 331 et par l’axe de sortie 332.
Ces deux pignons 3331 , 3332 sont directement accouplés l’un avec l’autre.
L’un des deux pignons 3332 (ici le pignon 3332 de l’axe de sortie 332) est porté sur son axe 332 par un premier palier 3335 à sens unique de rotation (figure 7).
Le second engrenage 334 comprend également deux pignons 3341 , 3342, qui sont portés respectivement par l’axe d’entrée 331 et par l’axe de sortie 332.
L’un des deux pignons 3342 (ici le pignon 3342 de l’axe de sortie 332) est porté sur son axe 332 par un second palier 3345 à sens unique de rotation (figure 7).
Le sens unique de rotation du second palier 3345 est inverse par rapport au sens unique de rotation du premier palier 3335 précité.
Ces deux pignons 3341 , 3342 sont ici accouplés par l’intermédiaire d’un organe intercalaire 335, en l’espèce sous la forme d’un pignon libre 3351 porté par un axe de rotation 3352 (figure 8).
Premiers moyens générateurs d’énergie
Les premiers moyens générateurs d’énergie 5 consistent avantageusement en un générateur électrique « tournant », de préférence du type alternateur (figure 4 notamment).
Le rotor 51 , entraîné en rotation par l’arbre rotatif 3, forme l’inducteur de ces premiers moyens générateurs d’énergie 5.
Moyens d’impulsion
Les moyens d’impulsion 6 coopèrent avec la masse solide 2 pour participer à son maintien en oscillation entre les deux positions de fin de course El, F2.
A cet effet, les moyens d’impulsion 6 comprennent au moins un organe de poussée 61 qui est adapté à participer à l’accélération de la masse solide 2 lors de son déplacement depuis l’une des positions de fin de course Fl ou F2 vers l’autre des positions de fin de course F2 ou Fl, respectivement.
En l’espèce, ledit au moins un organe de poussée 61 consiste en un actionneur linéaire (vérin) qui se situe sur la trajectoire oscillante T de la masse solide 2, pour définir l’une des positions de fin de course El, F2.
Ces organes de poussée 61 sont ici au nombre de deux, portés par le châssis 4, pour définir les deux positions de fin de course El. F2 de la masse solide 2.
Chaque organe de poussée 61 comporte un axe de poussée 61’ qui est tangent par rapport à la trajectoire oscillante T de ladite masse solide 2 (figure 3).
Chaque organe de poussée 61 est destiné à venir coopérer avec l’une des deux faces frontales 21 de la masse solide 2.
Selon un mode de réalisation particulier, ledit au moins un organe de poussée 61 fonctionne avec une seconde source d’énergie, avantageusement autre que l’énergie électrique et de manière indépendante par rapport aux moyens d’accumulation d’énergie électrique 7.
Dans ce cadre, comme illustré sur la figure 1 , les moyens d’impulsion 6 comprennent de manière générale :
- ledit au moins un organe de poussée 61 , fonctionnant avec la seconde énergie,
- des seconds moyens générateurs d’énergie 62, comprenant un rotor 621 entraîné par l’arbre rotatif 3 pour la production de cette seconde énergie, et
- des moyens 63 pour le stockage de ladite seconde énergie.
Dans un mode de réalisation préféré, les moyens d’impulsion 6 consistent avantageusement en un circuit pneumatique.
Selon ce mode de réalisation préféré, ledit au moins un actionneur linéaire 61 se présente alors ici sous la forme d’un vérin pneumatique (avec unité de guidage), avantageusement un vérin pneumatique simple effet.
Ledit actionneur linéaire 61 est avantageusement manoeuvrable entre deux positions :
- une position rétractée, à distance de l’autre actionneur linéaire 61 tenant compte de la trajectoire oscillante T, générée par la masse solide 2 atteignant la position de fin de course El, F2, et
- une position déployée, rapprochée de l’autre actionneur linéaire 61 tenant compte de la trajectoire oscillante T, de sorte que le mouvement dans le sens rétractée / déployée génère la poussée sur la masse solide 2.
Les seconds moyens générateurs d’énergie 62 se présentent alors sous la forme d’un compresseur comprenant le rotor 621 entraîné par l’arbre rotatif 3 pour la production d’air comprimé.
Les moyens de stockage 63 consistent en des moyens 63 pour le stockage de cet air comprimé, par exemple une cuve (par exemple allant de 250 à 350 L), destinés à alimenter ledit au moins un actionneur linéaire 61.
De manière générale, le rotor 621 des seconds moyens générateurs d’énergie 62 est accouplé à l’arbre rotatif 3 par le biais de moyens d’accouplement débrayable 625.
Ces moyens d’accouplement débrayable 625 sont destinés à être pilotés par les moyens de commande 10 de manière à contrôler la production de la seconde énergie.
Ces moyens d’accouplement débrayable 625 consistent par exemple en un système du type courroie / poulies.
En particulier, les moyens d’accouplement débrayable 625 sont pilotables entre deux configurations :
- une configuration débrayée, lorsque la seconde énergie atteint une valeur seuil supérieure dans les moyens de stockage 63 (les moyens de stockage 63 sont pleins / remplis), et
- une configuration embrayée, lorsque la seconde énergie atteint une valeur seuil inférieure dans les moyens de stockage 63 (de manière à remplir ces moyens de stockage 63).
Moyens d’accumulation d’énergie électrique
Les moyens d’accumulation d’énergie électrique 7 consistent avantageusement en des accumulateurs électrochimiques ou batterie d’accumulateurs.
Ces moyens d’accumulation d’énergie électrique 7 sont alimentés en électricité par les premiers moyens générateurs d’énergie 5.
Ces moyens d’accumulation d’énergie électrique 7 sont eux-mêmes reliés au réseau électrique pour l’alimentation de consommateur(s) d'électricité.
De manière générale, l’équipement 1 peut encore comporter un ensemble de composants électriques, par exemple un onduleur, un coffret électrique, des contacteurs.
Moyens moteurs
Les moyens moteurs 8 sont adaptés à manoeuvrer en rotation l’arbre rotatif 3 et la masse solide 2, de manière à amorcer cette dernière dans une position de fin de course Fl ou F2.
Ces moyens moteurs 8 peuvent également manoeuvrer en rotation l’arbre rotatif 3 de manière à assurer, si nécessaire, la production de la seconde énergie destinée à alimenter les moyens d’impulsion 6.
En l’espèce, les moyens moteurs 8 consistent avantageusement en des moyens
moteurs électriques qui coopèrent avec l’arbre rotatif 3 pour sa manoeuvre en rotation dans les deux sens de rotation.
L’accouplement entre les moyens moteurs 8 et l’arbre rotatif 3 consiste par exemple en un embrayage électromagnétique 81 (figure 2).
En particulier, l’embrayage électromagnétique 81 est piloté entre deux configurations :
- une configuration débrayée, dans laquelle les moyens moteurs 8 sont séparés par rapport à l’arbre rotatif 3, adaptée par exemple lors de la restitution de l’énergie potentielle de pesanteur, et
- une configuration embrayée, dans laquelle les moyens moteurs 8 sont accouplés avec l’arbre rotatif 3 pour sa manoeuvre en rotation, adaptée par exemple lors de l’accumulation de l’énergie potentielle de pesanteur.
Les moyens moteurs 8 sont reliés au réseau électrique pour leur alimentation en électricité.
Les moyens moteurs 8 sont avantageusement adaptés à manoeuvrer en oscillation la masse solide 2, pour déplacer cette dernière jusqu’à atteindre une position de fin de course Fl ou F2.
Moyens de verrouillage
L’équipement 1 comporte encore avantageusement des moyens de verrouillage 35, adaptés à bloquer en rotation ladite au moins une masse solide 2 (figure 2).
Les moyens de verrouillage 35 sont en particulier utiles pour bloquer la masse solide 2 suite à son amorçage dans une position de fin de course Fl ou F2. Ces moyens de verrouillage 35 peuvent également servir au blocage de la masse solide 2 dans une position de fin de course F ou F2, lorsque les moyens d’accumulation d’énergie électrique 7 sont remplis.
Ces moyens de verrouillage 35 consistent ici en un dispositif de freinage à disque, comprenant :
- une mâchoire 351 portée par le châssis 4, et
- un disque 352 portée par l’arbre rotatif 3.
Moyens de commande
Les moyens de commande 10 forment un sous-ensemble électronique et/ou informatique de l’équipement 1 , qui comprend différents modules (électroniques et/ou informatiques) conçus pour le pilotage de ses différents moyens fonctionnels précités.
Les moyens de commande 10 comprennent en particulier un premier module de commande 101 qui est conçu pour le pilotage dudit au moins un organe de poussée 61 équipant les moyens d’impulsion 6.
Selon le mode de réalisation préféré, le premier module de commande 101 est
avantageusement associé à des moyens capteurs de position (non représentés) qui sont adaptés à détecter la position angulaire de l’arbre rotatif 3, et de sa masse solide 2 associée, autour de son axe de rotation horizontal 3’.
Ces moyens capteurs de position consistent par exemple en un capteur angulaire, dit encore « codeur rotatif ».
Le premier module de commande 101 est alors conçu pour actionner ledit au moins un actionneur linéaire 61 , en extraction (de sa position rétractée vers sa position extraite), lorsque la masse solide 2 se situe au niveau de la position de fin de course F1_, F2 correspondante.
Les moyens de commande 10 peuvent comporter encore plusieurs autres modules, à savoir notamment :
- un module pour piloter les premiers moyens générateurs d’énergie 5, de manière à réguler la charge des moyens d’accumulation d’énergie électrique 7,
- un module pour le pilotage des moyens moteurs 8, par exemple pour la mise en oeuvre d’une phase de stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur,
- un module pour le pilotage des moyens de verrouillage 35.
Modes de réalisation alternatifs
Selon un premier mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 8, l’arbre rotatif 3 porte une unique masse solide 2.
L’arbre rotatif 3 comporte alors avantageusement un unique tronçon amont 31.
Selon un second mode de réalisation illustré sur la figure 9, l’arbre rotatif 3 porte deux masses solides 2.
Les deux masses solides 2 sont destinées à osciller de manière synchrone, et dans un sens inverse l’une par rapport à l’autre (lorsqu’une masse solide 2 atteint une position de fin de course Fl, l’autre masse solide 2 atteint l’autre position de fin de course F2).
Pour cela, l’équipement 1 comporte deux tronçons amont 31 , désignés respectivement par les repères 311 , 312, qui portent chacun une masse solide 2.
Les tronçons amont 311 , 312 pivotent parallèlement l’un par rapport à l’autre et ils sont accouplés en rotation l’un avec l’autre, en l’espèce par l’intermédiaire d’un engrenage 37 (figure 9).
L’engrenage 37 est composé ici de deux roues dentées 371 , en prise directe, qui sont portées chacune par l’extrémité libre de l’un des deux tronçons amont 311 , 312.
En outre, en l’espèce, l’un des tronçons amont 311 coopère avec les moyens moteurs 8 et l’autre des tronçons amont 312 coopère avec les premiers moyens générateurs d’énergie 5.
Procédé pour le stockage / la restitution d’énergie potentielle
La mise en oeuvre de l’équipement 1 va permettre le stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur, puis la restitution de cette énergie sous la forme d’énergie électrique.
Pour cela, le procédé suivant peut être exécuté :
- une phase de stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur, qui comprend une opération de manoeuvre de la masse solide 2 jusqu’à l’une desdites positions de fin de course Fl ou F2, puis
- une phase de restitution de cette énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique, qui comprend au moins une oscillation de la masse solide 2 entre les positions de fin de course Fl, F2, pour produire de l’énergie électrique par le biais des moyens générateur électrique 5.
La phase de stockage peut être obtenue par les biais des moyens moteurs 8 qui vont manoeuvrer la masse solide 2 jusqu’à l’une des positions de fin de course Fl ou F2.
Cette phase de stockage est avantageusement effectuée en présence d’un excès de production d’énergie sur le réseau électrique.
La masse solide 2 est maintenue dans sa position de fin de course Fl, F2 par le biais des moyens de verrouillage 35.
Par la suite, si la valeur de charge des moyens d’accumulation d’énergie électrique 7 atteint une valeur seuil inférieure, la phase de restitution peut être mise en oeuvre.
Pour initier cette phase de restitution, les moyens de verrouillage 35 sont inactivés.
La masse solide 2 va alors subit au moins une oscillation entre les positions de fin de course Fl, F2.
Cette oscillation provoque la rotation de l’arbre rotatif 3, qui entraîne elle-même la rotation du rotor 51 des premiers moyens générateurs d’énergie 5 pour générer la production d’énergie électrique.
Cette énergie électrique peut alors servir à recharger les moyens d’accumulation d’énergie électrique 7.
L’équipement 1 peut ainsi réaliser une production d’énergie électrique tout au long des cycles d’oscillation de la masse solide 2 (ou des masses solides 2).
Lorsque les moyens d’accumulation d’énergie électrique 7 sont rechargés, la masse solide 2 peut être verrouillée dans l’une des deux positions de fin de course Fl ou F2 en vue d’un cycle de recharge ultérieur.
L’oscillation entre les deux positions de fin de course Fl, F2 est avantageusement entretenue par les moyens d’impulsion 6, de manière à prolonger la production d’énergie dans le temps.
En particulier, lors de son arrivée sur une position de fin de course Fl, F2, la masse solide 2 déplace l’actionneur linéaire 61 depuis sa position déployée jusqu’à sa position
rétractée.
Le premier module de commande 101 pilote alors l’organe de poussée 61 (le cas échéant vers sa position déployée) de sorte à générer une poussée sur la masse solide 2 en position de fin de course Fl, F2, participant à son accélération depuis l’une des positions de fin de course Fl ou F2 vers l’autre des positions de fin de course F2 ou F , respectivement.
La poussée est configurée de sorte à apporter un complément d’énergie cinétique qui permet à la masse solide 2 d’atteindre la position de fin de course F2 ou Fl opposée lors de chaque oscillation.
Lors de la production de l’énergie électrique, les moyens d’accouplement débrayable 625 sont avantageusement pilotés dans la configuration débrayée.
Si nécessaire, en configuration embrayée, la rotation de l’arbre rotatif 3 entraîne également la rotation du rotor 621 des seconds moyens générateurs d’énergie 62 pour générer la production et l’accumulation de la seconde énergie.
Claims
1. Equipement pour réseau électrique, adapté au stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur et à la restitution de ladite énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique,
lequel équipement (1 ) est caractérisé en ce qu’il comprend :
(i) au moins une masse solide (2) qui est portée par un arbre rotatif (3) présentant un axe de rotation horizontal (3’),
laquelle masse solide (2) se situe à distance dudit axe de rotation horizontal (3’), et laquelle masse solide (2) est destinée à osciller entre deux positions de fin de course (F1 , F2) qui se situent de part et d’autre d’un plan vertical (P1 ) passant par ledit axe de rotation horizontal (3’),
(ii) des premiers moyens générateurs d’énergie (5), comprenant un rotor (51 ) entraîné en rotation par ledit arbre rotatif (3) pour la production d’énergie électrique,
(iii) des moyens d’impulsion (6), coopérant avec ladite masse solide (2) pour participer à son maintien en oscillation entre lesdites deux positions de fin de course (F1 , F2), lesquels moyens d’impulsion (6) comprennent au moins un organe de poussée (61 ) qui est adapté à participer à l’accélération de ladite masse solide (2) depuis l’une desdites positions de fin de course (F1 , F2) vers l’autre desdites positions de fin de course (F1 , F2), et
(iv) des moyens de commande (10), comprenant au moins un premier module de commande (101 ) pour le pilotage dudit au moins un organe de poussée (61 ) équipant lesdits moyens d’impulsion (6).
2. Equipement pour réseau électrique, selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens d’impulsion (6) comprennent :
- ledit au moins un organe de poussée (61 ), fonctionnant avec une seconde énergie,
- des seconds moyens générateurs d’énergie (62), comprenant un rotor (621 ) entraîné par ledit arbre rotatif (3) pour la production de ladite seconde énergie, et
- des moyens (63) pour le stockage de ladite seconde énergie.
3. Equipement pour réseau électrique, selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit au moins un organe de poussée (61 ) consiste en un actionneur linéaire qui se situe sur la trajectoire oscillante (T) de ladite masse solide (2) pour définir l’une desdites positions de fin de course (F1 , F2) et dont l’axe de poussée (6T) est tangent par rapport à ladite trajectoire oscillante (T) de ladite masse solide (2).
4. Equipement pour réseau électrique, selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d’impulsion (6) consistent en un circuit pneumatique comprenant :
- ledit au moins un actionneur linéaire (61 ) sous la forme d’un vérin pneumatique,
- lesdits seconds moyens générateurs d’énergie (62) sous la forme d’un compresseur (62) comprenant un rotor (621 ) entraîné par ledit arbre rotatif (3) pour la production d’air comprimé,
- des moyens (63) pour le stockage dudit air comprimé destiné à alimenter ledit au moins un actionneur linéaire (61 ), et
- le premier module de commande (101 ), conçu pour actionner ledit au moins un actionneur linéaire (61 ) lorsque la masse solide (2) se situe au niveau de ladite position de fin de course (F1 , F2).
5. Equipement pour réseau électrique, selon l’une quelconque des revendications 1 à
4, caractérisé en ce que ledit arbre rotatif (3) comprend :
- un tronçon amont (31 ), portant ladite au moins une masse solide (2) et destiné à subir une oscillation dans les deux sens de rotation,
- un tronçon aval (32), accouplé avec le rotor (51 ) des premiers moyens générateurs d’énergie (5) et éventuellement avec le rotor (621 ) des seconds moyens générateurs d’énergie (62), et
- des moyens d’accouplement (33) entre ledit tronçon amont (31 ) et ledit tronçon aval (32), sous la forme d’un inverseur de sens adapté à convertir l’oscillation dudit tronçon amont (31 ) en une rotation dans un sens unique de rotation pour ledit tronçon aval (32).
6. Equipement pour réseau électrique, selon l’une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens moteurs (8), avantageusement des moyens moteurs électriques, adaptés à manoeuvrer ladite masse solide (2).
7. Equipement pour réseau électrique, selon l’une quelconque des revendications 1 à
6, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de verrouillage (35), adaptés à bloquer en rotation ladite au moins une masse solide (2).
8. Equipement pour réseau électrique, selon l’une quelconque des revendications 1 à
7, caractérisé en ce qu’il comporte des moyens d’accumulation d’énergie électrique (7), qui sont alimentés en électricité par les premiers moyens générateurs d’énergie (5).
9. Equipement pour réseau électrique, selon l’une quelconque des revendications 1 à
8, caractérisé en ce que les positions de fin de course (F1 , F2) se situent au-dessus d’un plan horizontal (P2) passant par l’axe de rotation horizontal (3’).
10. Equipement pour réseau électrique, selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte au moins deux masses solides (2) qui sont portées chacune par un tronçon amont (31 1 , 312) de l’arbre rotatif (3), lesdits tronçons amont (311 , 312) étant accouplés en rotation l’un avec l’autre.
1 1. Procédé de mise en oeuvre d’un équipement pour réseau électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, pour le stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur et pour la restitution de ladite énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique,
lequel procédé comprend :
- une phase de stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle de pesanteur, qui comprend une opération de manoeuvre de ladite masse solide (2) jusqu’à l’une desdites
positions de fin de course (F1 , F2), et
- une phase de restitution de ladite énergie potentielle de pesanteur sous la forme d’énergie électrique, qui comprend au moins une oscillation de ladite masse solide (2) entre lesdites positions de fin de course (F1 , F2), pour produire de ladite énergie électrique par le biais des premiers moyens générateurs d’énergie (5).
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| CN105275755A (zh) * | 2014-07-10 | 2016-01-27 | 俞伽达企业股份有限公司 | 钟摆式节能发电装置 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3079885B1 (fr) | 2022-07-01 |
| FR3079885A1 (fr) | 2019-10-11 |
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