La présente invention concerne le domaine des installations comprenant des réservoirs d’eau. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine des équipements pour la production de neige de culture, ou de l’irrigation et de l’arrosage. Par exemple, elle pourra servir à étendre l’usage d’installations de montagne ou de tous domaines disposant de bassins d’arrosage et de buses de projection d’eau, dans le secteur du golf en particulier.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE

La gestion de l’eau et de la neige a mené à former des installations comprenant plusieurs réservoirs, par exemple sous forme de bassins, naturels ou non, associés à des dispositifs de projection d’eau. C’est particulièrement le cas en montagne. Des retenues d’eau, sur plusieurs sites à différentes altitudes, permettent par exemple d’alimenter des canons à neige en hiver. Dans d’autres situations, ces retenues d’eau délivrent de l’eau d’arrosage, par exemple pour des parcours de golf. De telles installations sont souvent coûteuses et ont une vocation très spécifique (irrigation, arrosage et/ou fabrication de neige de culture).

Il existe un besoin pour en étendre l’intérêt.

Un objet de la présente invention est donc de proposer un procédé et une installation qui exploitent une pluralité de réservoirs et qui offrent une fonctionnalité nouvelle par rapport aux techniques connues.

Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. RÉSUMÉ

Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation, on prévoit une installation de projection d’eau sous forme de neige ou sous forme liquide, comprenant : au moins deux réservoirs placés à des altitudes différentes ; - associé à au moins l’un des réservoirs, un dispositif de projection d’eau sous forme de neige ou sous forme liquide ;

Avantageusement, elle comprend en outre : au moins une canalisation mettant en communication fluidique deux des réservoirs ; - un système électrique de pompage et de turbinage configuré pour fonctionner selon plusieurs modes comprenant un mode de stockage d’énergie par pompage d’eau d’un des réservoirs, vers un autre, d’altitude supérieure, des réservoirs, et un mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, d’un des réservoirs, vers un autre, d’altitude inférieure, des réservoirs, un système de génération d’énergie électrique photovoltaïque, configuré pour alimenter en énergie électrique, avec une puissance électrique d’entrée, le système électrique de pompage et de turbinage, dans le mode de stockage d’énergie, - un circuit de délivrance d’énergie électrique raccordé au système électrique de pompage et de turbinage, configuré pour délivrer de l’énergie électrique, avec une puissance électrique de sortie, dans le mode de déstockage d’énergie.

Un autre aspect est relatif à un procédé de projection d’eau sous forme de neige ou sous forme liquide et de stockage et de déstockage d’énergie, comprenant : la fourniture d’au moins deux réservoirs placés à des altitudes différentes ; la fourniture d’un dispositif de projection d’eau sous forme de neige ou sous forme liquide associé à au moins l’un des réservoirs, une mise en communication fluidique d’au moins deux des réservoirs par au moins une canalisation; la fourniture d’un système électrique de pompage et de turbinage configuré pour fonctionner selon plusieurs modes comprenant un mode de stockage d’énergie par pompage d’eau d’un des réservoirs, vers un autre, d’altitude supérieure, des réservoirs, et un mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, d’un des réservoirs, vers un autre, d’altitude inférieure, des réservoirs, une alimentation en énergie électrique, avec une puissance électrique d’entrée, du système électrique de pompage et de turbinage, dans le mode de stockage d’énergie au moyen d’un système de génération d’énergie électrique photovoltaïque, une délivrance d’énergie électrique par le système électrique de pompage et de turbinage, configurée pour délivrer de l’énergie électrique, avec une puissance électrique de sortie, dans le mode de déstockage d’énergie.

De manière avantageuse, on tire ainsi profit d’une installation ayant une vocation de projection d’eau ou de neige, dans une application a priori sans rapport, à savoir la gestion d’énergie en lien avec des équipements électriques, application différente qui n’aurait pas été perçue comme ayant un lien logique avec la première. En enrichissant l’installation avec des moyens de stockage et de déstockage d’énergie, on accroît la rentabilité des installations et on diversifie leurs usages.

Ce faisant, le surcoût engagé dans cette diversification peut être maîtrisé dans la mesure où l’on tire profit de moyens techniques préexistants pour la fonction de projection d’eau ou de neige. C’est le cas d’au moins une partie des réservoirs, mais aussi, potentiellement, de moyens de pompage ou de canalisations.

Eventuellement mais non limitativement : les réservoirs comprennent au moins un premier, un deuxième et un troisième réservoirs, respectivement placés à une première altitude (H1), à une deuxième altitude (H2) inférieure à la première altitude, et à une troisième altitude (H3) inférieure à la deuxième altitude, l’au moins une canalisation comprend au moins une première canalisation et une deuxième canalisation, la première canalisation mettant en communication fluidique le premier réservoir et le troisième réservoir, la deuxième canalisation mettant en communication fluidique le deuxième réservoir et le troisième réservoir, le système électrique de pompage et de turbinage comprend un premier dispositif électrique de pompage et de turbinage associé à la première canalisation et à la deuxième canalisation, le premier dispositif étant configuré pour fonctionner selon le mode de stockage d’énergie par pompage d’eau du troisième réservoir, vers le premier réservoir et/ou le deuxième réservoir, et le mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, du premier réservoir et/ou du deuxième réservoir, vers le troisième réservoir.

Eventuellement mais non limitativement, le procédé comprend : la fourniture d’au moins un premier, un deuxième et un troisième réservoirs, respectivement placés à une première altitude (H1), une deuxième altitude (H2) inférieure à la première altitude (H1), et à une troisième altitude (H3) inférieure à la deuxième altitude (H2), la formation d’au moins une première canalisation et une deuxième canalisation, la première canalisation mettant en communication fluidique le premier réservoir et le troisième réservoir, la deuxième canalisation mettant en communication fluidique le deuxième réservoir et le troisième réservoir, la fourniture, dans le système électrique de pompage et de turbinage, d’un premier dispositif électrique de pompage et de turbinage associé à la première canalisation et à la deuxième canalisation, le premier dispositif étant configuré pour fonctionner selon plusieurs modes comprenant le mode de stockage d’énergie par pompage d’eau du troisième réservoir, vers le premier réservoir et/ou le deuxième réservoir, et le mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, du premier réservoir et/ou du deuxième réservoir, vers le troisième réservoir.

Un autre aspect concerne un système électrique comprenant une installation de projection d’eau, un ensemble d’équipements consommateurs d’électricité relié à l’installation par un réseau. De préférence, l’installation est configurée pour délivrer, dans le mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, une puissance électrique correspondant à la puissance électrique consommée par l’ensemble d’équipements en basse saison. Cette puissance consommée peut par exemple être supérieure à 80% d’une puissance moyenne consommée en basse saison et/ou inférieure à 120% de cette puissance moyenne. Cet ensemble d’équipements peut correspondre à une station de montagne. Un intérêt potentiel est de permettre, au moins une partie de l’année, un fonctionnement en autonomie de la station.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :

La figure 1 représente un exemple d’installation de projection d’eau pouvant être transformée en une installation selon l’invention. La figure 2 représente une telle transformation.

La figure 3 illustre une évolution annuelle de la puissance électrique consommée par un ensemble d’équipements, par exemple d’une station de montagne.

Les figures 4A, 4B, 4C et 4D montrent des courbes caractéristiques de fonctionnement d’un exemple de pompe. La figure 5 présente un cas de sélection d’emploi d’une pompe avec variateur et sa plage de fonctionnement en puissance.

La figure 6A illustre un premier cas de positionnement de la plage de fonctionnement d’une pompe relativement à la puissance hydraulique admissible de par la configuration des canalisations. La figure 6B illustre un autre cas de positionnement de la plage de fonctionnement, ici plus réduite, d’une pompe relativement à la puissance hydraulique admissible de par la configuration des canalisations.

La figure 7 représente des plages de fonctionnement d’une turbine avec variateur. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention.

Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : le système de pompage et de turbinage comprend un contrôleur configuré pour, en mode de stockage d’énergie:

• déterminer si la plage de fonctionnement en puissance de pompage du premier dispositif est compatible avec la puissance d’entrée (PV) pour pomper de l’eau vers le premier réservoir ;

• déterminer si la plage de fonctionnement en puissance de pompage du premier dispositif est compatible avec la puissance d’entrée (PV) pour pomper de l’eau vers le deuxième réservoir ;

• si la plage de fonctionnement en puissance de pompage n’est compatible que pour pomper de l’eau vers l’un parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir, opérer un pompage d’eau vers ledit un parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir.

Le contrôleur est configuré pour, en mode de stockage d’énergie :

• si la plage de fonctionnement en puissance de pompage du premier dispositif est compatible pour pomper de l’eau vers les deux parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir, opérer un pompage d’eau vers celui parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir qui permet une valeur maximale de puissance de sortie en pompage du premier dispositif.

Le premier dispositif comprend au moins une pompe et/ou au moins une turbine associée à un variateur de puissance de ladite au moins une pompe et/ou au moins une turbine, ledit variateur étant configuré pour étendre la plage de fonctionnement en puissance de l’au moins une pompe et/ou au moins une turbine.

Le système de pompage et de turbinage comprend au moins une pompe réversible formant une pompe en mode de stockage d’énergie et une turbine en mode de déstockage d’énergie.

Le premier dispositif comprend une pluralité de pompes hydrauliques ayant des plages individuelles de fonctionnement en puissance de pompage différentes, de sorte à former une plage de fonctionnement en puissance de pompage étendue pour le premier dispositif. L’installation comprend une troisième canalisation mettant en communication fluidique le premier réservoir et le deuxième réservoir, un deuxième dispositif électrique de pompage et de turbinage associé à la troisième canalisation, le deuxième dispositif étant configuré pour fonctionner selon plusieurs modes comprenant un mode de stockage d’énergie par pompage d’eau du deuxième réservoir vers le premier réservoir et un mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau, du premier réservoir vers le deuxième réservoir, et dans laquelle le système de génération d’énergie électrique photovoltaïque est configuré pour alimenter en énergie électrique, dans le mode de stockage d’énergie, le deuxième dispositif.

Le système de pompage et de turbinage est configuré pour alimenter en eau sous pression le dispositif de projection d’eau dans un mode de projection d’eau.

L’installation est configurée pour délivrer une puissance électrique de moins d’un mégawatt dans le mode de déstockage d’énergie par turbinage d’eau.

L’installation ici proposée bénéficie d’équipements préexistants ayant vocation à fournir une projection d’eau d’irrigation, d’arrosage ou de neige. Cette projection s’entend de tout dispositif permettant la génération d’un flux de flocons de neige, de toute irrigation ou de tout arrosage, qui peut se présenter sous forme de jet, ou encore de brume.

On notera que des installations de stockage et de déstockage d’énergie employant des réservoirs à différentes altitudes, parfois appelées « STEP » (Station de Transfert d’Energie Par Pompage) sont usuellement d’une capacité trop grande pour être considérées comme compatibles avec une installation de projection d’eau ou de neige ; par exemple, les pompes des « STEP » sont habituellement bien plus puissantes que celles d’un réseau d’arrosage ou de canons à neige. De même, les tuyaux, généralement en fonte, employés pour les STEP traditionnelles n’ont pas de sens dans le contexte de domaines agricoles, de golf, d’installations de neige de montagne, pour lesquels les canalisations sont souvent en matériau polymère, tel du polychlorure de vinyle (PVC) de faible diamètre. Au surplus, alors que les volumes d’eau déplacés par les installations de stockage et de déstockage d’énergie par STEP sont habituellement de plusieurs millions de mètres cubes par cycle, les réservoirs dédiés à la projection d’eau ou de neige sont typiquement de quelques milliers de mètres cubes, généralement au maximum de 100000 m ³ .

Dans le cadre de la présente invention, on pourra ainsi mettre en œuvre des moyens de taille plus limitées que ceux habituellement connus pour des STEP. Par exemple, cela peut comprendre au moins l’un des paramètres suivants : canalisations faites en matériau polymère et/ou de faible diamètre, notamment inférieur à 600 mm ; volume des réservoirs inférieur à 100000 m ³ , emploi de dispositifs de pompage et/ou de turbinage ayant une puissance électrique inférieure à 1MW, capacité de génération d’énergie électrique inférieure à 1 MW, dénivelé maximum entre deux réservoirs reliés par un dispositif de pompage et/ou de turbinage de 250 m ; ce dénivelé est avantageusement d’au moins 30 m. Un objet de l’invention est de fournir une installation mixte, en ce sens qu’elle permet une projection d’eau, mais aussi un stockage et un déstockage d’énergie. Un mode de stockage d’énergie est mis en œuvre lorsque de l’eau est déplacée d’un réservoir situé plus bas à un réservoir situé plus haut en altitude. À l’inverse, un mode de déstockage d’énergie est mis en œuvre par le passage d’eau d’un réservoir situé plus haut à un réservoir situé plus bas en altitude.

La figure 1 fournit un exemple d’installation servant à la projection d’eau et pouvant être modifiée pour servir d’installation mixte, en ajoutant une fonctionnalité liée au stockage et au déstockage d’énergie. Dans la représentation schématique illustrée, un premier réservoir 1 est disposé à une altitude H1. Il est associé à un premier dispositif de projection d’eau 41. Un tel dispositif 41 peut comprendre un canon à neige ou toute sortie permettant de projeter de l’eau, en particulier dans un contexte d’arrosage, par exemple avec une buse de projection et une canalisation en amont de la buse.

Un dispositif 11 sert à alimenter en eau le dispositif 41. À cet effet, il peut comprendre au moins une pompe.

Un deuxième réservoir 2 est représenté de façon analogue et est disposé à une deuxième altitude H2 strictement inférieure à H1. Toujours de façon similaire, un deuxième dispositif de projection d’eau 42 peut assurer une production de neige ou d’eau d’arrosage. Dans ce contexte, un deuxième dispositif 12 est associé au réservoir et au dispositif 42, et comprend typiquement au moins une pompe. L’exemple donné montre un troisième réservoir 3, un troisième dispositif de projection d’eau 43 et un dispositif 13, ici appelé premier dispositif 13. Le troisième réservoir 3 est situé à une troisième altitude H3 strictement inférieure à la deuxième altitude H2. On dispose ainsi d’un arrangement d’une pluralité de réservoirs situés à des altitudes différentes ce qui offre un dénivelé permettant de jouer sur l’énergie potentielle de l’eau présente dans l’un ou l’autre de ces réservoirs pour stocker ou déstocker de l’énergie par transfert de cette eau entre deux réservoirs.

La représentation de la figure 1 n’est aucunement limitative. En particulier, il est tout à fait possible qu’un seul ou seulement deux des réservoirs 1, 2, 3 soient équipés d’un dispositif de projection d’eau 41,42, 43. Dans ce contexte, il n’est pas non plus nécessaire que les trois dispositifs 11, 12,13 soient présents. Un seul est suffisant, associé au moins à un dispositif de projection d’eau de l’installation.

Dans certains cas, l’installation de projection d’eau pourra être préexistante, par exemple dans un contexte d’équipements de montagne pour la fabrication de neige de culture ou encore pour l’arrosage d’une étendue, tel qu’un parcours de golf. On pourra donc réutiliser une partie des moyens techniques existants pour associer la fonction de stockage et de déstockage d’énergie. Ainsi, la configuration initiale de l’installation pourra varier suivant le contexte applicatif.

À titre d’illustration, il est tout à fait possible que l’installation, avant d’être rendue mixte, soit équipée de canalisations reliant au moins certains réservoirs.

Par exemple, un réservoir peut être d’un volume plus important et servir de point de stockage principal. Des canalisations ont alors vocation à répartir l’eau au fur et à mesure des besoins dans les autres réservoirs.

La figure 2 fournit un exemple d’installation mixte réutilisant des réservoirs et d’autres moyens techniques ayant une destination de projection d’eau. Dans ce contexte, on retrouve les trois réservoirs de la figure 1, les trois dispositifs 11, 12, 13 ainsi que les trois dispositifs de projection 41, 42, 43. Au surplus, l’installation comporte, en outre à ce stade, une première canalisation 31 reliant le premier dispositif 13 au premier réservoir 1, de sorte à pomper de l’eau du troisième réservoir 3 en direction du premier réservoir 1. L’écoulement d’eau dans la canalisation 31 peut être conditionné par une vanne, comme représenté sous la référence 311 à la figure 2.

De manière équivalente, une liaison hydraulique existe entre le deuxième réservoir 2 et le premier dispositif 13 par une deuxième canalisation 32. Cette dernière peut aussi être équipée d’une vanne 312. On comprend que cet ensemble permet d’orienter de l’eau présente dans le troisième réservoir 3 vers au moins l’un parmi le premier réservoir 1 et le deuxième réservoir 2, respectivement par les canalisations 31 , 32. Avantageusement, ce pompage n’est opéré que vers un seul parmi le premier réservoir et le deuxième réservoir 2, si bien que l’une des vannes 311, 312 est fermée lorsque l’autre est ouverte. Éventuellement, une canalisation 21 peut relier le premier réservoir 1 et le deuxième réservoir 2, le deuxième dispositif 12 pouvant alors servir au pompage de l’eau en direction du premier réservoir 1. Comme précédemment, une vanne peut équiper cette canalisation.

L’invention ne fait pas d’hypothèse sur le type de canalisations mises en œuvre. Cependant, il pourra s’agir de canalisations de faible diamètre, de sorte à être compatibles avec des canalisations servant à l’irrigation, l’arrosage ou à la production de neige. Typiquement, on pourra utiliser des canalisations en matériau polymère, tel que du PVC et/ou avec des diamètres de tuyaux inférieurs à 600 mm.

On comprend que l’on peut tirer profit des dispositifs 11, 12, 13 pour exploiter des pompes servant à la projection d’eau, dans un contexte de stockage d’énergie, par transfert d’eau vers un réservoir situé plus en altitude.

En complément ou en alternative, au moins une autre pompe peut être présente dans au moins un des dispositifs 11, 12,13 pour assurer la fonction de pompage en mode de stockage d’énergie. Suivant une possibilité, au moins l’une des pompes présentes dans au moins un des dispositifs 11, 12, 13 est une pompe réversible ayant la fonction d’une turbine dans un mode de déstockage d’énergie, en faisant passer de l’eau d’un réservoir plus en altitude à un réservoir situé plus bas.

En complément ou en alternative, au moins un des dispositifs 11, 12, 13 comprend au moins une turbine, distincte de la ou des pompes, pour assurer la fonction de turbinage en mode de déstockage d’énergie.

L’ensemble de ces moyens de pompage et de turbinage est ici appelé système électrique de pompage et de turbinage. Ces moyens sont éventuellement regroupés dans un seul dispositif, par exemple le premier dispositif 13, mais peuvent aussi être répartis dans plusieurs dispositifs, tels que les dispositifs 11, 12, 13 représentés. Le système est électrique en ce sens que l’énergie alimentant les pompes est de nature électrique et que l’énergie fournie par le turbinage est de nature électrique.

On comprend que le mode de stockage d’énergie dans les réservoirs implique au moins une source d’alimentation électrique. Dans ce contexte, l’installation comporte un système 53 de génération d’énergie électrique photovoltaïque. Ce système comprend typiquement au moins un panneau photovoltaïque relié à un circuit de conversion de signal, par exemple à un onduleur, servant à fournir le signal électrique d’alimentation utile au fonctionnement d’au moins une partie du système électrique de pompage et de turbinage, en mode de pompage correspondant au stockage d’énergie. Le système électrique peut être centralisé, par exemple à proximité d’un dispositif 11, 12, 13 ou encore être réalisé en plusieurs parties réparties sur l’installation, par exemple à proximité d’autres dispositifs 11, 12, 13.

La figure 2 schématise aussi la capacité de délivrance d’énergie électrique en mode de déstockage, cette énergie pouvant être récupérée par un circuit de délivrance d’énergie électrique 6 et délivrée à un réseau électrique 7. Ce dernier réseau est par exemple lui-même relié à un réseau électrique plus large, tel qu’un réseau électrique national et/ou peut servir à alimenter une pluralité d’équipements électriques, comme par exemple les équipements électriques d’une station de montagne ou d’un club de golf. Bien entendu, le système de génération d’énergie électrique photovoltaïque 53 peut être en liaison, directe ou indirecte avec le circuit de délivrance 6 et/ou avec le réseau 7 pour fournir de l’énergie électrique à ce réseau en complément ou en alternative à la fourniture d’énergie électrique au système électrique de pompage et de turbinage. La figure 3 présente un exemple d’exploitation de l’énergie électrique issue du système photovoltaïque 53. Dans ce contexte, on rappelle l’exemple d’une station de montagne pour laquelle la consommation de l’ensemble des équipements électriques représente une puissance maximale évoluant telle que représentée sur le graphique, sur une année glissante. Pendant une certaine période, les équipements sont peu gourmands et représentent une puissance maximale correspondant à une valeur P- talon. Cela correspond typiquement à une consommation de basse saison. Pendant le reste du temps, les équipements électriques sont plus gourmands et représentent une puissance maximale correspondant à une valeur P-moyenne-ENSAISON. Cette puissance peut être par exemple au moins cinq fois, voire au moins dix fois supérieure à la puissance P-talon. Cette différence peut s’expliquer par le nombre d’occupants de la station, la consommation des remontées mécaniques, des restaurants, des canons à neige etc.

Dans ce contexte, suivant une réalisation préférée de l’invention, on utilise la valeur P-talon comme référence pour le dimensionnement de la puissance de turbinage et donc de l’énergie nécessaire au turbinage pour fonctionner toute la nuit. La puissance PV est déterminée, généralement largement supérieure à Ptalon (pour couvrir P talon le jour, tout en ayant suffisamment de surplus pour que la turbine couvre Ptalon le soir).

En saison, la consommation est jugée bien trop élevée pour que l’ensemble de l’énergie puisse être fourni par des panneaux photovoltaïques. Par contre, en basse saison, on peut chercher à maximiser l’autoproduction de la station, grâce à l’invention.

On notera par ailleurs que le fonctionnement en stockage et en déstockage d’énergie peut-être réalisé à des périodes complémentaires à celles de la projection d’eau. Par exemple, pour une station de montagne, l’autoproduction sera maximisée hors saison, c’est-à-dire pendant une période durant laquelle la fabrication de neige de culture est inexistante. Ainsi, notamment, on peut utiliser des pompes pour la projection d’eau en haute saison, et pour le stockage et le déstockage d’énergie, en basse saison.

En revenant au graphique de la figure 3, le système de génération d’énergie électrique photovoltaïque peut être configuré pour être capable de fournir une énergie excédentaire relativement aux besoins des équipements électriques de la station, ou au moins à certains instants. Par exemple, si les besoins des équipements de la station n’atteignent pas la puissance que peut atteindre le système photovoltaïque, une partie résiduelle de l’énergie électrique photovoltaïque peut être exploitée pour du stockage, par l’intermédiaire des réservoirs. C’est ce que représente la figure 3, avec des phases où la puissance P-talon est supérieure à la puissance consommée par la station, le delta libérant une capacité de stockage d’énergie. Volontairement, le système photovoltaïque est avantageusement surdimensionné par rapport à P-talon (par exemple au moins 200% de P-talon, voire au moins 300%) de façon à pouvoir répondre à P-talon le jour, mais également à stocker le surplus via les réservoirs et le système électrique de pompage et turbinage.

Ce stockage est utile, en particulier pour, en retour, récupérer de l’énergie dans des phases où le système photovoltaïque n’est pas capable de subvenir aux besoins en alimentation électrique. Typiquement le cas lorsque l’éclairement est insuffisant, voire inexistant, en particulier la nuit. Ce peut aussi être le cas lors de pics de consommation ponctuels.

On présente ci-après un exemple de fonctionnement de l’installation dans un mode de stockage d’énergie. Comme indiqué précédemment, cette phase de fonctionnement s’opère en utilisant un pompage d’eau générant de l’énergie potentielle, l’eau étant pompée d’un réservoir situé plus bas à un réservoir situé plus haut en altitude. Par exemple, en revenant au cas de la figure 2, ce pompage peut s’effectuer depuis le troisième réservoir 3 vers l’un et/ou l’autre des premier et deuxième réservoirs 1, 2.

Que l’installation comporte au moins trois réservoirs et une capacité de pompage depuis le troisième réservoir en direction des deux autres présente l’avantage d’offrir une importante flexibilité dans le fonctionnement. En particulier, l’installation peut s’adapter à différents niveaux de puissance disponibles pour le stockage d’énergie, fournis par le système de génération d’énergie électrique photovoltaïque.

Par exemple, si la puissance électrique nécessaire à une pompe du premier dispositif 13 pour pomper de l’eau en direction du premier réservoir 1 est supérieure à la puissance disponible issue du système photovoltaïque, il est possible que la puissance nécessaire pour le pompage depuis le troisième réservoir 3 vers le deuxième réservoir 2 puisse être fournie par le système photovoltaïque. Dans ce cas, le stockage de l’eau se fera vers le réservoir qui le permet. II est aussi possible que le stockage puisse être opéré en direction de plusieurs réservoirs, et par exemple vers les réservoirs 1, 2. Dans ce cas, on choisira de préférence le pompage vers le réservoir offrant l’énergie potentielle la plus forte. En particulier, on utilisera en priorité les moyens de pompage vers le réservoir pour lequel les moyens fournissent la puissance de pompage (puissance hydraulique) maximale. Cette puissance hydraulique peut être déterminée en calculant le produit de la puissance électrique d’alimentation disponible pour la pompe et du rendement de l’ensemble de la chaîne de pompage (pertes de charge dans les canalisations comprises).

Bien entendu, s’il n’est plus possible de pomper vers ce réservoir et/ou à ce niveau de puissance, le stockage est aiguillé vers un autre mode de fonctionnement, employant un autre réservoir de destination et/ou une autre pompe.

Pour réaliser ces déterminations et ces arbitrages, le système de pompage et de turbinage comprend avantageusement un contrôleur. Ce dernier peut comprendre des moyens informatiques structurels et logiciels ; il peut s’agir d’au moins un microprocesseur, d’au moins une mémoire, de préférence en partie non volatile, et d’au moins un programme d’ordinateur présentant des instructions pour opérer les phases de détermination et de commande utiles au système de pompage et de turbinage.

On fournit, en référence aux figures 4A à 4D, un exemple de données pouvant être utilisées pour déterminer des plages de fonctionnement d’au moins une pompe, dans l’exemple pour l’intégration dans le dispositif 13. Ces informations peuvent être issues de données fournies par le constructeur de la pompe.

Ainsi, la figure 4A représente une courbe mettant en relation des valeurs de hauteur manométrique totale notée HMT (reflétant une pression relative entre deux altitudes ; ici, H1-H3 et H2-H3) correspondant à la différence d’altitude entre deux réservoirs considérés, et des valeurs de débit en phase de stockage, dans les canalisations (ici, la valeur Q_3_1 reflète le débit dans la canalisation 31 et la valeur Q_3_2 reflète le débit dans la canalisation 32).

La figure 4B fournit une relation entre le débit, qui peut être déterminé par le graphique précédent, et la puissance hydraulique correspondante, ici respectivement P_3_1 et P_3_2.

La figure 4C reflète la variation du rendement d’une pompe en fonction du débit, dans le cas d’une pompe avec vanne, dans un fonctionnement laminaire.

Enfin, la figure 4D permet de suivre l’évolution de la puissance consommée par la pompe selon la valeur HMT.

Par exemple, en considérant ces courbes caractéristiques correspondant à une pompe P3 présente dans le premier dispositif 13, et les hypothèses suivantes :

H1 - H2 = 150m

H2 - H3 = 90m la pompe P3 peut fonctionner et alimenter le réservoir 1 avec un débit Q_3_1 et une puissance P3_1. P3 peut aussi fonctionner et alimenter le réservoir 2 avec un débit Q_3_2 et une puissance P3_2. Dans ces conditions, on va choisir d’alimenter l’un parmi les deux réservoirs possibles, de préférence sur la base d’un critère d’optimisation de la puissance utile (hydraulique) de la pompe. II est aussi possible d’étendre la capacité de sélection de fonctionnement d’un des dispositifs 11, 12, 13, en fonction de la puissance disponible depuis le système photovoltaïque et en fonction de l’efficacité de pompage offerte vers chacun des réservoirs possibles en ayant recours à des pompes additionnelles, présentant de préférence des caractéristiques de fonctionnement différentes. On augmente ainsi les points de fonctionnement possibles.

En complément, ou en alternative, on peut équiper au moins l’une des pompes d’un variateur de puissance.

La figure 5 est dans ce contexte. En effet, vers chacun des réservoirs, 2, il n’y a plus un point de fonctionnement unique mais, pour chaque réservoir, une plage de fonctionnement continue correspondant à une gamme de pourcentages de la puissance nominale (P_3_1 et P_3_2).

Dans cet exemple, le variateur permet de travailler entre 60 % et 100 % de P_3_1 vers le réservoir 1 depuis le réservoir 3 est de 30 % à 100 % de P_3_2 vers le réservoir 2 depuis le réservoir 3.

Avantageusement, à partir des courbes caractéristiques de la pompe dans des conditions nominales, on déduit les conditions de fonctionnement pour chaque point de fonctionnement (H MT, puissance) issues d’une variation de la vitesse de fonctionnement de la pompe grâce au variateur. Comme indiqué précédemment, un intérêt de l’invention, non limitatif, est de profiter des canalisations existantes d’une installation de projection d’eau pour les phases de stockage et de déstockage d’énergie. Dans ce contexte, considérant que ces canalisations seront rarement initialement configurées pour un tel mode opératoire énergétique, il est possible de fixer, selon la nature des conduits, un débit maximum de fonctionnement de la pompe. Ainsi, on évite un débit trop important qui met en danger le fonctionnement de la pompe et crée d’importantes pertes de charge. Par exemple, on pourra fixer une vitesse d’écoulement maximum dans une canalisation de ce type à 2 m/s.

Dans ces conditions, on peut trouver un débit maximal pour la première canalisation et pour la deuxième canalisation défini par le produit de la vitesse maximale d’écoulement autorisée par la section de la canalisation, dépendant de son diamètre. On en déduit alors une puissance maximale admissible pour chaque canalisation qui peut éventuellement être inférieure à la puissance maximale de fonctionnement de la pompe en tant que telle. Dans ce cas, la plage de fonctionnement en puissance de pompage du dispositif peut s’avérer inférieure, ou non, à la plage de fonctionnement complète de la pompe.

Ainsi, dans le cas de la figure 6A, les puissances maximales théoriquement offertes par la pompe P3 vers le réservoir 1 et vers le réservoir 2 (P_3_1 et P_3_2) sont inférieures aux puissances maximales admissibles par les canalisations, respectivement P_diam-MAX_1_3 et P_diam-MAX_2_3). Dans un tel contexte, la plage de fonctionnement utile de la pompe n’est pas limitée, aussi bien en direction du premier réservoir 1 qu’en direction du deuxième réservoir 2.

Au contraire, dans l’illustration de la figure 6B, la canalisation 32 n’est pas à même de supporter la puissance maximale possible de fonctionnement de la pompe P3 du dispositif 13. En effet, la valeur P_diam-MAX_2_3 y est inférieure à la valeur P_3_2. Dans ce cas, la plage de fonctionnement en puissance de pompage du premier dispositif 13 en direction du réservoir 2 ne comprendra pas les valeurs comprises entre P_diam-MAX_2_3 et P_3_2.

Grâce à ce raffinement, l’invention peut être mise en œuvre avec des canalisations offrant de faibles débits, sans impacter négativement le fonctionnement de la pompe considérée.

On notera que, dans les figures 5, 6A et 6B, les plages de fonctionnement correspondant à un pompage vers les deux réservoirs du haut se chevauchent, ce qui révèle que la pompe en question est utilisable pour un stockage en direction des deux réservoirs. Cette solution n’est pas exclusive et, dans d’autres situations, il est possible qu’une pompe ne permette qu’un fonctionnement en direction d’un seul réservoir. Dans ce cas, il conviendra d’employer une pluralité de pompes complémentaires.

De préférence, le contrôleur fournit un pilotage tenant compte d’au moins une partie, et avantageusement, de l’ensemble des paramètres indiqués ci-dessus. Lorsque la puissance délivrée par le système photovoltaïque est inférieure à la puissance demandée par les équipements électriques de la station (ou tout autre ensemble d’équipements formant un réseau local), l’ensemble de l’énergie photovoltaïque est absorbé par la station. Éventuellement, si la puissance délivrée par le système photovoltaïque est insuffisante, un déstockage d’énergie, depuis des réservoirs, peut être opéré pour la compléter. Le fonctionnement en mode de déstockage d’énergie sera détaillé plus loin.

Par contre, si la puissance du système photovoltaïque est supérieure à la puissance utile à l’ensemble des équipements électriques de la station (c’est-à-dire typiquement supérieure à la puissance P-talon), il existe une puissance résiduelle qui peut être exploitée pour le stockage d’énergie.

Dans ce contexte, l’installation va fonctionner en mode de stockage.

Le contrôleur va alors déterminer le fonctionnement le plus approprié dans ce mode, c’est-à-dire le réservoir qui est le meilleur candidat pour recevoir de l’eau et le meilleur placement dans la plage de fonctionnement en puissance de la pompe considérée. La sélection du meilleur réservoir employé peut aussi tenir compte d’un paramètre de niveau d’eau. Ainsi, on peut conditionner le pompage vers un réservoir pour ne pas dépasser un niveau maximum de ce dernier. On peut aussi conditionner le pompage depuis un réservoir pour ne pas enfoncer un seuil minimum de remplissage de ce dernier. Par exemple, on continuera à pomper le réservoir 3 jusqu’à un niveau minimal préfixé. Éventuellement, ce niveau minimal peut être lié à un volume d’eau nécessaire à l’utilisation en projection d’eau.

Bien entendu, l’exemple donné précédemment avec trois réservoirs et un pompage du plus bas vers les deux autres, par l’intermédiaire d’une pompe unique, peut être raffiné en mettant en œuvre des pompages depuis et/ou vers d’autres réservoirs et/ou avec d’autres pompes.

La remontée de l’eau lors des phases de stockage permet, ultérieurement, de recouvrer de l’énergie électrique en la redescendant, tout en opérant un turbinage.

Dans ce contexte, le système électrique de pompage et de turbinage comprend au moins une turbine dans au moins un dispositif, et par exemple dans le premier dispositif 13. Suivant une possibilité, la turbine est distincte de la ou les pompes. Suivant une autre possibilité, au moins l’une des pompes est réversible et est utilisée à titre de turbine lors du turbinage.

Comme précédemment, l’invention peut mettre en œuvre une pluralité de turbines, avantageusement présentant des caractéristiques différentes, de sorte à enrichir la plage de fonctionnement en puissance dans le mode turbinage.

Eventuellement, en mode de déstockage d’énergie, le turbinage peut s’opérer à puissance électrique délivrée constante, de préférence correspondant à la puissance P-talon. C’est en particulier le cas en l’absence de variateur. Si un variateur est présent, c’est le profil de consommation, et notamment la variation de la consommation autour de la valeur P_talon, qui permettra de décider le pilotage en turbinage le plus opportun.

Le fonctionnement de, ou, des turbines et le choix de la canalisation à utiliser pour le turbinage seront donc déterminés pour offrir les conditions les plus efficaces pour fournir cette puissance électrique à délivrer au réseau.

La figure 7 fournit un exemple de plage de fonctionnement d’une turbine, formée par une pompe réversible P3, soit depuis le premier réservoir vers le troisième, soit depuis le deuxième réservoir vers le troisième. Dans le cas des trois figures précédentes, la turbine comprend un variateur de puissance permettant d’établir, depuis chacun des réservoirs 1 et 2, des intervalles continus de points de fonctionnement potentiels. Dans cet exemple, une partie de la plage de fonctionnement en turbinage depuis le réservoir 2 est exclue avec l’hypothèse que cela correspondrait à une vitesse de turbinage incompatible avec la canalisation.

Comme dans les exemples des trois figures précédents en pompage, les plages de fonctionnement pour les deux réservoirs se chevauchent dans cet exemple, purement indicatif. Cela signifie que le turbinage peut s’effectuer depuis l’un ou l’autre des réservoirs.

De façon équivalente aux explications données en ce qui concerne le pompage, on pourra choisir de commencer par un turbinage depuis le réservoir pour lequel le turbinage est le plus efficace c’est-à-dire qui emploie le moins d’énergie hydraulique possible pour fournir la puissance de sortie de consigne, notamment P-talon. Il s’agira de la turbine offrant le meilleur rendement pour atteindre cette consigne, au sein de la plage de fonctionnement.

Comme pour le mode de pompage, s’il n’est plus possible d’utiliser l’eau depuis le réservoir optimal, on poursuit en vidant un autre réservoir, par ordre décroissant de rendement en turbinage.

Suivant une possibilité, on affecte un niveau d’eau minimal à chaque réservoir et on conditionne le fonctionnement à ce niveau. Ainsi, on peut préserver un niveau d’eau suffisant pour l’application de projection d’eau dans chaque réservoir qui est dédié à une telle utilisation. Suivant une autre possibilité, on s’arrange pour que les opérations de pompage ou de turbinage soient exécutées de sorte à atteindre un niveau d’eau dans chaque réservoir équivalent à celui existant la veille à un même horaire. Cette configuration permet des cycles diurnes replaçant cycliquement l’installation dans une même configuration de volume d’eau dans les réservoirs. Suivant une possibilité, l’ensemble du système électrique de pompage et de turbinage utilisé pour les modes de stockage et de déstockage d’énergie emploie des moyens également affectés à la projection d’eau. Par exemple, le premier dispositif 13 peut comprendre une pompe réversible utilisée soit pour la projection d’eau, soit pour le stockage de déstockage d’eau entre les réservoirs. Une situation alternative est possible, à savoir que les moyens de pompage et de turbinage utilisés pour le mode de stockage et le mode de déstockage d’énergie peuvent être distincts des pompes utilisées pour la projection d’eau. Une situation intermédiaire est aussi possible, à savoir que certains moyens de pompage du dispositif de projection d’eau sont réutilisés pour le stockage d’énergie mais que d’autres moyens sont ajoutés, en particulier pour étendre la plage de fonctionnement de l’installation ou encore pour équiper en moyens de pompage et de turbinage des réservoirs qui n’étaient pas liés à un dispositif de projection d’eau.

En ce qui concerne les canalisations, la situation est similaire. On peut ainsi éventuellement réutiliser l’intégralité des canalisations déjà présentes dans l’installation, ou encore les créer totalement pour la fonctionnalité de stockage et de déstockage d’énergie, ou encore compléter des canalisations existantes par d’autres canalisations. On notera qu’une canalisation s’entend d’une ligne de communication fluidique entre deux réservoirs et que cette canalisation peut elle-même comprendre plusieurs conduits ou tuyaux, s’étendant comme des parties parallèles de la canalisation.

On comprend que l’utilisation en projection d’eau et celle en stockage et en déstockage d’énergie opèrent en synergie.

Le fonctionnement est fortement prévisible, notamment en quantité d’énergie et en puissance susceptibles d’être délivrées à tout instant. Cette configuration est très complémentaire à l’emploi de panneaux photovoltaïques, dont la capacité énergétique est variable. Par exemple, on peut garantir la fourniture d’un certain niveau de puissance ou d’énergie sur des créneaux horaires précis.

D’autre part, l’invention permet de limiter, voire de supprimer, les pertes d’excédent de production électrique issues des panneaux photovoltaïques, cet excédent étant réutilisé pour le stockage

L’installation selon l’invention permet une production électrique décentralisée apte à réduire les pertes en ligne. Notamment, on peut alimenter un ensemble d’équipements situé à proximité. L’utilisation de machines tournantes, en particulier la nuit lors d’un turbinage à puissance constante, offre une grande inertie. L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par les revendications.