ELECTRIQUE 50 HZ

Le procédé, objet de la présente invention, alimente en courant continu un ensemble de charges adaptées, utilisées soit à l'intérieur des locaux ou en éclairage extérieur. Celles ci sont connectées sur une ligne ou un réseau spécialisé. Le procédé permet en outre d'utiliser les usages concernés sans énergie réactive ni harmoniques courant injectés sur le réseau 50hz lorsque celui ci est utilisé pour fournir l'énergie nécessaire au bon fonctionnement des usages ou des charges

A titre d'exemple ,avec le procédé proposé,les lampes fluo compactes,désignées par le Grenelle de F environnement pour remplacer à brève échéance les lampes à incandescence cinq fois moins efficaces , ont l'inconvénient lorsqu'elles sont alimentées directement par le réseau d'énergie 50hz,d' injecter sur celui ci 120% à 150%de taux d'harmonique courant (voir programme européen « Léonardo »). Elles provoquent alors les inconvénients associés décrits dans les conclusions de ce programme et utilisent une énergie réactive significative. Avec le procédé proposé il est possible d'utiliser un groupe de lampes fluo compactes sans rejeter d'harmoniques courant sur le réseau 50hz ,U est possible d'obtenir les mêmes caractéristiques de fonctionnement en éclairage public.

Par ailleurs, si les contraintes d'approvisionnement en énergie électrique délivrée par le réseau de distribution 50hz le demandent , il est possible de combiner ce type de fonctionnement à celui correspondant à l'utilisation de l'énergie provenant d'une batterie de stockage et/ou de l'énergie fluctuante obtenue à partir d' énergies électriques d'origine renouvelable .

La combinaison des possibilités d'utiliser et de coupler les énergies d'origines différentes sur en courant continu sur des usages adaptés, permet d'optimiser les investissements de stockage et de production d'énergie renouvelable en tenant compte du coût des

investissements liés à la production d'énergie électrique renouvelable , des dépenses d'énergie , des dépenses de maintenance et des contraintes imposées par le site rsusceptibilité aux problèmes de pointe de consommation d'énergie et exposition.

Le courant continu est la forme la plus efficace pour consommer et utiliser l'énergie électrique comme le souligne Monsieur Salomonsson (publication ΓΕΕΕ de juillet 2007). Le procédé proposé allie donc les économies d'énergies et l'utilisation volontaire sur place des énergies renouvelables en permettant leur couplage sur des usages adaptés avec l'utilisation du 50hz soit en différé pour les usages utilisant un stockage soit en direct avec les usages le nécessitant : notamment en éclairage.

Considérons par exemple un réseau d'éclairage public ,l 'allumage est généralement réalisé pendant la pointe de consommation d'énergie ,et celui ci demande en général un courant initial supérieur au double de l'intensité nominale ,pour limiter l'appel de puissance il est possible ,durant la pointe de consommation d'énergie électrique ,3 heures environ,d'apporter une partie de la puissance nécessaire issue de l'énergie stockée dans une batterie 48V le complément de puissance étant fourni par le réseau 50Hz,la somme des puissances injectées pendant la pointe de consommation électrique est fixée par les contraintes d'éclairement pendant cette période ,1'apport de puissance électrique venant du stock est significatif et supérieur à 30% de la puissance norninale du réseau d'éclairage public .A l'issue de la période de pointe c'est le réseau 50hz qui fournit la puissance nécessaire aux besoins d'éclairement _j la consommation d'énergie électrique est réalisée sans harmoniques courant ni réactif.

Prenons un autre exemple, une maison équipée de panneaux photovoltaïques stockant l'énergie dans une batterie de 12V ,à partir de celle ci une ligne consacrée à l'éclairage alimente avantageusement en courant continu, à la tension requise les lampes de type fluo compacte, la batterie fournit l'énergie aux heures de pointe

. Lorsque l'énergie stockée est épuisée, le procédé objet de la présente invention prélève ,sans créer de discontinuité d'éclairement décelable, l'énergie au réseau de distribution 50hz .Une autre configuration d'utilisation est celle où l'énergie électrique fluctuante délivrée par des énergies renouvelables est accumulée en courant continu à travers la résistance d'un chauffe eau électrique, l'eau chaude sanitaire produite constitue le stockage de l'énergie dont la quantité et la qualité (température) peuvent être complétées en heures creuses si nécessaire par le réseau 50 hz

Pour clarifier notre exposé ,1a figure 1 donne à titre d'exemple un schéma bloc de l'appareil proposé

1 -une batterie de stockage

2 -le réseau de distribution 50 hz

3 -la ligne d'alimentation en courant continu des charges ,dont la valeur de la tension est à l'intérieur de leur domaine de fonctionnement convenu :M valeur maximale,m valeur minimale

4 -un convertisseur continu - continue de type connu utilisant une isolation galvanique

5 - un convertisseur alternatif continu régulateur de type connu utilisant une isolation galvanique.

6 -des circuits mesurant : l'état de charge des batteries,la tension du réseau 50hz et

intégrant des consignes de fonctionnement désignés ci dessous comme circuits de « décisions »

7 -un dispositif de type connu définissant les bornes maximale M et minimale m de la tension de fonctionnement du réseau 3

8 -un réseau des charges alimenté par le réseau en courant continu 3

9 -un dispositif de production d'énergie électrique fluctuante d'origine renouvelable

10 -un convertisseur d' énergie électrique d'origine renouvelable- continu de type connu élevant la tension batteries utilisant une isolation galvanique

Le fonctionnement est le suivant :

Dans les périodes où le réseau des charges ne consomme pas d'énergie, les circuits 4 , 5 et 10 sont en état de veille, maintenant la ligne 3 dans le domaine de tension nominale de fonctionnement requis .

Le profil journalier de la puissance appelée par la mise en service des charges est connu de même on connaît les possibilités de fourniture de puissance provenant de chaque source d'énergie :50hz ,batteries et énergie fluctuante d'origine renouvelable .Le principe de consommation des énergies est le suivant :

L'énergie fluctuante(9) est d'abord consommée puis le stock(l) accumulé est sollicité enfin le réseau 50hz apporte si la qualité des usages l'exige le complément de puissance et d'énergie nécessaire

Les circuits de décisions 6 prennent en compte les événements extérieurs :temps, température (usages :eau chaude sanitaire climatisation et pompe à chaleur) et programmation du profil d'utilisation des usages , apprécient l'état de charge des batteries de stockage ,prennent en compte la valeur de la tension moyenne du réseau 50hz et celle du réseau des charges (circuit 7) .Avec l'ensemble de ces informations les circuits de décisions 6 déterminent le régime de fonctionnement des convertisseurs 10,4 et 5 dont la somme des puissances fournies doit être équivalente à celle consommée par le réseau des charges,

Si la valeur de la tension du réseau des charges est inférieure à « m » tension minimale de fonctionnement du réseau des charges 8 , la mise en service des convertisseur est faite dans l'ordre suivant convertisseur 10 puis 4 et enfin 5 si la tension du réseau des charges reste inférieure à « M » tension maximale de fonctionnement du réseau des charges 8 Si la valeur de la tension du réseau des charges est supérieure à « M » les circuits de décisions 6 arrêtent en premier lieu le convertisseur 5 puis 4 et enfin 10 »

les circuits de décisions 6 peuvent programmer ,pour les convertisseurs 4 et 5 .trois niveaux d'injection de puissance dans le réseaux des charges P puissance nominale de

fonctionnement, 0.7P et 0.5 P,ces niveaux sont ajustables

les circuits de décisions 6 interdisent l'usage du convertisseur 4 si la tension des batteries est inférieure à leur valeur minimale d'usage

les circuits de décisions 6 modifient le fonctionnement du convertisseur 5 selon la valeur de la tension moyenne du réseau 50hz pour obtenir dans le domaine contractuel de celle ci une puissance de sortie en courant continu constante , l'action correspondante est réalisée en modifiant à la marge le temps de conduction du convertisseur 5

Dans le cas d'un réseau d'éclairage public il n'est pas possible d'utiliser l'énergie fluctuante délivrée par les énergies électriques d'origine renouvelable ,les systèmes 9 et 10 ne sont donc pas utilisés et seuls les circuits 1, 2, 4 et 5 sont en fonctionnement pendant la pointe de consommation d'électricité ,lorsque cette contrainte extérieure disparaît, seuls les circuits 2 et 5 fonctionnent

Les circuits 4 et 10 correspondent à un convertisseur continu / continu de type connu (flyback) Le circuits 5 correspond à un convertisseur alternatif / continu type connu (flyback) et prélève l'énergie du réseau alternatif 50hz avec un facteur de puissance très voisin de 1 et sans injection d'harmoniques courant

Le stockage capacitif associé au réseau continu est suffisant pour rendre non perceptible par les usagers la variation de puissance intervenant lors d'une commutation de source d'énergie exigée par les circuits de décisions 6, cette perturbation étant nettement inférieure aux fluctuations du réseau de distribution 50hz alimentant couramment ce type de charges à partir du réseau 50hz les usages.