FR3059355B1 - Installation de production d'energie electrique, d'energie mecanique et/ou de froid - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique et/ou de froid comprenant un circuit dans lequel circule un fluide organique reproduisant sensiblement un cycle de Rankine, ledit circuit comprenant une machine de détente, un condenseur et des moyens de vaporisation dudit fluide sur une portion dudit circuit à haute pression du cycle. Selon l'invention, lesdits moyens de vaporisation sont alimentés en fluide organique sous forme liquide par au moins une pompe de transfert de liquide logée dans un réservoir de liquide.

Description

Installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique et/ou de froid 1. Domaine de l'invention

Le domaine de l'invention est celui de la production d'énergie, en particulier à partir du rayonnement solaire.

Plus précisément, l'invention concerne une installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique et/ou de froid basée sur un cycle organique de Rankine, aussi connu sous l'acronyme ORC (de "organic Rankine Cycle" en anglais). L'invention trouve notamment une application dans la production locale d'énergie électrique, d'énergie mécanique ou de froid, éventuellement combinés, à l'échelle d'un ilôt urbain ou d'un quartier, ou d'une exploitation agricole. Elle s'adresse en particulier aux habitants des pays en voie de développement. 2. Etat de la technique

On connaît des systèmes produisant de l'énergie électrique à partir de l'énergie solaire mettant en œuvre un cycle de Rankine, destinés à fournir des puissances électriques élevées. Ces systèmes de production d'électricité connus sont équipés de miroirs solaires et d'un concentrateur, qui portent le fluide de travail, en l'occurrence de l'eau, à haute température, et d'une turbine à gaz.

Un inconvénient de ces systèmes connus à cycle de Rankine est qu'ils nécessitent une maintenance importante.

On connaît également des systèmes de production d’'énergie électrique basés sur un cycle organique de Rankine, utilisant des capteurs solaires à circulation d'eau surchauffée. Ces systèmes nécessitent de mettre en œuvre un échangeur de chaleur-évaporateur intermédiaire, ce qui augmente les coûts et diminue le rendement de ces systèmes. Ils sont généralement utilisés avec des détendeurs à vis lorsque la puissance électrique produite est supérieure à 100 kW.

On connaît également des systèmes photovoltaïques produisant directement de l'énergie électrique à partir du rayonnement solaire.

Pour accompagner le développement du photovoltaïque, on extrait de plus en plus de terres rares, matériau de base des modules photovoltaïques. Ceci a des conséquences pour l'environnement : pollution des eaux pour les prélèvements et les process, effet de serre lié aux importantes consommations d'énergie requises par l'extraction des minerais et la fabrication des modules.

Cependant, compte-tenu de la rareté des matériaux utilisés pour la fabrication des cellules photovoltaïques, il est vraisemblable que l’on assiste dans les prochaines années à une hausse rapide des coûts de revient des modules photovoltaïques.

Un autre inconvénient de la technique photovoltaïque est le recyclage des panneaux photovoltaïques en fin de vie.

Par ailleurs, dans les pays en voie de développement, on constate que le vol des panneaux photovoltaïques est très fréquent, car ils sont faciles à dérober et à réutiliser.

En revanche, les systèmes thermodynamiques utilisant par exemple du butane comme gaz sont moins souvent la cible des pillards. En effet, le démontage et la réutilisation des éléments de ces systèmes sont plus complexes et présentent un danger. 3. Objectifs de l'invention L'invention a donc notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l’état de la technique cités ci-dessus.

Plus précisément, l'invention a pour objectif de fournir une installation de production d’énergie électrique, d’énergie mécanique ou de froid qui soit peu coûteuse et d’un rendement convenable.

Un objectif de l’invention est notamment, dans au moins un mode de réalisation particulier de l’invention, de fournir une telle installation qui permette de produire de l’électricité avec un rendement d’au moins 10%

Un autre objectif de l’invention est de proposer une technique de production d’énergie électrique, d’énergie mécanique ou de froid qui soit simple à mettre en œuvre et facile d’entretien. L'invention a également pour objectif de fournir une installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique ou de froid sans impact sur l'effet de serre.

Encore un objectif de l'invention est de fournir une installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique ou de froid qui soit difficile à démonter pour un voleur, sans prendre de risque. 4. Exposé de l'invention

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints à l'aide d’une installation de production d'énergie électrique, d’énergie mécanique et/ou de froid comprenant un circuit dans lequel circule un fluide organique reproduisant sensiblement un cycle de Rankine, ledit circuit comprenant une machine de détente, un condenseur et des moyens de vaporisation dudit fluide sur une portion dudit circuit à haute pression du cycle.

Selon l’invention, lesdits moyens de vaporisation sont alimentés en fluide organique sous forme liquide par au moins une pompe de transfert de liquide logée dans un réservoir de liquide.

Ainsi, de façon inédite, l’invention propose d’aspirer le fluide organique liquéfié dans un réservoir, ce qui rend l’installation particulièrement fiable.

Il convient de noter que la pompe de transfert de liquide permet à la fois de faire circuler le liquide dans le circuit et d’amener le fluide organique liquide à la pression haute du cycle de Rankine.

Selon un aspect avantageux de l’invention, ledit fluide organique est du n-butane ou du propane.

De préférence, ladite machine de détente est un compresseur à déplacement positif appartenant au groupe comprenant au moins : - compresseur spiro-orbital ; - compresseur à pistons ; - compresseur à palettes ; - compresseur centrifuge ; - compresseur à vis ; ledit compresseur à déplacement positif étant utilisé en mode expanseur.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit réservoir de liquide est formé dans la partie basse d'une enceinte hermétique contenant ladite machine de détente et ladite pompe de transfert de liquide est reliée à l'arbre de sortie de ladite machine de détente.

Avantageusement, une installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique et/ou de froid telle que décrite ci-dessus comprend au moins une pompe d'amorçage logée dans un deuxième réservoir de liquide.

Selon un aspect particulier de l'invention, une installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique et/ou de froid telle que décrite ci-dessus comprend au moins un tube d'équilibrage de niveau de liquide reliant ledit deuxième réservoir de liquide audit réservoir dans lequel est logé ladite pompe de transfert de liquide, permettant de maintenir les niveaux de liquide dans le deuxième réservoir et le réservoir dans lequel est logé ladite pompe de transfert de liquide sensiblement au même niveau.

Avantageusement, ladite pompe de transfert de liquide est une pompe à injection utilisée dans l'automobile pour injecter de l'essence.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit réservoir de liquide est un réservoir hermétique.

Dans au moins un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdits moyens de vaporisation comprennent une pluralité de capteurs solaires raccordés en parallèle.

Selon un aspect particulier de l'invention, lesdits capteurs solaires sont des capteurs solaires à tubes sous vide.

De préférence, lesdits capteurs comprennent un caloduc destiné à transporter la chaleur reçu par lesdits tubes sous vide vers un collecteur.

Selon un aspect avantageux de l'invention, le diamètre intérieur dudit collecteur est inférieur à 25mm afin de limiter le volume de butane.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ladite machine de détente est couplée à un alternateur fournissant du courant électrique lorsqu'il est mis en rotation

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, une installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique et/ou de froid telle que décrite ci-dessus comprend un évaporateur, destiné à refroidir un fluide secondaire, tel que de l'eau glycolée ou de l'air, sur une portion dudit circuit à basse pression du cycle et un compresseur est accouplé à l'arbre de sortie de ladite machine de détente.

On obtient ainsi une installation dont la consommation électrique est réduite de façon substantielle, et jusqu'à plus de 90%, par rapport aux installations frigorifiques connues, et qui est notamment particulièrement adapté à la climatisation des locaux en été.

Le compresseur solidarisé à la machine de détente est avantageusement un compresseur frigorifique, tel qu'un compresseur à pistons, un compresseur spiro-orbital, un compresseur à vis ou un compresseur centrifuge de type connu en soi.

Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, une installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique et/ou de froid telle que décrite ci-dessus comprend une tour aéroréfrigérante raccordée audit condenseur, destinée à évacuer dans l'air la chaleur extraite du fluide organique au niveau dudit condenseur. 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de quatre modes de réalisation de l'invention, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés parmi lesquels : • La figure 1 est une représentation schématique d'un premier exemple de mode de réalisation d’une installation de production d’énergie électrique selon l’invention ; • La figure 2 est une vue détaillée d’un des capteurs solaires de l’installation selon l’invention présentée en référence à la figure 1 ; • La figure 3 est une vue en coupe du collecteur associé au capteur solaire présenté en référence à la figure 2 ; • La figure 4 représente un exemple de cycle thermodynamique réalisé par du n-butane dans le circuit de l'installation présenté en référence à la figure 1 ; • La figure 5 illustre un deuxième exemple de mode de réalisation d'une installation de production d'énergie électrique selon l'invention, dans lequel la pompe est reliée à l'arbre de sortie de la machine de détente ; • La figure 6 est une représentation schématique d'un troisième exemple de mode de réalisation d'une installation de production d'énergie électrique selon l'invention, dans lequel la chaleur au condenseur est évacuée par de l'eau de forage ; • La figure 7 est une représentation schématique d'un exemple de mode de réalisation d'une installation de production de froid selon l'invention ; • La figure 8 est une représentation schématique d'une variante de mise en œuvre de l'installation de production de froid selon l'invention présenté en référence à la figure 7. 1. Description détaillée de l'invention 6.1. Exemple de mode de réalisation de l'invention

On a représenté en référence à la figure 1 une installation de production d'électricité selon l'invention.

Cette installation comprend un ensemble de n capteurs solaires la, lb,...ln, montés en parallèle, dans lesquels se vaporise du butane sous forme liquide, distribué par une tuyauterie 14 dans les capteurs la, lb, - ln.

Les capteurs solaires la, lb, - ln sont des capteurs à tubes sous vide.

Dans des variantes de ce mode de réalisation particulier de l’invention, les capteurs solaires peuvent être des capteurs solaires plans, à double vitrage de préférence.

Les vapeurs haute pression de butane collectées à la sortie des capteurs la à ln sont dirigées par le collecteur 2 vers la machine de détente 4. Celle-ci est placée dans une enceinte hermétique 3 et assure la détente des vapeurs injectées, tout en entraînant l'alternateur 5. La machine de détente 4 est dans ce mode de réalisation particulier de l’invention un compresseur spiro-orbital utilisé en mode expanseur.

Dans des variantes de ce mode de réalisation particulier de l'invention, il peut être envisagé d'utiliser un compresseur à pistons, un compresseur à palettes, un compresseur à vis, un compresseur centrifuge, en mode expanseur, ou tout autre compresseur à déplacement positif utilisé en mode expanseur de type connu.

La vapeur détendue est envoyée par la tuyauterie 6 vers un échangeur récupérateur de chaleur 7, encore appelé régénérateur, qui assure un premier refroidissement des vapeurs avant de les envoyer par la tuyauterie 8 vers le condenseur 9, où le reste de la chaleur est évacué, assurant ainsi le passage à l'état liquide du fluide de travail.

Il convient de noter que l'échangeur 7 permet d'augmenter le rendement du cycle d’environ 15%.

Le liquide sortant du condenser 9 se dirige par la tuyauterie 10 dans un réservoir de liquide basse pression 11 assurant le stockage du fluide. Une pompe intégrée 12 aspire le liquide dans le fond du réservoir 11 et le distribue à haute pression par la tuyauterie 13 dans l'échangeur 7, où le liquide va se réchauffer avant d'être à nouveau injecté dans les capteurs solaires la, lb, - ln.

Dans des variantes de ce mode de réalisation particulier de l’invention, plusieurs pompes d’aspiration du liquide, montées en parallèle afin d'augmenter le débit et ou en série afin d'augmenter la pression délivrée, peuvent être intégrées au réservoir 11.

Le réservoir 11 est avantageusement équipé d'un échangeur de chaleur pour le refroidir (non représenté sur la figure 1) alimenté par exemple avec de l’eau d’une nappe phréatique, destiné à permettre que la température du butane à l’intérieur du réservoir 11 soit la plus basse de l'ensemble du circuit, afin que le butane liquéfié soit en totalité stocké dans le réservoir 11 lors des périodes d'arrêt de l’installation. L'échangeur de refroidissement est dans ce mode de réalisation particulier de l’invention formé d'un tube enroulé en serpentin à l'extérieur du réservoir 11. Dans une variante de ce mode de réalisation particulier de l’invention, il peut également être prévu que l’échangeur de refroidissement soit formé d'un tube enroulé en serpentin logé à l'intérieur du réservoir de liquide 11.

La pompe 12 est avantageusement une pompe à injection du même modèle que celui utilisé dans l'industrie automobile pour assurer l'alimentation en essence des moteurs de voitures et comporte au refoulement un clapet de retenue (non représenté).

La mise en service de la pompe 12 est commandée lorsqu'il y a une surchauffe du fluide à l'intérieur de l'un des collecteurs 51 des capteurs solaires la, lb, - ln, au-delà de la température de saturation du n-butane.

Plusieurs sondes verticales 19 sont enterrées dans des trous de forage, afin d'évacuer la chaleur extraite du condenseur 9 dans le sol. A cet effet, une pompe 18 fait circuler de l'eau en circuit fermé entre le condenseur 9 et les sondes 19, par les tuyaux 16 et 17. L'alternateur 5 produit du courant électrique grâce à l'énergie mécanique transmise par la machine de détente 4. Le courant est transmis à un ensemble de régulation électrique 15 comprenant, entre autres, un redresseur, un régulateur, des batteries de stockage de courant et un onduleur (non représentés de façon détaillés sur la figure 1). L'énergie électrique est stockée dans les batteries et alimente les auxiliaires de pompage 12 et 18 et un point de distribution U de la production électrique. L'ensemble des équipements de l'installation de production d'énergie électrique, à l’exception des capteurs solaires et des sondes 19 sont regroupés au sein d’une enceinte E de confinement de liquides inflammables sous pression, placée à l'extérieur, conçue selon les normes de sécurité en vigueur.

La figure 2 illustre le fonctionnement d'un des capteurs solaires la, lb, ou ln à tubes sous vide et caloduc. Le rayonnement solaire est capté par un ensemble de tubes sous vide 51i, 512 ....51n contenant chacun un tube caloduc 50i, 502 ....50n qui transporte la chaleur captée par les tubes vers un collecteur évaporateur 54, où le liquide organique pénétrant en EL dans le collecteur 54 se vaporise. Le n-butane vaporisé sortant du collecteur 54 au point SG est collecté avec celui sortant des autres capteurs solaires pour alimenter la machine de détente 4 en vapeur sous pression. Dans ce mode de réalisation particulier de l'invention, on a prévu 40 m2 de capteurs solaires la, lb, - ln pour produire 3 kW électrique au niveau de l'alternateur 5.

La figure 3 est une vue en coupe du collecteur 54 au niveau du dernier tube 5li sur laquelle on peut voir que le tube 50i est soudé de façon étanche sur le collecteur/échangeur 54. Le tube caloduc 53, dont seule une extrémité est représentée sur la figure 3, est en contact direct par conduction avec le tube 50i, afin de transférer de la chaleur du tube sous vide 51i au liquide organique en ébullition dans le volume 52 du collecteur 54. Ce dernier présente un diamètre intérieur égal à 20 mm et est calorifugé sur l'extérieur afin d'éviter les pertes de chaleur.

La figure 4 illustre un cycle thermodynamique réalisé par le n-butane lors de sa circulation dans l'installation. Les vapeurs de n-butane surchauffées à 130°C à haute pression (point F) sont admises dans la machine de détente 4, d'où elles sortent à basse pression (point G). Les vapeurs sont ensuite refroidies à 56°C dans l'échangeur 7 (point H) avant de pénétrer dans le condenseur 9. Le liquide formé (point I) est aspiré par la pompe 2 qui l'expédie à haute pression (point J) dans l'échangeur 7 d'où le liquide sort réchauffé à 80°C (point K) avant d'être distribué dans les capteurs solaires la à ln. Dans ceux-ci, le n-butane liquide se vaporise grâce au rayonnement solaire capté pour en ressortir sous forme de vapeur (point F) et effectuer un nouveau cycle. 6.2. Autres exemples de mode de réalisation de l'invention

La figure 5 illustre un autre exemple mode de réalisation d’une installation de production d’énergie électrique selon l’invention présentant le même arbre, la même machine de détente 4, le même alternateur 5 et la même pompe principale de liquide 21 que dans l’exemple précédent. Avantageusement, l’arbre, la machine de détente, l’alternateur et la pompe principale sont logés dans une enceinte hermétique 20.

Dans une variante de ce mode de réalisation particulier de l’invention, cette enceinte peut être semi-hermétique et réalisée en deux parties assemblées avec des brides boulonnées entre elles et un joint d’étanchéité. Dans encore une autre variante, l'arbre, la machine de détente, l'alternateur et la pompe principale peuvent ne pas être logés dans une enceinte.

Une cloison 33 avec garniture d'étanchéité (non représentée sur la figure 5) sépare la partie supérieure de l'enceinte 20, où le fluide est gazeux, et la partie basse de l'enceinte, qui contient la pompe 21 et une réserve de n-butane sous forme liquide. Au dessus de la cloison 33, les pièces mécaniques de la partie supérieure de l'enceinte 20, baignent dans de l'huile de lubrification, dont on voit le niveau onduler sur la figure 5,

Le n-butane liquide sortant du condenseur 9 par la tuyauterie 23 est dirigé principalement dans la tuyauterie 25, vers la partie basse de l'enceinte 20. La pompe 21 aspire le liquide dans le fond de la partie basse de l'enceinte et le refoule à haute pression dans la tuyauterie 26. On peut voir sur la figure 5 que la pompe 21 est reliée à l'arbre de sortie de la machine de détente 4, qui lui fournit l'énergie mécanique nécessaire à son fonctionnement, sans qu'il soit nécessaire de prévoir un moteur électrique pour faire fonctionner la pompe 21.

Une vanne de régulation thermostatique 27, de préférence à égalisation de pression externe, est prévue pour limiter la quantité de n-butane liquide envoyée via la tuyauterie 31 vers l'échangeur 7, puis dans les capteurs solaires la, lb,...ln, lorsqu'une surchauffe des vapeurs sortant des capteurs solaires se produit, et ainsi éviter des retours de liquide vers la machine de détente 4. La vanne de régulation 27 est une vanne à égalisation de pression 28 et est équipée d'un bulbe thermostatique 30 relié à celle-ci par un tube d'équilibrage 29. Dans une variante de ce mode de réalisation particulier de l'invention, il peut également être envisagé que la vanne soit motorisée et commandée par des sondes de température et de pression.

La fraction résiduelle de liquide sortant du condenseur 9 est dirigée, via un deuxième tuyau 24, vers le réservoir 11, dont le niveau de liquide s'équilibre avec celui du réservoir inférieur du groupe 20, grâce à des tubes d'équilibrage de niveau (non représentés sur la figure 5) reliant les deux réservoirs. Une pompe auxiliaire 12 permet d'injecter, par la tuyauterie 32, du liquide du réservoir 11 dans l'échangeur 7, placé en amont des capteurs solaires la, lb, - ln. La pompe auxiliaire 12 permet d'amorcer la circulation du fluide organique dans l’installation après un arrêt de l’installation consécutif à une période d’absence de soleil. Elle permet de pallier la pompe 21, qui a besoin pour fonctionner que la machine de détente 4 soit alimentée en vapeurs de n-butane, et est donc à l’arrêt après une période sans soleil.

La figure 6 illustre un autre exemple de mode réalisation d’une installation de production d’énergie électrique selon l’invention.

Dans ce mode de réalisation particulier de l’invention, le circuit de n-butane et ses équipements sont identiques à ceux de l’installation de production d’énergie électrique présentée en référence à la figure 5.

Comme on peut le voir sur la figure 6, la pompe 36 aspire de l'eau dans le bassin de refroidissement 43 et la refoule dans le condenseur 9 par le conduit 35. L'eau réchauffée sortant du condenseur 9 est ensuite acheminée par un conduit 37 jusqu'à une rampe de pulvérisation 40 au sein de la tour a éro réfri gérante 39. Au niveau de la rampe 40, des gicleurs 41 permettent de pulvériser le flux d'eau sur un bloc 42 à grande surface alvéolaire tout en permettant le passage de l'air par tirage thermique. L'air de refroidissement pénètre dans la partie basse AE de la tour aéroréfrigérante 39, traverse le bloc 42 et s'évacue naturellement par l’ouverture AS, en partie haute de la tour a éro réfri gérante 39. Par ailleurs, une partie de l'eau déversée sur la surface du bloc 42 s'évapore et humidifie l'air sortant par l’ouverture AS de la tour a éro réfri gérante 39.

Le bassin 43 est alimenté en eau par une pompe immergée 46, qui puise l’eau dans une nappe phréatique 47 et la refoule par le conduit 45. Le niveau d’eau du bassin 43 est régulé grâce à un système de régulation à flotteur 48 qui met en service ou commande l'arrêt de la pompe 46. Il convient de noter que ceci permet de diviser par vingt la quantité d'eau nécessaire au refroidissement du condenseur, par rapport à une solution en eau perdue.

La figure 7 illustre un exemple de mode de réalisation d’une installation de production de froid selon l’invention.

Cette installation présente une enceinte hermétique 60 contenant une machine de détente 62 et un compresseur 67, chacune à l'extrémité d'un arbre 63.

Le fluide de travail vaporisé et à haute pression du cycle sortant du premier évaporateur 84 par le conduit 83 pénètrent dans la machine de détente 62 par le tube 61. Il se détend dans machine de détente 62 jusqu'à une pression intermédiaire, ce qui entraîne l'arbre 63 en rotation et fait fonctionner le compresseur 67, et est rejeté dans le volume 64. L'huile de lubrification 65 de la machine de détente 62 est stockée dans la partie basse du volume 64 au dessus de la cloison 66, qui sépare les volumes intérieurs 64 et 72 de l'enceinte 60. Une rainure sur l'arbre 63 permet la remontée de l’huile 65 jusqu'à la machine de détente 62.

Le compresseur 67 aspire les vapeurs à basse pression du cycle du fluide de travail en partie haute du volume 72 et les refoule à la pression intermédiaire du cycle dans le volume 64 par la tubulure 71.

On notera que les vapeurs à basse pression du cycle sont introduites dans le volume 72 de l'enceinte 60 par l'entrée basse pression 73 et guidée jusqu'à la partie haute du volume 72 dans un tube intérieur 68.

Ce tube présente avantageusement en partie basse un orifice en contact avec l'huile 69 située en partie basse du volume 72. Grâce à cet orifice, de l'huile est aspirée avec le flux d'huile dans le tube 68 et rejetée en partie haute du volume 72 sur le compresseur, ce qui permet d'assurer sa lubrification. La lubrification du compresseur 67 est complétée par l'huile de la réserve 65 qui est entraînée le long de l'arbre 63 au travers la cloison 66 jusqu'aux pièces mécaniques mobiles du compresseur.

Les vapeurs à pression intermédiaire sortent par la sortie 70 et sont envoyées dans l'échangeur de chaleur, ou régénérateur, 76 puis vers le condenseur 78 par la tuyauterie 75.

Le condenseur 78 peut être un échangeur de chaleur fluide organique/air ou fluide organique/eau, où l'air, ou l'eau, entre dans le condenseur 78 par l'entrée ER et sort par la sortie SR. Le fluide de travail à pression intermédiaire liquéfié dans le condenseur 78 s'écoule par le conduit 79 dans le réservoir de liquide 80.

Une pompes intégrée 81 aspire une partie du fluide de travail sous forme liquide dans le fond du réservoir 80 et le distribue à haute pression par la tuyauterie 77 dans l'échangeur de chaleur, ou régénérateur, 76 où le fluide de travail liquide est réchauffé, puis pénètre dans l'évaporateur 84.

Dans des variantes de ce mode de réalisation particulier de l’invention, plusieurs pompes d’aspiration du liquide, montées en parallèle afin d'augmenter le débit et ou en série afin d'augmenter la pression délivrée, peuvent être intégrées au réservoir 80.

Le réservoir 80 est avantageusement équipé d'un échangeur de chaleur interne destiné à refroidir le réservoir 80 (non représenté sur la figure 8), alimenté par le circuit de refroidissement du condenseur 78, dont le rôle est que la température du réservoir 80 soit la plus basse de l'ensemble du circuit, afin que le butane liquéfié soit en totalité stocké dans le réservoir 80 lors des périodes d'arrêt de l’installation.

La pompe 81 est avantageusement une pompe à injection du même modèle que celui utilisé dans l’industrie automobile pour assurer l'alimentation en essence des moteurs de voitures et comporte au refoulement un clapet de retenue (non représenté sur la figure 7). Elle est alimentée électriquement par l'alimentation AP.

La mise en service de la pompe 81 est commandée lorsqu'il y a une surchauffe du fluide à l'intérieur du conduit 83. L'évaporateur 84 est dans ce mode de réalisation particulier de l’invention formé d’une pluralité de capteurs solaires montés en parallèle.

Dans des variantes de ce mode de réalisation particulier de l’invention, il peut également être envisagé que l'évaporateur 84 soit un échangeur de chaleur à plaques alimenté par un fluide chaud en EC et sortant en SC.

Pour assurer la production de froid, une partie du liquide contenu dans le réservoir 80 est envoyé par la tuyauterie 86 vers le détendeur 87 qui va le détendre de la pression intermédiaire à la basse pression du cycle. Le liquide détendu est envoyé par la tuyauterie 88 dans l'évaporateur frigorifique 89, où il se vaporise en assurant le refroidissement du fluide extérieur à refroidir, qui entre par l’entrée EEV dans l'évaporateur 89 et sort par la sortie SEV. A la sortie de l'évaporateur frigorifique 89, le fluide de travail vaporisé à basse pression du cycle est dirigé dans la tuyauterie 85 vers l'entrée 73 du groupe 60.

Sur la figure 8, on a représenté une variante de l’installation de production de froid présenté la figure 7.

Comme on peut le voir sur la figure 8, une pompe 90 est montée sur l’arbre 63 entre la machine de détente 62 et le compresseur 67, dans l’enceinte hermétique 98 de l’installation de production de froid. L’arbre 63 entraîne ainsi les pièces mobiles de cette pompe, ce qui permet d’assuré son fonctionnement sans utiliser de l’électricité. La pompe 90 aspire du fluide organique liquéfié dans le réservoir de liquide 93 par une tubulure débouchant sur le raccord 92. A la sortie 91 de la pompe 90, le liquide est envoyé par le tube 95 vers la portion de circuit 97 raccordée à l'échangeur de chaleur, ou régénérateur, 76.

Une pompe d'amorçage 94 de l’installation est en outre immergée dans le réservoir de liquide 93. Cette pompe 94 est montée de sorte à pouvoir injecter du liquide dans le tube 97, via la tubulure 96. Des clapets de retenue (non représentés sur la figure 8) permettent aux pompes 90 et 94 de fonctionner de façon indépendante.

Le réservoir 93 est avantageusement équipé d'un échangeur de chaleur externe destiné à refroidir le réservoir 93 (non représenté), dont le rôle est que la température du réservoir 93 soit la plus basse de l'ensemble du circuit, afin que le butane liquéfié soit en totalité stocké dans le réservoir 93 lors des périodes d'arrêt de l’installation.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1. Installation de production d'énergie électrique, d'énergie mécanique et/ou de froid comprenant un circuit dans lequel circule un fluide organique reproduisant sensiblement un cycle de Rankine, ledit circuit comprenant une machine de détente (4;62), un condenseur (9) et des moyens de vaporisation dudit fluide sur une portion dudit circuit à haute pression du cycle, lesdits moyens de vaporisation étant alimentés en fluide organique sous forme liquide par au moins une pompe de transfert de liquide (12; 21; 81) logée dans un réservoir de liquide (11; 80), caractérisée en ce que ladite pompe de transfert de liquide (21) est reliée à l'arbre de sortie de ladite machine de détente (4) et en ce que ladite installation comprend au moins une pompe d'amorçage (12) logée dans un deuxième réservoir de liquide (11).
2. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit fluide organique est du n-butane ou du propane.
3. 3. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite machine de détente (4;62) est un compresseur à déplacement positif appartenant au groupe comprenant au moins : - compresseur spiro-orbital ; - compresseur à pistons ; - compresseur à palettes ; - compresseur centrifuge ; - compresseur à vis ; et en ce que ledit compresseur à déplacement positif est utilisé en mode expanseur.
4. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit réservoir de liquide dans lequel est logée la pompe de transfert de liquide (12; 21; 81) est formé dans la partie basse d'une enceinte hermétique contenant ladite machine de détente (4;62).
5. 5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un tube d'équilibrage de niveau de liquide reliant ledit deuxième réservoir de liquide (11) audit réservoir dans lequel est logé ladite pompe de transfert de liquide (21), permettant de maintenir les niveaux de liquide dans le deuxième réservoir (11) et le réservoir dans lequel est logé ladite pompe de transfert de liquide (21) sensiblement au même niveau.
6. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit réservoir (11; 80 ; 93) est un réservoir hermétique.
7. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite pompe de transfert de liquide (12; 21; 81) est constituée par au moins une pompe à injection utilisée dans l’automobile pour injecter de l'essence.
8. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits moyens de vaporisation comprennent une pluralité de capteurs solaires (la; lb,.~ln) raccordés en parallèle.
9. 9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdits capteurs solaires sont des capteurs solaires à tubes sous vide (51i, 512 ....51n).
10. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ladite machine de détente (4) est couplée à un alternateur (5) fournissant du courant électrique lorsqu'il est mis en rotation.
11. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un évaporateur (89), destiné à refroidir un fluide secondaire, tel que de l'eau glycolée ou de l'air, sur une portion dudit circuit à basse pression du cycle et en ce qu'un compresseur (67) est accouplé à l'arbre de sortie de ladite machine de détente (62).
12. 12. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend une tour aéroréfrigérante (39) raccordée audit condenseur (9), destinée à évacuer dans Pair la chaleur extraite du fluide organique au niveau dudit condenseur (9).