L’invention se rapporte au domaine technique des installations pour fabriquer de l’électricité de manière écologique à partir de la mise en mouvement d’un liquide par un gaz comprimé.

L’invention trouve notamment son application pour équiper un site fixe (e.g. une centrale, une habitation, une usine etc...) ou un appareil de transport mobile (maritime, terrestre, e.g. aéronef, sous-marin etc. . .).

Etat de la technique antérieure

Une installation connue de l’état de la technique, notamment du document US 4,767,938, comporte :

- un réservoir, contenant un liquide ;

- une première canalisation, comprenant : une extrémité supérieure, immergée dans le liquide, une extrémité inférieure, s’étendant en-dessous du réservoir, sous le sol ; la première canalisation présentant une section croissante de l’extrémité inférieure vers l’extrémité supérieure ;

- une deuxième canalisation, comprenant : une extrémité supérieure, s’étendant à partir du fond du réservoir, une extrémité inférieure, s’étendant sous le sol ;

- une turbine, de type hydroélectrique, reliée aux extrémités inférieures des première et deuxième canalisations ;

- des moyens d’injection, agencés pour injecter un gaz comprimé à l’extrémité inférieure de la première canalisation de manière à obtenir une vitesse d’écoulement du liquide dans la première canalisation depuis l’extrémité inférieure vers l’extrémité supérieure.

L’énergie cinétique du liquide, mis en mouvement par le gaz comprimé, est récupérée par la turbine après un écoulement du liquide depuis l’extrémité supérieure vers l’extrémité inférieure de la deuxième canalisation.

Une telle installation de l’état de la technique n’est pas entièrement satisfaisante dans la mesure où la turbine ne récupère pas l’énergie cinétique maximale du liquide mis en mouvement par le gaz comprimé. Exposé de l’invention

L’invention vise à remédier en tout ou partie aux inconvénients précités. A cet effet, l’invention a pour objet une installation pour fabriquer de l’électricité, comportant :

- un réservoir, contenant un liquide ;

- une canalisation, comprenant : une extrémité inférieure, immergée dans le liquide, une extrémité supérieure, émergeant du liquide ;

- une turbine à action, reliée à l’extrémité supérieure de la canalisation ;

- des moyens d’injection, agencés pour injecter un gaz comprimé à l’extrémité inférieure de la canalisation de manière à obtenir une vitesse d’écoulement du liquide dans la canalisation depuis l’extrémité inférieure vers l’extrémité supérieure.

Définitions

- Par « extrémité supérieure », on entend la portion d’extrémité de la canalisation qui présente la position la plus élevée dans le réservoir.

- Par « extrémité inférieure », on entend la portion d’extrémité de la canalisation qui présente la position la plus basse dans le réservoir.

Ainsi, une telle installation selon l’invention permet, grâce à la turbine à action reliée à l’extrémité supérieure de la canalisation (et non à l’extrémité inférieure comme dans l’état de la technique), de récupérer l’énergie cinétique maximale du liquide mis en mouvement (et accéléré) par le gaz comprimé. Il est essentiel que la turbine soit à action (et non à réaction) afin de turbiner le débit d’écoulement du mélange liquide/gaz, contrairement à une turbine à réaction qui ne turbine que le liquide.

A titre illustratif, une telle installation selon l’invention permet de générer une puissance électrique allant de quelques kW à quelques MW.

L’installation selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.

Selon une caractéristique de l’invention, les moyens d’injection sont configurés pour que l’extrémité supérieure de la canalisation possède un mélange de gaz et de liquide avec une proportion volumique de gaz comprise entre 20% et 70%, de préférence comprise entre 30% et 65%. Ainsi, un avantage procuré par une telle proportion volumique de gaz est d’éviter une détente isenthalpique du gaz dans la canalisation qui ne permettrait pas de récupérer efficacement l’énergie fournie au gaz, et par là-même ne permettrait pas d’obtenir une vitesse d’écoulement satisfaisante du liquide dans la canalisation depuis l’extrémité inférieure vers l’extrémité supérieure. En effet, lorsque le gaz est présent en trop grande quantité, celui-ci ne peut transmettre son énergie au liquide du fait de la formation de couloirs gazeux. Or, une telle proportion volumique de gaz autorise une détente proche d’une détente isentropique du gaz dans la canalisation de manière à obtenir une vitesse d’écoulement satisfaisante du liquide dans la canalisation depuis l’extrémité inférieure vers l’extrémité supérieure. On choisira une proportion de gaz comprise approximativement entre 60% et 70% afin d’obtenir le maximum de puissance de l’installation. Il est également possible de choisir une proportion de gaz inférieure à 60% avec une puissance générée plus faible mais avec un meilleur rendement. En revanche, lorsque la proportion volumique de gaz est inférieure à 20%, la quantité d’énergie contenue dans le gaz devient insuffisante pour accélérer de manière significative le liquide et obtenir un bilan positif du fait des différents rendements des moyens d’injection et de la turbine, et des pertes de charge.

Selon une caractéristique de l’invention, les moyens d’injection comportent :

- un tube d’injection, connecté à l’extrémité inférieure de la canalisation, et de préférence isolé thermiquement ;

- un compresseur, agencé pour fournir le gaz comprimé dans le tube d’injection.

Ainsi, un avantage procuré par le fait d’isoler thermiquement le tube d’injection (isolé du liquide lorsque le tube d’injection s’étend à l’intérieur du réservoir ou isolé du milieu extérieur lorsque le tube d’injection s’étend en partie à l’extérieur du réservoir) est de pouvoir conserver une température élevée du gaz à l’extrémité inférieure de la canalisation, et donc conserver au mieux l’énergie fournie au gaz lors de la compression.

Selon une caractéristique de l’invention, le compresseur présente une vitesse de rotation adaptée pour que l’extrémité supérieure de la canalisation possède un mélange de gaz et de liquide avec une proportion volumique de gaz comprise entre 20% et 70%, de préférence comprise entre 30% et 65%.

Selon une caractéristique de l’invention, le réservoir présente une section à valeur constante, notée å ; et les moyens d’injection comportent un dispositif Venturi, monté à l’extrémité inférieure de la canalisation, et présentant une section, notée s, vérifiant : Ainsi, un avantage procuré par le dispositif Venturi est de réduire la pression d’injection (i.e. la pression du gaz à l’extrémité inférieure de la canalisation au niveau de la section s du dispositif Venturi), et de pouvoir contrôler le débit du gaz injecté à l’extrémité inférieure de la canalisation. C’est ainsi qu’un tel dispositif Venturi avec une section s vérifiant la relation s < S/4 permet une excellente répartition du gaz au sein du liquide afin de favoriser le transfert d’énergie au liquide lors de la détente du gaz dans la canalisation.

Selon une caractéristique de l’invention, la vitesse de rotation du compresseur est adaptée à la section s du dispositif Venturi pour que l’extrémité supérieure de la canalisation possède un mélange de gaz et de liquide avec une proportion volumique de gaz comprise entre 20% et 70%, de préférence comprise entre 30% et 65%.

Selon une caractéristique de l’invention, la canalisation s’étend suivant une direction verticale, et le réservoir est fixe.

Ainsi, un avantage procuré est d’utiliser le différentiel de densité volumique d’énergie potentielle de gravité entre le liquide du réservoir et le mélange liquide/ gaz circulant dans la canalisation, et ce afin d’assister le gaz à mettre en mouvement le liquide dans la canalisation depuis l’extrémité inférieure vers l’extrémité supérieure. Ce différentiel de densité volumique d’énergie potentielle de gravité peut se traduire selon la formule (p — p ') g h où :

- p'est la densité volumique du mélange liquide/gaz circulant dans la canalisation,

- p est la densité volumique du liquide dans le réservoir,

- g est l’accélération normale de la pesanteur terrestre,

- h est la hauteur de la canalisation, On peut estimer que la valeur de la vitesse d’écoulement du liquide dans la canalisation obéit à la formule de Torricelli, c'est-à-dire est approximativement égale à ·

Selon une caractéristique de l’invention, le réservoir est mobile en rotation autour d’un axe de rotation vertical ; la canalisation étant solidaire en rotation du réservoir ; l’extrémité supérieure de la canalisation étant proximale par rapport à l’axe de rotation, l’extrémité inférieure de la canalisation étant distale par rapport à l’axe de rotation.

Ainsi, un avantage procuré est d’utiliser la force centripète (et non l’accélération normale de la pesanteur terrestre comme dans le cas où le réservoir est fixe) exercée sur l’extrémité inférieure de la canalisation pour assister le gaz à mettre en mouvement le liquide dans la canalisation depuis l’extrémité inférieure vers l’extrémité supérieure. L’utilisation de la force centripète permet d’obtenir des valeurs d’accélération supérieures (voire très supérieures e.g. un facteur 10 à 1000) à l’accélération normale de la pesanteur terrestre.

Selon une caractéristique de l’invention, l’installation comporte des moyens d’entraînement motorisés agencés pour entraîner en rotation le réservoir autour de l’axe de rotation vertical ; le réservoir étant réalisé sous la forme d’un bras d’entraînement à l’intérieur duquel est montée solidaire l’extrémité inférieure de la canalisation ; le bras d’entraînement étant muni d’au moins une ouverture conformée pour recevoir le liquide de sorte que l’extrémité inférieure de la canalisation est immergée dans le liquide.

Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir une installation compacte dans la mesure où l’extrémité inférieure de la canalisation est immergée dans le liquide, à l’intérieur du réservoir formé par le bras d’entraînement.

Selon une caractéristique de l’invention, la canalisation comporte une partie horizontale comprenant l’extrémité inférieure ; la partie horizontale étant munie d’au moins une cloison interne, de préférence de forme hélicoïdale.

Ainsi, un avantage procuré par la ou les cloisons est de pouvoir limiter la séparation du mélange liquide/gaz occasionné par effet centrifuge.

Selon une caractéristique de l’invention, l’installation comporte un carter de protection agencé pour envelopper le réservoir et la turbine à action.

Ainsi, un avantage procuré est d’obtenir une installation en circuit fermé, protégé du milieu extérieur. Le carter de protection est avantageusement agencé pour envelopper également le compresseur. L’installation peut ainsi fonctionner à pression constante, et s’affranchir des conditions extérieures.

Selon une caractéristique de l’invention, l’installation comporte un bac de réception agencé en aval de la turbine à action pour réceptionner le mélange de gaz et de liquide.

Ainsi, un tel bac de réception, avec une section adaptée, permet de réduire la vitesse d’écoulement (verticale) du liquide en aval de la turbine à action. Lorsque le réservoir est mobile en rotation autour d’un axe vertical, le bac de réception est solidaire en rotation du réservoir afin de favoriser la séparation du mélange liquide/gaz par la centrifugation du mélange. Selon une caractéristique de l’invention, le bac de réception est muni d’une vis d’Archimède agencée pour guider le liquide du mélange vers la ou les ouvertures du bras d’entraînement.

Ainsi, un avantage procuré est d’être assuré de pouvoir récupérer le liquide malgré des accélérations négatives dans la direction verticale, ce qui est susceptible de se produire lorsque l’installation équipe un appareil de transport mobile tel qu’un véhicule terrestre ou un aéronef.

Selon une caractéristique de l’invention, la canalisation est munie de structures de type nid d’abeilles conformées pour confiner le gaz avec le liquide.

Ainsi, un avantage procuré est de limiter la séparation du mélange liquide/gaz, en particulier lorsque la canalisation présente des portions non-verticales ou lorsque le réservoir est mobile en rotation.

Selon une caractéristique de l’invention, le liquide est sélectionné parmi l’eau, l’eau glycolée, le formiate de potassium, le formiate de césium, un mélange de formiate de potassium et de formiate de césium.

Ainsi, un avantage procuré par l’eau glycolée, le formiate de potassium et le formiate de césium est d’avoir une densité supérieure à l’eau, tout en conservant des viscosités acceptables. Ainsi, de tels liquides permettent, pour un gaz donné et à hauteur de canalisation fixée, d’augmenter le différentiel de densité volumique d’énergie potentielle de gravité (entre le liquide du réservoir et le mélange liquide/gaz circulant dans la canalisation) par rapport à l’eau, et par là-même d’augmenter la puissance générée. Autrement dit, de tels liquides permettent, par rapport à l’eau, de réduire la hauteur de la canalisation tout en générant la même puissance. En outre, un avantage procuré par l’eau glycolée, le formiate de potassium et le formiate de césium est de geler à des températures nettement inférieures à 0°C.

Brève description des dessins

D’autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans l’exposé détaillé de différents modes de réalisation de l’invention, l’exposé étant assorti d’exemples et de références aux dessins joints.

Figure 1 est une vue schématique d’une installation selon l’invention, illustrant un premier mode de réalisation où le réservoir est fixe.

Figure 2 est une vue schématique d’une installation selon l’invention, illustrant un deuxième mode de réalisation où le réservoir est mobile en rotation. Exposé détaillé des modes de réalisation

Les éléments identiques ou assurant la même fonction porteront les mêmes références pour les différents modes de réalisation, par souci de simplification.

Un objet de l’invention est une installation pour fabriquer de l’électricité, comportant :

- un réservoir 1, contenant un liquide 10 ;

- une canalisation 2, comprenant : une extrémité inférieure 20, immergée dans le liquide 10, une extrémité supérieure 21, émergeant du liquide 10 ;

- une turbine à action 3, reliée à l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2 ;

- des moyens d’injection, agencés pour injecter un gaz 4 comprimé à l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2 de manière à obtenir une vitesse d’écoulement du liquide 10 dans la canalisation 2 depuis l’extrémité inférieure 20 vers l’extrémité supérieure 21.

Réservoir et liquide

Le réservoir 1 peut être au sol, enterré ou hors-sol (surélevé). Le réservoir 1 peut être formé par un barrage, par les contours d’un lac, ou encore par une structure de type château d’eau. Le réservoir 1 présente avantageusement une section supérieure à un seuil en-deçà duquel des bulles de gaz 4 sont entraînées en aval de la turbine à action 3 vers le fond du réservoir 1. Ainsi, une section du réservoir 1 supérieur à un tel seuil permet de fortement limiter un potentiel entraînement des bulles de gaz 4 en aval de la turbine à action 3 vers le fond du réservoir 1.

Le liquide 10 est avantageusement sélectionné parmi l’eau, l’eau glycolée, le formiate de potassium, le formiate de césium, un mélange de formiate de potassium et de formiate de césium. Bien entendu, d’autres liquides 10 peuvent être utilisés, de préférence ayant une densité supérieure à l’eau, tout en conservant des viscosités acceptables. Par exemple, le liquide 10 peut être une huile thermiquement stable entre 250°C et 300°C. Par « thermiquement stable », on entend que l’huile ne subit ni changement d’état (pression de vapeur saturante suffisamment faible), ni dégradation thermique.

Moyens d’injection

Le gaz 4 comprimé est préférentiellement de l’air.

Les moyens d’injection comportent avantageusement :

- un tube d’injection 5, connecté à l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2 ; - un compresseur 6, agencé pour fournir le gaz 4 comprimé dans le tube d’injection 5.

Le tube d’injection 5 est avantageusement isolé thermiquement du liquide 10 (lorsque le tube d’injection 5 s’étend à l’intérieur du réservoir 1) de sorte que toute la chaleur contenue dans le gaz 4 au niveau du compresseur 6 (ou au niveau du dernier étage dans le cas d’un compresseur 6 multi-étagé) peut être restituée à l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2. Lorsque le tube d’injection s’étend en partie à l’extérieur du réservoir 1, le tube d’injection 5 est avantageusement isolé thermiquement du milieu extérieur. Pour ce faire, le tube d’injection 5 est avantageusement entouré d’un isolant thermique sélectionné parmi une poudre d’alumine, la perlite, la laine de roche, le vide, le liège, une fibre céramique. Le tube d’injection 5 peut s’étendre entièrement à l’intérieur du réservoir 1. Selon une variante, le tube d’injection 5 peut comporter une partie s’étendant en dehors du réservoir 1.

Les moyens d’injection sont avantageusement configurés pour que l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2 possède un mélange de gaz 4 et de liquide 10 avec une proportion volumique de gaz 4 comprise entre 20% et 70%, de préférence comprise entre 30% et 65%. Pour ce faire, le compresseur 6 présente une vitesse de rotation adaptée pour que, en régime permanent, l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2 possède un mélange de gaz 4 et de liquide 10 avec une proportion volumique de gaz 4 comprise entre 20% et 70%, de préférence comprise entre 30% et 65%.

Le réservoir 1 présente avantageusement une section à valeur constante, notée å. Les moyens d’injection comportent avantageusement un dispositif Venturi 7, monté à l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2, et présentant une section, notée s, vérifiant : s < S/4.

En présence du dispositif Venturi 7, la vitesse de rotation du compresseur 6 est avantageusement adaptée à la section s du dispositif Venturi 7 pour que, en régime permanent, l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2 possède un mélange de gaz 4 et de liquide 10 avec une proportion volumique de gaz 4 comprise entre 20% et 70%, de préférence comprise entre 30% et 65%. Lorsque la pression au niveau du dispositif Venturi 7 est inférieure à 4 bars, le compresseur 6 peut être mono-étagé. Lorsque la pression au niveau du dispositif Venturi 7 est supérieure à 4 bars, le compresseur 6 est préférentiellement multi- étagé. On refroidit le gaz 4 sur tous les étages du compresseur 6, excepté le dernier étage, afin de se rapprocher d’une compression isotherme moins consommatrice d’énergie. A titre d’exemple, le gaz 4 comprimé sortant du compresseur 6 peut être de l’ordre de 250°C. Le compresseur 6 est de préférence adapté c'est-à-dire que la pression obtenue en sortie du compresseur 6 correspond à la pression au niveau du dispositif Venturi 7 et aux pertes de charge. Lorsque le compresseur 6 est adapté, la vitesse de rotation du compresseur 6 et le taux de compression interne sont avantageusement adaptées à la section s du dispositif Venturi 7 pour que, en régime permanent, l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2 possède un mélange de gaz 4 et de liquide 10 avec une proportion volumique de gaz 4 comprise entre 20% et 70%, de préférence comprise entre 30% et 65%.

Le dispositif Venturi 7 est un injecteur Venturi choisi en fonction de la section, notée S, de la canalisation 2. Le dispositif Venturi 7 présente une surface interne possédant une zone d’étranglement de section s, et délimitant une chambre de mélange du liquide 10 et du gaz 4. Le dispositif Venturi 7 est avantageusement monté à l’intérieur de l’extrémité inférieure 20 de la canalisation lorsque la section S de la canalisation 2 est inférieure à 200 mm. A titre d’exemple non limitatif, on pourra choisir un dispositif Venturi 7 de type trompe à eau inversé. Le dispositif Venturi 7 est avantageusement monté à l’extérieur de l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2 lorsque la section S de la canalisation 2 est comprise entre 200 mm et 500 mm. Lorsque la section S de la canalisation 2 est supérieure à 500 mm, les moyens d’injection comportent avantageusement :

- un premier dispositif Venturi 7 monté à l’intérieur de l’extrémité inférieure 20 de la canalisation,

- un second dispositif Venturi 7 monté à l’extérieur de l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2.

Par ailleurs, on choisira avantageusement S et s de sorte que la différence (S-s) correspond à la section nécessaire pour faire passer le gaz 4 à la pression du dispositif Venturi 7. En d’autres termes, on choisira avantageusement S et s de sorte que la vitesse d’écoulement du liquide 10 à la section s du dispositif Venturi 7 est égale à la vitesse d’écoulement du mélange liquide 10/ gaz 4 en aval du dispositif Venturi 7.

Canalisation avec réservoir fixe

Selon un premier mode de réalisation illustré à la figure 1, la canalisation 2 s’étend suivant une direction verticale, et le réservoir 1 est fixe. La canalisation 2 s’étend à l’intérieur du réservoir 1. La canalisation 2 est fixe par rapport au réservoir 1. La canalisation 2 peut être montée solidaire du réservoir 1. La canalisation 2 présente une hauteur supérieure à un seuil au-delà duquel l’installation peut produire plus d’électricité qu’elle n’en consomme. Comme évoqué précédemment, on peut estimer que la valeur de la vitesse d’écoulement du liquide 10 dans la canalisation 2 obéit à la formule de Torricelli, c'est-à-dire est approximativement égale g est l’accélération normale de la pesanteur terrestre, - h est la hauteur de la canalisation 2,

- p'est la densité volumique du mélange liquide 10/gaz 4 circulant dans la canalisation,

- p est la densité volumique du liquide 10 dans le réservoir 1,

La canalisation 2 présente préférentiellement une hauteur supérieure ou égale à 30 m lorsque le liquide 10 est de l’eau. La canalisation 2 peut présenter une section S constante. La canalisation 2 peut présenter une section S décroissante de l’extrémité inférieure 20 vers l’extrémité supérieure 21 afin d’augmenter la vitesse d’écoulement du liquide 10 dans la canalisation 2 (depuis l’extrémité inférieure 20 vers l’extrémité supérieure 21) par rapport à une section S constante. La canalisation 2 peut avoir une forme conique de manière à présenter une section S décroissante de l’extrémité inférieure 20 vers l’extrémité supérieure 21.

Le tube d’injection 5 comprend avantageusement une portion verticale 50 qui s’étend préférentiellement à l’intérieur du réservoir 1, immergée dans le liquide 10. Un avantage procuré est de pouvoir déporter le compresseur 6, et par là-même de faciliter sa mise en place. En effet, selon la nature du réservoir 1, il peut être délicat de disposer le compresseur 6 au voisinage de l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2.

La canalisation 2 est avantageusement munie de structures de type nid d’abeilles (non illustrées) conformées pour confiner le gaz 4 avec le liquide 10. Chaque structure de type nid d’abeilles délimite des motifs présentant avantageusement une section inférieure ou égale à un dixième de la section S de la canalisation 2, et ce afin de limiter fortement la séparation du mélange liquide 10/gaz 4, en particulier lorsque la canalisation 2 présente des portions non- verticales.

La canalisation 2 forme avantageusement une paroi au moins partiellement isolée thermiquement, de préférence totalement isolée thermiquement. Pour ce faire, la canalisation 2 peut présenter une surface externe en tout ou partie isolée thermiquement. Un avantage procuré est de pouvoir conserver une température élevée du gaz 4 dans la canalisation 2, et donc conserver au mieux l’énergie fournie au gaz 4 lors de la compression. Le fait de conserver une température élevée du gaz dans la canalisation 2 permet de limiter la densité volumique p' du mélange liquide 10/gaz 4 circulant dans la canalisation 2. Il en résulte une vitesse d’écoulement du liquide 10 élevée dans la canalisation 2 (cf. supra, formule de Toricelli avec p'« p).

La canalisation 2 présente avantageusement une surface interne hydrophobe afin d’augmenter la vitesse d’écoulement du liquide 10 dans la canalisation 2 en réduisant son adhérence. Pour ce faire, la surface interne de la canalisation 2 peut être munie d’un revêtement hydrophobe, par exemple réalisé en polytétrafluoroéthylène.

Canalisation avec réservoir mobile en rotation

Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 2, le réservoir 1 est mobile en rotation autour d’un axe de rotation vertical. La canalisation 2 est montée solidaire en rotation du réservoir 1. La canalisation 2 est donc fixe par rapport au réservoir 1. L’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2 est proximale par rapport à l’axe de rotation tandis que l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2 est distale par rapport à l’axe de rotation.

L’installation comporte avantageusement des moyens d’entraînement motorisés agencés pour entraîner en rotation le réservoir 1 autour de l’axe de rotation vertical. Le réservoir 1 est avantageusement réalisé sous la forme d’un bras d’entraînement 8 à l’intérieur duquel est montée solidaire l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2. Le bras d’entraînement 8 est agencé pour entraîner en rotation la canalisation 2 autour de l’axe de rotation vertical. Le bras d’entraînement 8 est avantageusement muni d’au moins une ouverture 80 conformée pour recevoir le liquide 10 de sorte que l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2 est immergée dans le liquide 10.

La canalisation 2 comporte avantageusement une première partie 22, horizontale, comprenant l’extrémité inférieure 20. La première partie 22 de la canalisation 2 peut s’étendre à l’intérieur du bras d’entraînement 8. Selon une alternative, la première partie 22 de la canalisation 2 peut s’étendre à l’extérieur du bras d’entraînement 8, excepté l’extrémité inférieure 20 qui doit être immergée dans le liquide 10, par exemple à l’aide d’un raccord coudé. La première partie 22 horizontale de la canalisation 2 est avantageusement munie d’au moins une cloison interne (non illustrée), de préférence de forme hélicoïdale. A titre de variante, la première partie 22 horizontale de la canalisation 2 peut être munie de structures de type nid d’abeilles (non illustrées) conformées pour confiner le gaz 4 avec le liquide 10. La canalisation 2 comporte avantageusement une seconde partie 23, comprenant l’extrémité supérieure 21, et s’étendant en saillie du bras d’entraînement 8. Les première et seconde parties 22, 23 de la canalisation 2 sont avantageusement isolées thermiquement. Pour ce faire, les première et seconde parties 22, 23 de la canalisation 2 peuvent présenter une surface externe isolée thermiquement. La canalisation 2 présente avantageusement une surface interne hydrophobe afin d’augmenter la vitesse d’écoulement du liquide 10 dans la canalisation 2 en réduisant son adhérence. Pour ce faire, la surface interne de la canalisation 2 peut être munie d’un revêtement hydrophobe, par exemple réalisé en polytétrafluoroéthylène. Le bras d’entraînement 8 est avantageusement muni d’organes de renfort 81 agencés pour maintenir en position la partie horizontale 22 de la canalisation 2 par rapport au bras d’entraînement 8. De tels organes de renfort 81 permettent d’assurer la résistance mécanique de la canalisation 2.

Les moyens d’entraînement motorisés comportent un moteur M configuré pour mettre en rotation le bras d’entraînement 8 autour de l’axe de rotation vertical, et maintenir la vitesse de rotation constante. A titre d’exemple, la mise en rotation du bras d’entraînement 8 par le moteur M peut être assurée par des engrenages ou par une courroie. Le moteur M est configuré pour maintenir une vitesse de rotation du bras d’entraînement 8 adaptée de sorte que la force centripète exercée sur l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2 assiste le gaz 4 à mettre en mouvement le liquide 10 dans la canalisation 2 depuis l’extrémité inférieure 20 vers l’extrémité supérieure 21.

Le bras d’entraînement 8 est avantageusement muni d’un capot adapté pour réduire les frottements du bras d’entraînement 8 dans l’air. Le capot peut être réalisé sous la forme d’une roue lenticulaire.

Le tube d’injection 5 comporte :

- une première portion 51, solidaire en rotation du bras d’entraînement 8, et connectée à l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2 ;

- une seconde portion 52, fixe, et connectée au compresseur 6.

Les première et seconde portions 51, 52 du tube d’injection 5 sont raccordées entre elles par l’intermédiaire d’un raccord tournant 500. Le raccord tournant 500 est avantageusement isolé thermiquement du milieu dans lequel il se trouve.

Le réservoir 1 peut être réalisé sous la forme d’un ensemble de bras d’entraînement 8, de préférence un nombre pair (par exemple 4 ou 6), agencés pour entraîner en rotation plusieurs canalisations 2 autour d’un axe de rotation vertical. Le réservoir 1 est avantageusement réalisé sous la forme d’un nombre pair de bras d’entraînement 8 car plus facile à réaliser et à équilibrer. Les bras d’entraînement 8 de l’ensemble sont avantageusement solidaires entre eux (par exemple par soudage) de manière à réduire les efforts s’exerçant sur eux.

Turbine à action

Par définition, la turbine à action 3 est reliée à l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2 de manière à être mise en mouvement par un jet du liquide 10 sortant de l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2, comme illustré aux figures 1 et 2. Au contraire, une turbine à réaction nécessite une immersion des aubes à l’intérieur de la canalisation 2. En d’autres termes, la turbine à action 3 présente des aubes agencées à l’extérieur de la canalisation 2 de manière à être mises en mouvement par un jet du liquide 10 sortant de l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2.

Lorsque le liquide 10 est de l’eau, la turbine à action 3 est de type hydraulique. La turbine à action 3 peut être sélectionnée parmi une turbine Pelton, une turbine Banki, une turbine Turgo.

Lorsque le réservoir 1 est fixe, la turbine à action 3 est de préférence une turbine Banki car la vitesse d’écoulement du liquide 10 en sortie de la canalisation 2 (i.e. sortant de l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2) est relativement faible (de l’ordre de quelques dizaines de m/s). Comme illustré à la figure 1, les aubes de la turbine à action 3 sont agencées de manière à faire face à l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2, à distance du liquide 10. Autrement dit, les aubes de la turbine à action 3 sont agencées en regard de l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2, à distance du liquide 10.

Lorsque le réservoir 1 est mobile en rotation, la turbine à action 3 est de préférence sélectionnée parmi une turbine Pelton et une turbine Turgo.

Lorsque le réservoir 1 est fixe, l’installation peut comporter un ensemble de turbines à action 3 alimentées par la canalisation 2, et ce pour réduire les coûts d’infrastructure. Chaque turbine à action 3 de l’ensemble est reliée à l’extrémité supérieure 21 de la canalisation 2.

Lorsque le réservoir 1 est fixe, l’installation peut comporter :

- un ensemble de canalisations 2,

- un ensemble de turbines à action 3, chaque turbine à action 3 étant dédiée à une canalisation 2.

Lorsque le réservoir 1 est mobile en rotation, la turbine à action 3 présente avantageusement un diamètre, noté D, vérifiant :

D < L/5, où L est la longueur du bras d’entraînement (i.e. la dimension selon la direction horizontale). Un tel dimensionnement permet de diminuer la vitesse (tangentielle) du bras d’entraînement au niveau de la turbine à action 3, et également d’éviter de perdre de l’énergie pour mettre en rotation le liquide 10.

La turbine à action 3 est munie d’une génératrice 30 permettant de convertir l’énergie cinétique du liquide 10 en énergie électrique.

Bac de réception du mélange liquide/gaz

L’installation comporte avantageusement un bac de réception 9 agencé en aval de la turbine à action 3 pour réceptionner le mélange de gaz 4 et de liquide 10. Lorsque le réservoir 1 est fixe, le bac de réception 2 présente une section adaptée de sorte que vitesse d’écoulement du liquide 10 est réduite à une vitesse inférieure à 0,2 m/s. Le bac de réception 9 est avantageusement recouvert d’un capot afin d’éviter les pertes par brumisation. Lorsque le réservoir 1 est mobile en rotation, le bac de réception 9 est solidaire en rotation du réservoir 1. Le bac de réception 9 est avantageusement muni d’une vis d’Archimède 90 agencée pour guider le liquide 10 du mélange vers la ou les ouvertures 80 du bras d’entraînement 8. Le bac de réception 9 est agencé au-dessus du bras d’entraînement 8, à une hauteur adaptée de sorte que le liquide 10 sortant du bac de réception 9 peut acquérir une vitesse d’écoulement satisfaisante à l’intérieur du bras d’entraînement 8 jusqu’à atteindre l’extrémité inférieure 20 de la canalisation 2.

Equipements additionnels

L’installation comporte avantageusement un coalesceur agencé en aval de la turbine à action 3 pour séparer le mélange de gaz 4 et de liquide 10. Ainsi, un avantage procuré est d’éviter des pertes de liquide 10, et éventuellement de pouvoir recycler le gaz 4.

L’installation peut comporter une batterie B adaptée pour stocker de manière temporaire l’énergie électrique produite par l’installation, ce qui est particulièrement utile lorsque l’installation équipe un appareil de transport mobile, et pour assurer un redémarrage.

L’installation peut comporter des vannes, des soupapes, des clapets anti-retour, un bac de rétention du liquide 10, des vannes de mise à niveau automatique du liquide 10 qui peuvent être utiles au bon fonctionnement de l’installation.

L’installation comporte avantageusement un carter de protection agencé pour envelopper le réservoir 1 et la turbine à action 3. Le carter de protection est avantageusement agencé pour envelopper également le compresseur 6.

L’invention ne se limite pas aux modes de réalisation exposés. L’homme du métier est mis à même de considérer leurs combinaisons techniquement opérantes, et de leur substituer des équivalents.