La présente invention concerne un dispositif et un procédé de stockage écologique d'énergie électrique permettant de prélever et d'accumuler de l'énergie électrique d'un réseau, puis de redistribuer cettedite énergie au réseau lorsqu'il en a besoin de façon à équilibrer l'offre et la demande.

Cette invention a plus particulièrement comme objet la récupération, le stockage et la restitution d'énergie électrique.

Elle a aussi plus particulièrement pour objet le stockage d'énergie sous forme d'énergie potentielle de gravitation et la restitution d'énergie cinétique et d'énergie potentielle de gravitation résultant de la perte d'altitude d'un lest.

Elle s'applique notamment au stockage et à la fourniture de grandes quantités d'énergie électrique, dans un temps relativement court.

Elle convient tout à fait, également, à la fourniture d'énergie pour compenser les pics de consommation électrique.

Elle concerne également et plus particulièrement un dispositif de stockage d'énergie potentielle d'un lest à haut rendement utilisant une cavité de circulation insensible aux chocs engendrés par un lest dans cettedite cavité tout en évitant que lesdits chocs provoquent une perturbation de l'environnement où est conçu le dispositif, notamment un éventuel tremblement de terre ou une éventuelle destruction des équipements.

L'invention se rapporte plus particulièrement au domaine de stockage d'énergie potentielle de pesanteur.

Actuellement, l'énergie électrique est utilisée pratiquement partout, dans tous les domaines. Les besoins énergétiques en électricité croissent régulièrement d'année en année. Les utilisateurs sont peu contraints dans leur utilisation de la ressource électrique. Il s'en suit des demandes très variables. Des pics de consommation apparaissent et sont très difficiles à couvrir par les moyens existants. De plus, les énergies renouvelables constituent une ressource aléatoire, sans couplage avec le besoin.

Le stockage d'énergie est donc un enjeu primordial qui devient de plus en plus important.

Pour les états, l'indépendance énergétique est stratégique et économiquement essentielle. Pour les individus, les collectivités et les entreprises, une énergie disponible à la demande, stable et sans coupure inopinée est également indispensable.

Même pour un producteur d'énergie électrique le stockage peut être primordial. En réalité, ce qu'on appelle couramment et économiquement production d'énergie n'est pas physiquement de la production, mais de la transformation d'un stock d'énergie dit primaire, accumulé sous une forme physique stable (charbon, eau stockée en hauteur, matière fissile ...), en une énergie directement distribuable sur le réseau électrique.

Ainsi l'invention propose un stockage qui consiste à constituer un stock d'énergie potentielle de gravitation à partir d'énergie dont on n'a pas usage immédiat. Le but est de pouvoir en disposer plus tard, lorsque la demande sera plus importante. Cela est en particulier indispensable quand l'énergie immédiatement disponible est variable dans le temps, comme c'est le cas des énergies renouvelables intermittentes (solaire, éolienne) ou lors des pics de consommation.

L'opération de stockage d'énergie est toujours associée à l'opération inverse, consistant à récupérer l'énergie stockée (le déstockage). Ces deux opérations de stockage/déstockage constituent un cycle de stockage. À la fin d'un cycle, le système de stockage retrouve son état initial

(idéalement "chargé en énergie"). On a alors régénéré le stock. Le rendement global d'un cycle correspond au rapport entre la quantité d'énergie récupérée sur la quantité d'énergie que l'on a cherché initialement à stocker. En effet, chacune des deux opérations de stockage et de déstockage induit invariablement des pertes d'énergie. Une partie de l'énergie initiale n'est pas réellement stockée et une partie de l'énergie stockée n'est pas réellement récupérée. Le rendement d'un cycle de stockage d'énergie dépend grandement de la nature du stockage et des processus physiques mis en œuvre pour assurer les opérations de stockage et de déstockage.

Le stockage est directement lié à l'usage qu'on fait de l'énergie.

La combustion étant l'usage énergétique le plus courant, le stockage de combustible est aussi le plus développé. Tous les États disposent de stocks stratégiques de pétrole. Même en excluant ces éléments fossiles, il faut rappeler l'importance pratique du bois-énergie dont on fait des stocks pour l'hiver et le développement des biocarburants.

Longtemps avant la découverte des énergies fossiles, il y avait des formes de stockage d'énergie déjà disponibles : le bois à brûler, les briquettes de tourbe, les barrages hydrauliques, afin de satisfaire les besoins à tout moment de la journée et pendant l'année.

Le stockage sous forme d'énergie potentielle hydraulique (par remontée d'eau en amont des barrages quand il y a surproduction d'électricité) est déjà utilisé pour la régulation et l'équilibrage des réseaux électriques. C'est une solution qui améliore l'équilibrage entre l'offre et la demande et la disponibilité des énergies renouvelables. Malheureusement, ces solutions existantes ont un rendement global faible et un temps de réponse dépassant plusieurs dizaines de rninutes.

À plus faible échelle, le stockage d'énergie en vue de la production d'électricité

(électrochimique dans les piles et les batteries, électrique dans les condensateurs) est bien moindre en terme de quantité d'énergie stockée, mais permet de développer des puissances importantes en un temps très court.

Le stockage de la chaleur existe également. Au-delà de l'usage du cumulus, des habitations de grande inertie thermique (murs épais, bonne isolation) permettent de lisser les variations quotidiennes de température et de diminuer les besoins de chauffage et de climatisation permettant des économies directes. Une autre forme de stockage thermique est l'utilisation de matériaux à changement de phase dans les bâtiments ou pour accumuler l'énergie solaire thermique de chauffe-eau solaires individuels. Les matériaux à changement de phase permettent de lisser la production d'énergie fournie par le soleil (gratuite) et d'augmenter la capacité de stockage grâce à leur grande densité énergétique volumique. À l'échelle industrielle, on peut stocker la chaleur solaire dans des réservoirs avant la production d'électricité, pour lisser l'apport solaire ; ce type d'usage est marginal en volume, mais est une voie intéressante de recherche dans le cadre d'une production électrique par une centrale solaire thermodynamique.

Le stockage mécanique est une disposition souvent nécessaire dans les moteurs, sous forme de volant d'inertie, pour régulariser le mouvement à des très courtes échelles de temps inférieures à la seconde. H n'est pratiquement pas utilisé pour le stockage à long terme, car les quantités d'énergie stockées sont trop faibles.

Il existe également des volants d'inertie tournant à grande vitesse dans une cavité où on a fait le vide.

Aujourd'hui, avec l'émergence de technologies nouvelles, il existe de nombreuses technologies permettant de stocker de l'énergie restituable. Malgré les avantages que ces technologies existantes peuvent offrir, elles ont toutes des inconvénients. On peut citer à titre d'exemple :

les batteries rechargeables sont relativement chères en terme de coût de possession, car elles doivent être changées régulièrement et doivent être remplacées après un nombre de cycles charges/décharges limité et elles ne sont pas neutres pour l'environnement ;

les systèmes capacitifs, qui ne peuvent pas accumuler de grande quantité d'énergie ;

les systèmes dits « à volant d'inertie » dont la capacité reste limitée et qui utilisent des composants de hautes technologies qui rendent ces systèmes relativement chers, surtout quand on rapporte le coût d'achat à la puissance fournie ;

les systèmes à air comprimé qui n'ont pas un rendement suffisant ;

les systèmes hydrauliques composés de pompes et turbines, avec des réservoirs de stockage, qui ont également un rendement très faible.

Dès que l'on parle du développement généralisé des énergies renouvelables, on est confronté aux critiques concernant l'intermittence du soleil et du vent. En effet, il est difficile de nier qu'un soir d'hiver sans vent, au moment du pic de consommation, les sources d'énergie solaire et éolienne peuvent être nulles.

On connaît également du document FR 2 929 659 qui est un dispositif de stockage d'énergie mécanique de manière illimitée dans le temps comprenant un lest relié à un arbre dont la rotation conduit à une montée ou à une descente d'un lest. Malheureusement, ce dispositif ne comprend pas une cavité de circulation dans laquelle le lest peut se déplacer librement.

De la publication US 20110241354 est connu un dispositif de stockage d'énergie potentielle comprenant au moins un lest d'au moins 1 tonne susceptible de se déplacer dans une cavité, de préférence une cavité de forme courbe, notamment un puits de forage, tout en évitant un bourrage du lest sur les parois de ladite cavité, ladite cavité comprenant des liquides tels que l'eau ou le pétrole.

On connaît le document WO 2009100211 et le document DE 10037678, qui présentent chacun un dispositif et un procédé de stockage de l'énergie potentielle de pesanteur d'un lest utile par exemple pour stocker l'énergie produite pendant les heures creuses et/ou de l'énergie générée à partir de sources renouvelables, telles que le vent et le soleil ou pour déplacer des objets sur des profondeurs susceptibles de fonctionner sur terre et dans un environnement aquatique, notamment dans un puits de mine ou dans la mer. Ces dispositifs de stockage comprennent un lest en matériau dense d'au moins 100 tonnes, suspendu par un lien, par exemple un câble. Ce lest peut se déplacer sous l'effet de la gravité dans une cavité suivant un axe vertical ou incliné d'une première position d'élévation vers une seconde position d'élévation sur une trajectoire d'au moins 200 mètres. Ces dits dispositifs de stockage comprennent aussi un générateur d'énergie électrique et des moyens de commande couplés à un opérateur conçu pour faire fonctionner la liaison afin de déplacer de manière contrôlable le lest, ce qui permet de fournir de l'électricité au réseau lors du déplacement du lest de la première position d'élévation vers une seconde position d'élévation en transformant l'énergie potentielle de gravitation en énergie électrique lorsque le réseau le demande et de transformer l'énergie électrique prélevée au réseau en énergie potentielle de gravitation lorsque l'énergie électrique du réseau est abondante et disponible.

On connaît également le document WO 2010/049492 qui présente un dispositif

électromécanique de stockage d'énergie qui permet de stocker à partir de sources d'énergie renouvelables de l'énergie en fonction des besoins du réseau. Ce dispositif est connecté électriquement à une source d'énergie. Ce dispositif comprend un lest de masse comprise entre 500 et 1000 tonnes susceptible de se déplacer sur une trajectoire d'au moins 100 mètres et permet de stocker de l'énergie. Il comprend en outre un générateur électrique, un moteur électrique et des moyens de commande couplés à un opérateur. Comme dans les documents précédemment cités, ce dispositif permet de fournir de l'électricité au réseau lors du déplacement du lest de la première position d'élévation vers une seconde position d'élévation en transformant l'énergie potentielle de gravitation en énergie électrique lorsque le réseau le demande et de transformer l'énergie électrique prélevée au réseau en énergie potentielle de gravitation lorsque l'énergie électrique du réseau est abondante et disponible.

Les dispositifs et procédés précédemment cités, notamment le document US 2011/0241354, WO 2009/100211, DE 10037678 et WO 2010/ 049492 apportent une solution sur la manière de stocker de l'énergie, particulièrement sous forme d'énergie potentielle de gravitation, en fournissant de l'énergie pour compenser les pics de consommation électrique. Malheureusement, ces dispositifs et procédés associés présentent comme principaux inconvénients majeurs :

Risque d'éboulement et/ou d'un tremblement de thèse relative à un mauvais ou

dysfonctionnement du dispositif, caractérisé par une insuffisance de moyens optimums de sécurité permettant de fournir des conditions de sécurité suffisantes et nécessaire pour que la cavité puisse résister à un choc de grande énergie correspondant à la chute libre ou un choc du lest sur les parois de la cavité. En effet, la masse du lest étant importante et la structure de la cavité n'étant pas définie, un mauvais fonctionnement et/ou une vitesse excessive et/ou un rapprochement de la partie inférieure ou des parois de la cavité seraient à l'origine de la destruction complète du dispositif de stockage. De tels inconvénients peuvent entraîner un tremblement de terre dans la zone d'exploitation du dispositif de stockage, ayant des conséquences néfastes pour les structures environnantes et/ou sur ledit dispositif de stockage, paralysant ainsi lesdits dispositifs de stockage d'énergie, ce qui pourrait les rendre inutilisables. Ainsi dans le cas critique de la rupture d'un ou plusieurs câbles suspendant le lest, deux conséquences majeures sont identifiables dont on peut citer : la destruction du dispositif et la propagation d'ondes sismiques résultant du choc entre le lest et les parois de la cavité.

Amplification de l'énergie résultat de la chute du lest dans le cas critique de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure.

En effet, à des profondeurs considérables, un gradient de température apparaît entre la plateforme et l'intérieur de la cavité. À 3 mètres ce gradient de température est d'environ 2 degrés Celsius.

La vitesse du fluide contenu dans la cavité peut être supérieure à 3 mètres par seconde. La forme du lest n'est pas adaptée pour faire fonctionner le dispositif de façon optimal. En effet, il n'est pas prévu une forme privilégiée au lest lui permettant de minimiser toutes sortes de forces de frottements susceptibles d'influencer son mouvement, car les forces de frottements fluides peuvent être plus ou moins importantes selon les environnements, cesdites forces peuvent influencer suffisamment la trajectoire et/ou le mouvement du lest, ce qui pourrait avoir des conséquences néfastes sur le gain de production d'énergie électrique. Dans ces documents, le lest à une forme rectangulaire ou cylindrique ou oblong. Cette forme est inadaptée avec un dispositif de stockage d'énergie susceptible se mouvoir dans un fluide résistif, de préférence un fluide visqueux, car, pour cettedite forme définie au lest selon ces documents précédemment cités, la force fluide n'est pas prise en compte et semble être forte pour modifier le fonctionnement du dispositif et/ou le gain de production. Ceci étant, les faces planes et les angles droits définissant le lest participe activement au freinage du lest lors de sa descente dans la cavité.

Le procédé de fonctionnement du dispositif décrit dans ces documents ne semble pas adapter pour le faire fonctionner dans un milieu complexe et/ou hétérogène comprenant au minimum deux fluides tels que l'eau et l'air, qui représente les conditions habituelles de fonctionnement, notamment des puits de mine abandonnés. En effet, le procédé défini dans ces documents n'est pas configuré pour faire fonctionner le dispositif dans de telles configurations, car le procédé divulgué n'est pas en mesure de piloter les différents mouvements du lest dans le cas d'un milieu comprenant au moins deux fluides de densités différentes. Le mouvement du lest serait opposé aux frottements fluides, rendant le mouvement dudit lest difficile, ce qui pourrait avoir des conséquences néfastes sur la sécurité et le fonctionnement du dispositif dans l'ensemble.

- En fonctionnement normal, la vitesse de descente du lest semble trop excessive pour éviter tout devers ou dysfonctionnement du dispositif. En effet, en fonctionnement normal, le dispositif de stockage selon le document DE10037678, fonctionne à une vitesse de 10 m/s. Cette vitesse parait excessive par le fait que, dans les conditions où la cavité comprend au moins deux fluides Fl et/ou F2, les forces de frottements fluides peuvent devenir trop importantes et influencer le mouvement du lest dans la cavité de circulation. De ce fait, le contrôle du lest par l'opérateur devient inopérant.

Dans la description qui suit, les termes listés ci-après auront la définition suivante :

Écologique : sans émission des gaz à effet de serre.

Forme hydrodynamique : qualifie l'apparence de la forme d'un corps en mouvement dans un fluide et sa résistance à l'avancement.

Forme aérodynamique : qualifie l'apparence de la forme d'un corps en mouvement dans l'air et sa résistance à l'avancement.

Multiunivoque: une liaison où à plusieurs éléments d'un ensemble correspond un élément et un seul de l'autre ensemble. Exemple pour un couple (x, y) d'un ensemble correspond un élément et un seul z de l'autre ensemble.

Co-univoque : une liaison où à chaque élément d'un ensemble correspond plusieurs éléments de l'autre ensemble. Exemple pour un élément x d'un ensemble correspond les éléments y et z de l'autre ensemble.

multivoque : une liaison où plusieurs éléments d'un ensemble correspondent plusieurs éléments de l'autre ensemble. Exemple pour les éléments x et t d'un ensemble correspond les éléments y et z de l'autre ensemble.

A cet effet, l'invention vise donc à remédier à ces inconvénients. Plus particulièrement, la présente invention vise à prévoir un dispositif et un procédé de stockage écologique d'énergie récupérable à haut rendement énergétique global, permettant de prélever de l'énergie électrique sur un réseau de distribution lorsque l'énergie électrique est abondante et disponible sur ce réseau, redistribuant de l'énergie électrique au réseau lorsque cedit réseau en a besoin, ledit réseau comprenant au moins un générateur d'énergie électrique, au moins un consommateur d'énergie électrique et au moins une ligne électrique.

L'invention permet également de proposer un procédé sécurisé de fonctionnement du dispositif de stockage écologique d'énergie selon l'invention.

Un but de l'invention est de fournir un dispositif et un procédé de stockage écologique d'énergie sécurisé remédiant totalement aux inconvénients évoqués et connu de l'art antérieur. L'invention a pour objet un dispositif de stockage écologique d'énergie récupérable à haut rendement énergétique global comprenant :

au moins un lest M compacte et dense, de section S2, ayant une densité au moins égale à 1, de préférence une densité égale à 4, et au moins une masse de 10000 kg,

- au moins une cavité de circulation, définissant un domaine de mobilité du lest M, cette cavité a une hauteur d'au moins 20 m, une dimension caractéristique de passage d d'au moins 1 m, de préférence 3 ou 10 m, une section SI limitant le milieu interne, une partie inférieure PI formant un fond, une partie supérieure P2 accessible ouverte sur une plateforme. La cavité a un axe principal de circulation YY' et comprend au moins un fluide F, au moins un câble C qui permet de relier le lest M à au moins un tambour T et à au moins un premier moyen qui comprend un système de blocage et de déblocage du tambour T. Ce premier moyen permet de maintenir le lest à l'intérieur de la cavité ou sur la plateforme de ladite cavité pendant un temps donné, en position d'équilibre à une altitude donnée sans perte d'énergie potentielle,

- au moins un deuxième moyen qui comprend au moins un moteur électrique ME qui permet de transformer l'énergie électrique prélevée au réseau électrique en énergie potentielle de gravitation en entraînant le tambour T. Ce deuxième moyen permet d'augmenter l'altitude du lest M lorsque l'énergie électrique du réseau est abondante et disponible,

au moins un troisième moyen qui comprend au moins une génératrice électrique GE. Cette génératrice est connectée mécaniquement au tambour T et assure la régulation de la vitesse du lest M d'une part, et fournit au réseau la puissance électrique dont il a besoin d'autre part. Ce troisième moyen permet de diminuer l'altitude du lest M lorsque le réseau demande de l'énergie électrique, en transformant l'énergie potentielle de gravitation et éventuellement l'énergie cinétique du lest M en une énergie électrique, ladite énergie potentielle de gravitation et éventuellement l'énergie cinétique transformée sont fournies au réseau,

au moins un quatrième moyen qui permet de mesurer l'altitude du lest M au moins lorsque ledit lest est proche du fond de la cavité,

au moins un cinquième moyen de commande en temps réel ou différé, comprenant un calculateur qui permet de piloter les premier, deuxième et troisième moyens précédemment cités, en fonction de l'abondance et de la disponibilité de l'énergie électrique du réseau, de l'énergie électrique demandée par ce réseau et de la position du lest M.

Avantageusement, ladite cavité précédemment définie est susceptible de supporter sans risque un choc de grande énergie correspondant à l'énergie maximale de chute du lest M dans ladite cavité. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le lest M précédemment défini a une forme hydrodynamique ou aérodynamique adaptée de telle sorte que, en fonctionnement normal, les frottements hydrodynamiques et/ou aérodynamiques appliqués sur ce lest M par le fluide F soient en général négligeables de manière à ce que le fluide F contenu dans la cavité puisse circuler librement sans gêner les mouvements du lest M dans ladite cavité.

Avantageusement, la cavité de circulation du dispositif selon l'invention comprend au moins une structure en béton armé ou une structure rapportée, ladite structure étant refermée sur elle-même.

L'invention proposée permet de résoudre simultanément les différents problèmes précédemment définis tels que :

l'utilisation des ressources énergétiques lorsque ces énergies sont peu coûteuses et disponibles ;

le stockage d'une grande quantité d'énergie pendant un temps long sans perte d'énergie ; - la restitution de l'énergie accumulée avec un bon rendement global, dans un temps dont la durée est adaptable et en une ou plusieurs fois ;

un grand nombre de restitutions possibles (cycles) couvrant les besoins pour une longue période de temps ;

une puissance instantanée restituable importante ;

- un coût d'installation faible,

un coût de possession minimal pendant une longue période de temps (prix minimal de possession vis-à-vis de l'énergie restituable et prix minimal vis-à-vis de la puissance maximale restituable),

et un impact environnemental minimal même au démantèlement de l'installation, - une fiabilité contre tout risque de choc ou collision du lest avec les parois ou le fond de la cavité,

la fourniture de puissance électrique au réseau lors d'un pic de demande,

l'absorption de puissance du réseau lors d'un surplus de puissance fournie pas le réseau, lissage de la puissance électrique fournie par les génératrices d'énergie renouvelable telle que les éoliennes et les panneaux solaires.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés représentant, à titre d'exemple non limitatif, quelques modes de réalisation de ce dispositif selon l'invention dans lesquelles :

- La figure 1 est une coupe latérale A-A de la partie haute d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention ;

La figure 2 ou la figure 3 est une coupe longitudinale d'un premier mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention ;

La figure 4a montre des courbes de variation du facteur sécurité en fonction du coefficient de freinage pour différentes valeurs de la vitesse du lest choisies ;

- La figure 4b montre des courbes de variation du facteur sécurité en fonction de la vitesse du lest dans la cavité de circulation pour différentes valeurs du coefficient de freinage ; La figure 4c est une coupe longitudinale d'une variante du premier mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention ;

La figure 4d est une coupe longitudinale d'une autre variante du premier mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention ;

La figure 4e et la figure 4f sont des coupes longitudinales d'un lest selon l'invention ;

La figure 4g et la figure 4h sont d'autres coupes longitudinales d'un lest selon l'invention ; La figure 4i et la figure 4j sont également d'autres coupes longitudinales d'un lest selon l'invention ;

La figure 5 est une séquence de descente représentant un procédé de fonctionnement du dispositif de stockage d'énergie selon l'invention ;

- La figure 6a ou 6b est une coupe longitudinale d'un deuxième mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention ;

La figure 6c est une coupe longitudinale d'une variante du premier et deuxième mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention ;

- La figure 6d est une coupe longitudinale d'une autre variante des deux premiers modes préférés de réalisation selon l'invention ;

La figure 7 est une coupe longitudinale d'un troisième mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention ;

La figure 8 est une coupe longitudinale d'un quatrième mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention ;

La figure 9 est une coupe longitudinale d'un cinquième mode préféré de réalisation du dispositif selon l'invention ;

La figure 10 est une coupe transversale d'un sixième mode préféré de réalisation du dispositif selon invention ;

- La figure 11 est une coupe longitudinale d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention ;

La figure 12 est une coupe transversale d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention.

En référence à la figure 1 qui est une coupe latérale A-A de la partie haute d'un premier mode de réalisation du dispositif selon invention, le dispositif conforme à l'invention comprend un moteur électrique ME qui permet de prélever de l'énergie électrique sur un réseau (1) de distribution lorsque l'énergie électrique est abondante et disponible sur ce réseau (1), cette énergie est stockée dans le dispositif de stockage. Cettedite énergie est redistribuée par un générateur électrique GE au réseau (1) ou éventuellement à un autre réseau lorsque cedit réseau (1) ou éventuellement l'autre réseau en a besoin. Ce dispositif est écologique, car il n'émet pas les gaz à effet de serre.

La figure 2 ou la figure 3 montre un dispositif de stockage d'énergie selon un premier mode de réalisation du dispositif de stockage selon invention. Dans cet exemple non limitatif de réalisation du dispositif de stockage d'énergie selon l'invention, le dispositif comprend au moins un lest M, compact et dense, de section S2. Ce lest a une densité par rapport à l'eau au moins égale à 1 de façon à stocker une masse importante dans un petit volume. Le lest choisi a une masse d'au moins 10000 kg. Il est fait en matériaux dense tels que l'acier au carbone, l'acier au tungstène, l'acier inox, bronze, ciment, diamant, fer, laiton, mercure, nickel, or, titane, zinc, platine. De préférence, la densité du lest par rapport à l'eau est de l'ordre de 5.

Selon l'invention, le lest peut se déplacer dans la cavité (2) de circulation suivant une direction YY' de façon à ce que cette cavité de circulation définie un domaine de mobilité du lest M. La cavité (2) a une hauteur H d'au moins 20 m, une dimension caractéristique de passage d d'au moins 1 m, de préférence 10 m, une surface SI limitant le milieu interne, une partie inférieure PI formant un fond, une partie supérieure P2 accessible, ouverte sur une plateforme P2. La dimension caractéristique de passage d de la cavité dépend de deux paramètres qui sont : la vitesse du lest ou du fluide contenu dans la cavité, la surface S2 du lest. De ce fait, il est possible d'écarter tout risque d'éboulement résultant d'une vibration sévère environnante.

Un éboulement est un effondrement ou un écroulement de la cavité. Dans le cas où la cavité est un puits de mine abandonné ou plus en activité, ce phénomène peut toutefois avoir lieu. Ce phénomène correspond précisément à une désolidarisation soudaine et brutale d'une structure naturelle ou artificielle avec chutes des matériaux constituants la cavité.

La cavité (2) selon l'invention a un axe principal de circulation YY' vertical et comprend au moins deux fluides Fl et F2, de densité respective Dl et D2, tels que Dl soit très inférieure à D2. Ces deux fluides Fl et F2 sont répartis dans la cavité de manière à occuper en totalité chacun un volume VI et V2 respectivement, ces dits volumes VI et V2 correspondant respectivement à une hauteur Hl et H2 du fluide Fl et F2 respectivement dans la cavité (2).

De manière générale, la densité Dl du premier fluide Fl est inférieure à 0,02 et la densité du deuxième fluide est comprise entre 0,9 et 1,1. Le cas idéal est le cas où le fluide Fl est de l'air et le fluide F2 de l'eau.

Par définition, la densité ou densité relative du lest est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. De manière générale, il est connu que le corps de référence est l'eau pure à 4°C pour les liquides et les solides.

Selon l'invention, la densité du lest est déterminée par rapport à la densité des fluides contenus dans la cavité (2) de telle sorte que ledit lest soit plus dense que lesdits fluides de façon à faciliter sa descente dans ladite cavité (2) sans pour autant modifier le gain de production d'énergie électrique au réseau (1).

En entend par compact, une structure constituée par un bloc de matériaux dont les parties sont étroitement serrées et ne se séparent que très difficilement.

Selon l'invention, le lest est constitué par un bloc de matériaux comprenant un ou plusieurs matériaux dont les parties sont étroitement liées et/ou serrées et ne se séparent que très

difficilement. La cavité de circulation du dispositif selon l'invention est construite avec une structure en béton armé ou une structure rapportée, ladite structure étant refermée sur elle-même.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la cavité (2) peut être un puits de mine, renforcé soit par du béton armé ou toutes autres structures lui conférant une structure solide et compacte, résistant au choc de très grande énergie, comme l'énergie maximale correspondant à la chute libre du lest. La cavité (2) peut être aussi une cavité busée. Les buses peuvent être pleines ou perforées. La paroi de la cavité (2) peut être dans certains cas renforcée par une couche de matériau élastique, de préférence en élastomère.

Dans le cas de puits de mine en inactivité ou de tout autre puits creusé, la cavité peut être taillée en pleine roche et éventuellement renforcée par des parements en acier ou en brique ou en béton armé ou par des cuvelages métalliques ou par tout autre type de matériaux ayant de bonne propriété physique précédemment définies, notamment de résistivité, de compacité et de solidité.

Par la formulation ou la conception précédemment définie, il est clair que la cavité (2) est conçue et/ou renforcée avec des matériaux de structures particulières précédemment définis, susceptible de supporter, quelque soit les circonstances, sans risque un choc de grande énergie correspondant à l'énergie maximale de chute du lest dans la cavité (2).

Une étude sismique a permis d'évaluer les conséquences potentielles, qui sont la destruction du dispositif et/ou des parois et/ou du fond de la cavité (2) et la propagation d'ondes sismiques résultant du choc du lest dans ladite cavité en cas de mauvais fonctionnement ou de collision du lest avec la paroi de la cavité (2). Cette étude révèle que la cavité (2) doit être conçue avec des parois lui permettant d'emmagasiner l'énergie maximale de chute du lest en cas de mauvais fonctionnement. Comme évoqué au paragraphe précédent, la cavité (2) est conçue avec une structure comprenant des parois étanches susceptibles de supporter sans risque un choc de très grande énergie correspondant à l'énergie maximale de chute du lest M dans la cavité (2).

Dans certains cas, la cavité (2) comprend en outre un bloc (4) en matériau, de préférence en matériau élastique. Cedit bloc (4) formant le fond de la cavité (2) appelé partie inférieure PI, est susceptible d'emmagasiner toute l'énergie de chute du lest dans ladite cavité (2). De ce fait, en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochements importants de la partie inférieure PI formant le fond de la cavité (2), le lest pourrait heurter la paroi interne de la cavité (2) sans pour autant endommager ladite cavité tout en évitant un possible tremblement de terre dans la zone d'exploitation du dispositif.

Avantageusement, la cavité (2) a une dimension caractéristique de passage d d'au moins 1 mètre, de préférence 6 mètres ou 10 mètres.

Une étude faite sur les frottements fluides a permis de définir deux paramètres de sécurité importants, qui sont : le facteur de sécurité Q et le coefficient de freinage J. Cette étude a permis aussi de définir une vitesse nominale de fonctionnement du dispositif de stockage selon l'invention.

De façon empirique, dans la cavité de circulation (2) comprenant un fluide Fl et/ou F2, les forces de frottements fluides sont définies par la relation suivante : f = 2 P ^x -C _x x S2 x V _r ²

où C _¾ est le coefficient de traînée, p est la masse volumique du fluide Fl et/ou F2 présent dans ladite cavité (2) et V _r est la vitesse relative du fluide par rapport au lest dans ladite cavité de circulation (2), S2 étant défini précédemment.

Quand le lest est engagé dans la cavité (2) pour produire une puissance donnée, une turbulence s'établit entre le lest M et le fluide Fl et/ou F2 entraînant une augmentation significative des forces de frottements fluides dans cette dite cavité (2). Dans ces conditions, la vitesse relative du fluide V _r par rapport au lest est une fonction qui dépend de trois paramètres : la vitesse du lest, la vitesse du fluide et de la capacité ou volume du fluide Fl et/ou F2 dans la cavité (2).

À partir des relations de conservation de débit, il est possible de déterminer le facteur de sécurité noté Q. Ledit facteur de sécurité est défini comme étant le rapport des forces de frottements fluides sur le poids du lest. Ce facteur de sécurité dépend particulièrement de deux paramètres : la vitesse V du lest M dans la cavité (2) et du coefficient de freinage J, tel que Q = Q (V, J). Le coefficient de freinage J est défini comme étant le rapport de la section S2 du lest sur la section SI de la cavité (2).

Après quelque itération de calcul mathématique, le facteur de sécurité s'écrit alors :

V ²

Q = Q (V, J) = constante ^χ ——

La constante définie ici dépend de manière générale de la masse volumique du fluide Fl et/ou F2, du coefficient de traînée C _x de la taille du lest, de sa densité et de la constante de gravitation. C _x Étant un paramètre qui dépend de manière générale de la géométrie du lest.

La figure 4a montre les courbes de variations du facteur de sécurité Q(J) en fonction du coefficient de freinage J pour des vitesses V du lest M choisit. Le facteur de sécurité Q est défini comme étant le rapport des forces de frottements Fl et/ou F2 sur le poids du lest M. On rappelle que le coefficient de freinage J est défini comme étant le rapport de la section S2 du lest M sur la section SI de la cavité de circulation (2). Ces courbes montrent qu'une augmente de la vitesse V du lest M entraine une augmente la pente de la courbe traduisant la variation du facteur de sécurité Q (J) en fonction du coefficient de freinage J.

Selon l'invention, le cas idéal est considéré comme étant le cas où le dispositif fonctionne normalement sans contrainte. Dans ce cas idéal, le facteur de sécurité Q (V, J) est inférieur à 1 pour une vitesse V donnée du lest et le coefficient de freinage J est également inférieur à 1. Car dans la pratique, le facteur de sécurité Q (V, J) ou le coefficient de freinage J ne peut pas être supérieur à 1. Lorsque le facteur de sécurité Q (V, J) est proche de 1 ou tend vers 1, les turbulences sont d'autant plus importantes et le dispositif ne peut pas fonctionner, car le mouvement du lest M est freiné par les forces de frottements fluides environnants. De même, lorsque le coefficient de freinage J est proche de 1 ou tend vers 1, le lest ne peut être contenu dans la cavité, car sa section est

sensiblement égale à la section de la cavité. En d'autres termes, lorsque le facteur de sécurité Q (V, J) est tend vers à 1 ou lorsque cedit facteur de sécurité approche la valeur Q = 1 , les frottements, notamment fluides, deviennent de plus en plus importants et peuvent avoir des conséquences néfastes sur les mouvements du lest M. En effet, les forces de frottements fluides peuvent influencer la trajectoire et/ou le mouvement du lest dans la cavité, ce qui conduit à des conséquences néfastes sur le gain de production de puissance électrique au réseau et sur les mesures nécessaires de sécurité prévues pour un bon fonctionnement du dispositif de stockage selon l'invention. Il est donc prévu que le lest M ait une forme privilégiée lui permettant de minimiser toutes sortes de forces de frottements susceptibles d'influencer son mouvement et/ou sa trajectoire. Cettedite forme privilégiée correspond à une forme qui présente de bonnes propriétés aérodynamiques et hydrodynamiques, notamment un faible coefficient hydrodynamique et faible coefficient aérodynamique : coefficient de traînée, de portance et de dérive.

Pour éviter que cesdites forces de frottements fluides, qui peuvent être dans certains cas importantes, n'influencent suffisamment la trajectoire et/ou le mouvement du lest M, le lest est conçu avec une forme hydrodynamique ou aérodynamique adaptée de telle sorte que les frottements hydrodynamiques et/ou aérodynamiques appliqués au lest M par le fluide Fl et/ou F2 contenu dans la cavité (2) soient en général négligeables et de telle sorte que le fluide Fl et/ou F2 contenu dans la cavité (2) puisse circuler librement sans engendrer des forces résistantes significatives, particulièrement les forces de frottements, lors des mouvements du lest M dans cette dite cavité (2). En effet, lorsque le lest se déplace dans la cavité (2), il se comporte comme un mobile se déplaçant dans un milieu où les forces hydrodynamiques et/ou aérodynamiques sont importantes, conduisant à un écoulement turbulent. Il est donc utile de définir une forme particulière au lest. Pour cela, la surface de contact ou encore la surface avant du lest doit être plus faible que la surface arrière du lest. Typiquement, le lest peut avoir à l'avant une forme conique ou ovoïde. En d'autres termes, Paérodynamisme et/ou l'hydrodynamisme joue un rôle essentiel sur des détails comme à l'avant et l'arrière ou sur les bords du lest M où on peut fortement réduire le coefficient de traînée grâce à une forme conique ou arrondie à l'avant comme on peut le voir sur les figures 4e à 4j.

Selon l'invention, les formes du lest sont choisies de façon à ce que le lest présente une faible résistance au liquide visqueux. En effet, lesdites formes choisies précédemment ne possèdent pas des faces planes et des angles droits qui freinent le lest grandement lors de sa descente dans le fluide. En d'autres termes, la descente du lest est beaucoup plus rapide. Il est donc clair que le lest est conçu avec une forme hydrodynamique et/ou aérodynamique adaptée de telle sorte que le fluide F et/ou F2 contenus dans la cavité (2) puissent circuler librement sans gêner les mouvements dudit lest dans ladite cavité. Le profil du lest choisi a un coefficient aérodynamique et/ou

hydrodynamique inférieur à 0,4, de préférence un coefficient hydrodynamique et/ou

aérodynamique de l'ordre de 0,04.

Avantageusement, le lest a un profil ovoïde avec des bordures arrondies. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la partie avant du lest est arrondie ou conique. En effet, cette forme présente beaucoup moins de frottements dans un fluide qu'un lest M de forme cubique. Donc un faible coefficient hydrodynamique et/ou aérodynamique.

Selon l'invention, le profil typique du lest M est calqué sur la forme d'une goutte d'eau : l'avant est une sorte de demi-sphère ou un cône qui présente un coefficient aérodynamique et/ou hydrodynamique égal à 0.04.

En tenant de la structure et de la forme du lest et des calculs portés sur la figure 4a et 4b, le coefficient de freinage J, définissant le rapport S2/S1 est adapté de telle sorte que les forces de frottements entre le lest M et au moins un des fluides Fl et/ou F2 soient inférieures à 0,7 du poids du lest M lorsque le dispositif selon l'invention fonctionne normalement, c'est-à-dire que le facteur de sécurité Q doit être inférieur à 0,7. De ce fait, le fluide Fl et/ou F2 peut circuler librement dans la cavité (2) sans pour autant gêner les mouvements du lest dans cettedite cavité.

Ce coefficient de freinage J est aussi adapté de telle sorte que les forces de frottements entre le lest M et au moins un des fluides F, Fl et/ou F2 soient supérieurs à 0,7 du poids du lest M en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure PI formant un fond, c'est-à-dire que le facteur de sécurité Q doit être supérieur à 0,7. De préférence, Q tend vers 1 en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive. En effet, lorsque Q tend vers 1, les forces de frottements fluides peuvent s'équilibrer avec le poids du lest, et le lest est freiné dans la cavité (2) sans pour autant causer un inconvénient majeur au dispositif de stockage selon l'invention. De même lorsque le facteur de sécurité Q est supérieur à 0,7, les forces de frottements deviennent importantes et participent activement au freinage du lest dans la cavité en cas de mauvais fonctionnement.

La figure 4b montre les courbes de variations du facteur de sécurité Q(V) en fonction de la vitesse du lest M dans la cavité (2) de circulation, pour un coefficient de freinage J choisi. Ces courbes montrent que ledit facteur de sécurité Q(V) varie comme une fonction polynôme, de préférence de degré 2. Elles montrent également qu'une augmentation de la vitesse du lest entraine une augmentation dudit facteur de sécurité Q(V). Il est donc nécessaire de réguler et/ou de limiter la vitesse du lest lors de sa chute dans la cavité (2) afin d'éviter que les forces de frottements deviennent plus importantes et influencent le mouvement dudit lest M.

Le facteur de sécurité Q = Q(V, J) est un donc une fonction à double variable, ayant pour variable la vitesse du lest V et coefficient de freinage J. Cette fonction Q = Q(V, J), qui définit les conditions de fonctionnement du dispositif de stockage d'énergie selon l'invention, fonctionnement normal ou anormal, est le couplage de deux variables qui sont : la vitesse du lest V et le coefficient de freinage J, ceci pour une dimension caractéristique de passage d de la cavité (2) d'au moins 1 mètre, de préférence 3 mètres ou 10 mètres.

La figure 4b montre également que pour un coefficient de freinage J supérieur à 0,5 correspondant à une vitesse V de 9 m/s, le facteur de sécurité Q (V, J), représentant le couplage V et J est sensiblement égal à 1. Pour un coefficient de freinage J de 0,35 correspondant à une vitesse est égale à 14 m/s, le facteur de sécurité Q (V, J) est aussi sensiblement égal à 1. On voit bien que d'autant que le coefficient de freinage J est grand, les forces de frottements sont d'autant plus grandes. Par cette formulation, il est clair de définir une mode de fonctionnement dont lequel le dispositif selon l'invention devra fonctionnement normalement, car les enregistrements du coefficient de freinage J et celui de la vitesse V du lest sont couplés. Ainsi, Il est choisi, à partir des calculs théoriques non représentés ici tenant compte du profil ou de la forme hydrodynamique et/ou aérodynamique du lest et de toute sorte des contraintes susceptibles d'influencer le mouvement du lest, un mode de fonctionnement normal. Ce mode de fonctionnement normal comprend trois paramètres dépendants les uns des autres : la vitesse du lest V, le coefficient de freinage J et le facteur de sécurité Q (V, J) représentant le couplage de Q(V) et Q(J).

On représente par Ql = Q(J) les mesures selon la figure 4a et Q2 = Q(V) les mesures selon la figure 4b. Pour déterminer les conditions de fonctionnement normal et anormal, en toute sécurité, du dispositif selon l'invention, on considère une matrice Q (V, J) formée par les composantes Ql et Q2 correspondant respectivement à la mesure du facteur de sécurité pour chaque valeur de V constant et à la mesure du facteur de sécurité pour chaque valeur de J constant.

Pour chaque paire de mesure (Q 1 , Q2) de la matrice Q(V, J), est déterminé un facteur de sécurité Q correspondant au couplage qui reflète la mesure dans laquelle il est probable que la paire de mesure (Ql, Q2) soit un appariement correspondant au bon fonctionnement ou au mauvais fonctionnement du dispositif de stockage selon l'invention. De cette façon, il est possible de choisir une valeur de Q correspondant à un fonctionnement normal sécurisé et les autres paramètres, notamment V et J s'ajuste eux-mêmes : c'est la co-univocité. Inversement, il est possible de choisir J est V et Q s'ajuste lui-même : c'est la multiunivocité. Donc le facteur de sécurité Q = Q(V, J) définissant le fonctionnement normal et/ou anormal, est multiunivoque ou co-univoque ou multivoque, ceci pour une dimension caractéristique de passage d'au moins 1 mètre, de préférence 3 mètres ou 10 mètres. Le fait que Q soit multiunivoque ou co-univoque ou multivoque permet d'augmenter la quantité d'information disponible pour définir ou assurer le bon fonctionnement du dispositif de stockage d'énergie selon l'invention car toutes les combinaisons possibles des différentes valeurs de V et J sont prises en compte pour définir un mode de fonctionnement normal et optimal. Et permet aussi d'informer et/ou d'alerter l'opérateur et/ou de déclencher d'autre diagnostic ci-après défini en cas de mauvais fonctionnement comme détaillé précédemment en tenant compte de la valeur de Q. donc en fonctionnement normal, Q est inférieur à 0,7, et en fonctionnement anormal, Q est supérieur à 0,7, de préférence temps vers 1.

Selon l'invention, le coefficient de freinage J est inférieur ou égal à 0,4, la vitesse du lest est inférieure à 6 mètres par seconde et le facteur de sécurité est toutefois inférieur ou égal à 0,7. Ce couple de valeurs est choisi de façon multiunivoque ou co-univoque ou multivoque de telles sortes les forces de frottements fluides soient en général négligeables, c'est-à-dire que le facteur de sécurité Q, étant une fonction multiunivoque ou co-univoque ou multivoque, doit à priori être toutefois inférieure à 0,7 en fonctionnement normal, ceci pour une dimension caractéristique de passage d'au moins 1 mètre.

La vitesse moyenne inférieure à 6 m/s choisit, permet de faire fonctionner normalement le dispositif avec un bon gain de production de puissance, de préférence une vitesse inférieure ou égale à 5 mètres par seconde est choisie pour plus de sécurité. En effet, lorsque la vitesse est supérieure à 6 mètres par seconde, le facteur de sécurité Q (J) peut, dans certain cas, tendre vers 1 pour un coefficient de freinage de l'ordre de 0,4 comme le montre la figure 4a. Ce cas de fonctionnement peut être néfaste pour le mouvement du lest dans la cavité (2). C'est pour cette raison qu'il est choisi, en fonctionnement normal, un coefficient de freinage inférieur à 0,4.

Le fait de maintenir le lest à une vitesse V inférieure à 6 m/s permet d'éviter que le facteur de sécurité Q tend vers 1 en cas de mauvais fonctionnement. Dans le cas de mauvais fonctionnement où le lest M a acquis une vitesse excessive supérieure à 6 mètres par seconde, le facteur de sécurité tend vers 1. De ce fait, le lest est freiné dans la partie inférieure de la cavité (2) pour se reposer en toute sécurité, avec une vitesse adaptée correspondant à l'énergie minimale que pourrait supporter la cavité (2).

De même la valeur de la vitesse choisie ainsi que les valeurs du coefficient de freinage J et du facteur de sécurité Q choisie obéit à au principe de multiunivocité ou co-univocité de la fonction Q (V, J) et permet d'assurer le bon fonctionnement du dispositif de stockage selon invention en toute sécurité.

De façon formelle, le facteur de sécurité ne doit pas être supérieur à 1. Ce qui explique la limite choisi sur les figure 4a et 4b. En effet, au-delà de Q = 1, plusieurs phénomène physique entre enjeux et il est difficile d'étudier l 'aérodynamisme et ou l'hydrodynamisme du dispositif de stockage selon l'invention.

Avantageusement, le facteur de sécurité Q correspondant au fonctionnement normal et anormal dudit dispositif de stockage d'énergie, étant multiunivoque ou co-univoque ou multivoque, ledit facteur Q étant inférieur à une valeur Qmin prédéfinie en mode normal et à une valeur supérieur à Qmin en mode anormal.

En référence à la figure 3, la cavité de circulation (2) comprend en outre une ébauche de section S3 située dans la partie inférieure de cette cavité (2), sur une hauteur H3. Cette ébauche de section S3 de la cavité (2) est destinée à freiner le lest en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure Pl. En effet, la section S3 est plus faible que la section SI. Donc, le coefficient de freinage Jl qui correspond ici au rapport de la section S2 sur la section S3 (S2/S3) doit être supérieur à 0,7, de préférence inférieur ou égal à 0,9, de manière à ce que le fluide freine quasiment le lest M en augmentant le facteur de sécurité Q = Q(V, Jl). Dans ce cas, le facteur de sécurité Q tend vers 1.

Cette ébauche de section S3 permet d'augmenter les forces de frottements fluides dans la cavité circulation (2) ou dans cette partie de la cavité de circulation (2), ce qui entraîne une perte significative de la vitesse du lest M dans cettedite partie de la cavité (2). Par conséquent, le lest M est freiné par le fluide Fl et/ou F2 et peut reposer dans la partie inférieure PI formant un fond en toute sécurité, avec une vitesse quasiment nulle.

L'ébauche de section S3 est faite en matériau ou en béton ou en élastomère ou encore de la même matière que la cavité (2). Ladite ébauche de section S3 est introduite dans la cavité (2) par l'intermédiaire d'une rainure adaptée ou d'un autre moyen, qui permet de le faire glisser facilement sans contrainte jusqu'au fond de la cavité (2) comme le montre la figure 3.

Selon l'invention, la structure de conception de cette ébauche de section S3 précédemment définie est adaptée pour supporter un choc de grande énergie correspondant à l'énergie maximale du lest M dans la cavité (2). Elle joue également le rôle d'une paroi de revêtement pour la cavité (2) ayant double fonction, la fonction protectrice contre les chocs intenses et la fonction de freinage.

Selon une variante, toute la cavité(2) peut être renforcée par cette ébauche section S3 sur toute sa longueur.

Selon une variante de réalisation de l'invention, le lest M et l'ébauche de section S3 comprend, une ou plusieurs rainures permettant de diriger et/ou de guider le lest M dans ladite ébauche de section S3 et ladite ébauche de S3 dans la cavité (2). De cette façon, le lest M peut facilement coulisser sur le tronçon de la cavité (2) de section S3 en toute sécurité pour finir sa course en toute sécurité avec une vitesse quasiment nulle sur la partie inférieure PI formant le fond de la cavité (2).

Afin d'améliorer les conditions de sécurité dans la partie inférieure de la cavité (2), le coefficient de freinage Jl, qui correspond au rapport S2/S3, est adapté pour que les forces de frottements entre un des fluides Fl et/ou F2 présent dans cette dite partie inférieure et le lest M soient suffisamment importantes en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure PI formant un fond. C'est-à-dire que le facteur de sécurité Q doit être tendre vers 1. De ce fait, le lest M est freiné avant d'atteindre la partie inférieure Pl. Dans ces conditions, les forces de frottements fluides joueront le rôle de frein ou de force de rappel permettant d'empêcher que le lest M touche la partie inférieure PI formant un fond de la cavité (2), avec une vitesse excessive.

En se référant au calcul précédemment développé, les coefficients de freinages Jl et J expriment la même chose à des profondeurs ou endroits diffèrent(e)s de la cavité (2).

En cas de mauvais fonctionnement, par exemple lors de la rupture du câble, la vitesse du lest risque d'être largement excessive, par exemple supérieure à 9 mètres par seconde. Dans ces conditions, le lest M peut avoir une énergie assez importante pour détruire la partie inférieure formant le fond PI ou encore causer un tremblement de terre dans les environs du dispositif de stockage, ce qui pourrait rendre le dispositif inutilisable dans la suite. De ce fait, il est prévu que la partie inférieure de la cavité soit conçue en matériau pouvant supporter des énergies suffisamment grandes correspondant à l'énergie maximale de chute du lest dans cette dite partie inférieure formant le fond Pl . La partie inférieure PI formant de fond est également renforcé par un bloc(4) en matériaux ou en élastomère, ceci pour éviter toute destruction de ladite partie inférieur PI formant le fond en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive du dispositif de stockage d'énergie selon l'invention.

En référence à la figure 4c ou à la figure 4d qui représente une coupe longitudinale du dispositif selon l'invention, ladite partie inférieure PI formant le fond comprend un bloc (4) de matériau élastique comme élastomère ou de matériau dur comme le béton. Ce bloc (4) comprend des trous pour réguler la circulation du fluide lorsque le lest M approche la partie inférieure PI formant le fond de la cavité (2). Cettedite partie inférieure formant le fond PI est un bloc de matériau défini précédemment ou un bloc de béton déposé au fond de la cavité (2). Ces blocs (4) de matériaux peuvent être amovibles dans la cavité (2) et comprennent des plusieurs trous permettant d'évacuer le fluide Fl et/ou F2 lors de son installation dans la cavité (2) de circulation et lorsque le lest M approche à la partie inférieure Pl. Ces matériaux appropriés présentent des performances mécaniques et thermodynamiques adaptées à l'énergie maximale de chute du lest dans la cavité (2) de façon à ce qu'ils soient susceptibles d'emmagasiner toute l'énergie du lest M lors de sa chute libre dans la cavité (2).

Dans la variante de la figure 4c, le bloc (4) de matériau constituant la partie inférieure PI formant le fond de la cavité (2) peut contenir une ou plusieurs rainures ou avoir un coefficient freinage qui tend vers 1, permettant de l'installer facilement au fond de la cavité (2). C'est dire que la section du bloc(4) est sensiblement égale à la section SI de la cavité (2).

Dans la variante de la figure 4d, la cavité (2) comprend au moins deux blocs (4) en matériau élastique et des moyens de suspensions élastiques (5). L'ensemble blocs (4) et moyens de suspensions élastiques (5) constituent un système de suspension élastique antivibratoire et/ou antichoc. Cedit système de suspension comprend un ou plusieurs blocs élastiques (4) par exemple des blocs en élastomère, et un ou plusieurs amortisseurs (5) par exemple des amortisseurs à ressort de compression et/ou des amortisseurs à pistons. Comme le montre la figure 4d, les amortisseurs sont intercalés entre deux blocs (4) élastiques ou en béton. Ces blocs (4) sont installés au fond de la cavité (2) par l'intermédiaire des moyens de roulement, permettant à cedit bloc de glisser facilement dans la cavité ou par tout autre moyen. Ces moyens de roulement peuvent être des roues ou des rainures. De ce fait, en cas de rupture du câble et/ou de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive, les blocs (4) sont susceptibles d'absorber l'énergie maximale correspondant à la chute du lest M dans la cavité (2) ou au fond de la cavité (2).

Les deux variantes de réalisations précédemment définies selon l'invention, principalement le dispositif de la figure 4c et/ou 4d, ont pour avantage d'écartés efficacement ou totalement les risques de destruction du fond de la cavité (2) et les risques de propagation d'ondes sismiques résultantes du choc du lest M avec le fond P et ou les parois de la cavité (2), notamment en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive. En effet, le bloc (4) et les moyens de suspension (5) amortit les efforts des chocs du lest M avec la partie inférieure formant le fond de la cavité (2), puis emmagasine les ondes sismique et/ou l'énergie maximale de chute du lest M dans ladite cavité (2) en réduisant considérablement les probabilités sismiques.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le dispositif de la figure 4c ou de la figure 4d, peut comprendre en outre une ébauche de section S3, non représentée, située dans la partie inférieure de cette cavité (2) comme dans le cas de la figure 3, sur une hauteur H3. Cette ébauche de section S3 de la cavité (2) est destinée tout de même à freiner le lest en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure Pl.

Avantageusement, le dispositif de la figure 4c et de la figure 4d peut fonctionner normalement avec ou en absence de l'ébauche de section S3 en toute sécurité.

Une autre variante de réalisation selon l'invention est représentée sur les figures 4e, 4f, 4i, 4j.

Dans cette variante, le lest M comprend au moins un orifice (6) et au moins un moyen (7). Le moyen (7) est amovible et est libre de se déplacer suivant l'axe ZZ' sur une partie de l'orifice (6) par l'intermédiaire des moyens de roulements ou tous autres moyens et faisant un angle BETA supérieur ou égal à 5 degrés avec l'axe horizontal XX' .

Lors de la descente du lest M dans la cavité (2), le fluide Fl et/ou F2 peut s'introduire librement dans la partie inférieure (point B) du lest M à travers l'orifice (6).

En fonctionnement normal, d'après des lois de l'hydrodynamique et/ou de l'aérodynamique, la pression au point A noté PA est sensiblement égale à la pression au point B noté PB, le facteur sécurité Q de préférence inférieur à 0,7 et le coefficient de freinage et la vitesse du lest M sont adaptés en fonction de la valeur choisie du facteur de sécurité.

Quand la vitesse V du lest M est nulle, la pression sur la partie supérieure A est sensiblement égale à la pression sur la partie inférieure B. En cas de vitesse excessive et/ou de mauvais fonctionnement et/ou de la pénétration du lest M dans un autre fluide de densité plus grande, la pression PB au point B devient différent, de préférence supérieure, à la pression PA au point A. Cette variation de pression étant proportionnelle à la vitesse du lest M, permet au fluide présent dans la cavité (6) de déplacer le moyen (7) vers l'extérieur du lest M, ce qui permet d'augmenter le facteur de sécurité Q et le coefficient de freinage J et de diminuer la vitesse du lest. De cette façon, le lest M est ralenti et/ou freiné dans la cavité (2) en toute sécurité.

Pendant le ralentissement du lest M dans la cavité (2), la pression PA en A peut-être quasiment égale à la pression PB en B et le moyen (7) peut revenir dans son état précédent dans l'orifice (6). Ainsi, le lest M peut alors reposer en toute sécurité sur la partie inférieure PI de la cavité (2) ou continuer à produire de la puissance électrique avec une vitesse nominale

correspondant au fonctionnement normal du dispositif selon l'invention.

L'avantage de cette variante réside par le fait qu'un système hydromécanique ou

hydroélectromécanique permet au lest M de réguler son mouvement en fonction du facteur de sécurité Q du milieu, de la vitesse dudit lest M et du fluide Fl et/ou F2. Ce système

hydromécanique ou Hydroélectromécanique comprend le moyen (7), l'orifice (6) et le fluide Fl et/ou F2. Le déplacement du moyen (7) est dû à une poussée exercée par le fluide. De même, une autre variante de réalisation selon l'invention est représentée sur la figure 4g et la figure 4h avec le même objectif que celui des figures 4e, 4f, 4i, 4j. Elle différence de ceux de cesdites figures par le fait que le lest M comprend au moins un orifice (6) comprenant un moyen (7), ledit orifice étant placé dans la partie supérieure du lest M et ne présentant pas un lien direct avec le point B. l'ouverture et la fermeture du moyen (7) est gouverné par deux capteurs de pression placées au point A et B.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le lest comprend en outre un capteur de mesure de pression, un capteur de mesure de vitesse et/ou de l'altitude. L'avantage de cette alternative réside par le fait que le système hydroélectromécanique précédemment défini comprend des moyens embarqués solidaires au lest M, desdits moyens pouvant être pilotés par différents moyens de commande permettant de faire fonctionner le dispositif de stockage d'énergie selon l'invention.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le dispositif de stockage d'énergie comprend au moins un ou plusieurs câbles C permettent de relier le lest M à un ou plusieurs tambours T. Le câble C s'enroule sur le tambour T. Le tambour T a un axe de rotation XX' fixe par rapport à la cavité non représenté ici. Dans ce cas le tambour est maintenu fixe par un moyen de blocage empêchant le lest de se déplacer. Il est possible également de déposer le lest à même le sol pour maintenir le lest au repos sans consommation d'énergie.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention Le dispositif de stockage d'énergie comprend au moins un premier moyen comprenant un système de blocage et de déblocage du tambour T, ledit premier moyen permettant de maintenir le lest à l'intérieur de la cavité (2) et/ou sur la plateforme P2 de ladite cavité (2) pendant un temps donné, aussi longtemps que l'on veut, en position d'équilibre stable à une altitude donnée sans perte d'énergie potentielle et de consommation d'énergie. Ce premier moyen est parfaitement écologique, c'est-à-dire sans émission de gaz à effet de serre, car ce moyen n'utilise pas une technique nécessitant l'émission du gaz carbonique dans l'air.

Avantageusement ledit dispositif de stockage d'énergie comprend en outre au moins un deuxième moyen permet d'augmenter l'altitude du lest M dans l'axe principal de circulation Y'Y, lorsque l'énergie électrique du réseau est abondante et disponible, en transformant l'énergie électrique du réseau en énergie potentielle de gravitation. Ce deuxième moyen est aussi parfaitement écologique sans émission de gaz à effet de serre. Ce deuxième moyen comprend au moins un moteur électrique ME qui permet de transformer l'énergie électrique prélevée au réseau (1) en énergie potentielle de gravitation en entraînant le tambour T. De ce fait, l'altitude du lest M augmente lorsque l'énergie électrique est abondante et disponible.

Avantageusement le dispositif selon l'invention comprend également un troisième moyen permet de diminuer l'altitude du lest M dans l'axe principal de circulation YY' lorsque le réseau demande de l'énergie électrique, en transformant l'énergie potentielle de gravitation du lest M et éventuellement son énergie cinétique en une énergie électrique. L'énergie potentielle de gravitation du lest M et éventuellement l'énergie cinétique ainsi transformées sont fournies au réseau. Ce troisième moyen est également parfaitement écologique sans émission de gaz à effet de serre. Ce troisième moyen comprend au moins une génératrice GE connectée mécaniquement au tambour T, qui assure la régulation de la vitesse du lest M d'une part et fournit au réseau la puissance électrique utile dont il a besoin d'autre part. Pour adapter la vitesse de rotation du tambour à la vitesse de rotation de la génératrice, la génératrice est connectée mécaniquement au tambour par l'intermédiaire d'un train d'engrenage. Ce qui permet d'assurer en toute sécurité la régulation de la vitesse du lest et la redistribution au réseau de la puissance électrique.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention le dispositif de stockage d'énergie comprend un quatrième moyen permettant de mesurer l'altitude du lest M au moins lorsque ce lest M est proche de la partie inférieure PI formant un fond de la cavité (2). Ce moyen est très utile, car il permet d'éviter que le lest M n'atteigne le fond avec une vitesse trop élevée ou excessive. Il permet aussi d'éviter les accidents ou les incidents dus à de mauvaises conditions de fond de la cavité de circulation (2). La connaissance de l'altitude du lest permet également de connaître la masse totale soumise à l'accélération de la pesanteur. En effet la masse du câble n'est pas toujours négligeable par rapport à la masse du lest M, surtout lorsque le lest M se trouve dans une position proche du fond. La masse totale (masse du lest M + masse verticale de câble) augmente donc au fur et à mesure de la descente du lest dans la cavité.

Le dispositif selon l'invention comprend en outre un cinquième moyen est un moyen de pilotage qui permet de commander en temps réel ou différé, les différents premier, deuxième, et troisième moyens précédemment cités, en fonction de l'abondance et de la disponibilité de l'énergie électrique du réseau, de l'énergie électrique demandée par le réseau et de l'altitude du lest M. Ledit cinquième moyen de commande comprend un calculateur qui a la capacité de traduire les consignes permettant de définir :

dans le premier fluide Fl l'instant initial T0 pour lequel le premier moyen sera actionné et pour lequel au moins un lest M sera libéré, le temps TCL1 d'accélération d'au moins un lest M, la puissance redistribuée au réseau à partir de l'instant Tl à la fin de l'accélération, le temps TVC1 pendant lequel la vitesse de descente sera pilotée par le troisième moyen pour avoir une vitesse adaptée à la puissance demandée par le réseau, le temps TVD de décélération pendant lequel la vitesse d'au moins un lest M sera adaptée pour franchir le deuxième fluide F2 en toute sécurité ;

dans le deuxième fluide F2, le temps TCL2 d'accélération d'au moins un lest M, le temps TVC2 pendant lequel la vitesse de descente sera pilotée par le troisième moyen pour avoir une vitesse adaptée à la puissance demandée par le réseau, un temps TF pendant lequel ladite vitesse sera pilotée pour revenir à une vitesse nulle. On démontre que le temps requis d'accélération est sensiblement égal, en secondes, au rapport de la puissance requise en Watt divisé par 80 fois la masse du lest M exprimée en kilogramme. Cette relation doit être pondérée par l'influence de la hauteur de la cavité, par l'influence des frottements et par l'inertie des poulies. Par exemple pour un puits de 1000 m de hauteur comprenant un lest d'une masse de 10 ⁶ kg et pour fournir une puissance mécanique à la génératrice de 100 MW, il faut que le temps d'accélération TCL1 et/ou TCL2 soit environ égal à 1,2 s.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le dispositif comprend en outre un accumulateur d'énergie à restitution très rapide, cet accumulateur est placé entre le générateur et le réseau. Ή permet de fournir une énergie au réseau pendant le temps de latence TCL1 et/ou TCL2. Ce temps de latence est le temps nécessaire pour qu'au moins un lest M arrive à la vitesse désirée V dans le premier fluide Fl et/ou V dans le deuxième fluide F2. Comme définie plus haut en

fonctionnement normal, la vitesse est inférieure à 6 m/s. Cettedite vitesse est choisie de telle sorte que les mesures de sécurité soient optimales.

Le dispositif selon l'invention comprend aussi un sixième moyen est un moyen embarqué et solidaire au lest M, il comprend des moyens de détections électroniques et/ou électromagnétiques, et permet, en temps réel ou différé, à quelques mètres du lest M, de repérer en toute sécurité les différentes positions du lest M lors de sa descente et/ou de sa montée, dans la cavité (2). Cedit sixième moyen permet également de repérer en toute sécurité les obstacles et/ou les variations de densité et/ou de pression du fluide Fl et/ou F2 et/ou la vitesse relative du fluide Fl et/ou F2 par rapport au lest M et de modérer localement le déplacement dudit lest M dans la cavité (2).

Les moyens de détection précédemment définis permettent aussi de modérer et de piloter la vitesse de déplacement du lest M lors du passage du fluide de densité D 1 vers le fluide de densité D2 et inversement lors du passage du fluide de densité D2 vers le fluide de densité Dl , de telle sorte que le changement de milieu s'effectue sans impact violent, évitant tout devers ou renversement du lest M. Ainsi, le dispositif peut fonctionner en toute sécurité dans un milieu complexe comprenant au moins deux fluides, par exemple de l'air et de l'eau, sans pour autant porter préjudice au mouvement du lest M dans la cavité (2). De ce fait, la puissance peut être régulée en fonction des besoins du réseau (1).

Avantageusement, la cavité (2) peut être un puits de mine abandonné, adapté aux conditions définies plus haut pour ce dispositif de stockage d'énergie selon l'invention.

La figure 5 montre les différents mouvements et étapes de descente du lest M correspondant à un cas particulier de réalisation, définissant un procédé de fonctionnement du dispositif de stockage d'énergie selon l'invention. Les différents mouvements du lest M sont pilotés par le cinquième moyen et/ou le sixième moyen.

À l'instant initial T0, le lest M est au repos et il est maintenu par le premier moyen, par exemple sur la plateforme P2 de la cavité (2), en position d'équilibre stable à une altitude donnée, sans perte d'énergie. À cet instant T0, dès que le réseau est demandeur d'énergie électrique ou légèrement avant, le premier moyen libère le lest M en le lâchant sans vitesse initiale à cet instant initial T0. Le lest M est alors accéléré sous l'effet de la pesanteur, particulièrement sous l'effet de son poids pendant un temps d'accélération égal à TCL1 , TCL1 = Tl - T0, jusqu'à atteindre une vitesse désirée VI, V1=V, à l'instant Tl . Pendant ce temps TCL1 , le lest M a parcouru une distance donnée et la puissance électrique augmente progressivement jusqu'à atteindre à l'instant Tl une valeur PU1, PU1=PU. Ce temps d'accélération TCL1 permet d'obtenir la puissance électrique nécessaire redistribuée au réseau à l 'instant T 1.

A partir de cet instant Tl où le lest M a acquis une vitesse V, le troisième moyen permet de fournir au réseau la puissance électrique demandée et ceci jusqu'à atteindre l'instant T2. Pendant un temps TVC1, TVC1 = T2 - Tl, temps écoulé entre T2 et Tl, le mouvement du lest M est régulé à une vitesse adaptée pour fournir la puissance électrique demandée par le réseau. Par exemple, si la vitesse V est constante, alors la puissance électrique fournie au réseau est constante et inversement.

Entre T2 et T3, le sixième moyen détecte le deuxième fluide et le mouvement du lest est piloté pendant un laps de temps égal à TVD, TVD =T3-T2, de sorte que la vitesse à l'instant T3 soit adaptée pour permettre au lest de franchir le deuxième fluide en toute sécurité, de préférence à une vitesse V3 inférieure à V à l'instant T3. La puissance fournie pendant ce laps de temps TVD est régulée avec le mouvement du lest M et dans certains cas, s'il y a perte de puissance, ces pertes peuvent être régulées de telle sorte que la puissance fournie au réseau reste quasiment constante pendant le laps de temps TVD.

A l'instant T3, le lest franchit le deuxième fluide en toute sécurité avec la vitesse V3 et est de nouveau accéléré de manière régulée au besoin électrique du réseau (1), sous l'effet de son poids pendant un temps d'accélération égal à TCL2 = T4-T3 jusqu'à atteindre une vitesse V4, V4=V à l'instant T4, de préférence V'=V. Pendant ce temps TCL2, la puissance augmente progressivement jusqu'à atteindre une puissance PU2, PU2 = PU' à l'instant T4, de préférence PU'=PU.

A partir de cet instant T4, le troisième moyen fournit au réseau électrique la puissance électrique PU' demandée et ceci jusqu'à l'instant T5. Le temps écoulé pendant cette période est TCL2, TCL2 =T5-T4. Pendant cette période TCL2, la vitesse du lest M est adaptée pour fournir la puissance électrique demandée par le réseau électrique, par exemple si la demande de puissance est constante, alors la vitesse de descente sera constante et inversement.

Entre T5 et T6, le quatrième moyen et le sixième moyen détectent la partie inférieure de la cavité (2) et également la section S3 de cettedite cavité (2). Le mouvement du lest est piloté pendant un laps de temps égal à TF, TF = T6-T5, de sorte que la vitesse du lest à l'instant T6 redevient nulle. Ainsi, le lest M est freiné et peut, soit reposer en toute sécurité sur la partie inférieure formant le fond PI, soit s'arrêter dans la partie inférieure de la cavité (2).

Enfin, lorsque plusieurs cycles de production d'électricité au réseau électrique ont été réalisés et dès que l'électricité est abondante et disponible sur le réseau (1), le lest M est remonté pour revenir à sa position de départ.

Pendant la phase de descente du lest M, correspondant à la demande d'énergie électrique par le réseau (1), le mouvement du lest M est régi dans le premier fluide par trois types de mouvements entre T0 et T3 :

par un mouvement accéléré pendant un temps TCL1 entre T0 et Tl ; par un mouvement adapté au besoin de puissance électrique du réseau pendant un temps TVC1 entre Tl et T2 ;

par un mouvement adapté à des conditions de sécurité suffisantes pour franchir le deuxième fluide en toute sécurité pendant un temps TVD entre T2 et T3. Dans le deuxième fluide, le mouvement du lest M est également régi par trois types de mouvements entre T3 et T6 :

D'abord par un mouvement accéléré de manière régulé au besoin électrique du réseau (1) pendant un temps TCL2 ;

puis par un mouvement adapté au besoin de puissance électrique du réseau pendant un temps TVC2 ;

et enfin, par un mouvement décéléré pendant un temps TF.

Avantageusement, le dispositif de stockage selon l'invention comprend entre le lest M et le tambour T une poulie ou un train de poulies formant un palan, afin de diriger et/ou de réduire l'effort de traction présent dans le câble. De plus, lorsque l'énergie électrique du réseau est abondante, le lest M est remonté par le deuxième moyen jusqu'à rejoindre la position haute de départ.

Le dispositif peut comprendre en outre un accumulateur d'énergie à restitution rapide. Cet accumulateur est placé entre le générateur et le réseau et permet de fournir une énergie au réseau pendant le temps de latence TCL1 et/ou TCL2. Ce temps de latence est le temps nécessaire pour que le lest M arrive à la vitesse désirée V et/ou V .

On voit bien qu'il est possible de réaliser un dispositif économique, très réactif, avec un bon rendement de restitution et sans perte d'énergie pendant le stockage, pouvant accumuler une grande quantité d'énergie, capable d'assurer un bon fonctionnement pendant un grand nombre de cycles, parfaitement écologique et sans émission de gaz à effet de serre.

La figure 6a ou 6b montrent une coupe longitudinale d'un deuxième mode préféré de réalisation du dispositif selon invention. Ce dispositif est, dans l'ensemble, pratiquement le même que celui décrit dans les figures précédentes. De même, le procédé de fonctionnement de ce deuxième mode de réalisation objet de la présente invention est dans l'ensemble le même que celui décrit précédemment. La différence avec le dispositif précédemment décrit réside par le fait que dans ce dispositif, l'ensemble constitué par les câbles, la ou les poulie(s) est(sont) remplacée(s) par au moins une crémaillère fixe, fixée sur la paroi interne de la cavité de circulation (2). La crémaillère est adaptée pour entraîner en rotation autour d'un axe fixe par rapport au lest M, une roue dentée. La roue dentée est reliée à un moteur et/ou à un générateur qui est placé et fixé sur le lest M ou sur la plateforme. Ce dispositif comprend en outre au moins un ensemble mécanique qui permet d'éviter tout dévers ou renversement du lest M. Ainsi, en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou du rapprochement du lest M de la partie inférieure PI , l'ébauche de section S3 empêche le lest M d'atteindre la partie inférieure PI formant un fond de la cavité (2) et le lest M est arrêté en toute sécurité sans pour autant détruire le dispositif selon l'invention ou sans pour autant causer un tremblement de terre local car toutes les ondes sismiques sont emmagasinées par l'ébauche de section S3. En effet, l'ébauche de section S3 est en matériaux présentant des bonnes propriétés élastiques ou d'amortissements susceptibles de supporter sans risque un choc de très grande énergie.

Avantageusement, cette ébauche de section (3) peut être conçue avec la même structure ou matériau que la cavité (2). Elle peut être en matériau élastique tel que l'élastomère pour qu'elle joue le rôle d'amortisseur antichoc et antivibratoire. Ainsi en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive, le Lest M peut rebondir sans pour autant causer un préjudice à la cavité de circulation (2) et sans atteindre le fond de ladite cavité (2) tout en évitant de diffuser les vibrations susceptibles de provoquer un tremblement de terre.

Avantageusement, dans les modes de réalisations précédemment défini ou ci-après, tous les moyens définis précédemment restent inchangés.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le dispositif de stockage comprend deux crémaillères fixées sur les parois internes de la cavité de circulation (2). Chacune des crémaillères utilisées sont adaptées pour entraîner en rotation autour d'un axe fixe par rapport au lest M, chacune une roue dentée. Cette roue dentée est reliée à un moteur et/ou un générateur qui est placé et fixé sur le lest M. Ce dispositif comprend en outre au moins un moyen électronique et/ou mécanique permettant de synchroniser le mouvement des roues dentées afin d'éviter tout dévers ou renversement du lest M.

Les figures 6c et 6d sont des coupes longitudinales d'une variante des deux premiers modes de réalisations du dispositif de stockage d'énergie selon l'invention.

En référence à la figure 6c la cavité (2) a la forme d'une vallée ou une cuvette, inclinée d'un angle ALFA par rapport l'axe vertical.

En référence à la figure 6d, la cavité (2) n'est pas un puits (ou une tour), mais une cuvette naturelle ou artificielle adaptée aux conditions et aux normes de sécurités précédemment définies. Cette cavité (2), qui est une très grande cuvette naturelle ou artificielle est remplie de deux fluides, l'eau et l'air par exemple. C'est le cas par exemple d'une fosse marine ou océanique ou d'un lac profond. Le système de pilotage et tous les autres moyens associés au dispositif se trouvent sur une plateforme flottante, ancrée ou posée sur un fond voisin ou stabilisée par un moyen dynamique et le lest M peut effectuer son mouvement comme défini dans le premier mode préféré de réalisation ou selon un plan incliné d'angle ALFA comme défini précédemment.

Avantageusement, une l'ébauche de section S3 est placée dans la partie inférieure PI formant un fond de la cuvette non représenté ici. La partie inférieure PI formant le fond est reformée par un bloc de matériaux également non représenté ici. Cettedite ébauche et cettedite partie inférieure

PI formant le fond sont adaptées pour supporter sans risque et en toute sécurité un choc de grande énergie correspondant à l'énergie maximale de chute du lest. Cettedite partie inférieure peut être conçue avec les matériaux ou caractéristiques défini(e)s précédemment dans les autres modes de réalisations.

Avantageusement, le lest M repose sur un dispositif à faible frottement comme des roues par exemple, et peut circuler librement sur une surface inclinée. Le retour du lest M à la position initiale peut se faire par un autre chemin que celui de la descente. Cette possibilité permet principalement d'améliorer notablement la continuité de la restitution de l'énergie.

Avantageusement, l'angle ALFA peut être compris entre 0 et 85° mais, de façon non limitative, il est compris entre 30 et 80 °. De ce fait, une chute de la masse peut générer une puissance suffisante et nécessaire pour alimenter les besoins énergétiques du réseau (1).

La figure 7 est une coupe longitudinale d'un troisième mode préféré de réalisation du dispositif objet de la présente invention. Le dispositif selon ce mode de réalisation présente les mêmes caractérisations structurales et fonctionnelles que les modes précédents de réalisation. Il diffère des autres modes de réalisation par le fait qu'il comprend une cavité (2) comprenant en outre une autre cavité (3) de section S4 située dans la partie inférieure de la cavité (2). Ladite cavité (3) a une hauteur H4 et comprend des trous de section supérieure à 3 centimètres carrés sur sa surface latérale et au moins un fluide de densité au moins inférieure à 1,1. La partie inférieure formant le fond de cette dite cavité (3) notée P3 est faite en matériaux, notamment les matériaux précédemment définis, de préférence en matériau susceptible d'emmagasiné toute l'énergie maximale de chute du lest M dans cette dite cavité (3). De préférence, le fond de la cavité (3) et/ou la cavité (3) est (sont) faite(s) en matériau élastique comme l'élastomère.

Pour la sécurité et le bon fonctionnement du dispositif, il est défini un coefficient de freinage J2, qui correspond au rapport S2/S4. En se référant aux explications développés précédemment pour J et Jl, ce coefficient de freinage J2, comme Jl et J, est adapté pour que les forces de frottements entre un des fluides Fl et/ou F2 présents dans cavité (3) et le lest M soient

suffisamment importants en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure PI et/ou P3 de sorte que le lest M soit freiné avant d'atteindre la partie inférieure PI et/ou P3 en évacuant une certaine quantité de fluide Fl et/ou F2 dans lesdits trous. C'est-à-dire que le facteur de sécurité Q = Q (V, J2) doit être suffisamment important, de préférence supérieur ou égal à 1. De ce fait, la cavité (3) est susceptible de supporter sans risque un choc de très grande énergie correspondant à l'énergie maximale de chute dudit lest M.

De même, le sixième moyen embarqué et solidaire au lest M, qui comprend des moyens de détection, peut repérer et modérer localement le déplacement du lest M dans la cavité (2) et/ou dans la cavité (3). Le lest M peut alors être freiné dans la cavité (3) en toute sécurité sans détruire le dispositif de stockage selon l'invention et repose dans la partie inférieure formant le fond P3 de cettedite cavité (3) en toute sécurité.

La figure 8, qui est une coupe longitudinale d'un quatrième mode préféré de réalisation du dispositif de stockage d'énergie selon invention. Ce mode de réalisation est le même que les modes précédents. Il diffère des autres modes de réalisation par le fait que la cavité (3) est mobile et peut se déplacer au moment voulu dans la cavité (2) sans enfreindre le mouvement du fluide Fl et/ou F2, en respectant bien entendu les conditions de sécurités définies dans les modes de réalisations précédents.

Avantageusement, le dispositif de stockage selon l'invention comprend un ou plusieurs trous, de préférence un trou situé dans sa partie inférieure, ayant la même fonction que les trous se trouvant sur le dispositif de la figure 7. La cavité (3) est maintenue à l'équilibre dans la cavité (2) de façon flottante, dans la zone où la densité du fluide est importante, particulièrement proche de la partie inférieure PI de telle sorte que le sixième moyen le détecte facilement. La densité de cette cavité (3) est adaptée de manière à ce qu'elle puisse facilement flotter dans le fluide Fl et/ou F2.

II est avantageux d'utiliser cette cavité (3), car elle est utilisée pour recevoir le lest à une certaine altitude et à le diriger en toute sécurité vers la partie inférieure formant le fond tout en le freinant efficacement. De ce fait, la partie inférieure PI formant le fond peut recevoir un choc suffisamment faible et amorti, évitant ainsi de détruire le dispositif de stockage en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement du lest de la partie inférieure PI et/ou P3.

. En se référant aux explications développés précédemment pour J, Jl et J2, le coefficient de freinage J3, défini comme étant le rapport S4/S1, est adapté de telle sorte que le facteur de sécurité Q (V, J3) tend vers 1 en absence du lest M dans la cavité (3) de section S4 et de manière à ce que le facteur de sécurité soit compris entre 0,7 et 1 en présence du lest M dans cettedite cavité (3) de section S4. Ainsi, le lest M freiné dans la cavité (3) de section S4 peut reposer en toute sécurité dans ladite cavité (3) puis dans la partie inférieure PI et/ou P3 formant le fond de la cavité (2) et/ou de la cavité (3).

La cavité (3) peut être faite en matériau dense ou en matériau élastique ou en mousse ou tout autre matériau présentant de bonnes caractéristiques adéquates au bon fonctionnement du dispositif de stockage selon l'invention.

La figure 9 est une coupe longitudinale d'un cinquième mode préféré de réalisation du dispositif objet de la présente invention. Le dispositif selon ce mode de réalisation présente les mêmes caractérisations structurales et fonctionnelles que les précédents modes de réalisation. Ce dispositif diffère de cesdits précédents modes de réalisation par le fait que ce dispositif comprend plusieurs lests Ml, M2, M3, ... de masse égale ou différente. Ces lests sont stockés au sommet de la cavité de circulation (2). Ces lests sont mis en action l'un après l'autre dans la même cavité de circulation en fonction des besoins électriques du réseau (1), ce qui permet ainsi d'augmenter l'énergie totale redistribuable au réseau.

Avantageusement, le lest comprend, comme le montrent les figure 4i et 4j, un alésage 8 permettant de stocker les masses les unes après les autres de façon plus efficace tout en respectant un empilement linéaire.

Avantageusement, les lests sont stockés au sommet de la cavité (2), notamment sur la plateforme dans des alésages ou poches (10) de façon à ce qu'ils restent stables en cas de mauvais fonctionnement ou d'une perturbation vibratoire de la surface du milieu, notamment un tremblement de terre. Les poches ou alésages (10) étant conçus en béton ou en élastomère.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, les lests Ml, M2, M3, ... peuvent être mis en action simultanément sans collision, respectant ainsi un temps de latence entre deux lests successifs ou consécutifs. Ce temps de latence étant suffisant pour empiler les lests les unes après les autres au fond de la cavité (2). Cette action simultanée permet augmenter la puissance redistribuable au réseau et les lests ne peuvent pas entrer en collision entre eux pendant la descente.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le dispositif comprend en outre au moins deux ou plusieurs cavités (2). Lesdites cavités (2) comprennent chacune des moyens de pilotage et au moins un ou plusieurs lests. Les moyens de pilotage de toutes les cavités (2) sont coordonnés pour fournir de manière continue l'énergie au réseau et/ou une énergie plus grande et /ou une puissance instantanée plus grande fournie au réseau.

Avantageusement, toutes les cavités (2) comprenant au moins un lest fonctionnent simultanément.

Avantageusement, les cavités (2) comprenant au moins un lest fonctionnent les unes après les autres.

La figure 10 ou la figure 12 est une coupe transversale d'un sixième mode préféré de réalisation du dispositif objet de la présente invention.

Dans ce mode préféré de réalisation de la figure 10 et/ou de la figure 12, la cavité de circulation (2) comprend au moins trois lests Ml, M2, M3, de sections respectives S21, S22, S23. Ils sont distants l'un de l'autre de dl2, dl3 et d23. Ces lests peuvent se déplacer au même moment ou de façon différées dans la cavité (2) en toute sécurité, respectant toutes les conditions de fonctionnement du dispositif comme définies dans les précédents modes de réalisation. D'autres conditions de sécurité supplémentaires sont ajoutées comme le coefficient de freinage J4 qui correspond au rapport (S21+S22+S23)/S 1 et les rapports dl2/d, d23/d, dl 3/d qui correspondent aux coefficients d'échange de charge. Ces paramètres J4 et dl2/d, d23/d, dl3/d permettent adaptés le dispositif aux normes précédemment définies de telle sorte que le facteur de sécurité Q (V, J4) soit supérieur à 0,7, de préférence tends vers 1 en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure PI . C'est-à-dire que les forces de frottements entre un des fluides Fl et/ou F2 présents dans la cavité (2) sont supérieures à 0,7 du poids de chacun des lests Ml, M2, M3. De ce fait, les lests Ml, M2, M3 peuvent être freinés facilement en toute sécurité, sans détruire la partie inférieure formant le fond PI ou la cavité (2). De plus, une distance minimale dl2, dl3, d23 est nécessaire pour éviter que les lests se touchent entre eux, causant ainsi une destruction du dispositif ou une disfonctionnement. Egalement, un écart de sécurité déterminé par les coefficients d'échange de charge est nécessaire pour éviter que les lests touchent la cavité(2) causant ainsi une destruction du dispositif ou un disfonctionnement ou une onde sismique. De préférence, chaque coefficient d'échange est égal à 0.3 ou 0.2. Avantageusement, le facteur de sécurité Q (V, J4) est inférieur à 0,7 en fonctionnement normal, c'est-à-dire que les forces de frottements entre un des fluides Fl et/ou F2 présent dans la cavité (2) sont inférieures à 0,7 du poids du lest M.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, un coefficient de freinage J5 correspondant au rapport (S21+S22+S23)/S3 est également adapté pour que les forces de frottements entre un des fluides F 1 et/ou F2 présents dans la partie inférieure de la cavité (2) et les lests Ml, M2, M3 soient suffisamment importants en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure formant un fond PI, de sorte que lesdits lests Ml, M2 M3 soit freiné avant d'atteindre la partie inférieure PI . C'est-à-dire que le facteur de sécurité Q (V, J5) doit être tendre vers 1 en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/de rapprochement de la partie inférieure formant un fond PI .

Cependant, dans le cas particulier du sixième mode de réalisation du dispositif de stockage selon invention, un procédé particulier peut dans certain cas être mis en place.

Selon une variante de réalisation du procédé de stockage d'énergie selon l'invention le premier lest Ml est lâché en premier, le deuxième lest M2 est lâché avec un retard delta par rapport au premier lest et le troisième lest M3 est lâché avec un retard delta2 par rapport au premier lest. Delta et delta2 pouvant varier entre 0 et quelques secondes de telle sorte que l'on puisse piloter le dispositif pour fournir une puissance électrique suffisante et nécessaire au fonctionnement du réseau (1). Ainsi, la puissance totale fournie par ce procédé peut être régulée en fonction des besoins du réseau (1), par exemple la puissance totale peut rester constante, quel que soit le mouvement de l'un des lests, tel que l'arrêt et/ou la décélération et/ou l'accélération et/ou un mouvement rectiligne uniforme.

Selon une autre variante de réalisation du procédé de stockage d'énergie selon l'invention le premier lest Ml est dans le deuxième fluide, sa production énergétique est coupée pour qu'il gagne de nouveau de la vitesse pour atteindre une vitesse nominale de fonctionnement choisie. Pendant ce temps, la production de puissance électrique est générée par les lests M2 et M3. Ce choix est soutenu par le fait qu'il est plus commode et sécurisant que les trois lests ne franchissent pas le deuxième fluide au même moment, car, les forces de frottement peuvent devenir plus importantes.

Selon une autre variante de réalisation du procédé de stockage d'énergie selon l'invention, lorsque le premier lest Ml approche la vitesse nominale, les deux autres lests M2 et M3 sont ralentis pour atteindre une vitesse nulle et seul le lest de masse Ml produit une puissance électrique utile aux besoins du réseau. À l'approche de la partie inférieure de la cavité (2) et/ou (3) formant le fond, le lest Ml est freiné et le mouvement du lest M2 devient accéléré pour atteindre une vitesse nominale choisie, nécessaire pour produire une puissance électrique suffisante. Suivra ensuite le mouvement du lest M3. De cette manière, les trois lests effectuent les mêmes mouvements. Le mouvement du deuxième lest a un retard delta3 par rapport au premier lest et celui du troisième lest a un retard delta4 par rapport au premier lest et/ou au deuxième lest. Pendant la production de puissance électrique par le lest M2, le lest Ml est remonté, puis pendant la production de puissance électrique par le lest 3, le lest 2 est remonté. Ainsi se répète le cycle de production de puissance nominale nécessaire pour le bon fonctionnement du réseau électrique.

Selon une autre variante de réalisation du procédé de stockage d'énergie selon l'invention, la puissance électrique est produite avec les lests M2 et M3 avec une puissance régulée pour qu'un couple résistif résultant compense l'accélération initiale, ce qui permettrait de produire de la puissance électrique avec le lest Ml. Cettedite puissance étant plus faible que celle correspondant à un couple résistif qui compense l'accélération initiale. Cettedite puissance peut être augmentée progressivement en maintenant une accélération différente de zéro, particulièrement à une valeur positive.

Selon d'autres variantes de réalisation de l'invention telle représentée sur la figure 11 , la cavité (2) comprenant en outre au moins deux rails ou deux glissières (10) fixées solidement sur la structure interne de ladite cavité (2) permettant de déplacer le lest ou de faire glacer le lest dans la cavité de circulation.

Avantageusement, le lest, de préférence chaque lest, comprenant en outre au moins deux roues, lesdites roues ayant un axe de rotation solidaire au lest et étant susceptibles de se mouvoir sur au moins un rail (10).

Selon d'autres caractéristiques de l'invention, telle que représenté sur la figure 12, la cavité comprend au moins deux lests, de préférence trois lests et au moins deux supports de rails (11), de préférence trois supports de rail (11), chaque support de rail (11) comprenant deux rails (10). De cette façon, il est possible de faire glisser trois lests dans une même cavité sur des trajectoires différentes et bien définies.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention selon, le dispositif comprend en outre au moins 2 ^N câbles C de même nature ou de nature différente, N étant un nombre entier naturel, de préférence 16 câbles C, reliés à un au moins un palonnier (12) équilibrant les efforts sur tous les câbles, ledit palonnier (12) étant relié à au moins un moyen mécanique d'accrochage (13) permettant de libérer ou maintenir le lest du palonnier (12), ledit palonnier et/ou ledit moyen mécanique étant guidé par un ensemble d'au moins 2 roues.

Avantageusement, le dispositif comprend en outre au moins un tambour T mobile sur la plateforme. Ce qui permet de supporter le poids du lest, car celui-ci est directement repartit sur les différents câbles. Ce qui permet également au tambour T de se déplacer facilement et de piloter les différents lests. Également, en cas de rupture d'un câble, le lest peut être toujours maintenu par d'autres câbles.

Avantageusement, le lest comprend un moyen d'accrochage mécanique (14) servant de point d'accrochage ou de fixation du lest avec le moyen mécanique d'accrochage (13). Ces moyens d'accrochages peuvent être des crachés ou tout autre moyen d'accrochage connu dans d'autre domaine de la mécanique.

Avantageusement le lest à une densité au moins égal à 3 ou comprise entre 3 et 10 de telle sorte qu'elle peut facilement circuler dans le fluide Fl et/ou F2. Avantageusement la cavité à un diamètre d d'au moins égal à 3 mètres ou 10 mètres.

Une autre variante de réalisation de l'invention consiste à coupler le dispositif de stockage d'énergie selon l'invention avec une centrale de production d'électricité par exemple une centrale d'éolienne en mer. Dans cette variante de réalisation, l'électricité produite par la centrale éolienne offshore ou onshore est transformée par un élévateur de la tension où amplifier par le dispositif de stockage afin de la transporter sur un réseau de consommation une puissance nécessaire à l'alimentation du réseau.

L'invention permet de résoudre les problèmes énoncés précédemment en proposant un dispositif de stockage écologique d'énergie récupérable à haut rendement énergétique global comprenant :

- au moins un lest M compact et dense, de section S2, ayant une densité au moins égale à 1 et au moins une masse de 10000 kilogrammes,

- au moins une cavité (2) de circulation, définissant un domaine de mobilité du lest M, ladite cavité (2) ayant une hauteur H d'au moins 20 m, une dimension caractéristique de passage d d'au moins 1 m, de préférence 10 m, une section S 1 limitant le milieu interne, une partie inférieure P 1 formant un fond, une partie supérieure P2 accessible ouverte sur une plateforme, ladite cavité (2) ayant un axe principal de circulation YY' et comprenant au moins un fluide F,

- au moins un câble C permettant de relier le lest M à au moins un tambour T et au moins un premier moyen comprenant un système de blocage et de déblocage du tambour T, ledit premier moyen permettant de maintenir le lest à l'intérieur de la cavité (2) ou sur la plateforme de ladite cavité (2) pendant un temps donné, en position d'équilibre à une altitude donnée sans perte d'énergie potentielle,

- au moins un deuxième moyen comprenant au moins un moteur électrique ME permettant de transformer l'énergie électrique prélevée au réseau électrique (1) en énergie potentielle de gravitation en entraînant le tambour T, ledit deuxième moyen permettant d'augmenter l'altitude du lest M lorsque l'énergie électrique du réseau est abondante et disponible,

- au moins un troisième moyen comprenant au moins une génératrice électrique GE, ladite génératrice étant connectée mécaniquement au tambour T et assurant la régulation de la vitesse du lest M d'une part et fournissant au réseau la puissance électrique dont il a besoin d'autre part, ledit troisième moyen permettant de diminuer l'altitude du lest M lorsque le réseau demande de l'énergie électrique, en transformant l'énergie potentielle de gravitation et éventuellement l'énergie cinétique du lest M en une énergie électrique, ladite énergie potentielle de gravitation et éventuellement l'énergie cinétique transformées étant fournies au réseau,

- au moins un quatrième moyen permettant de mesurer l'altitude du lest M au moins lorsque ledit lest est proche du fond de la cavité (2),

- au moins un cinquième moyen de commande en temps réel ou différé comprenant un calculateur permettant de piloter les premier, deuxième et troisième moyens précédemment cités, en fonction de l'abondance et de la disponibilité de l'énergie électrique du réseau, de l'énergie électrique demandée par ce réseau et de la position du lest M.

Il est avantageux que :

- la cavité (2) précédemment définie soit conçue et/ou renforcée avec des matériaux de structure particulière et complexe susceptible de supporter sans risque un choc de grande énergie correspondant à l'énergie maximale de chute dudit lest M dans ladite cavité (2),

- le lest M précédemment définie ait une forme hydrodynamique et/ou aérodynamique adaptée de telle sorte que, en fonctionnement normal, les frottements hydrodynamiques et/ou

aérodynamiques appliqués sur ledit lest M par le fluide F soient en général négligeables et de telle sorte que le fluide F contenu dans la cavité (2) puisse circuler, en général, librement sans gêner de façon significative les mouvements dudit lest M dans ladite cavité (2).

- le facteur de sécurité Q correspondant au fonctionnement normal et anormal dudit dispositif de stockage d'énergie, soit multiunivoque ou co-univoque ou multivoque, ledit facteur Q étant inférieur à une valeur Qmin prédéfinie en mode normal et à une valeur supérieur à Qmin en mode anormal.

- la cavité (2) ait dimension caractéristique de passage d de la cavité (2) d'au moins 1 mètre, de préférence 6 mètres ou 10 mètres.

Il est avantageux que :

la cavité (2) comprenne au moins un premier fluide Fl et un deuxième fluide F2, de densité respective Dl et D2, telle que Dl soit très inférieure à D2, lesdits fluides Fl et F2 étant répartis dans la cavité de manière à occuper respectivement en totalité chacun un volume VI et V2 correspondant à une hauteur Hl et H2 respectivement ;

la cavité (2) comprenne dans sa partie inférieure au moins un système de suspension élastique antivibratoire et/ou antichoc, cedit système est installé au fond de la cavité (2) par l'intermédiaire des moyens de roulement permettant à cedit système de glisser facilement dans ladite cavité (2) de façon à ce qu'en cas de rupture du câble et/ou de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive, ledit système soit susceptible d'absorber l'énergie maximale correspondant à la chute du lest M dans ladite cavité (2) ;

le coefficient de freinage J soit adapté de telle sorte que le facteur de sécurité Q soit inférieur à 0,7 en fonctionnement normal et/ou ledit coefficient de freinage J soit adapté de telle sorte que le facteur de sécurité Q soit supérieur à 0,7, de préférence tend vers 1, en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure PI ;

le lest M comprenne un système hydromécanique ou hydroélectromécanique, ledit système hydromécanique comprenne au moins un moyen (7) et au moins un orifice (6) placé dans la partie inférieure du lest M, le moyen (7) étant libre de se déplacer dans une partie de l'orifice (6) sous l'effet d'une force de poussée exercée par le fluide ; le facteur de sécurité Q du milieu, la vitesse V du lest M soient cordonnées au dit système hydromécanique ou hydroélectromécanique pour permettre au lest M de réguler et/ou de freiner son mouvement en fonction du facteur de sécurité Q du milieu, de la vitesse dudit lest M et du fluide Fl et/ou F2.

le lest comprenne un alésage ou un poche (8) ;

la plateforme comprenne un alésage ou une poche (9) nécessaire pour stocker les masses, la cavité (2) comprenne en outre, une section S3 située dans la partie inférieure de cavité (2), sur une hauteur H3, et le coefficient de freinage Jl soit adapté pour que le facteur de sécurité Q dans cette dite section S3 soit suffisamment important en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure

PI, de telle sorte que ledit lest M soit freiné avant d'atteindre la partie inférieure Pl .

la cavité (2) comprenne en outre une autre cavité (3) de section S4 située dans la partie inférieure de cettedite cavité (2), sur une hauteur H4, ladite cavité (3) comprenne un ou plusieurs trous de section supérieure à 3 centimètres carrés sur sa surface latérale et au moins un fluide de densité au moins inférieure à 1 , 1 , et /ou le coefficient de freinage 32 soit adapté pour que le facteur de sécurité Q dans cettedite cavité (3) soit suffisamment important en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure PI de sorte que ledit lest M soit freiné avant d'atteindre la partie inférieure PI en évacuant une certaine quantité de fluide F, Fl et/ou F2 dans lesdits trous, ladite cavité (3) étant conçu avec des matériaux adéquate et particulière susceptible de supporter sans risque un choc de très grande énergie correspondant à l'énergie maximale de chute dudit lest M dans ladite cavité (3).

la cavité (3) soit amovible, comprenne un trou situé dans sa partie inférieure et puisse se déplacer au moment voulu dans la cavité (2) sans enfreindre le mouvement du fluide F, Fl et/ou F2, et ladite cavité (3) soit maintenue à l'équilibre dans la cavité (2) de façon flottante dans la zone où la densité du fluide est importante, de préférence proche de la partie inférieure formant un fond PI, ladite cavité (3) permet de recevoir le lest à une certaine altitude et de le diriger en toute sécurité vers la partie inférieure PI formant un fond tout en le freinant efficacement. ssi avantageux que :

le dispositif comprenne en outre au moins un sixième moyen embarqué et solidaire au lest M, ledit moyen comprend des moyens de détections électroniques et/ou

électromagnétiques, lesdits moyens de détections permettent en temps réel ou différé, à quelques mètres du lest M, de repérer en toute sécurité les différentes positions du lest M lors de sa descente et de sa montée, de repérer en toute sécurité les obstacles et/ou les variations de densité et/ou de pression du fluide F, Fl et/ou F2 et/ou la vitesse relative du fluide F, Fl et/ou F2 par rapport au lest M et de modérer localement le déplacement dudit lest M dans la cavité (2) et/ou dans la cavité (3) et/ ou lesdits moyens de détection permettent de piloter la vitesse du lest M lors du passage du fluide de densité Dl vers le fluide de densité D2 et inversement de telle sorte que le changement du milieu s'effectue en toute sécurité.

Il est également avantageux que :

- le calculateur du cinquième moyen de commande ait une capacité de traduire les consignes permet de définir, dans le premier fluide, l'instant initial T0 pour lequel le premier moyen sera actionné et pour lequel au moins un lest M sera libéré, le temps TCL1 d'accélération d'au moins un lest M, la puissance redistribuée au réseau à partir de l'instant Tl à la fin de l'accélération, le temps TVC1 pendant lequel la vitesse de descente sera pilotée par le troisième moyen pour avoir une vitesse adaptée à la puissance demandée par le réseau, le temps TVD de décélération pendant lequel la vitesse d'au moins un lest M sera adaptée pour franchir le deuxième fluide F2 en toute sécurité, le temps TCL2 d'accélération d'au moins un lest M dans le deuxième fluide, le temps TVC2 pendant lequel la vitesse de descente sera pilotée par le troisième moyen pour avoir une vitesse adaptée à la puissance demandée par le réseau dans le deuxième fluide, un temps TF pendant lequel ladite vitesse sera pilotée pour revenir à une vitesse nulle ;

le dispositif comprenne en outre un accumulateur d'énergie à restitution très rapide, ledit accumulateur soit placé entre le générateur et le réseau et permet de fournir une énergie au réseau pendant le temps de latence TCL1 et/ou TCL2, ce dit temps de latence soit le temps nécessaire pour qu'au moins un lest M arrive à la vitesse désirée V ou V, en

fonctionnement normal, ladite vitesse soit inférieure à 6 mètres par seconde.

Il est avantageux que

le dispositif comprenne plusieurs lests de masses égales ou différentes, stockés au sommet de la cavité de circulation (2), lesdits lests sont mis en action les uns après les autres dans la même cavité de circulation, en fonction des besoins électriques du réseau (1), permettant ainsi d'augmenter l'énergie totale redistribuable et/ou la puissance instantanée fournie au réseau, et/ou ledit dispositif comprend en outre plusieurs cavités de circulation (2), lesdites cavités comprennent chacune, des moyens de pilotage et au moins un ou plusieurs lests, lesdits moyens de pilotage sont coordonnés pour fournir un temps de réponse plus court et/ou une énergie plus grande et /ou une puissance instantanée plus grande au réseau ; la cavité (2) comprenne au moins trois lests Ml, M2, M3 de sections respectives S21, S22, S33 distants l'un de l'autre de dl2, dl3, et d23, lesdits lests peuvent se déplacer au même moment ou de façon différée dans ladite cavité ;

le coefficient de freinage J4 soit adapté de telle sorte que le facteur de sécurité dans la cavité (2) soit supérieur à 0,7, de préférence tend vers 1, en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure PI, et/ou ledit facteur de sécurité Q soit inférieur à 0,7 en fonctionnement normal et/ou le coefficient de freinage J5 soit adapté pour que le facteur de sécurité Q dans cette dite partie inférieure soit suffisamment important en cas de mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure PI, de préférence supérieur ou égal à 1, de telle sorte que ledit lest M soit freiné avant d'atteindre la partie inférieure PI ;

- la cavité (2) comprenne en outre au moins deux supports de rail (11), de préférence trois supports de rail (11), chaque support de rail (11) comprenant deux rails ou deux glissières fixées solidement sur la structure interne de ladite cavité (2)

le lest comprenne en outre au moins deux roues, lesdites roues ayant un axe de rotation solidaire au lest et étant susceptible de se mouvoir sur au moins un rail.

le dispositif comprenne en outre au moins 2 ^N câbles, N étant un nombre entier naturel, de préférence 16 câbles, reliés à un au moins un palonnier équilibrant les efforts sur tous les câbles, ledit palonnier étant relié à au moins un moyen mécanique d'accrochage permettant de libérer ou maintenir le lest du palonnier, ledit palonnier et/ou ledit moyen mécanique étant guidé par un ensemble d'au moins 2 roues ;

- le dispositif comprenne en outre au moins un tambour T mobile sur la plateforme.

la cavité (2) soit un puits de mines sensiblement vertical ou une cuvette naturelle ou artificielle.

le dispositif soit couplé avec une centrale de production d'électricité par exemple une centrale d'éolienne offshore ou onshore. L'invention permet également de résoudre les problèmes énoncés précédemment en proposant un procédé de stockage d'énergie récupérable à haut rendement énergétique global, permettant de prélever de l'énergie électrique sur un réseau (1) lorsqu'elle est abondante et disponible sur ce réseau (1), redistribuant de l'énergie électrique au réseau (1) lorsque celui-ci en a besoin, ce dit procédé permettant de faire fonctionner le dispositif selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents.

Le cycle d'accumulation et de restitution d'énergie électrique peut être piloté selon les étapes suivantes :

- étape a) dès que l'énergie électrique est abondante et disponible sur le réseau, le deuxième moyen augmente l'altitude du lest M dans l'axe principal de circulation ou suivant un autre chemin en transformant l'énergie électrique du réseau en énergie potentielle de gravitation, si ladite énergie électrique abondante et disponible le permet, le lest M est remonté jusqu'à son altitude maximale, sur la plateforme P2 par exemple, ledit lest M ayant donc acquis une énergie potentielle de gravitation, cette dite énergie pouvant être restituée en tout ou partie ultérieurement,

- étape b) au moins un lest M est maintenu par le premier moyen, par exemple sur la plateforme P2 de la cavité (2), en position d'équilibre stable, à une altitude donnée, sans perte d'énergie,

- étape c) à l'instant T=T0, dès que le réseau a besoin d'énergie ou légèrement avant, le premier moyen libère au moins un lest M sans vitesse initiale, ledit lest est alors accéléré sous l'effet de son poids pendant un temps d'accélération égal à TCL1 jusqu'à atteindre une vitesse désirée V1=V à l'instant Tl, pendant ce temps TCL1, la puissance augmente progressivement jusqu'à atteindre une puissance électrique PU1 = PU à l'instant Tl,

- étape d) à partir de cet instant Tl le troisième moyen permet de fournir au réseau la puissance électrique PU demandée et ceci jusqu'à l'instant T2, la vitesse dudit lest étant adaptée pour fournir la puissance électrique demandée par le réseau par exemple, si la demande de puissance est constante alors la vitesse de descente sera constante, le temps écoulé entre T2 et Tl étant égal à TVC1,

- étape e) entre T2 et T3, le sixième moyen détecte le deuxième fluide et le mouvement du lest est piloté pendant un laps de temps égal à TVD de sorte que la vitesse à l'instant T3 soit adaptée pour permettre au lest de franchir le deuxième fluide en toute sécurité, de préférence à une vitesse V3 inférieure à V à l'instant T3.

- étape f) à l'instant T=T3, ledit lest franchit le deuxième fluide en toute sécurité avec la vitesse V3 et ce dit lest est de nouveau accéléré, de manière régulée aux besoins énergétiques du réseau (1), sous l'effet de son poids pendant un temps d'accélération égal à TCL2 jusqu'à atteindre une vitesse V4=V à l'instant T4, pendant ce temps TCL2, la puissance augmente progressivement jusqu'à atteindre une puissance électrique PU2 = PU' à l'instant T4, de préférence PU1=PU2

- étape g) à partir de cet instant T4 le troisième moyen fourni au réseau (1) la puissance électrique PU' demandée et ceci jusqu'à l'instant T5, la vitesse dudit lest étant adaptée pour fournir la puissance demandée par le réseau, par exemple si la demande de puissance est constante, alors la vitesse de descente sera constante, le temps écoulé entre T5 et T4 étant égal à TVC2,

- étape h) entre T5 et T6, le quatrième moyen et le sixième moyen détectent la partie inférieure de la cavité (2) et /ou de la cavité (3) et le mouvement du lest est piloté pendant un laps de temps égal à TF de sorte que la vitesse du dit lest à l'instant T6 redevient nulle,

- étape i) lorsque plusieurs cycles de production d'électricité au réseau ont été réalisés et dès que l'électricité est abondante et disponible sur le réseau, on revient à l'étape a).

Il est avantageux que ledit procédé comprenne au moins deux lests Ml, M2, le premier lest Ml soit lâché en premier, le deuxième lest soit lâché avec un retard delta t par rapport au premier lest et par le fait que la puissance totale fournie par ledit procédé puisse être régulée en fonction des besoins du réseau (1), notamment la puissance totale peut rester quasiment constante, quel que soit le mouvement de l'un des lests, tel que l'arrêt et/ou la décélération et/ou l'accélération et/ou un mouvement rectiligne uniforme et pendant la remontée d'un lest.

Il est avantageux que ledit procédé permette au lest M de réguler et/ou de freiner son mouvement dans le cas d'un mauvais fonctionnement et/ou de vitesse excessive et/ou de rapprochement de la partie inférieure PI de la manière suivante :

-en fonctionnement normal la pression PA est sensiblement égale à la pression PB, le facteur sécurité Q est inférieur à 0,7 et le coefficient de freinage est adapté en fonction du facteur de sécurité et de la vitesse du lest M. -Lorsque la pression PB est différents de la pression PA, de préférence supérieure à la pression PA, et/ou lorsque le facteur de sécurité Q est tend vers 1 lors du fonctionnement anormal, de préférence supérieure à 0,7, le fluide Fl et/ou F2 présent dans l'orifice (6) exerce une force de poussée importante sur le moyen (7),

-le moyen (7) se déplace vers l'extérieur de l'orifice entraînant une augmentation du facteur de sécurité Q et du coefficient de freinage J et/ou Jl et/ou J2 et/ou J3, de préférence un coefficient de freinage inférieur ou égal à 1 , suivi d'une diminution de la vitesse du lest M, -lorsque la vitesse du lest redevient normale et/ou lorsque la pression PA devient sensiblement égale à la pression PB, le moyen (7) reprend sa position initiale et le lest M peuvent produire une puissance nominale au réseau ou reposer en toute sécurité dans la partie inférieure PI formant le fond de la cavité (2) et/ou (3).

Avantageusement pendant la phase de descente du lest M, correspondant à la demande d'énergie électrique par le réseau (1), le mouvement du lest M est régi dans le premier fluide par trois types de mouvements entre T0 et T3 :

- par un mouvement accéléré pendant un temps TCL1 entre T0 et Tl ;

par un mouvement adapté au besoin de puissance électrique du réseau pendant un temps TVC1 entre Tl et T2 ;

par un mouvement adapté à des conditions de sécurité suffisantes pour franchir le deuxième fluide en toute sécurité pendant un temps TVD entre T2 et T3. Avantageusement dans le deuxième fluide, le mouvement du lest M est également régi par trois types de mouvements entre T3 et T6 :

D'abord par un mouvement accéléré de manière régulé au besoin électrique du réseau (1) pendant un temps TCL2 ;

puis par un mouvement adapté au besoin de puissance électrique du réseau pendant un temps TVC2 ;

et enfin, par un mouvement décéléré pendant un temps TF.

Le dispositif de stockage d'énergie selon l'invention utilise des techniques et des moyens simples. On voit donc qu'il est possible de réaliser de façon industrielle un dispositif et de définir un procédé permettant d'emmagasiner une grande quantité d'énergie quand celle-ci est abondante et bon marché sur un réseau et de la redistribuer avec une grande réactivité et une grande puissance au réseau quand celui-ci en a besoin, et ceci, à coût faible et de façon écologique.

Contrairement aux préjugés qui consistaient à croire qu'il était impossible d'emmagasiner à coût faible de grandes quantités d'énergie restituable avec une grande réactivité à un réseau, le dispositif et procédé objet de l'invention permet donc de proposer une solution technique au problème technique énoncé précédemment.

L'homme de l'art pourra appliquer l'invention à de nombreux autres systèmes similaires sans sortir du cadre de l'invention défini dans les revendications jointes. Par exemple il est possible de remplacer le câble C par une chaîne ou de combiner le moteur et la génératrice dans un motogénérateur comprenant un système de commutation électronique permettant d'utiliser les bobinages soit en mode moteur soit en mode générateur.

La présente invention n'est nullement limitée aux modes et variantes de réalisation décrits et représentés, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.