Thermogravitational device for electricity generation
Dispositif thermogravitationnel de génération d'électricité
Résumé
The invention is based on thermogravitational cycles for the generation of electrical energy from thermal energy, more precisely from a renewable hot source or fatal heat that is unused and therefore lost during the operation of an industrial device or process. It also addresses the drawbacks of Organic Fluid Rankine Cycles (ORC), i.e. the need for prior power supply to operate a pump or compressor. This thermo-gravitational electricity generating device comprises a linear electrical generator formed by a winding and at least one magnetic dipole moved relative to this winding, making it possible to generate an electrical voltage from the movement of the magnetic dipole relative to this winding. At least one movable element is immersed in a volume of a transport fluid contained in a tank between a low point and a high point, the transport fluid having a temperature at the low point higher than the temperature at the high point. Each movable element comprises a body forming a receptacle providing a volume for receiving a useful quantity of a working fluid. The body forming the working fluid receptacle has a closed or semi-closed design to retain the useful quantity of working fluid within the receptacle during changes in density of the working fluid causing upward and downward movement of the movable magnetic device in the volume of transport fluid. This design of the body guarantees a reliable, regular and durable operation of the electric generator because the same useful quantity of working fluid is maintained in the receptacle of each movable magnetic dipole during each cycle of electric power generation, i.e. during each upward and downward movement of the movable magnetic device in the volume of transport fluid. Thanks to this design of the body and the use of a suitable working fluid, the thermo-gravitational generator operates in a closed cycle without any external equipment likely to consume electrical energy, such as a condenser or a pump. In a preferred mode of realization of the invention, the transport fluid is water and the working fluid is a semi-fluorinated or perfluorinated organic fluid with a boiling temperature lower than 100°C at the hydrostatic pressure at the low point of the tank.
L'invention est basée sur des cycles thermogravitationnels pour la génération d’énergie électrique à partir d’énergie thermique, plus précisément d’une source chaude renouvelable ou de la chaleur fatale inutilisée et donc perdue durant le fonctionnement d’un dispositif ou d'un procédé industriel. Elle vise en outre à remédier aux inconvénients des cycles de Rankine à fluide organique (ORC), à savoir la nécessité d'une alimentation électrique préalable pour actionner une pompe ou un compresseur. Ce dispositif thermo-gravitationnel de génération d’électricité comprend générateur électrique linéaire formé par un enroulement et au moins un dipôle magnétique mis en mouvement par rapport à cet enroulement, permettant de générer une tension électrique à partir du mouvement du dipôle magnétique par rapport à cet enroulement. Au moins un élément mobile est plongé dans un volume d’un fluide de transport contenu dans un réservoir entre un point bas et un point haut, le fluide de transport ayant une température au point bas supérieure à la température au point haut. Chaque élément mobile comprend un corps formant un réceptacle offrant un volume de réception d’une quantité utile d’un fluide de travail. Le corps formant le réceptacle de fluide de travail offre une conception fermée ou semi-fermée permettant de conserver la quantité utile de fluide de travail à l’intérieur du réceptacle lors des changements de densité du fluide de travail entraînant des mouvements ascendant et descendant du dispositif magnétique mobile dans le volume de fluide de transport. Cette conception du corps garantit un fonctionnement fiable, régulier et durable du générateur électrique car une même quantité utile de fluide de travail est maintenue dans le réceptacle de chaque dipôle magnétique mobile lors de chaque cycle de génération d’énergie électrique, soit lors de chaque mouvement ascendant et descendant du dispositif magnétique mobile dans le volume de fluide de transport. Grâce à cette conception du corps et à l’utilisation d’un fluide de travail approprié, le générateur thermo-gravitationnel fonctionne en cycle fermé sans aucun équipement extérieur susceptible de consommer de l’énergie électrique, comme un condenseur ou une pompe. Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, le fluide de transport est de l’eau et le fluide de travail un fluide organique semi-fluoré ou perfluoré de température d’ébullition inférieure à 100°C à la pression hydrostatique au point bas du réservoir.