FR2968297A1 - Systeme de production combinee d'eau douce et d'electricite. - Google Patents

Abstract

Système de production d'eau douce et d'électricité, comprenant une machine ditherme (2) fonctionnant avec une source chaude et une source froide et coopérant avec un alternateur (4) pour produire de l'électricité, comprenant un circuit hydraulique ouvert (20) comprenant une entrée (21) par laquelle entre de l'eau non exploitable, une conduite au travers de la machine ditherme (2) pour y conduire l'eau non exploitable qui représente la source froide, puis une conduite vers un évaporateur (3), puis vers un condenseur (6) pour finalement atteindre une sortie (8, 9) sous forme d'eau exploitable, caractérisé en ce que le système de production comprend un circuit hydraulique fermé (10) dans lequel circule un fluide caloporteur, qui reçoit de la chaleur par des capteurs solaires (11), et est conduit au travers de la machine ditherme (2) pour laquelle il représente la source chaude.

Description

SYSTEME DE PRODUCTION COMBINEE D'EAU DOUCE ET D'ELECTRICITE

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un système pour produire de manière combinée de l'eau douce exploitable et de l'électricité, particulièrement adapté pour une utilisation dans un environnement défavorable, isolé. Elle concerne aussi un procédé de production combinée d'eau douce et d'électricité. ETAT DE LA TECHNIQUE

La ressource en eau douce par habitants diminue à l'échelle mondiale ; par ailleurs, on estime qu'environ 1,5 milliards de personnes n'ont pas accès à 15 l'électricité en 2010. Ces deux vecteurs de développement économique que sont l'eau douce et l'électricité manquent à des populations pauvres habitant souvent dans des sites qui disposent d'un fort potentiel en énergie solaire. Il est connu de fabriquer de l'eau douce à partir d'eau de mer grâce à l'énergie 20 solaire selon un simple dispositif représenté sur la figure 1, comprenant un volume enfermant de l'eau de mer, recouvert par un couvercle laissant passer les rayons du soleil, dans lequel la température monte fortement par effet de serre, pour permettre d'accélérer l'évaporation de l'eau de mer, qui se sépare ainsi du sel avant de se condenser au contact du couvercle pour finalement 25 glisser le long de sa paroi inclinée jusqu'à retomber dans un bac de récupération d'eau douce. Ce genre de dispositif occupe une surface très importante pour finalement n'obtenir qu'un faible volume d'eau douce et ne peut donc être implémenté à grande échelle.

30 Une autre solution connue pour produire de l'eau douce à partir d'eau de mer consiste à utiliser le principe de l'osmose inverse, qui repose sur la filtration de l'eau de mer à l'aide d'une membrane dont les pores sont suffisamment fins pour bloquer le sel et ne laisser passer que l'eau. Une telle solution nécessite 10 2781 LPu toutefois un compresseur et donc de l'électricité pour sa mise en ceuvre et n'est donc pas adaptée aux régions où l'électricité n'est pas disponible ou insuffisamment.

Le document FR2936792 décrit une solution pour obtenir de l'eau purifiée à partir d'eau sale, dans laquelle un moteur Stirling est alimenté en chaleur par un apport énergétique provenant d'un rayonnement solaire concentré par des lentilles de Fresnel. Le moteur Stirling transforme une partie de la chaleur en travail mécanique pour créer de l'électricité, par l'intermédiaire d'un alternateur, qui alimente ensuite une résistance chauffante pour chauffer l'eau à purifier. Cette solution qui multiplie les conversions d'énergie pour chauffer de l'eau salée présente un rendement global très faible.

Le document WO2005090240 décrit également une solution pour obtenir de l'eau purifiée à partir d'eau sale, dans laquelle un moteur Stirling reçoit de la chaleur par l'intermédiaire du soleil, qui chauffe directement l'air compris dans une partie supérieure d'une chambre du moteur, qui représente la source chaude du moteur. Cette chaleur est ensuite transformée en énergie mécanique pour faire fonctionner un compresseur qui permet de distiller l'eau dans un évaporateur. Cette solution apporte une réponse au problème de pénurie d'eau douce mais ne résout pas le problème de pénurie d'électricité.

Le document US4253307 décrit quant à lui une solution dans laquelle une cuve d'eau salée est chauffée par un rayonnement solaire concentré par un miroir, pour générer de la vapeur qui va entraîner une turbine pour fabriquer de l'électricité. La vapeur est ensuite condensée pour obtenir en sortie de l'eau douce et purifiée. Cette solution s'intéresse à la double résolution de la pénurie d'eau douce et d'électricité mais contrairement à ce qui est affirmé dans ce document elle n'est pas efficace énergétiquement car l'énergie thermique emmagasinée par la vapeur est dissipée sans être récupérée.

Non optimisées sur le plan énergétique, toutes ces solutions ne permettent cependant de purifier de l'eau sale que la journée en présence de soleil. Il en 2781 LPu résulte que la quantité totale d'eau purifiée obtenue quotidiennement est peu importante. Ainsi, il existe un besoin d'une solution permettant de produire de l'eau douce et de l'électricité, ne présentant pas tout ou partie des inconvénients des solutions existantes. EXPOSE DE L'INVENTION L'invention se propose de permettre la production d'électricité et la production d'eau douce à partir d'eau de mer ou d'eau saumâtre en fonctionnant jour et 10 nuit grâce à de l'énergie solaire. A cet effet, l'invention concerne un système de production d'eau exploitable et d'électricité, comprenant : une machine ditherme fonctionnant avec une source chaude et une source froide et coopérant avec un alternateur pour produire de 15 l'électricité ; un circuit hydraulique ouvert comprenant une entrée par laquelle entre de l'eau non exploitable, une conduite au travers de la machine ditherme pour y conduire l'eau non exploitable qui représente la source froide de la machine ditherme, puis une conduite vers un évaporateur suivi d'un condenseur pour finalement atteindre une sortie sous forme d'eau exploitable. 20 Le système de production selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un circuit hydraulique fermé dans lequel circule un fluide caloporteur, qui reçoit de la chaleur par des capteurs solaires, et est conduit au travers de la machine ditherme pour laquelle il représente la source chaude. Un dispositif de post traitement pour reminéraliser l'eau et fournir en sortie de l'eau potable peut être 25 prévu.

Dans un mode de réalisation avantageux, le circuit hydraulique fermé comprend un volume de stockage apte au stockage d'une quantité de fluide caloporteur chaud pour son utilisation la nuit avantageusement, il comprend un échangeur 30 de chaleur au sein de l'évaporateur pour évaporer l'eau non exploitable provenant du circuit hydraulique ouvert. 2781 LPu De préférence, le circuit hydraulique ouvert comprend un échangeur de chaleur au sein du condenseur pour condenser la vapeur provenant de l'évaporateur. Avantageusement, une ou plusieurs pompes et/ou électrovannes fonctionne(nt) avec l'électricité produite par l'alternateur associé à la machine ditherme ou par couplage mécanique avec la machine ditherme ; une pompe peut permettre par ailleurs de réduire la pression au sein de l'évaporateur.

Dans un mode de réalisation préféré, les capteurs solaires sont des capteurs plans, à tube sous-vide, et/ou à concentration, et ils sont aptes sont aptes à un chauffage d'eau de 90 à 130 °C. De manière générale, de préférence, les capteurs solaires sont aptes à un apport d'énergie permettant à la machine ditherme de produire plus d'électricité que le besoin propre du système de production pour offrir le surplus d'électricité à la population pour d'autres applications.

Avantageusement, la machine ditherme est un moteur Stirling, une turbine, un moteur à vapeur, ou une machine à cycle de Rankine. De préférence, le moteur Stirling comprend un module d'échange thermique qui comprend une chambre de transfert contenant un mécanisme déplaceur destiné à déplacer une quantité de gaz vers au moins un échangeur de chaleur chaud ou vers un échangeur de chaleur froid, ces échangeurs chaud et froid étant destinés à respectivement réchauffer et refroidir la quantité de gaz, et en ce que le mécanisme déplaceur comporte deux sous-ensembles mobiles et séparés l'un de l'autre par un premier échangeur thermique, des moyens de synchronisation autorisant un déplacement synchronisé et simultané en translation des deux sous-ensembles mobiles vers deux seconds échangeurs thermiques selon un axe longitudinal de déplacement, ces seconds échangeurs étant placés de part et d'autre du premier échangeur thermique, et à une température de fonctionnement distincte de celle du premier échangeur, et en ce que le moteur Stirling comprend un moyen de commande du mécanisme déplaceur, et une chambre de compression reliée à la chambre de transfert du module à échangeurs thermiques avant une ouverture d'échange, cette chambre de compression 2781 LPu comprenant un piston de commande qui se déplace en translation sous l'effet des variations de pression générée dans la chambre de transfert.

L'invention concerne également un procédé de production d'eau exploitable et d'électricité, comprenant les étapes d'admission d'eau non exploitable, et de réchauffement de l'eau non exploitable au sein d'une machine ditherme pour laquelle elle représente la source froide, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le chauffage d'un fluide caloporteur d'un circuit hydraulique fermé, et la conduite du fluide caloporteur chaud dans la machine ditherme pour laquelle elle représente la source chaude.

De préférence, le procédé de production d'eau exploitable et d'électricité comprend en outre tout ou partie des étapes suivantes : stockage d'une partie du fluide caloporteur chaud dans un volume de stockage ; conduite du fluide caloporteur chaud stocké depuis le volume de stockage vers la machine ditherme pour laquelle elle représente la source chaude ; conduite du fluide caloporteur chaud au sein d'un évaporateur pour fournir la chaleur nécessaire à l'évaporation de l'eau non exploitable ; réchauffement de l'eau non exploitable au sein d'un condenseur tout en participant à la condensation de la vapeur provenant de l'évaporateur ; réduction de la pression de l'évaporateur par une pompe à vide alimentée par la machine ditherme ; synchronisation de cette pompe à vide avec le niveau d'énergie solaire reçu au niveau des capteurs solaires afin d'obtenir un rendement optimum par une unité centrale.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : 278 1 LPu La figure 1 représente schématiquement un dispositif de dessalement d'eau de mer selon l'état de la technique.

La figure 2 représente un système de production combinée d'eau douce et d'électricité selon un mode d'exécution de l'invention.

La figure 3 représente la courbe de la température d'évaporation de l'eau en fonction de la pression.

10 La figure 4 représente un exemple d'implémentation dans certaines conditions du mode d'exécution de l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION PREFERE

15 Dans la description suivante, nous désignerons par le terme d' « eau non exploitable » toute eau sale, et/ou comprenant des micro-organismes, et/ou saumâtre ou salée, et par le terme d«( eau exploitable » toute eau directement utilisable, soit pour l'agriculture soit pour la consommation.

20 Le concept de l'invention consiste à prévoir une production combinée d'eau exploitable et d'électricité à partir d'eau non exploitable et d'énergie solaire, qui présente l'avantage d'être renouvelable, en utilisant une machine ditherme, de manière optimisée sur le plan énergétique. L'eau exploitable sera obtenue par distillation/condensation de l'eau non exploitable. 25 La solution retenue présente l'avantage de produire plus d'électricité que le propre besoin du système pour produire l'eau douce, ce qui permet de mettre à disposition de la population non seulement de l'eau douce mais aussi le surplus d'électricité. La figure 2 illustre schématiquement un système de production combinée d'électricité et d'eau douce selon un mode d'exécution de l'invention. 30 2781 LPu Le système de production comprend un circuit hydraulique fermé 10, dans lequel circule de l'eau chaude chauffée par des capteurs solaires 11. Cette eau chaude peut être stockée dans un volume de stockage 12. Tout ou partie de l'eau chaude produite est orientée vers une machine ditherme 2, de type de moteur Stirling, pour apporter l'énergie nécessaire par un premier échangeur chaud 16 de la machine ditherme, représentant la source chaude de la machine ditherme 2. Ensuite, tout ou partie de l'eau chaude de ce premier circuit hydraulique fermé 10 est conduite dans un évaporateur 3, avant de retourner dans le volume de stockage 12 ou vers les capteurs solaires 11.

Une ou deux vanne(s) trois-voies 13 détermine(nt) la quantité d'eau chaude devant circuler dans chaque partie du circuit hydraulique fermé, notamment la quantité d'eau chaude à stocker dans le volume de stockage 12 et la quantité d'eau chaude à réchauffer par les capteurs solaires 11.

Par ce biais, le système de production est adapté à un fonctionnement jour et nuit, en orientant la totalité ou une partie importante de l'eau chaude vers les capteurs solaires 11 en journée, afin d'obtenir son chauffage maximal, et en coupant la circulation de l'eau vers les capteurs solaires 11 la nuit. L'eau chaude stockée dans le volume de stockage 12 prend le relais la nuit pour apporter l'énergie nécessaire à la machine ditherme 2.

Enfin, deux pompes de circulation d'eau 14 sont installées sur ce circuit hydraulique fermé 10 pour la mise en circulation de l'eau chaude. Ces pompes 14 sont alimentées par une partie de l'électricité produite par la machine ditherme 2 par des liaisons électriques 5.

En remarque, de l'eau circule dans le circuit hydraulique fermé 10 selon ce mode d'exécution, mais en variante, tout autre fluide caloporteur pourrait être utilisé.

La machine ditherme 2 permet de transformer une partie du flux de chaleur apporté par l'eau chaude, par l'intermédiaire du premier échangeur chaud 16, 2781 LPu en travail mécanique, afin d'entraîner un alternateur 4 et de produire de l'électricité.

Le système de production comprend de plus un circuit hydraulique ouvert 20, qui reçoit en entrée 21 de l'eau impropre à la consommation, non exploitable, comme de l'eau sale, de l'eau saumâtre ou salée. Après son passage dans un dispositif de prétraitement 22, qui peut comprendre un dispositif de filtrage, à base de filtre(s) et de sable par exemple, l'eau non exploitable traverse la machine ditherme 2, au travers un échangeur 28. Cette eau froide non exploitable bénéficie ainsi d'un premier réchauffement dans la machine ditherme 2, pour laquelle elle représente la source froide, puis traverse un condenseur 6 dans lequel elle récupère la chaleur de la vapeur qu'elle condense. Elle subit ainsi un second réchauffement et récupère finalement une quantité importante de chaleur, permettant une optimisation du rendement thermique du système de production.

Finalement, l'eau non exploitable est diffusée dans l'évaporateur 3 dans lequel elle asperge un échangeur 15 dans lequel circule l'eau chaude du circuit hydraulique fermé 10, de manière à être évaporée. Cette évaporation lui permet de se débarrasser des impuretés, des micro-organismes et du sel, qui sont récupérés par une sortie 7 de l'évaporateur 3. Ce dernier génère de la vapeur pure envoyée dans le condenseur 6 par une conduite 23, de préférence via une pompe 25 pour être condensée en eau douce, qui résulte de cette distillation de l'eau non exploitable, et qui peut être récupérée sur une première sortie 8, pour une utilisation dans l'agriculture, par exemple pour l'irrigation des champs. En complément, cette eau douce peut traverser un dernier dispositif de post traitement 26, pour subir notamment une reminéralisation, avant d'offrir en sortie 9 de l'eau potable. Les deux dernières sorties 8, 9 mentionnées produisent donc de l'eau exploitable, résultat de la distillation de l'eau non exploitable.

Selon le mode d'exécution choisi, une pompe à vide 25, alimentée par l'alternateur 4 de la machine ditherme 2, remplit une fonction de tirage à vide de 2781 LPu l'évaporateur 3. La dépressurisation qui en résulte dans l'évaporateur permet d'améliorer son rendement jusqu'à une température donnée, puisque l'eau s'évapore d'autant plus que la pression est faible, comme cela est illustré sur la figure 3. Dans la journée en présence de soleil, l'utilisation de cette pompe à vide 25 pourra être synchronisée avec le niveau d'énergie solaire reçu au niveau des capteurs solaires 11 afin d'obtenir un rendement optimum, puisque la température dans l'évaporateur est directement liée à l'énergie solaire reçue. La nuit ou dans la journée en absence de soleil, l'utilisation de cette pompe à vide 25 pourra être synchronisée avec le niveau de température de l'eau en provenance du stockage 12. La machine ditherme 2 peut se présenter sous n'importe quelle forme existante, par exemple sous la forme d'un moteur Stirling, d'une turbine, d'un moteur à vapeur, d'une machine à cycle de Rankine.

Selon un mode d'exécution intéressant, un moteur Stirling tel que présenté dans la demande de brevet FR 10 00908, d'une puissance de 10 kW mécanique et fonctionnant avec un écart de température allant de 50 à 100°C sera avantageux. D'autre part, ce moteur Stirling peut comprendre un module d'échange thermique qui comprend une chambre de transfert contenant un mécanisme déplaceur destiné à déplacer une quantité de gaz vers au moins un échangeur thermique chaud 16 ou vers un échangeur thermique froid 28. Ces échangeurs chaud et froid sont destinés à respectivement réchauffer et refroidir la quantité de gaz. D'autre part, le mécanisme déplaceur comporte deux sous ensembles mobiles et séparés l'un de l'autre par un premier échangeur thermique, des moyens de synchronisation autorisant un déplacement synchronisé et simultané en translation des deux sous-ensembles mobiles vers deux seconds échangeurs thermiques selon un axe longitudinal de déplacement, ces seconds échangeurs étant placés de part et d'autre du premier échangeur thermique, et à une température de fonctionnement distincte de celle du premier échangeur. Le moteur Stirling comprend un moyen de commande du mécanisme déplaceur, et une chambre de compression reliée à 2781 LPu la chambre de transfert du module à échangeurs thermiques avant une ouverture d'échange, cette chambre de compression comprenant un piston de commande qui se déplace en translation sous l'effet des variations de pression générée dans la chambre de transfert.

De plus, tous types de capteurs solaires peuvent être utilisés, des capteurs plans, à tube sous-vide, à concentration, etc. Selon le mode d'exécution préféré, des capteurs à tube sous-vide sont implémentés car ils sont bon marchés et nécessitent peu d'entretien. Ils présentent un bon rendement, supérieur à 50 % pour chauffer de l'eau de 90 à 130 °C. Ils fonctionnent de plus en étant fixés, sans avoir besoin d'une mobilité pour suivre la course du soleil Le volume de stockage 12 peut consister en un ballon d'eau chaude sous pression relativement standard, puisque pour des variations de température de 90° à 130°C la pression évolue de 1 à 3 bars. En variante, le volume de stockage 12 peut consister en une cuve remplie d'huile pour monter en température sans trop augmenter la pression (jusqu'à 400°C), une cuve mixte remplie d'huile et de galets, un volume de solide comme du béton ou du sable traversé par un échangeur à eau ou bien un stockage thermique latent à l'aide d'un matériau à changement de phase comme de la cire ou des sels fondus. L'évaporateur 3 est constitué d'une chambre comprenant un échangeur de chaleur 15 dans lequel circule l'eau chaude du circuit hydraulique fermé 10. L'échangeur de chaleur 15 pourra être immergé dans l'eau à évaporer, sous la forme d'un échangeur serpentin, ou aspergé par l'eau à évaporer, l'échangeur de chaleur 15 se présentant alors sous forme de plaques. L'évaporation de l'eau sera faite préférentiellement par simple effet, dans une seule chambre d'évaporation et avec simple passage, sans boucle de retour vers la chambre d'évaporation, de manière à avoir un évaporateur facilement maintenable.

Le condenseur 6 peut être distinct de l'évaporateur 3, dans une cuve séparée, ou dans une même cuve mais dans une chambre séparée. Dans cette 2781 LPu chambre, un échangeur 27 dans lequel circule l'eau non exploitable du circuit hydraulique ouvert permet de condenser la vapeur purifiée provenant de l'évaporateur 3.

Dans ce système, les éléments consommant de l'énergie comme les pompes ont été alimentées électriquement à partir de l'alternateur. Selon une variante de réalisation, les différentes pompes 14, 24, 25 du système pourraient être directement liées à la machine ditherme, et fonctionner par l'intermédiaire d'un couplage mécanique direct.

Enfin, le système de production comprend une unité centrale, non représentée, qui comprend une intelligence interne, sous forme de logiciel (software) et/ou de matériel (hardware), qui permet de gérer les différents paramètres de fonctionnement du système, comme les vannes, les pompes, etc. Cette unité centrale envoie des signaux de commande vers ces différents composants. En entrée, elle peut recevoir des données comme des mesures de température des eaux chaudes et froides de respectivement les deux circuits hydrauliques distincts, en différents points de ces circuits hydrauliques, à partir de différents capteurs.

Un exemple d'implémentation d'un tel système peut être fait en choisissant le dimensionnement suivant, à titre d'exemple : des capteurs solaires 11 à tubes sous vide, couvrant une surface d'ouverture totale de 800 m2, répartis sur un champ carré de 40 mètres de côté, prévus pour un fonctionnement à une température comprise entre 90° et 110° C ; un volume de stockage 12 sous la forme d'une cuve d'eau pressurisée de 50 m3 pour une température comprise entre 90° et 110°C ; - un moteur Stirling entraînant un alternateur de puissance nominale 30 électrique de 8 kW. 2781 LPu Considérons un ensoleillement sur une durée journalière de six heures avec une énergie irradiée d'environ 1 kW/mz. II en résulte un apport de 8600 MJ par jour sur le circuit hydraulique fermé, dont 2200 MJ sont consommés par le moteur Stirling (de puissance 100 kWth), 2200 MJ sont consommés par l'évaporateur, et enfin 4200 MJ servent à charger le volume de stockage 12 qui permettra à son tour d'assurer une autonomie d'un peu moins de six heures supplémentaires. Le débit d'eau imposé est d'environ 2,4 litres par seconde au niveau du circuit hydraulique fermé, dans lequel circule l'eau chaude. Les pincements des échangeurs de la machine ditherme et de l'évaporateur sont de 10°C. En sortie de l'évaporateur, l'eau chaude, qui retourne vers le champ de capteurs solaires ou vers le volume de stockage 12 est à une température allant de 70 à 90°C alors que dans l'évaporateur dépressurisé à 0,2 bar, la température d'évaporation de l'eau est d'environ 60°C. Sur le circuit hydraulique froid ouvert, l'eau non exploitable à purifier est prélevée à 20°C, par exemple dans la mer, à un débit de 2,2 litres par seconde. En supposant un pincement de 10°C pour l'échangeur, elle récupère la totalité de la chaleur évacuée par la machine ditherme et en ressort à 30°C. L'échangeur du condenseur a un pincement de 20°C : l'eau est donc portée à 50°C avant d'entrer dans l'évaporateur et elle monte à plus de 60°C quand elle est mise en contact avec l'échangeur de l'évaporateur. En traversant le condenseur elle perd 20°C et on obtient au final une eau pure à 40°C avec une production journalière d'environ 70 m3, en considérant un taux de conversion de 70 % (70 % d'eau distillée et 30 % de saumure rejetée). La figure 4 représente l'évolution des températures dans les deux circuits ouvert et fermé avec les hypothèses considérées dans cet exemple.

Pour récapituler, l'exemple présenté consomme 8600 MJ thermiques afin de produire environ 80 kWh électrique et 70 m3 d'eau distillée par jour. L'installation fonctionne pendant les six heures d'ensoleillement et pendant six 2781 LPu heures d'autonomie supplémentaire. En considérant une consommation de 1 kW moyen pour les pompes de circulation et pour la pompe à vide, la consommation des pompes représente environ 40 kWh par jour, ce qui fait qu'il reste 40 kWh d'électricité disponible par jour. Naturellement, le mode d'exécution précédent a été décrit à titre d'exemple et d'autres géométries du système de production, d'autres nombres de pompes, de vannes, d'autres types d'échangeurs, etc., sont envisageables sans sortir du concept de l'invention. De plus, une version simplifiée du système de production pourrait ne pas comprendre de volume de stockage, et ne pas fonctionner la nuit. L'unité centrale pourra aussi gérer les paramètres de fonctionnement différemment de ceux présentés ci-dessus à titre d'exemple. 15. Dans tous les cas, le système comprend un fluide caloporteur qui reçoit directement la chaleur du soleil, par l'intermédiaire de capteurs solaires, et qui la restitue en partie à une machine ditherme, Avantageusement, l'énergie reçue par les capteurs solaires est partagée entre la machine ditherme et un 20 évaporateur, de sorte de produire simultanément une quantité d'électricité et une quantité d'eau exploitable pour une certaine population. Ainsi, l'invention apporte une solution aux populations qui souffrent de pénurie d'eau et d'électricité, particulièrement adaptée mais non limitée aux régions très ensoleillées et/ou à proximité de la mer. 25 Comme cela a été vu précédemment, l'invention porte donc aussi sur un procédé de production combinée d'électricité et d'eau exploitable, qui comprend les étapes suivantes : Admission d'eau non exploitable ; 30 Réchauffement de l'eau non exploitable au sein d'une machine ditherme 2 pour laquelle elle représente la source froide ; Chauffage d'un fluide caloporteur d'un circuit hydraulique fermé 10 ; 10 278E LPu Conduite du fluide caloporteur chaud dans la machine ditherme 2 pour laquelle elle représente la source chaude.

Ce procédé de production combinée d'électricité et d'eau exploitable peut en 5 outre comprendre tout ou partie des étapes suivantes : production d'électricité à partir de la machine ditherme ; stockage d'une partie du fluide caloporteur chaud dans un volume de stockage 12 ; conduite du fluide caloporteur chaud stocké depuis le volume de 10 stockage 12 vers la machine ditherme 2 pour laquelle elle représente la source chaude ; conduite du fluide caloporteur chaud au sein d'un évaporateur 3 pour fournir la chaleur nécessaire à l'évaporation de l'eau non exploitable ; réchauffement de l'eau non exploitable au sein d'un condenseur 6 tout 15 en participant à la condensation de la vapeur provenant de l'évaporateur 3, réduction de la pression de l'évaporateur par une pompe à vide 25 alimentée par la machine ditherme ; synchronisation de cette pompe à vide 25 avec le niveau d'énergie 20 solaire reçu au niveau des capteurs solaires 11 ou avec le niveau de température de l'eau en provenance du stockage afin d'obtenir un rendement optimum par une unité centrale.

2781 LPu

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Système de production d'eau exploitable et d'électricité, comprenant une machine ditherme (2) fonctionnant avec une source chaude et une source froide et coopérant avec un alternateur (4) pour produire de l'électricité, comprenant un circuit hydraulique ouvert (20) comprenant une entrée (21) par laquelle entre de l'eau non exploitable, une conduite au travers de la machine ditherme (2) pour y conduire l'eau non exploitable qui représente la source froide de la machine ditherme (2), puis une conduite vers un évaporateur (3), puis vers un condenseur (6) pour finalement atteindre une sortie (8, 9) sous forme d'eau exploitable, caractérisé en ce que le système de production comprend un circuit hydraulique fermé (10) dans lequel circule un fluide caloporteur, qui reçoit de la chaleur par des capteurs solaires (11), et est conduit au travers de la machine ditherme (2) pour laquelle il représente la source chaude.
2. 2. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le circuit hydraulique fermé (10) comprend un volume de stockage (12) apte au stockage d'une quantité de fluide caloporteur chaud pour son utilisation la nuit.
3. 3. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit hydraulique fermé (10) comprend un échangeur de chaleur (15) au sein de l'évaporateur (3) pour évaporer l'eau non exploitable provenant du circuit hydraulique ouvert (20).
4. 4. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit hydraulique ouvert (20) comprend un échangeur de chaleur (27) au sein du condenseur (6) pour condenser la vapeur provenant de l'évaporateur (3). 15 2781 .Pu.
5. 5. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une ou plusieurs pompes (14, 24, 25) et/ou électrovannes (13) qui fonctionne(nt) avec l'électricité produite par l'alternateur (4) associé à la machine ditherme (2) ou par couplage mécanique avec la machine ditherme (2).
6. 6. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe (25) pour réduire la pression au sein de l'évaporateur (3).
7. 7. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de post traitement (26) pour reminéraliser l'eau et fournir en sortie (9) de l'eau potable.
8. 8. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs solaires (11) sont des capteurs plans, à tube sous-vide, et/ou à concentration. 20
9. 9. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs solaires (11) sont aptes à un chauffage d'eau de 90 à 130 °C.
10. 10. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon l'une des 25 revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs solaires (11) sont aptes à un apport d'énergie permettant à la machine ditherme (2) de produire plus d'électricité que le besoin propre du système de production pour offrir le surplus d'électricité à la population pour d'autres applications. 30
11. 11. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la machine ditherme 15 2781 LPu(2) est un moteur Stirling, une turbine, un moteur à vapeur, ou une machine à cycle de Rankine.
12. 12. Système de production d'eau exploitable et d'électricité selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moteur Stirling comprend un module d'échange thermique qui comprend une chambre de transfert contenant un mécanisme déplaceur destiné à déplacer une quantité de gaz vers au moins un échangeur de chaleur chaud (16) ou vers un échangeur de chaleur froid (28), ces échangeurs chaud et froid étant destinés à respectivement réchauffer et refroidir la quantité de gaz, et en ce que le mécanisme déplaceur comporte deux sous-ensembles mobiles et séparés l'un de l'autre par un premier échangeur thermique, des moyens de synchronisation autorisant un déplacement synchronisé et simultané en translation des deux sous-ensembles mobiles vers deux seconds échangeurs thermiques selon un axe longitudinal de déplacement, ces seconds échangeurs étant placés de part et d'autre du premier échangeur thermique, et à une température de fonctionnement distincte de celle du premier échangeur, et en ce que le moteur Stirling comprend un moyen de commande du mécanisme déplaceur, et une chambre de compression reliée à la chambre de transfert du module à échangeurs thermiques avant une ouverture d'échange, cette chambre de compression comprenant un piston de commande qui se déplace en translation sous l'effet des variations de pression générée dans la chambre de transfert.
13. 13. Procédé de production d'eau exploitable et d'électricité, comprenant les étapes suivantes Admission d'eau non exploitable, et Réchauffement de l'eau non exploitable au sein d'une machine ditherme (2) pour laquelle elle représente la source froide, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : Chauffage d'un fluide caloporteur d'un circuit hydraulique fermé (10), et 2781 LPuConduite du fluide caloporteur chaud dans la machine ditherme (2) pour laquelle elle représente la source chaude.
14. 14. Procédé de production d'eau exploitable et d'électricité selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une des étapes suivantes : - stockage d'une partie du fluide caloporteur chaud dans un volume de stockage (12), avec de préférence conduite du fluide caloporteur chaud stocké depuis le volume de stockage (12) vers la machine ditherme (2) pour laquelle elle représente la source chaude ; conduite du fluide caloporteur chaud au sein d'un évaporateur (3) pour fournir la chaleur nécessaire à l'évaporation de l'eau non exploitable ; réchauffement de l'eau non exploitable au sein d'un condenseur (6) tout en participant à la condensation de la vapeur provenant de l'évaporateur (3) ; réduction de la pression de l'évaporateur par une pompe à vide (25) alimentée par la machine ditherme, avec de préférence synchronisation de cette pompe à vide (25) avec le niveau d'énergie solaire reçu au niveau des capteurs solaires (11) afin d'obtenir un rendement optimum par une unité centrale. 2781 Lu