FR2941470A1

FR2941470A1 - Installation i.e. Francis turbine, for converting hydraulic energy into mechanical or electrical energy, has gas collection unit arranged above part in which upswing of water flow is performed

Info

Publication number: FR2941470A1
Application number: FR0950419A
Authority: FR
Inventors: Paul Toulouse
Original assignee: Alstom Hydro France SAS
Current assignee: GE Renewable Technologies SAS
Priority date: 2009-01-23
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-07-30
Anticipated expiration: 2029-01-23
Also published as: FR2941470B1

Abstract

The installation has a device (200) for imposing an upswing of a water flow (Eo) progressing in a water reserve (R) i.e. dam reservoir, in a direction of a mouth (51) of a power supply conduit (5). A gas collection unit (400) is arranged above a part (V-200) in which the upswing of the water flow is performed. Two panels (202, 204) are arranged in the water reserve, where one of the panels is located in an upstream of the other panel. An inlet passage (214) is arranged between a lower edge (208) of the former panel and a bottom part (F) of the water reserve.

Description

INSTALLATION DE CONVERSION D'ENERGIE HYDRAULIQUE EN ENERGIE MECANIQUE OU ELECTRIQUE INSTALLATION FOR CONVERTING HYDRAULIC ENERGY INTO MECHANICAL OR ELECTRICAL ENERGY

La présente invention a trait à une installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, une telle installation comprenant une turbine hydraulique destinée à être traversée par un écoulement forcé d'eau provenant d'une retenue d'eau, telle qu'un réservoir de barrage ou équivalent. Dans certaines conditions, un barrage hydroélectrique peut être une source de gaz à effet de serre. En effet, par exemple en milieu tropical, la décomposition de la matière organique d'origine végétale ou géologique qui est immergée dans la retenue d'eau peut conduire à la formation de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2) ou d'autres gaz. Un tel phénomène se produit notamment dans les retenues d'eau bordées de forêts ou lorsque la retenue d'eau a été créée au dessus d'une forêt pré-existante. Le méthane se forme principalement dans les zones du réservoir pauvres en oxygène, c'est-à-dire au voisinage du fond et des rives stagnantes du réservoir. Le dioxyde de carbone se forme principalement en surface. Le méthane a un effet de serre plus important que le dioxyde de carbone. Les gaz ainsi formés peuvent être rejetés dans l'atmosphère par différentes voies. Ils sont émis par diffusion et par ébullition, ces phénomènes pouvant être repartis sur la totalité de la surface de la retenue d'eau et ne pouvant, en pratique, pas être évités. Ces gaz sont également émis au niveau des turbines du barrage dans la mesure où, en traversant les turbines, l'eau subit une forte chute de pression. En effet, avant de traverser la turbine, l'eau est à une pression élevée qui dépend de la profondeur de la prise d'eau de la conduite d'alimentation dans la retenue d'eau, de sorte qu'une quantité importante de chaque gaz a pu dissoute dans l'eau. En sortie de turbine, l'eau est à pression relativement basse, c'est-à-dire à une pression proche de la pression atmosphérique, de sorte que l'eau est moins susceptible de contenir du gaz dissous. Une quantité relativement importante de méthane et d'autres gaz dissous dans l'eau est donc susceptible d'être libérée par ébullition du fait de l'abaissement de la pression de l'eau résultant de son passage à travers la ou les turbines d'un barrage. C'est à ce problème qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant de limiter l'émission des gaz à effet de serre dans les installations hydrauliques, telles que les barrages, et ce, sans perturber le fonctionnement de ces installations. A cet effet, l'invention concerne une installation de conversion d'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique, cette installation comprenant au moins une turbine hydraulique, une retenue d'eau et une conduite d'alimentation de la turbine en eau provenant de la retenue d'eau. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend : - un dispositif apte à imposer un mouvement ascendant à un flux d'eau progressant dans la retenue d'eau en direction de l'embouchure de la conduite d'alimentation et - des moyens de collecte de gaz disposés au-dessus d'une partie de ce dispositif dans laquelle a lieu le mouvement ascendant du flux d'eau. Grâce à l'invention, le dispositif permet de faire remonter l'eau qui se dirige vers la conduite d'alimentation, de telle sorte que cette eau subit une décompression de nature à libérer, par ébullition, les gaz qu'elle contient, tels que le méthane. Ces gaz s'échappent jusqu'à la surface de la retenue d'eau, au voisinage du dispositif. Les moyens de collecte de gaz permettent alors de récupérer ces gaz avant qu'ils ne se dissipent dans l'atmosphère. L'invention permet que l'eau dirigée vers la ou les turbines soit relativement peu chargée en gaz dissous, de sorte que la détente qui se produit lors du passage de l'écoulement forcé dans la turbine génère peu de bulles de gaz en sortie de turbine. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention pris dans toute combinaison techniquement admissible, l'installation peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - Le dispositif comprend au moins deux panneaux disposés dans la retenue d'eau et définissant entre eux un volume de circulation ascendante du flux d'eau. - Parmi ces deux panneaux, un premier panneau est situé en amont du deuxième panneau, selon le sens général d'écoulement de l'eau dans la retenue d'eau, et le premier panneau s'étend à distance du fond de la retenue d'eau, un passage d'entrée du flux d'eau dans le volume de circulation ascendante étant ménagé entre un bord inférieur du premier panneau et le fond de la retenue d'eau. - Le deuxième panneau s'étend jusqu'au fond de la retenue d'eau et un passage de sortie du flux d'eau par rapport au volume de circulation ascendante est ménagé entre un bord supérieur du deuxième panneau et la surface de la retenue d'eau. - Les panneaux sont fixes. En variante, les panneaux sont au moins en partie mobiles verticalement, ce qui permet d'adapter leur fonctionnement à la hauteur de la retenue d'eau qui peut varier selon les saisons. - Les moyens de collecte de gaz comprennent une chambre de collecte de gaz formée par une structure concave dont la concavité est tournée vers une partie du dispositif et qui est ouverte vers le bas. - La structure concave est flottante à la surface de la retenue d'eau. Elle peut être disposée sensiblement au-dessus du volume de circulation ascendante et du bord supérieur du deuxième panneau. - Il est prévu un conduit d'évacuation d'un écoulement d'eau en aval de la turbine, ainsi qu'au moins une chambre de collecte de gaz, en communication fluidique avec le volume interne du conduit. - La chambre de collecte de gaz est raccordée à des moyens d'évacuation ou de traitement du ou des gaz collecté(s). L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une installation conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique de principe, en section axiale selon l'axe de rotation de la roue d'une turbine, d'une installation conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle du détail Il à la figure 1 et ; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, pour une installation conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. L'installation I représentée aux figures 1 et 2 comprend une turbine 1 de type Francis dont la roue 2 est destinée à être mise en rotation, autour d'un axe vertical X2, par un écoulement forcé E provenant d'une retenue d'eau R délimitée par une digue D. Un arbre 3 solidaire de la roue 2 est couplé à un alternateur 4 qui délivre un courant alternatif à un réseau non représenté, en fonction de la rotation de la roue 2. L'installation I permet donc de convertir l'énergie hydraulique de l'écoulement E en énergie électrique. L'installation I peut comprendre plusieurs turbines 1 alimentées à partir de la retenue d'eau R. The present invention relates to a plant for converting hydraulic energy into mechanical or electrical energy, such an installation comprising a hydraulic turbine intended to be traversed by a forced flow of water coming from a water reservoir, such as a dam reservoir or equivalent. Under certain conditions, a hydroelectric dam can be a source of greenhouse gases. Indeed, for example in a tropical environment, the decomposition of organic matter of plant or geological origin that is immersed in the water reservoir can lead to the formation of methane (CH4), carbon dioxide (CO2) or carbon dioxide. other gases. Such a phenomenon occurs especially in water reservoirs bordered by forests or when the water reservoir has been created above a pre-existing forest. Methane is mainly formed in areas of the reservoir that are low in oxygen, that is, near the bottom and the stagnant banks of the reservoir. Carbon dioxide is formed mainly on the surface. Methane has a greater greenhouse effect than carbon dioxide. The gases thus formed can be released into the atmosphere by different routes. They are emitted by diffusion and boiling, these phenomena can be distributed over the entire surface of the water reservoir and can not, in practice, be avoided. These gases are also emitted at the turbines of the dam insofar as, crossing the turbines, the water undergoes a strong pressure drop. Indeed, before crossing the turbine, the water is at a high pressure which depends on the depth of the intake of the supply pipe in the water reservoir, so that a significant amount of each gas could have dissolved in the water. At the turbine outlet, the water is at a relatively low pressure, that is to say at a pressure close to atmospheric pressure, so that the water is less likely to contain dissolved gas. A relatively large amount of methane and other gases dissolved in the water is therefore likely to be released by boiling due to the lowering of the pressure of the water resulting from its passage through the turbine (s). a blocade. It is this problem that the invention intends to remedy more particularly by proposing to limit the emission of greenhouse gases in hydraulic installations, such as dams, without disturbing the operation of these installations. For this purpose, the invention relates to a plant for converting hydraulic energy into mechanical or electrical energy, this installation comprising at least one hydraulic turbine, a water reservoir and a feed pipe for the turbine in water coming from the water retention. This installation is characterized in that it comprises: a device capable of imposing an upward movement on a flow of water progressing in the water reservoir towards the mouth of the feed pipe and means of gas collection arranged above a part of this device in which the upward movement of the water flow takes place. Thanks to the invention, the device makes it possible to raise the water which is directed towards the feed pipe, so that this water undergoes a decompression of such a nature as to release, by boiling, the gases which it contains, such as than methane. These gases escape to the surface of the water reservoir, in the vicinity of the device. The gas collection means then make it possible to recover these gases before they dissipate into the atmosphere. The invention allows the water directed towards the turbine or turbines to be relatively low in dissolved gas, so that the expansion which occurs during the passage of the forced flow in the turbine generates few gas bubbles at the outlet of the turbine. turbine. According to advantageous but non-compulsory aspects of the invention taken in any technically permissible combination, the installation may incorporate one or more of the following characteristics: the device comprises at least two panels arranged in the water reservoir and defining between them a volume of upward circulation of the water flow. - Among these two panels, a first panel is located upstream of the second panel, according to the general direction of flow of water in the water reservoir, and the first panel extends away from the bottom of the reservoir. water, an inlet passage of the water flow in the upflow volume being provided between a lower edge of the first panel and the bottom of the water reservoir. - The second panel extends to the bottom of the water reservoir and an outlet passage of the water flow with respect to the upflow volume is provided between an upper edge of the second panel and the surface of the reservoir. 'water. - The panels are fixed. Alternatively, the panels are at least partially vertically movable, which allows to adapt their operation to the height of the water reservoir which can vary with the seasons. - The gas collection means comprise a gas collection chamber formed by a concave structure whose concavity is turned towards a part of the device and which is open downwards. - The concave structure is floating on the surface of the water reservoir. It can be disposed substantially above the upflow volume and the upper edge of the second panel. - There is provided a discharge duct of a water flow downstream of the turbine, and at least one gas collection chamber, in fluid communication with the internal volume of the duct. - The gas collection chamber is connected to means for evacuation or treatment of the collected gas (s). The invention will be better understood and other advantages thereof will appear more clearly in the light of the following description of an embodiment of an installation in accordance with its principle, given solely by way of example and with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic representation of principle, in axial section along the axis of rotation of the wheel of a turbine, an installation according to the invention; FIG. 2 is an enlarged view of detail II in FIG. 1 and - Figure 3 is a view similar to Figure 2 for an installation according to a second embodiment of the invention. The installation I shown in FIGS. 1 and 2 comprises a Francis-type turbine 1 whose wheel 2 is intended to be rotated about a vertical axis X 2 by a forced flow E coming from a water reservoir. R delimited by a dike D. A shaft 3 integral with the wheel 2 is coupled to an alternator 4 which delivers an alternating current to a not shown network, according to the rotation of the wheel 2. The installation I thus makes it possible to convert the hydraulic energy of the flow E into electrical energy. The installation I may comprise several turbines 1 supplied from the water reservoir R.

En variante, l'arbre 3 peut être couplé à un ensemble mécanique, auquel cas l'installation I convertit l'énergie hydraulique de l'écoulement E en énergie mécanique. Une conduite d'alimentation 5 permet d'amener l'écoulement E à la roue 2 et s'étend entre la retenue d'eau R et une bâche 6 équipée de directrices 61 qui permettent de réguler l'écoulement E. Un conduit 8 est prévu en aval de la turbine 1 pour évacuer l'écoulement E et le renvoyer vers le lit d'une rivière ou d'un fleuve à partir de laquelle ou duquel est formée la retenue R. Une unité de commande 10 est prévue pour piloter la turbine 1 en fonction, notamment, des besoins en électricité du réseau alimenté à partir de l'alternateur 4. L'unité 10 est capable de définir plusieurs points de fonctionnement de l'installation I et d'adresser, respectivement à l'alternateur 4 et aux directrices 61, des signaux de commande S, et S2. Un dispositif 200 est prévu dans la retenue d'eau R pour imposer à l'eau se dirigeant vers l'embouchure 51 de la conduite 5 un mouvement ascendant. On note Eo l'écoulement d'eau dans la retenue d'eau R, en direction de l'embouchure 51. Cet écoulement a lieu globalement en direction de la digue D. Le dispositif 200 comprend un premier panneau 202 qui s'étend sur sensiblement toute la largeur de la retenue d'eau R, c'est-à-dire la dimension de cette retenue d'eau parallèle à la digue D. Le dispositif 200 comprend également un deuxième panneau 204 sensiblement parallèle au premier panneau 202 et qui s'étend également sur sensiblement toute la largeur de la retenue d'eau R. Par rapport au sens d'écoulement de l'eau dans la retenue d'eau R, le panneau 202 est en amont du panneau 204. As a variant, the shaft 3 can be coupled to a mechanical assembly, in which case the installation I converts the hydraulic energy of the flow E into mechanical energy. A supply line 5 makes it possible to bring the flow E to the wheel 2 and extends between the water container R and a tank 6 equipped with guides 61 which make it possible to regulate the flow E. A line 8 is provided downstream of the turbine 1 to evacuate the flow E and return it to the bed of a river or river from which is formed the reservoir R. A control unit 10 is provided to control the turbine 1 in function, in particular, of the electricity needs of the network fed from the alternator 4. The unit 10 is capable of defining several operating points of the installation I and addressing, respectively to the alternator 4 and to the directors 61, control signals S 1 and S 2. A device 200 is provided in the water reservoir R to impose water moving towards the mouth 51 of the pipe 5 an upward movement. The flow of water in the water reservoir R is noted in the direction of the mouth 51. This flow takes place generally in the direction of the dike D. The device 200 comprises a first panel 202 which extends over substantially the entire width of the water reservoir R, that is to say the size of the water reservoir parallel to the dike D. The device 200 also comprises a second panel 204 substantially parallel to the first panel 202 and which also extends over substantially the entire width of the water reservoir R. With respect to the direction of flow of water in the water reservoir R, the panel 202 is upstream of the panel 204.

Dans le cas d'une retenue d'eau R de grande largeur, les panneaux 202 et 204 peuvent s'étendre sur une partie seulement de la largeur de la retenue d'eau, pour autant que toute l'eau destinée à pénétrer dans la conduite 5 transite entre ces panneaux. Pour ce faire, des cloisons perpendiculaires à la digue D peuvent être prévues afin d'isoler l'embouchure 51 d'une partie de la retenue d'eau R. Le panneau 202 est supporté par des pieds 206 qui sont régulièrement espacés, sur la longueur du panneau, de telle sorte que le bord inférieur 208 du panneau 202 s'étend à une hauteur H1 non nulle par rapport au fond F de la retenue d'eau R. Les hauteurs des pieds 206 et du panneau 202 sont choisies telles que celui-ci dépasse de la surface SE de l'eau dans la retenue d'eau R. Le panneau 204 repose, quant à lui, sur le fond F et son bord supérieur 210 est immergé dans la retenue d'eau R, à une profondeur P1 qui dépend du niveau de l'eau dans la retenue R. Des tiges de contreventement 212 sont installées entre les panneaux 202 et 204, ce qui confère une bonne stabilité au dispositif 200. On note V200 le volume défini entre les panneaux 202 et 204. Comme le panneau 204 est en appui sur le fond F de la retenue d'eau R, l'écoulement E0 qui se dirige vers l'embouchure 51 de la conduite 5 doit nécessairement passer au dessus du bord supérieur 210 du panneau 204. Pour ce faire, l'écoulement E0 doit avoir un mouvement ascendant dans le volume V200. L'écoulement E0 pénètre entre les panneaux 202 et 204 en passant à travers un premier passage 214 défini, en hauteur, entre le bord 208 et le fond F et, en largeur, entre deux au moins des pieds 206. A partir du passage 214, l'écoulement E0 a un mouvement ascendant, à l'intérieur du volume V200, jusqu'à se déverser vers la partie aval de la retenue R, entre le panneau 204 et la digue D, pour s'engager dans la conduite 5. Ce déversement de l'écoulement E0 a lieu à travers un passage 216 défini entre le bord supérieur 210 du panneau 204 et la surface SE. Du fait du mouvement ascendant de l'écoulement E0 dans le volume V200, l'eau constituant cet écoulement est soumise à une pression décroissante. En effet, la pression d'eau est importante au voisinage du fond F, alors qu'elle diminue sensiblement au voisinage de la surface SE, puisque cette pression est proportionnelle à la profondeur de l'eau. Ainsi, le mouvement ascendant de l'écoulement E0 dans le volume V200 a pour effet de diminuer la pression à laquelle est soumis l'écoulement E0, au point que des bulles B de méthane ou d'autres gaz se forment dans l'écoulement E0, à proximité de la surface SE. En d'autres termes, le fait d'imposer à l'écoulement Eo un mouvement vertical ascendant, dans le volume V2oo, avant de pénétrer dans l'embouchure 51 de la conduite 5 a pour effet de libérer, par ébullition, le méthane et les autres gaz présents dans cet écoulement. In the case of a water retention R of large width, the panels 202 and 204 may extend over only a portion of the width of the water reservoir, provided that all the water intended to penetrate the pipe 5 passes between these panels. To do this, partitions perpendicular to the dike D may be provided to isolate the mouth 51 of a portion of the water reservoir R. The panel 202 is supported by feet 206 which are regularly spaced, on the length of the panel, so that the lower edge 208 of the panel 202 extends at a height H1 nonzero relative to the bottom F of the water reservoir R. The heights of the feet 206 and the panel 202 are chosen such that the latter exceeds the surface SE of the water in the water reservoir R. The panel 204 rests, meanwhile, on the bottom F and its upper edge 210 is immersed in the water reservoir R, at a depth P1 which depends on the level of the water in the reservoir R. Brace rods 212 are installed between the panels 202 and 204, which gives a good stability to the device 200. V200 is the volume defined between the panels 202 and 204. As the panel 204 bears against the bottom F of the water reservoir R, the water E0 which is directed towards the mouth 51 of the pipe 5 must necessarily pass above the upper edge 210 of the panel 204. To do this, the flow E0 must have an upward movement in the volume V200. The flow E0 enters between the panels 202 and 204 by passing through a first passage 214 defined, in height, between the edge 208 and the bottom F and, in width, between two at least the feet 206. , the flow E0 has an upward movement, inside the volume V200, until pouring towards the downstream part of the reservoir R, between the panel 204 and the dike D, to engage in the pipe 5. This discharge of the flow E0 takes place through a passage 216 defined between the upper edge 210 of the panel 204 and the surface SE. Due to the upward movement of the flow E0 in the volume V200, the water constituting this flow is subjected to decreasing pressure. Indeed, the water pressure is important near the bottom F, while it decreases substantially in the vicinity of the surface SE, since this pressure is proportional to the depth of the water. Thus, the upward movement of the flow E0 in the volume V200 has the effect of reducing the pressure to which the flow E0 is subjected, to the point that bubbles B of methane or other gases are formed in the flow E0. near the SE surface. In other words, the fact of imposing on the flow Eo an upward vertical movement, in the volume V2oo, before entering the mouth 51 of the pipe 5 has the effect of releasing, by boiling, the methane and the other gases present in this flow.

Des moyens de collecte et de récupération des bulles de méthane ainsi libérées sont prévus sous la forme d'un radeau 400 flottant sur la surface SE et immobilisé au-dessus du volume V200 et du panneau 204. Ce radeau 400 comprend un boudin 402 assurant sa flottaison, ainsi qu'une coiffe 404 de forme concave, dont la concavité est tournée vers la surface SE. Ainsi, des bulles B de méthane et/ou d'autres gaz qui parviennent à la surface de la retenue d'eau R, à l'intérieur du boudin 402, peuvent être récupérées par une chambre de collecte 412 formée par la coiffe 404. La coiffe 404 est reliée par un conduit souple 406 à une cuve 420 supportée par la digue D et dans laquelle sont stockés les gaz récupérés dans la chambre 412. La cuve 420 peut être amovible, afin d'être remplacée lorsqu'elle est pleine. En pratique, l'écoulement Eo peut comprendre plusieurs gaz et des bulles B peuvent être des mélanges de gaz différents, ces différents gaz étant collectés par le radeau 400 et acheminé à la cuve 420. Means for collecting and recovering the methane bubbles thus released are provided in the form of a raft 400 floating on the surface SE and immobilized above the volume V200 and the panel 204. This raft 400 comprises a flange 402 ensuring its flotation, and a cap 404 of concave shape, the concavity is turned towards the surface SE. Thus, bubbles B of methane and / or other gases that reach the surface of the water reservoir R, inside the coil 402, can be recovered by a collection chamber 412 formed by the cap 404. The cap 404 is connected by a flexible conduit 406 to a tank 420 supported by the dike D and in which are stored the gases recovered in the chamber 412. The tank 420 may be removable, to be replaced when it is full. In practice, the flow Eo may comprise several gases and bubbles B may be different gas mixtures, these different gases being collected by the raft 400 and conveyed to the tank 420.

Les panneaux 202 et 204 peuvent être réalisés en métal, en béton ou en matériau composite ou synthétique. Ils sont immobilisés à l'intérieur de la retenue d'eau R par des moyens non représentés tels que, par exemple, des plots d'ancrage et/ou des jambes de forces prenant appui sur la digue D. Le conduit 8 comprend une partie amont 81 sensiblement verticale, tronconique et centrée sur l'axe de rotation X2 de la roue 2. Le conduit 8 comprend également une partie aval 82 centrée sur un axe X82 sensiblement horizontal. Au sens de la présente demande, l'axe X82 est sensiblement horizontal en ce sens qu'il forme avec un plan horizontal un angle inférieur à 20°. En pratique, l'axe X82 peut être légèrement ascendant dans le sens de l'écoulement E. Un coude 83, à 90°, relie les parties 81 et 82 du conduit 8. La valeur de l'angle formé par le coude 83 peut être inférieure à 90°. On note V8 le volume interne du conduit 8. Une chambre 12 est ménagée au-dessus de la partie 82 du conduit 8 et communique avec le volume V8 au moyen de plusieurs ouvertures 14 pratiquées dans la paroi 16 du conduit 8, en partie supérieure de cette paroi. Les ouvertures 14 sont réparties sur la longueur de la partie 82, le long de l'axe X82. Ainsi, lorsque des bulles B de méthane se forment dans l'écoulement E, en sortie de la turbine 1, du fait de l'abaissement de la pression de cet écoulement E résultant du passage de l'écoulement à travers la roue 2, ces bulles migrent vers la partie supérieure S8 du volume V8 dans sa partie aval 82 et traversent les ouvertures 14, comme représenté par les flèches F1 aux figures 2 et 3, de telle sorte que la chambre 12 collecte une partie du gaz présent dans l'écoulement E. La chambre 12 permet donc de récupérer une partie substantielle du méthane libéré par l'écoulement E, évitant ainsi que ce méthane ne se propage vers l'atmosphère. La chambre 12 est reliée par un tuyau 18 à une cuve 20 dans laquelle peut être accumulé le méthane. Un robinet 22 permet de contrôler la circulation du méthane de la chambre 12 vers la cuve 20. L'unité 10 commande le robinet 22 par un signal S3. En pratique, la chambre 12 permet de collecter les différents gaz qui sont libérés du fait de la chute de pression de l'écoulement E dans la turbine 1 et, lorsqu'on mentionne le méthane ci-dessus, ceci concerne également les autres gaz. The panels 202 and 204 may be made of metal, concrete or composite or synthetic material. They are immobilized inside the water reservoir R by means not shown such as, for example, anchoring studs and / or legs of forces bearing on the dike D. The conduit 8 comprises a part upstream 81 substantially vertical, frustoconical and centered on the axis of rotation X2 of the wheel 2. The duct 8 also comprises a downstream portion 82 centered on a substantially horizontal axis X82. For the purposes of the present application, the axis X82 is substantially horizontal in that it forms with an horizontal plane an angle less than 20 °. In practice, the axis X82 can be slightly ascending in the direction of the flow E. A bend 83, at 90 °, connects the parts 81 and 82 of the duct 8. The value of the angle formed by the elbow 83 can be less than 90 °. V8 is the internal volume of the duct 8. A chamber 12 is formed above the portion 82 of the duct 8 and communicates with the volume V8 by means of several openings 14 made in the wall 16 of the duct 8, in the upper part of the duct 8. this wall. The openings 14 are distributed along the length of the portion 82, along the axis X82. Thus, when bubbles B of methane are formed in the flow E, at the outlet of the turbine 1, because of the lowering of the pressure of this flow E resulting from the passage of the flow through the wheel 2, these bubbles migrate to the upper portion S8 of the volume V8 in its downstream portion 82 and through the openings 14, as shown by the arrows F1 in Figures 2 and 3, so that the chamber 12 collects a portion of the gas present in the flow E. The chamber 12 thus makes it possible to recover a substantial part of the methane released by the flow E, thus preventing this methane from spreading to the atmosphere. The chamber 12 is connected by a pipe 18 to a tank 20 in which the methane can be accumulated. A valve 22 controls the flow of methane from the chamber 12 to the tank 20. The unit 10 controls the valve 22 by a signal S3. In practice, the chamber 12 makes it possible to collect the various gases that are released due to the pressure drop of the flow E in the turbine 1 and, when the above methane is mentioned, this also concerns the other gases.

La cuve 20 peut être amovible, afin d'être remplacée lorsqu'elle est pleine. A la place d'une cuve 20 de stockage du ou des gaz collectés dans la chambre 12, on peut prévoir une unité de traitement de ces gaz, afin de les rendre moins nocifs par rapport à l'atmosphère ambiante. Cette unité peut comprendre un brûleur qui permet de produire des calories. The tank 20 may be removable, in order to be replaced when it is full. Instead of a tank 20 for storing the gas or gases collected in the chamber 12, a treatment unit for these gases can be provided, in order to make them less harmful with respect to the ambient atmosphere. This unit may include a burner that produces calories.

On note d1 la distance, prise parallèlement à l'axe X82, entre l'axe X2 et le bord amont 121 de la chambre 12. On note d2 la distance, prise parallèlement à l'axe X82, entre l'axe X2 et le bord aval 122 de la chambre 12. Les bords 121 et 122 forment respectivement le bord amont de l'ouverture 14 la plus amont et le bord aval de l'ouverture 14 la plus aval. Pour une installation dont la roue 2 a un diamètre D2 de 5 mètres environ, la distance di est supérieure à 5 mètres, de préférence égale à 10 mètres environ, alors que la distance d2 est supérieure à 10 mètres, de préférence égale à 15 mètres environ. On peut considérer que le rapport d1/D2 est supérieur à 1, par exemple égal à 2, alors que le rapport d2/D2 est supérieur à 2, par exemple égal à 3 lorsque d1/D2 vaut 2. Ces valeurs sont indicatives et peuvent être adaptées à la configuration du conduit 8, notamment en cas de réhabilitation d'un barrage existant. La chambre 12 est délimitée par une coque 24 en acier qui est rapportée sur la partie supérieure 161 de la paroi 16 et y est raccordée de façon étanche, par exemple par soudage. La construction relativement simple de l'ensemble formé des pièces 18 à 24 permet d'envisager de modifier des installations existantes afin de récupérer les gaz à effet de serre, tel que le méthane. Bien entendu, l'installation peut également être mise en oeuvre avec des installations neuves. Note d1 the distance, taken parallel to the axis X82, between the axis X2 and the upstream edge 121 of the chamber 12. Note d2 the distance, taken parallel to the axis X82, between the axis X2 and the downstream edge 122 of the chamber 12. The edges 121 and 122 respectively form the upstream edge of the opening upstream 14 and the downstream edge of the opening 14 downstream. For an installation whose wheel 2 has a diameter D2 of about 5 meters, the distance di is greater than 5 meters, preferably equal to about 10 meters, while the distance d2 is greater than 10 meters, preferably equal to 15 meters about. We can consider that the ratio d1 / D2 is greater than 1, for example equal to 2, while the ratio d2 / D2 is greater than 2, for example equal to 3 when d1 / D2 is 2. These values are indicative and can be adapted to the configuration of the conduit 8, especially in the case of rehabilitation of an existing dam. The chamber 12 is delimited by a steel shell 24 which is attached to the upper portion 161 of the wall 16 and is connected sealingly there, for example by welding. The relatively simple construction of the assembly formed from parts 18 to 24 makes it possible to consider modifying existing installations in order to recover greenhouse gases, such as methane. Of course, the installation can also be implemented with new installations.

Selon un mode de réalisation non représenté de l'invention, la chambre 12 peut être remplacée par plusieurs chambres individuelles réparties le long de la partie 82 du conduit 8, chacune de ces chambres étant reliées par une ou plusieurs ouvertures au volume intérieur V8 du conduit 8. La ou les chambres 12 complètent l'action du dispositif 200 et du radeau 400 pour récupérer les bulles de gaz qui se forment dans l'installation I. L'usage de ces chambres 12 n'est toutefois pas obligatoire. Dans le second mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 3, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques. According to a not shown embodiment of the invention, the chamber 12 may be replaced by a plurality of individual chambers distributed along the portion 82 of the duct 8, each of these chambers being connected by one or more openings to the interior volume V8 of the duct 8. The chamber or chambers 12 complete the action of the device 200 and the raft 400 to recover the gas bubbles that form in the installation I. The use of these chambers 12 is however not mandatory. In the second embodiment of the invention shown in Figure 3, the elements similar to those of the first embodiment bear identical references.

Dans ce mode de réalisation, le panneau aval 204 est formé d'une partie fixe 2042 immobilisée dans la retenue d'eau R et d'une partie mobile 2044 commandée par un vérin 2046 monté sur la partie fixe 2042. La partie mobile 2044 est susceptible de mouvement verticaux par rapport à la partie fixe, comme représenté par la double flèche F1, ce qui permet d'ajuster la position du bord supérieur 210 du panneau 204 par rapport à la surface de l'eau SE, de telle sorte que le passage de sortie 216 du volume V200 peut conserver une hauteur pré-établie. En d'autres termes, la profondeur P1 à laquelle se trouve le bord 210 peut être réglée grâce au vérin 2046. Ceci permet de tenir compte de la hauteur d'eau dans la retenue R, cette hauteur pouvant varier en fonction des précipitations. Plus la profondeur P1 est faible, plus l'écoulement E0 doit passer près de la surface E0 et plus le phénomène de formation des bulles B est accentué. Toutefois, la valeur de P1 est conservée supérieure à une valeur minimale, afin de ne pas provoquer de turbulence pouvant nuire au rendement de l'installation. Le panneau amont 202 définit avec le panneau aval 204 un volume V200 dans lequel un mouvement ascendant est imposé à un écoulement Eo destiné à pénétrer dans l'embouchure 51 de la conduite forcée 5, ce qui induit la formation de bulles de gaz B, comme dans le premier mode de réalisation. Le radeau 400 utilisé dans ce mode de réalisation est immobilisé au-dessus du volume V200 et équipé d'une torchère 418 montée sur sa coiffe 404, ce qui permet de brûler les gaz, tel que le méthane, qui migrent sous forme de bulles B vers la chambre 412 définie par la coiffe 404. Ces gaz sont alors détruits par combustion et les gaz résultant de cette combustion, essentiellement du CO2, ont une moindre influence sur l'effet de serre que le méthane. Selon une variante non représentée de l'invention, le panneau 202 peut également être prévu au moins en partie mobile verticalement. Par exemple, les pieds 206 peuvent être télescopiques ou le panneau 202 peut être flottant et guidé verticalement par un cadre fixé sur le fond F. Dans les deux modes de réalisation décrits, les moyens non représentés, tels que des amarres fixées sur le panneau 202, sont prévus pour retenir le radeau 400 au-dessus du volume 200 et du passage 216. In this embodiment, the downstream panel 204 is formed of a fixed part 2042 immobilized in the water retainer R and a mobile part 2044 controlled by a jack 2046 mounted on the fixed part 2042. The movable part 2044 is capable of vertical movement relative to the fixed part, as represented by the double arrow F1, which makes it possible to adjust the position of the upper edge 210 of the panel 204 relative to the surface of the water SE, so that the Exit passage 216 of volume V200 can maintain a preset height. In other words, the depth P1 at which the edge 210 is located can be adjusted thanks to the jack 2046. This makes it possible to take account of the height of water in the reservoir R, this height being able to vary according to the precipitations. The lower the depth P1, the more the flow E0 must pass near the surface E0 and the more the bubble formation phenomenon B is accentuated. However, the value of P1 is kept above a minimum value, so as not to cause turbulence that could affect the performance of the installation. The upstream panel 202 defines with the downstream panel 204 a volume V200 in which an upward movement is imposed on a flow Eo intended to penetrate the mouth 51 of the penstock 5, which induces the formation of gas bubbles B, as in the first embodiment. The raft 400 used in this embodiment is immobilized above the volume V200 and equipped with a flare 418 mounted on its cap 404, which makes it possible to burn the gases, such as methane, which migrate in the form of bubbles B to the chamber 412 defined by the cap 404. These gases are then destroyed by combustion and the gases resulting from this combustion, mainly CO2, have a lesser influence on the greenhouse effect than methane. According to a not shown variant of the invention, the panel 202 may also be provided at least in part vertically movable. For example, the feet 206 may be telescopic or the panel 202 may be floating and guided vertically by a frame fixed to the bottom F. In the two embodiments described, the means not shown, such as moorings fixed to the panel 202 , are provided to retain the raft 400 above the volume 200 and the passage 216.

Selon une variante non représentée de l'invention, des moyens de collecte des bulles de gaz créées par le mouvement ascendant de l'écoulement Eo dans le dispositif 200 peuvent être supportées par la partie supérieure du panneau 202, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'avoir recours à un radeau. Quel que soit le mode de réalisation considéré, la structure du dispositif 200 et du radeau 400 est relativement simple à mettre en oeuvre, de sorte qu'elle peut être utilisée non seulement pour des installations neuves mais également pour la réhabilitation d'installations existantes. Les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes envisagés peuvent être combinées entre elles dans le cadre de l'invention. L'invention n'est pas limitée aux installations comprenant une turbine Francis. Elle peut être mise en oeuvre dans toutes les installations comprenant une turbine d'un autre type, par exemple une turbine Kaplan ou une turbine bulbe, dans lesquelles un ou des gaz dissous dans l'eau peuvent être libérés du fait du passage d'un écoulement d'eau forcé à travers la turbine. D'autres variantes peuvent également être envisagées. Ainsi, la chambre 412 peut être supportée par un radeau flottant, tout en étant immergée dans la retenue d'eau, ce qui la rend moins sensible au vent et aux vagues que la chambre de la figure 2. Pour cela, il suffit de placer les flotteurs 402 sur le dessus de la coiffe 404. According to a not shown variant of the invention, means for collecting gas bubbles created by the upward movement of the flow Eo in the device 200 can be supported by the upper part of the panel 202, so that it does not It is not necessary to resort to a raft. Whatever the embodiment considered, the structure of the device 200 and the raft 400 is relatively simple to implement, so that it can be used not only for new installations but also for the rehabilitation of existing facilities. The technical characteristics of the various embodiments and variants envisaged can be combined with each other within the scope of the invention. The invention is not limited to installations comprising a Francis turbine. It can be implemented in all installations comprising a turbine of another type, for example a Kaplan turbine or a bulb turbine, in which one or more gases dissolved in water can be released due to the passage of a forced water flow through the turbine. Other variants may also be envisaged. Thus, the chamber 412 can be supported by a floating raft, while being immersed in the water reservoir, which makes it less sensitive to wind and waves than the chamber of Figure 2. For this, simply place the floats 402 on the top of the cap 404.

Claims

REVENDICATIONS1. Installation (I) for converting hydraulic energy into mechanical or electrical energy, this installation comprising at least one hydraulic turbine (1), a water reservoir (R) and a pipe (5) supplying the turbine with water (E) coming from the water reservoir, characterized in that the installation comprises: - a device (200) capable of imposing an upward movement on a flow of water (Eo) progressing in the water reservoir (R ) towards the mouth (51) of the supply line (5) and - the gas collection means (400) disposed above a portion (V200) of the device in which the upward movement takes place water flow (Eo).

2. Installation according to claim 1, characterized in that the device comprises at least two panels (202, 204) arranged in the water reservoir (R) and defining between them a volume (V200) of upward flow of the flow of water. water (Eo).

3. Installation according to claim 2, characterized in that among the two panels, a first panel (202) is located upstream of the second panel (204), in the general direction of flow (Eo) of water in the retaining (R), and in that the first panel extends at a distance (H1) from the bottom (F) of the water reservoir, a passage (214) for entering the flow of water into the circulation volume ascending (V200) being formed between a lower edge (208) of the first panel and the bottom (F) of the water reservoir.

4. Installation according to claim 3, characterized in that the second panel (204) extends to the bottom (F) of the water reservoir (R) and in that an outlet passage (216) of the water flow with respect to the upflow volume (V200) is provided between an upper edge (210) of the second panel (204) and the surface (SE) of the water reservoir.

5. Installation according to one of claims 2 to 4, characterized in that the panels (202, 204) are fixed.

6. Installation according to one of claims 2 to 4, characterized in that the panels (202, 204) are at least partly (2044) vertically movable (F1).

7. Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the gas collection means comprise a chamber (412) formed by a concave structure (404) whose concavity is turned towards a part of the device (200) and which is open down.

8. Installation according to claim 7, characterized in that the concave structure is floating (400) on the surface (SE) of the water retainer (R).

9. Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that it also comprises a conduit (8) for circulating a water flow (E) downstream of the turbine (1) and in that at least one gas collection chamber (12) is in fluid communication with the internal volume (V8) of this conduit (8).

10. Installation according to one of claims 7 to 9, characterized in that the chamber (12, 412) is connected to means (20, 418, 420) for discharging or treating the collected gas or gases.