FR3025831A1

FR3025831A1 - ENERGY PRODUCTION SYSTEM BASED ON RANKINE CYCLE

Info

Publication number: FR3025831A1
Application number: FR1458524A
Authority: FR
Inventors: Stephane Colasson; Nicolas Tauveron
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-03-18
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: EP3191693A1; FR3025831B1; WO2016038202A1; EP3191693B1

Abstract

L'invention concerne notamment un système de production d'énergie électrique ou mécanique comprenant un circuit fluidique dans lequel circule un fluide de travail organique et comprenant une pluralité d'organes traversés par le fluide de travail et parmi lesquels : au moins un premier échangeur de chaleur (110) configuré pour être couplé thermiquement à au moins une première source de chaleur (170), un expanseur (120) dont une entrée (120a) est fluidiquement raccordée à une sortie (110b) du premier échangeur (110), un deuxième échangeur de chaleur (130) configuré pour être couplé thermiquement à une deuxième source de chaleur (180) plus froide que la première source de chaleur (170) et au moins une pompe (150) configurée pour mettre en mouvement le fluide de travail dans le circuit fluidique, le circuit étant configuré de manière à ce que le fluide de travail passe successivement par au moins la pompe (150), le premier échangeur (110), l'expanseur (120) et le deuxième échangeur (130), puis à nouveau la pompe (150);, caractérisé en ce qu'il comprend un injecteur (140) comprenant : - une première entrée (140a) fluidiquement raccordée à une sortie (130b) du deuxième échangeur de chaleur (130) ; - une deuxième entrée (140c) fluidiquement raccordée à la sortie (110b) du premier échangeur (110); - une sortie (140b) fluidiquement raccordée à une entrée (150a) de la pompe (150).The invention particularly relates to a system for producing electrical or mechanical energy comprising a fluid circuit in which an organic working fluid circulates and comprising a plurality of members traversed by the working fluid and among which: at least one first heat exchanger; heat (110) configured to be thermally coupled to at least a first heat source (170), an expander (120) having an inlet (120a) fluidly connected to an outlet (110b) of the first heat exchanger (110), a second a heat exchanger (130) configured to be thermally coupled to a second heat source (180) colder than the first heat source (170) and at least one pump (150) configured to move the working fluid through the heat source (180); fluid circuit, the circuit being configured so that the working fluid passes successively through at least the pump (150), the first heat exchanger (110), the expander (120) and the second exchanger (130), then again the pump (150) ;, characterized in that it comprises an injector (140) comprising: - a first inlet (140a) fluidically connected to an outlet (130b) of the second heat exchanger; heat (130); a second input (140c) fluidically connected to the output (110b) of the first exchanger (110); an outlet (140b) fluidically connected to an inlet (150a) of the pump (150).

Description

1 DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne les systèmes de production d'énergie électrique ou mécanique. Elle trouve pour application avantageuse les systèmes de production d'énergie de petite puissance, faisant appel à un cycle thermodynamique de Rankine. Elle s'appliquera par exemple à la production d'énergie à partir des rejets thermiques produits par des usines, par des moteurs de véhicules ou à partir de la chaleur issue de systèmes récupérant de l'énergie solaire ou issue de la biomasse.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to systems for producing electrical or mechanical energy. It finds for advantageous application the systems of production of energy of small power, calling on a thermodynamic cycle of Rankine. It will apply, for example, to the production of energy from thermal discharges produced by factories, by vehicle engines or from heat from systems recovering solar energy or from biomass.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Il existe de nombreuses solutions pour produire de l'électricité ou une énergie mécanique à partir d'une source de chaleur. Parmi ces solutions figurent les machines génératrices basées sur un cycle de Rankine. Les cycles de Rankine reposent tous sur des transformations comprenant successivement: le pompage d'un fluide de travail sous forme liquide, la création de vapeur et sa surchauffe éventuelle, la détente de la vapeur pour générer un mouvement et la condensation de la vapeur. Le fluide de travail peut être choisi parmi l'eau, le dioxyde de carbone ou un fluide organique. Dans le dernier cas, on parle de cycle organique de Rankine. La majorité des systèmes de production électrique thermique sont basés sur l'utilisation de tels cycles. Une machine reposant sur un cycle de Rankine, est, de manière connue, constituée de quatre organes principaux, à savoir : - une pompe permettant la mise en circulation du fluide et la remontée de sa pression ; - un échangeur chaud exploitant la source de chaleur disponible à valoriser ; - un expanseur ou organe de détente transformant la variation d'enthalpie du fluide en travail mécanique, puis en travail électrique en présence d'une génératrice également désignée alternateur ; 302 5 8 3 1 2 - un échangeur froid permettant la condensation de la vapeur restante après détente. C'est sur ce type de cycle thermodynamique que se base la majorité des 5 centrales nucléaires, des centrales thermiques à charbon, ou encore des centrales thermiques à fuel lourd, afin de produire des puissances élevées. Pour ces applications, les sources chaudes présentent une puissance et une température très élevées.BACKGROUND There are numerous solutions for producing electricity or mechanical energy from a heat source. These solutions include generation machines based on a Rankine cycle. The Rankine cycles are all based on transformations successively comprising: the pumping of a working fluid in liquid form, the creation of steam and its possible overheating, the relaxation of the steam to generate a movement and the condensation of the vapor. The working fluid may be selected from water, carbon dioxide or an organic fluid. In the latter case, we speak of organic Rankine cycle. The majority of thermal power generation systems are based on the use of such cycles. A machine based on a Rankine cycle, is, in known manner, consisting of four main organs, namely: - a pump for the circulation of the fluid and the rise of its pressure; - A hot heat exchanger exploiting the heat source available to valorize; an expander or expansion device transforming the enthalpy change of the fluid into mechanical work, then into electrical work in the presence of a generatrix also designated alternator; 302 5 8 3 1 2 - a cold exchanger allowing the condensation of the remaining vapor after expansion. It is on this type of thermodynamic cycle that the majority of the 5 nuclear power plants, coal-fired power plants, or heavy-fuel thermal power plants are based in order to produce high powers. For these applications, the hot springs have a very high power and temperature.

10 Les industries de transformation, par exemple la métallurgie, la chimie ou encore la papeterie, génèrent des rejets thermiques à basse température, c'est-à-dire des rejets thermiques dont la température est le plus souvent inférieure à 200°C voire inférieure à 150°C. Les systèmes basés sur un cycle de Rankine permettraient théoriquement de produire de l'énergie électrique ou mécanique à 15 partir de ces rejets thermiques. Cependant, les puissances qui pourraient être produites seraient alors relativement faibles, typiquement de l'ordre de quelques kilowatts à une centaine de kilowatts pour des rejets thermiques inférieurs au mégawatt, à cause du rendement thermodynamique faible. A ces niveaux de températures et de puissances il n'existe à ce jour 20 aucune solution de valorisation réellement satisfaisante, en raison des investissements nécessaires et des rendements de conversion qui ne sont pas considérés comme suffisants. Ces rejets thermiques à basse température sont alors en pratique peu exploités et valorisés. Il en est de même pour la chaleur produite par les 25 moteurs thermiques de véhicules terrestres ou nautiques. Une solution a été décrite dans le document CN102562179. La figure 1 illustre le système selon cet art antérieur. Il s'agit dans ce cas d'un cycle sous-critique. Ce circuit comprend une pompe 150, un échangeur chaud 110, un expanseur 120 et un échangeur froid 130 disposés de manière à effectuer un 30 cycle de Rankine comme indiqué ci-dessus. Par ailleurs, le circuit comprend un injecteur 100 et une pompe additionnelle 152. La sortie de l'injecteur 100 est connectée à l'entrée de l'échangeur froid 130 (condenseur). Les deux entrées de l'injecteur 100 sont connectées d'une part à la sortie de l'expanseur 120 et 3025831 3 d'autre part à la sortie de la pompe additionnelle 152 dont l'entrée est connectée à la sortie de l'échangeur froid 130. L'utilisation de cette deuxième pompe 152 en entrée d'injecteur 100 complexifie l'installation et réduit le rendement global.Processing industries, for example metallurgy, chemistry or paper mills, generate low-temperature thermal discharges, that is to say thermal discharges whose temperature is often less than 200 ° C. or lower. at 150 ° C. Systems based on a Rankine cycle would theoretically make it possible to produce electrical or mechanical energy from these heat discharges. However, the powers that could be produced would then be relatively low, typically of the order of a few kilowatts to a hundred kilowatts for thermal discharges below one megawatt, because of the low thermodynamic efficiency. At these temperature and power levels there is currently no truly satisfactory recovery solution, due to the necessary investments and conversion efficiencies that are not considered sufficient. These low temperature thermal discharges are then in practice little exploited and valued. It is the same for the heat produced by the 25 thermal engines of land or water vehicles. A solution has been described in CN102562179. Figure 1 illustrates the system according to this prior art. This is a subcritical cycle. This circuit comprises a pump 150, a heat exchanger 110, an expander 120 and a cold exchanger 130 arranged to perform a Rankine cycle as indicated above. Furthermore, the circuit comprises an injector 100 and an additional pump 152. The output of the injector 100 is connected to the inlet of the cold exchanger 130 (condenser). The two inputs of the injector 100 are connected on the one hand to the output of the expander 120 and 3025831 3 on the other hand to the output of the additional pump 152 whose input is connected to the output of the exchanger 130. The use of this second pump 152 injector inlet 100 complicates the installation and reduces the overall yield.

5 Il existe donc un besoin consistant à proposer une solution permettant de valoriser plus aisément les sources chaudes présentant une température possiblement peu élevée. Plus précisément, il existe un besoin consistant à proposer un système présentant un coût moindre à rendement sensiblement 10 égal ou amélioré et ceci en particulier pour des sources chaudes aux températures relativement faibles. RESUME DE L'INVENTION La présente invention concerne un système de production d'énergie 15 électrique ou mécanique comprenant un circuit fluidique dans lequel circule un fluide de travail organique et comprenant une pluralité d'organes traversés par le fluide de travail et parmi lesquels : au moins un premier échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement à au moins une première source de chaleur, un expanseur dont une entrée est fluidiquement raccordée à 20 une sortie du premier échangeur, un deuxième échangeur de chaleur configuré pour être couplé thermiquement à une deuxième source de chaleur plus froide que la première source de chaleur et une pompe, le circuit étant configuré de manière à ce que le fluide de travail mis en mouvement par la pompe passe successivement par au moins la pompe, le premier échangeur, l'expanseur et le 25 deuxième échangeur, puis à nouveau la pompe. Avantageusement, le système comprend un injecteur comprenant : une première entrée fluidiquement raccordée à une sortie du deuxième échangeur de chaleur, une deuxième entrée fluidiquement raccordée à la sortie du premier échangeur et une sortie fluidiquement raccordée à une entrée de la pompe.There is therefore a need to provide a solution that makes it easier to value hot springs with a potentially low temperature. More specifically, there is a need to provide a system with lower cost at substantially equal or improved efficiency and this particularly for hot springs at relatively low temperatures. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an electrical or mechanical energy production system comprising a fluid circuit in which an organic working fluid circulates and comprising a plurality of members traversed by the working fluid and of which: minus a first heat exchanger configured to be thermally coupled to at least a first heat source, an expander having an inlet fluidly connected to an outlet of the first heat exchanger, a second heat exchanger configured to be thermally coupled to a second source heat cooler than the first heat source and a pump, the circuit being configured so that the working fluid set in motion by the pump passes successively through at least the pump, the first heat exchanger, the expander and the 25 second exchanger, then again the pump. Advantageously, the system comprises an injector comprising: a first input fluidically connected to an output of the second heat exchanger, a second input fluidically connected to the output of the first exchanger and an output fluidically connected to an input of the pump.

30 L'invention permet ainsi de rehausser la pression du fluide de travail en entrée de pompe. Cela permet de la soulager et donc de réduire sa consommation. Par ailleurs, le prix et la complexité d'une pompe augmentant 3025831 4 significativement avec la puissance qu'elle doit développer, l'invention permet, pour un rendement identique ou sensiblement identique, de réduire significativement le prix et la complexité de la pompe. En outre, le circuit proposé par l'invention permet d'augmenter la marge à 5 la cavitation au niveau de la pompe, rendant le système plus fiable et réduisant l'usure de la pompe. L'invention propose ainsi une solution efficace pour valoriser les rejets thermiques présentant des températures relativement basses.The invention thus makes it possible to increase the pressure of the working fluid at the pump inlet. This helps relieve it and thus reduce its consumption. Moreover, the price and the complexity of a pump increasing significantly with the power it has to develop, the invention makes it possible, for an identical or substantially identical yield, to significantly reduce the price and the complexity of the pump. In addition, the circuit proposed by the invention makes it possible to increase the cavitation margin at the pump, making the system more reliable and reducing the wear of the pump. The invention thus provides an effective solution for valuing thermal discharges with relatively low temperatures.

10 Optionnellement, l'invention peut présenter les quelques caractéristiques facultatives énoncées ci-dessous qui peuvent être prises séparément ou en combinaison : Selon un mode de réalisation avantageux mais non limitatif, le système est configuré de manière à ce qu'en sortie du premier échangeur le fluide de travail 15 est amené dans un état supercritique. De manière conventionnelle, on qualifie d'état supercritique l'état d'un fluide chauffé au-delà de sa température critique et comprimé au-dessus de sa pression critique. De manière connue, les propriétés physiques d'un fluide supercritique (densité, viscosité, diffusivité) sont souvent intermédiaires entre 20 celles des liquides et celles des gaz. Ainsi, le système est configuré de manière à ce que la pression et la température du fluide de travail en sortie du premier échangeur soient supérieures aux pressions et températures critiques du fluide de travail.Optionally, the invention may have the following optional features set forth below which may be taken separately or in combination: According to an advantageous but nonlimiting embodiment, the system is configured so that at the outlet of the first exchanger the working fluid is brought into a supercritical state. Conventionally, the condition of a fluid heated above its critical temperature and compressed above its critical pressure is described as a supercritical state. In known manner, the physical properties of a supercritical fluid (density, viscosity, diffusivity) are often intermediate between those of the liquids and those of the gases. Thus, the system is configured such that the pressure and temperature of the working fluid at the outlet of the first exchanger is greater than the critical pressures and temperatures of the working fluid.

25 Selon un mode de réalisation avantageux mais non limitatif, le fluide est ainsi amené au-delà de son point critique. Le système fonctionne alors selon un cycle de Rankine supercritique. La différence de température entre le fluide de travail et la source chaude est alors moindre entrainant de ce fait une dissipation énergétique moins élevée. L'efficacité globale du système est alors 30 améliorée tout en conservant une fiabilité élevée et une complexité limitée. Selon un mode de réalisation avantageux mais non limitatif, le fluide de travail est un fluide organique. Ce type de fluide permet d'atteindre un régime supercritique même à des températures relativement basses en sortie 3025831 5 d'échangeur chaud. On entend par fluide organique, un fluide composé de molécules ou d'un mélange de molécules constituées d'atomes de carbone, d'hydrogène et éventuellement d'autres atomes tels que par exemple l'oxygène, le fluor, l'azote, le chlore, le brome. s Dans un autre mode de réalisation, le fluide de travail n'est pas un fluide organique. Dans la présente description, l'expression « A fluidiquement raccordée à B» ne signifie pas nécessairement qu'il n'existe pas d'organe entre A et B.According to an advantageous but non-limiting embodiment, the fluid is thus brought beyond its critical point. The system then operates according to a supercritical Rankine cycle. The temperature difference between the working fluid and the hot source is then less, thereby resulting in a lower energy dissipation. The overall efficiency of the system is then improved while maintaining high reliability and limited complexity. According to an advantageous but non-limiting embodiment, the working fluid is an organic fluid. This type of fluid makes it possible to reach a supercritical regime even at relatively low temperatures at the outlet of a hot exchanger. By organic fluid is meant a fluid composed of molecules or a mixture of molecules consisting of carbon atoms, hydrogen and possibly other atoms such as, for example, oxygen, fluorine, nitrogen, chlorine, bromine. In another embodiment, the working fluid is not an organic fluid. In the present description, the expression "A fluidically connected to B" does not necessarily mean that there is no organ between A and B.

10 La présente invention concerne également un procédé pour produire de l'énergie électrique ou mécanique à partir du système selon la présente invention comprenant au moins les étapes suivantes: - une étape de montée en pression du fluide de travail au travers de la 15 pompe, - une étape de chauffage du fluide de travail au travers du premier échangeur de chaleur, - une étape de détente d'une première partie du fluide de travail issu du premier échangeur au travers de l'expanseur, 20 - une étape de refroidissement de la première partie du fluide au travers du deuxième échangeur de chaleur. Le procédé comprend avantageusement les étapes suivantes au sein de l'injecteur : - une étape de détente d'une deuxième partie du fluide de travail issue du 25 premier échangeur au travers de l'injecteur, - une étape de mélange au sein de l'injecteur du fluide de travail issu de la sortie du deuxième échangeur et de ladite deuxième partie du fluide de travail issue du premier échangeur, de manière à fournir en sortie d'injecteur un fluide mélangé présentant une pression supérieure à celle 30 du fluide de travail issu de la sortie du deuxième échangeur.The present invention also relates to a method for producing electrical or mechanical energy from the system according to the present invention comprising at least the following steps: a step of increasing the pressure of the working fluid through the pump, a step of heating the working fluid through the first heat exchanger, a step of expanding a first portion of the working fluid from the first heat exchanger through the expander, a cooling step of the first part of the fluid through the second heat exchanger. The process advantageously comprises the following steps within the injector: a step of expansion of a second part of the working fluid coming from the first exchanger through the injector; a mixing step within the injector; injector of the working fluid from the outlet of the second exchanger and of said second portion of the working fluid from the first exchanger, so as to provide at the injector outlet a mixed fluid having a pressure greater than that of the working fluid from the output of the second exchanger.

3025831 6 Optionnellement, le procédé peut présenter l'une quelconque des caractéristiques et étapes facultatives énoncées ci-dessous qui peuvent être prises séparément ou en combinaison : Le procédé comprend une étape de refroidissement d'un fluide de 5 refroidissement couplé thermiquement au fluide de travail par un troisième échangeur de chaleur, le fluide de travail circulant dans le troisième échangeur de chaleur étant prélevé à la sortie de l'injecteur et réinjecté au niveau de la sortie de l'expanseur. Le fluide de refroidissement refroidit un alternateur couplé à l'expanseur.Optionally, the method may have any of the optional features and steps set forth below which may be taken separately or in combination: The method comprises a step of cooling a cooling fluid thermally coupled to the working fluid by a third heat exchanger, the working fluid flowing in the third heat exchanger being taken at the outlet of the injector and reinjected at the outlet of the expander. The coolant cools an alternator coupled to the expander.

10 De manière particulièrement avantageuse, l'invention permet de rentabiliser l'utilisation de rejets thermiques à basse température, tout en nécessitant peu de moyens énergétiques. En outre, la présente invention propose un système simplifié, peu coûteux, de faible consommation 15 énergétique, tout en présentant un rendement énergétique amélioré sans toutefois surcharger la pompe, ni augmenter le coût et la complexité du système. BREVE INTRODUCTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention 20 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 illustre un système réalisé à partir d'un cycle de Rankine selon l'art antérieur.In a particularly advantageous manner, the invention makes it possible to make the use of thermal discharges at low temperature profitable, while requiring little energetic means. In addition, the present invention provides a simplified, inexpensive, low power consumption system while having improved energy efficiency without overloading the pump or increasing the cost and complexity of the system. BRIEF INTRODUCTION OF THE FIGURES The objects, objects, and features and advantages of the invention will become more apparent from the detailed description of an embodiment thereof which is illustrated by the following accompanying drawings in which: FIG. 1 illustrates a system made from a Rankine cycle according to the prior art.

25 La FIGURE 2a illustre un exemple de système selon la présente invention, le système comprenant un injecteur dont l'une des deux entrées est fluidiquement connectée à la sortie d'un premier échangeur de chaleur. La FIGURE 2b illustre un mode de réalisation pour lequel le système comprend un échangeur additionnel.FIG. 2a illustrates an exemplary system according to the present invention, the system comprising an injector, one of whose two inputs is fluidly connected to the output of a first heat exchanger. FIGURE 2b illustrates an embodiment for which the system comprises an additional exchanger.

30 La FIGURE 2c illustre un autre mode de réalisation pour lequel le premier échangeur comprend deux échangeurs distincts. La FIGURE 2d illustre un autre mode de réalisation pour lequel les échangeurs distincts possèdent des températures et des débits différents.FIG. 2c illustrates another embodiment for which the first exchanger comprises two separate exchangers. FIGURE 2d illustrates another embodiment for which the separate exchangers have different temperatures and flow rates.

3025831 7 La FIGURE 3 illustre un système selon la présente invention comprenant un circuit de refroidissement additionnel. La FIGURE 4 représente une vue en coupe illustrant le principe de refroidissement du stator d'un système de conversion d'énergie tel qu'un 5 alternateur. La FIGURE 5 est une vue en coupe d'un exemple d'injecteur qui peut être utilisé dans le cadre des différents modes de réalisation de l'invention. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de 10 l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. DESCRIPTION DETAILLEE 15 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 : - Selon un mode de réalisation, le système comprend un circuit de refroidissement monté en parallèle par rapport à l'injecteur et au deuxième 20 échangeur, le circuit de refroidissement étant fluidiquement raccordé d'une part à la sortie de l'injecteur et d'autre part à la sortie de l'expanseur. Ainsi, le circuit de refroidissement est alimenté par une partie du fluide de travail qui est prélevée en sortie de l'injecteur. Sa pression est donc augmentée. - Selon un mode de réalisation, le système comprend un dispositif de 25 conversion d'énergie configuré pour convertir un mouvement mécanique produit par l'expanseur en électricité ou en un autre mouvement mécanique. Le circuit de refroidissement comprend un troisième échangeur de chaleur thermiquement couplé avec une troisième source de chaleur échangeant de la chaleur avec le dispositif de conversion d'énergie, le système étant configuré de 30 manière à ce que la pression en sortie du troisième échangeur soit supérieure à la pression à la sortie de l'expanseur. - Selon un mode de réalisation, le dispositif de conversion d'énergie comprend un alternateur configuré pour convertir le mouvement mécanique 3 0 2 5 8 3 1 8 produit par l'expanseur en électricité et la troisième source de chaleur comprend un circuit couplé thermiquement avec l'alternateur. Ainsi, la troisième source de chaleur absorbe les calories produites par l'alternateur. Une partie des calories absorbées par la troisième source de 5 chaleur est ensuite absorbée par le fluide de travail circulant dans le troisième échangeur. - Selon un mode de réalisation, l'alternateur comprend un stator et la troisième source de chaleur comprend un circuit fluidique au contact du stator et enfermant un fluide caloporteur. io - Selon un mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur comprend au moins un échangeur primaire et un échangeur secondaire. L'entrée de l'échangeur primaire (correspondant à l'entrée du premier échangeur) est de préférence raccordée fluidiquement à la sortie de la pompe. La sortie de l'échangeur primaire est de préférence raccordée fluidiquement à 15 l'entrée de l'échangeur secondaire. La sortie de l'échangeur secondaire (correspondant à la sortie du premier échangeur) est fluidiquement raccordée à l'entrée de l'expanseur. - Selon un mode de réalisation, l'échangeur primaire et l'échangeur secondaire sont configurés pour être chacun couplés thermiquement à une 20 même source de chaleur. - Selon un mode de réalisation, l'échangeur primaire est configuré pour être couplé thermiquement à une source de chaleur primaire et l'échangeur secondaire est configuré pour être couplé thermiquement à une source de chaleur secondaire distincte de la source de chaleur primaire. 25 - Selon un mode de réalisation, le premier échangeur est configuré pour amener à sa sortie le fluide de travail à une température inférieure à 200°C et de préférence inférieure à 150°C. - Selon un mode de réalisation, le circuit est configuré de manière à ce que la température du fluide de travail en sortie du premier échangeur soit 30 comprise entre la température ambiante et 200°C et de préférence entre la température ambiante et 150°C. - Selon un mode de réalisation, le système comprend la source chaude. La source chaude et le premier échangeur sont configurés pour fournir à la 3025831 9 sortie du premier échangeur une température pour le fluide de travail inférieure à 200°C et de préférence inférieure à 150°C. - Selon un mode de réalisation, le deuxième échangeur est configuré pour amener à sa sortie le fluide de travail à une température comprise entre la 5 température ambiante et 150°C, la température du fluide de travail en sortie du deuxième échangeur étant inférieure à la température du fluide de travail en sortie du premier échangeur. - Selon un mode de réalisation, le système est configuré de manière à ce que la pression et la température du fluide de travail en sortie du premier 10 échangeur soient supérieures aux pression et température critiques du fluide de travail. - Selon un mode de réalisation, le fluide de travail est frigorigène et choisi parmi le R410a, le R134a, le R227ea, ou le R245fa. Ces fluides permettent d'atteindre un régime supercritique avec des sources chaudes aux 15 températures inférieures à 200°C. Ils sont donc particulièrement avantageux pour produire de l'énergie à partir de rejets thermiques d'usines ou de moteurs thermiques. - Selon un mode de réalisation, le système est configuré de manière à ce que la première entrée de l'injecteur reçoive le fluide de travail au moins 20 partiellement à l'état liquide et de préférence à l'état liquide uniquement et de manière à ce que la deuxième entrée de l'injecteur reçoive le fluide de travail au moins partiellement à l'état gazeux et de préférence à l'état gazeux uniquement. - Selon un mode de réalisation, le système comprend la première source 25 de chaleur, la première source de chaleur étant couplée thermiquement avec un circuit de rejet thermique d'une usine ou d'un moteur. - Selon un mode de réalisation, le système est configuré de manière à ce que la deuxième entrée de l'injecteur soit fluidiquement connectée en aval du premier échangeur et strictement en amont de l'expanseur. L'amont et l'aval en 30 un point donné sont pris en référence au sens de circulation du fluide dans le circuit. Ainsi la deuxième entrée de l'injecteur est fluidiquement connectée entre la sortie du premier échangeur et l'entrée de l'expanseur. 3025831 10 - Selon un mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur est configuré de sorte à chauffer le fluide de travail ; l'expanseur est configuré de sorte à augmenter la pression du fluide de travail et le deuxième échangeur de chaleur est configuré de sorte à refroidir le fluide de travail. L'injecteur est 5 configuré de sorte à augmenter la pression du fluide de travail. La pompe est configurée de sorte à augmenter la pression du fluide de travail. - Selon un mode de réalisation, le système comprend un échangeur additionnel configuré pour transférer de la chaleur depuis le fluide de travail en sortie d'expanseur au fluide de travail situé entre la sortie de la pompe et 10 l'entrée du premier échanger. Ainsi, l'échangeur additionnel fait office d'économiseur. Il permet d'utiliser une partie de l'énergie restante dans le fluide de travail en sortie d'expanseur pour préchauffer le liquide à la sortie de la pompe. Cela permet d'augmenter le rendement de l'installation. - Selon un mode de réalisation, le premier échangeur de chaleur 15 comprend au moins deux échangeurs de chaleur couplés chacun à une source de chaleur présentant une température différente, l'un étant configuré pour amener le fluide de travail dans un état sous-critique (liquide) et l'autre, disposé en aval, étant configuré pour amener le fluide de travail dans un état supercritique.FIG. 3 illustrates a system according to the present invention comprising an additional cooling circuit. FIGURE 4 is a sectional view illustrating the stator cooling principle of an energy conversion system such as an alternator. FIGURE 5 is a sectional view of an example of an injector that can be used in the context of the various embodiments of the invention. The drawings are given by way of example and are not limiting of the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate the understanding of the invention and are not necessarily at the scale of practical applications. DETAILED DESCRIPTION Before beginning a detailed review of embodiments of the invention, are set forth below optional features which may optionally be used in combination or alternatively: According to one embodiment, the system comprises a circuit of cooling connected in parallel with the injector and the second exchanger, the cooling circuit being fluidly connected firstly to the outlet of the injector and secondly to the outlet of the expander. Thus, the cooling circuit is fed by a portion of the working fluid which is taken out of the injector. Its pressure is increased. According to one embodiment, the system comprises an energy conversion device configured to convert a mechanical movement produced by the expander into electricity or another mechanical movement. The cooling circuit comprises a third heat exchanger thermally coupled with a third heat source exchanging heat with the energy conversion device, the system being configured such that the outlet pressure of the third heat exchanger is greater than at the pressure at the outlet of the expander. According to one embodiment, the energy conversion device comprises an alternator configured to convert the mechanical movement produced by the expander into electricity and the third heat source comprises a circuit thermally coupled with the alternator. Thus, the third source of heat absorbs the calories produced by the alternator. Part of the calories absorbed by the third heat source is then absorbed by the working fluid circulating in the third heat exchanger. According to one embodiment, the alternator comprises a stator and the third heat source comprises a fluid circuit in contact with the stator and enclosing a heat transfer fluid. According to one embodiment, the first heat exchanger comprises at least one primary heat exchanger and a secondary heat exchanger. The inlet of the primary heat exchanger (corresponding to the inlet of the first heat exchanger) is preferably fluidly connected to the outlet of the pump. The outlet of the primary heat exchanger is preferably fluidly connected to the inlet of the secondary heat exchanger. The output of the secondary heat exchanger (corresponding to the output of the first heat exchanger) is fluidly connected to the inlet of the expander. According to one embodiment, the primary heat exchanger and the secondary heat exchanger are configured to be each thermally coupled to a same heat source. According to one embodiment, the primary heat exchanger is configured to be thermally coupled to a primary heat source and the secondary heat exchanger is configured to be thermally coupled to a secondary heat source distinct from the primary heat source. According to one embodiment, the first exchanger is configured to bring the working fluid to its outlet at a temperature of less than 200 ° C. and preferably less than 150 ° C. According to one embodiment, the circuit is configured so that the temperature of the working fluid at the outlet of the first exchanger is between room temperature and 200 ° C. and preferably between room temperature and 150 ° C. According to one embodiment, the system comprises the hot source. The hot source and the first heat exchanger are configured to provide the outlet of the first heat exchanger with a temperature for the working fluid of less than 200 ° C and preferably less than 150 ° C. According to one embodiment, the second heat exchanger is configured to bring the working fluid to its outlet at a temperature of between room temperature and 150.degree. C., the temperature of the working fluid leaving the second heat exchanger being less than temperature of the working fluid at the outlet of the first exchanger. According to one embodiment, the system is configured so that the pressure and the temperature of the working fluid at the outlet of the first exchanger are greater than the critical pressure and temperature of the working fluid. According to one embodiment, the working fluid is refrigerant and selected from R410a, R134a, R227ea, or R245fa. These fluids make it possible to reach a supercritical regime with hot springs at temperatures below 200 ° C. They are therefore particularly advantageous for producing energy from thermal discharges from factories or thermal engines. According to one embodiment, the system is configured so that the first inlet of the injector receives the working fluid at least partially in the liquid state and preferably in the liquid state only and so that the second inlet of the injector receives the working fluid at least partially in the gaseous state and preferably in the gaseous state only. According to one embodiment, the system comprises the first heat source, the first heat source being thermally coupled with a heat rejection circuit of a plant or motor. According to one embodiment, the system is configured so that the second inlet of the injector is fluidly connected downstream of the first exchanger and strictly upstream of the expander. The upstream and the downstream at a given point are taken with reference to the direction of circulation of the fluid in the circuit. Thus the second inlet of the injector is fluidly connected between the outlet of the first exchanger and the inlet of the expander. According to one embodiment, the first heat exchanger is configured to heat the working fluid; the expander is configured to increase the pressure of the working fluid and the second heat exchanger is configured to cool the working fluid. The injector is configured to increase the pressure of the working fluid. The pump is configured to increase the pressure of the working fluid. According to one embodiment, the system comprises an additional exchanger configured to transfer heat from the expander outlet working fluid to the working fluid located between the pump outlet and the inlet of the first exchanger. Thus, the additional exchanger acts as economizer. It makes it possible to use a portion of the energy remaining in the working fluid at the outlet of the expander to preheat the liquid at the outlet of the pump. This increases the efficiency of the installation. According to one embodiment, the first heat exchanger comprises at least two heat exchangers each coupled to a heat source having a different temperature, one being configured to bring the working fluid into a subcritical state ( liquid) and the other, disposed downstream, being configured to bring the working fluid into a supercritical state.

20 Un intérêt est de permettre une meilleure adéquation entre le fluide de travail et le premier échangeur et ainsi d'augmenter l'efficacité de l'échangeur, en réduisant le pincement en température entre la source de chaleur et le fluide de travail. On entend par pincement (en anglais « pinch »), la différence de température minimale entre le fluide de travail et la source chaude. Un 25 deuxième intérêt est ensuite de pouvoir éventuellement utiliser deux ou plus sources chaudes différentes qui auraient des températures différentes et des débits différents. - Selon un mode de réalisation, le système est configuré de manière à ce que le fluide présente un écart (A) entre la température de la source de chaleur 30 et la température critique du fluide de travail ; ledit écart (A) étant compris entre 20°C et 70°C. Cette gamme permet d'avoir un rendement particulièrement élevé. 3 0 2 5 8 3 1 11 - Selon un mode de réalisation, le système comprend un dispositif de conversion d'énergie configuré pour convertir un mouvement mécanique produit par l'expanseur en une énergie électrique ou mécanique et configuré de manière à ce que la puissance fournie par le dispositif de conversion d'énergie 5 soit inférieure à 100 kW. - Selon un mode de réalisation, l'expanseur est une turbine, de préférence cinétique. - Selon un mode de réalisation, l'expanseur est une machine volumétrique. 10 - Selon un mode de réalisation, l'expanseur est une machine volumétrique, du type suivant : un compresseur volumétrique fonctionnant en expanseur. - Selon un mode de réalisation, l'expanseur est une machine hermétique ; ladite machine comprenant l'expanseur, un arbre et l'alternateur; l'expanseur 15 étant raccordé à l'arbre et l'arbre étant raccordé à l'alternateur. La figure 2a illustre un exemple de système selon la présente invention. Ce système est particulièrement avantageux pour une production électrique de petite puissance (par exemple de quelques kilowatts à une centaine de 20 kilowatts). Il est configuré de manière à mettre en oeuvre un cycle thermodynamique de Rankine. Il comprend des composants couramment utilisés : - un fluide de travail. Ce fluide de travail est avantageusement frigorigène. Le fluide de travail est de préférence organique ce qui permet 25 d'atteindre un régime supercritique (également désigné supercritique) tout en conservant des niveaux de pression et de température relativement limités. Le fluide de travail est de préférence choisi parmi le R410a, le R134a, le R227a, le R245fa. On entend par fluide supercritique, un fluide ayant atteint un régime supercritique. 30 - un premier échangeur 110. Ce premier échangeur 110 est thermiquement couplé à une source chaude 170, par exemple chauffée par les rejets thermiques. De préférence il permet au fluide d'atteindre un régime supercritique. Le premier échangeur peut ainsi être qualifié d'échangeur 3 0 2 5 8 3 1 12 supercritique. Il permet au fluide de travail de dépasser la température critique. La température critique du fluide de travail est, par exemple de l'ordre de 70°C, pour un fluide de travail de type gaz réfrigérant R410a. Le R410a est l'un des fluides frigorigènes les plus fréquemment utilisés pour faire fonctionner une 5 pompe à chaleur. Le R410a présente l'avantage de ne pas être nocif pour la couche d'ozone, tout en présentant un bon rendement énergétique. Il a notamment une capacité de compression et une puissance frigorifique plus élevées que beaucoup d'autres fluides frigorigènes. Il augmente donc non seulement les possibilités de chauffage (même à basse température) mais 10 également de refroidissement. La température critique est, par exemple, de l'ordre de : 101°C pour le fluide R134a, 103°C pour le fluide R227a et 154°C pour le fluide R245fa. - un compresseur volumétrique fonctionnant en expanseur (volumétrique) 120. Cet expanseur 120 permet de détendre le fluide et de 15 produire une énergie mécanique à partir de cette détente. Dans un mode de réalisation, cette énergie est récupérée sur un arbre 190 tournant.. Cette énergie mécanique peut ensuite être récupérée sous forme électrique au niveau d'un l'alternateur situé sur ledit arbre 190 tournant. L'expanseur 120 est avantageusement dérivé d'un compresseur volumétrique conventionnel de 20 l'industrie frigorifique. - un deuxième échangeur de chaleur 130 thermiquement couplé à une source plus froide que la source chaude 170 et permettant de refroidir le fluide de travail. Lors de ce refroidissement, la température de saturation est atteinte. Le refroidissement s'accompagne dès lors du phénomène de condensation. 25 - un injecteur 140 permettant de définir un niveau intermédiaire de pression. L'injecteur comprend : au moins deux entrées, l'une pour un premier fluide et l'autre pour un deuxième fluide, le plus souvent gazeux, présentant une énergie plus élevée que le premier fluide; au moins une chambre de mélange des deux fluides disposée en aval des deux entrées; au moins un col puis une 30 portion divergente faisant office de diffuseur, disposée en aval de la chambre de mélange et configurée pour permettre la diffusion du fluide mélangé en sortie de chambre de mélange. L'injecteur 140 permet ainsi d'augmenter la pression du premier fluide et de fournir un fluide à une pression intermédiaire, 3025831 13 c'est-à-dire à une pression comprise entre celles des premier et deuxième fluides. Le fonctionnement de l'injecteur 140 réside sur un principe simple et passif : le deuxième fluide (gazeux et provenant de la sortie 110b du premier 5 échangeur 110) à haute énergie entraîne un fluide à basse énergie (liquide et provenant de la sortie 130b du deuxième échangeur 130) et permet de relever la pression de ce dernier sans nécessiter d'organe moteur tel qu'une pompe. La pression intermédiaire délivrée par l'injecteur 140 est par exemple de l'ordre de quelques bars au-dessus du niveau de la basse pression ; ladite 10 basse pression se situant autour de la dizaine de bars. L'injecteur 140 permet en outre d'apporter de la pression présentant ledit niveau intermédiaire de pression, à l'entrée 150a de la pompe 150. La pompe est ainsi soulagée ce qui apporte de nombreux avantages comme cela sera détaillé par la suite. De préférence le fluide en sortie du premier échangeur 110 est sous forme gazeux 15 et l'entrée 140c de l'injecteur 140 reçoit du fluide sous forme gazeuse uniquement. - une pompe 150. De préférence elle permet au fluide de travail de détendre le fluide et de dépasser ainsi la pression critique. La puissance de la pompe 150 peut être réduite grâce à l'utilisation de l'injecteur 140. Elle se 20 trouve ainsi dans des gammes de conception standard, moins contraignante. En réduisant la hauteur motrice totale nécessaire à la pompe 150 de 400 mètres à 350 mètres environ, la pompe 150 est moins complexe et couteuse. De plus, puisque la pression d'entrée est plus élevée, les risques de cavitation sont réduits, ce qui est moins contraignant pour la conception de la pompe 150.An advantage is to allow a better match between the working fluid and the first exchanger and thus to increase the efficiency of the exchanger, by reducing the temperature nip between the heat source and the working fluid. Pinch means the minimum temperature difference between the working fluid and the hot source. A second interest is then to possibly be able to use two or more different hot springs which would have different temperatures and different flow rates. According to one embodiment, the system is configured so that the fluid has a gap (A) between the temperature of the heat source 30 and the critical temperature of the working fluid; said gap (A) being between 20 ° C and 70 ° C. This range makes it possible to have a particularly high yield. According to one embodiment, the system comprises an energy conversion device configured to convert a mechanical movement produced by the expander into electrical or mechanical energy and configured so that the power provided by the energy conversion device 5 is less than 100 kW. According to one embodiment, the expander is a turbine, preferably kinetic. According to one embodiment, the expander is a volumetric machine. According to one embodiment, the expander is a volumetric machine, of the following type: a volumetric compressor operating as an expander. According to one embodiment, the expander is a hermetic machine; said machine comprising the expander, a shaft and the alternator; the expander 15 being connected to the shaft and the shaft being connected to the alternator. Figure 2a illustrates an exemplary system according to the present invention. This system is particularly advantageous for a small power output (for example from a few kilowatts to a hundred kilowatts). It is configured to implement a Rankine thermodynamic cycle. It includes commonly used components: - a working fluid. This working fluid is advantageously refrigerant. The working fluid is preferably organic which enables a supercritical regime (also called supercritical) to be achieved while maintaining relatively low pressure and temperature levels. The working fluid is preferably selected from R410a, R134a, R227a, R245fa. By supercritical fluid is meant a fluid having reached a supercritical regime. A first exchanger 110. This first heat exchanger 110 is thermally coupled to a hot source 170, for example heated by the heat rejects. Preferably it allows the fluid to reach a supercritical regime. The first exchanger can thus be described as a supercritical exchanger. It allows the working fluid to exceed the critical temperature. The critical temperature of the working fluid is, for example of the order of 70 ° C, for a refrigerant gas working fluid R410a. R410a is one of the most frequently used refrigerants for operating a heat pump. R410a has the advantage of not being harmful to the ozone layer, while being energy efficient. In particular, it has a higher compression capacity and cooling capacity than many other refrigerants. It therefore increases not only the heating possibilities (even at low temperature) but also cooling. The critical temperature is, for example, of the order of: 101 ° C for the fluid R134a, 103 ° C for the fluid R227a and 154 ° C for the fluid R245fa. a volumetric compressor operating as an expander (volumetric) 120. This expander 120 makes it possible to relax the fluid and to produce mechanical energy from this expansion. In one embodiment, this energy is recovered on a rotating shaft 190. This mechanical energy can then be recovered in electrical form at an alternator located on said rotating shaft 190. The expander 120 is advantageously derived from a conventional volumetric compressor of the refrigeration industry. a second heat exchanger 130 thermally coupled to a source colder than the hot source 170 and for cooling the working fluid. During this cooling, the saturation temperature is reached. The cooling is then accompanied by the phenomenon of condensation. An injector 140 making it possible to define an intermediate level of pressure. The injector comprises: at least two inputs, one for a first fluid and the other for a second fluid, usually gaseous, having a higher energy than the first fluid; at least one mixing chamber of the two fluids disposed downstream of the two inputs; at least one neck and then a divergent portion serving as a diffuser, disposed downstream of the mixing chamber and configured to allow diffusion of the mixed fluid at the outlet of the mixing chamber. The injector 140 thus makes it possible to increase the pressure of the first fluid and to supply a fluid at an intermediate pressure, that is to say at a pressure between those of the first and second fluids. The operation of the injector 140 resides on a simple and passive principle: the second fluid (gaseous and coming from the outlet 110b of the first exchanger 110) at high energy drives a low-energy fluid (liquid and coming from the output 130b of the second exchanger 130) and allows to raise the pressure of the latter without requiring a motor member such as a pump. The intermediate pressure delivered by the injector 140 is for example of the order of a few bars above the level of the low pressure; said low pressure being around 10 bars. The injector 140 also makes it possible to supply pressure having said intermediate level of pressure at the inlet 150a of the pump 150. The pump is thus relieved, which brings numerous advantages as will be detailed hereinafter. Preferably the fluid at the outlet of the first exchanger 110 is in gaseous form 15 and the inlet 140c of the injector 140 receives fluid in gaseous form only. - A pump 150. Preferably it allows the working fluid to relax the fluid and thus exceed the critical pressure. The power of the pump 150 can be reduced by the use of the injector 140. It is thus in standard design ranges, less restrictive. By reducing the total driving height required for the pump 150 from 400 meters to about 350 meters, the pump 150 is less complex and expensive. In addition, since the inlet pressure is higher, the risk of cavitation is reduced, which is less restrictive for the design of the pump 150.

25 Avantageusement, dans le circuit selon la présente invention, l'injecteur 140 est positionné de sorte à permettre une simplification de réalisation tout en optimisant le rendement énergétique. Pour ce faire, la sortie 140b de l'injecteur 140 est connectée à l'entrée de la pompe 150. Cela permet d'augmenter la 30 pression du fluide de travail avant l'entrée dans la pompe 150 afin de réduire l'apport énergétique que nécessite ladite pompe 150. De manière particulièrement avantageuse, la deuxième entrée 140c de l'injecteur 140 est raccordée à la sortie 110b du premier échangeur 110. La prise de 302 5 8 3 1 14 raccordement au niveau de la sortie 110b du premier échangeur 110 permet ainsi d'introduire dans l'injecteur du fluide présentant une grande énergie, notamment une pression élevée. Par ailleurs, cette configuration permet de simplifier la réalisation du circuit.Advantageously, in the circuit according to the present invention, the injector 140 is positioned so as to allow simplification of embodiment while optimizing the energy efficiency. For this purpose, the output 140b of the injector 140 is connected to the inlet of the pump 150. This makes it possible to increase the pressure of the working fluid before entering the pump 150 in order to reduce the energy supply. This pump 150 is particularly advantageous. In particular, the second inlet 140c of the injector 140 is connected to the outlet 110b of the first heat exchanger 110. The connection plug at the outlet 110b of the first heat exchanger 110 thus makes it possible to introduce into the injector fluid having a high energy, especially a high pressure. Moreover, this configuration makes it possible to simplify the realization of the circuit.

5 Selon un mode de réalisation particulier, la température de la source chaude 170 est inférieure à 200°C et de préférence inférieure à 150°C et la température de la source froide 180 est inférieure à 50°C et de préférence de l'ordre de 30°C. De préférence, la température de la source froide 180 est 10 supérieure à la température ambiante et plus généralement de l'ordre de la température ambiante. Pour le premier échangeur 110, c'est-à-dire l'échangeur chaud, la température maximale est celle de la sortie de l'expanseur 120, c'est-à-dire un 15 peu moins de 150°C. La température minimale est celle de la sortie de la pompe 150, c'est-à-dire un peu plus haut que la température ambiante. Pour le deuxième échangeur 130, c'est-à-dire l'échangeur froid, la température maximale est celle de la sortie de la turbine ou autre expanseur 20 (120), c'est-à-dire intermédiaire, comprise entre les températures des sources chaude (150°C) et froide (30°C). La température minimale du deuxième échangeur 130 est celle de la température de la source froide 180, c'est-à-dire, en général la température ambiante.According to a particular embodiment, the temperature of the hot source 170 is less than 200 ° C. and preferably less than 150 ° C. and the temperature of the cold source 180 is less than 50 ° C. and preferably of the order 30 ° C. Preferably, the temperature of the cold source 180 is greater than the ambient temperature and more generally of the order of the ambient temperature. For the first heat exchanger 110, i.e., the hot heat exchanger, the maximum temperature is that of the expander 120 outlet, i.e., just under 150 ° C. The minimum temperature is that of the output of the pump 150, that is to say a little higher than the ambient temperature. For the second exchanger 130, that is to say the cold exchanger, the maximum temperature is that of the outlet of the turbine or other expander 20 (120), that is to say intermediate, between the temperatures hot (150 ° C) and cold (30 ° C) sources. The minimum temperature of the second exchanger 130 is that of the temperature of the cold source 180, that is to say, generally the ambient temperature.

25 Le principe à la base de l'invention procure de nombreux avantages. Notamment, la présente invention permet de diminuer la puissance consommée par la pompe 150. En effet, dans certains cycles organiques de Rankine, la puissance consommée par la pompe 150 est suffisamment importante pour chercher à la réduire drastiquement et donc augmenter le 30 rendement. Dans l'invention, l'injecteur 140 est également utilisé pour réduire la hauteur motrice à assurer par la pompe 150.The basic principle of the invention provides many advantages. In particular, the present invention makes it possible to reduce the power consumed by the pump 150. Indeed, in some organic Rankine cycles, the power consumed by the pump 150 is large enough to seek to reduce it drastically and thus increase the efficiency. In the invention, the injector 140 is also used to reduce the driving height to be provided by the pump 150.

3025831 15 Un autre intérêt de la présente invention est aussi d'avoir un coût d'investissement plus faible pour la pompe 150 qui représente généralement une part significative du coût global de l'installation. Ce coût est directement lié à la puissance de ladite pompe 150. Il n'est en général pas rigoureusement 5 proportionnel à la puissance, mais reste croissant avec celle-ci. Un intérêt supplémentaire de l'invention est aussi de diminuer le risque de cavitation dans la pompe. La pression d'entrée dans la pompe 150 est plus élevée dans le cas de l'invention 150. En effet, la marge à la cavitation pour une 10 installation donnée s'exprime par l'écart entre la pression d'entrée moins la pression de vapeur saturante et une valeur caractéristique de la pompe 150 (NPSH : net positive suction head). Dans le cas de l'invention, la pression d'entrée sera plus élevée et la pression de vapeur saturante ne sera que marginalement affectée. En effet, l'intégration de la relation de Clapeyron 15 permet d'aboutir à l'estimation d'un ordre de grandeur de l'augmentation de la pression de vapeur saturante due à un écart de température : 4P/P-4Cp,vap-Cv,vap)T)4T/T Cet écart 4P/P est de l'ordre de quelques 4T/T, alors qu'il a été 20 constaté que l'injecteur 140 connecté comme le prévoit l'invention peut faire gagner jusqu'à 50% en pression d'entrée. Selon un mode de réalisation particulier illustré en figure 2b, le système comprend un échangeur additionnel 230. L'échangeur additionnel 230 25 comprend une première entrée 231a fluidiquement raccordée à la sortie 120b de l'expanseur 120 et une première sortie 231b fluidiquement raccordée à l'entrée 130a du deuxième échangeur de chaleur 130. L'échangeur additionnel 230 comprend une deuxième entrée 232a fluidiquement raccordée à la sortie 150b de la pompe 150 et une deuxième sortie 232b fluidiquement raccordée à 30 l'entrée 110a du premier échangeur de chaleur 110. Cet échangeur additionnel 230 permet d'utiliser une partie de l'énergie restante dans le fluide après le passage dans l'expanseur 120 pour préchauffer le liquide à la sortie de la pompe 150. Cet échangeur additionnel 230 fait ainsi office 302 5 8 3 1 16 d'économiseur. L'intérêt est un gain sur le rendement de l'installation. Il s'agit d'un échangeur interne au cycle : le fluide de travail échange avec lui-même. Selon un autre mode de réalisation illustré en figure 2c, le premier 5 échangeur 110, de préférence de type échangeur chaud, peut être réalisé en au moins deux parties distinctes, en utilisant par exemple deux échangeurs 110', 110". Les échangeurs 110', 110", désignés échangeur primaire 110' et échangeur secondaire 110", sont de préférence raccordés en série. L'entrée 110'a de l'échangeur primaire 110' (correspondant à l'entrée 110a du premier 10 échangeur 110) est de préférence raccordée fluidiquement à la sortie 150b de la pompe 150. La sortie 110'b de l'échangeur primaire 110' est de préférence raccordée fluidiquement à l'entrée 110"a de l'échangeur secondaire 110". La sortie 110"b de l'échangeur secondaire 110" (correspondant à la sortie 110b du premier échangeur 110) est fluidiquement raccordée à l'entrée 120a de 15 l'expanseur 120. Les échangeurs primaire 110' et secondaire 110" formant le premier échangeur 110 sont couplés thermiquement chacun à une même source de chaleur 170. Typiquement, un des échangeurs 110' est utilisé pour réchauffer le fluide dans des conditions sous-critiques, tandis que l'autre 110" sert à faire le 20 complément. Le premier intérêt est de permettre une meilleure adéquation entre le fluide de travail et le premier échangeur 110 et ainsi d'augmenter l'efficacité de l'échangeur, en réduisant le pincement en température entre la source de chaleur 170 et le fluide de travail. Le second intérêt est ensuite de pouvoir éventuellement utiliser deux échangeurs différents 110', 110", comme 25 illustré en figure 2d, qui auraient des températures différentes grâce à des sources de chaleur 170, 270 différentes et des débits différents. Dans ce mode de réalisation particulier (figure 2d), l'entrée 110'a de l'échangeur primaire 110' (correspondant à l'entrée 110a du premier échangeur 110) est de préférence raccordée fluidiquement à la sortie 150b de la pompe 150. La sortie 110'b de 30 l'échangeur primaire 110' est de préférence raccordée fluidiquement à l'entrée 110"a de l'échangeur secondaire 110". La sortie 110"b de l'échangeur secondaire 110" (correspondant à la sortie 110b du premier échangeur 110) est fluidiquement raccordée à l'entrée 120a de l'expanseur 120. Afin de varier les 3025831 17 températures, les échangeurs primaire 110' et secondaire 110" formant le premier échangeur 110 ne sont couplés pas thermiquement à la même source de chaleur 170. Avantageusement, l'échangeur primaire 110' est couplé thermiquement à une source de chaleur primaire 270 et l'échangeur secondaire 5 110" est couplé thermiquement à une source de chaleur secondaire 170. Avantageusement, la température de la source chaude étant donnée, le fluide de travail sera choisi de façon optimale afin de correspondre au mieux aux caractéristiques du premier échangeur 110 et en particulier à la 10 température du fluide chaud de ce premier échangeur 110. On fera notamment en sorte que la température critique de fluide de travail choisi soit légèrement inférieure à la température du fluide chaud de ce premier échangeur 110. L'idée sous-jacente est qu'il faut légèrement dépasser la température critique pour que le rendement de l'installation soit optimisé. Typiquement, le fluide présente un 15 écart (A) entre la température de la source de chaleur 170 du premier échangeur 110 et la température critique du fluide de travail ; ledit écart (A) étant compris entre 20°C et 70°C. Cette gamme permet d'avoir un rendement particulièrement élevé.Another advantage of the present invention is also to have a lower investment cost for the pump 150 which generally represents a significant part of the overall cost of the installation. This cost is directly related to the power of said pump 150. It is generally not rigorously proportional to the power, but remains increasing with it. A further advantage of the invention is also to reduce the risk of cavitation in the pump. The inlet pressure in the pump 150 is higher in the case of the invention 150. Indeed, the cavitation margin for a given installation is expressed by the difference between the inlet pressure minus the pressure saturating vapor and a characteristic value of the pump 150 (NPSH: net positive suction head). In the case of the invention, the inlet pressure will be higher and the saturation vapor pressure will be only marginally affected. Indeed, the integration of the Clapeyron relationship makes it possible to arrive at an estimate of an order of magnitude of the increase in the saturation vapor pressure due to a temperature difference: 4P / P-4Cp, vap This difference 4P / P is of the order of a few 4T / T, whereas it has been found that the injector 140 connected as provided by the invention can save up to 4T / T. at 50% input pressure. According to a particular embodiment illustrated in FIG. 2b, the system comprises an additional exchanger 230. The additional exchanger 230 comprises a first inlet 231a fluidly connected to the outlet 120b of the expander 120 and a first outlet 231b fluidly connected to the 130a of the second heat exchanger 130. The additional heat exchanger 230 includes a second inlet 232a fluidly connected to the outlet 150b of the pump 150 and a second outlet 232b fluidly connected to the inlet 110a of the first heat exchanger 110. This additional exchanger 230 makes it possible to use a portion of the energy remaining in the fluid after passing through the expander 120 to preheat the liquid at the outlet of the pump 150. This additional exchanger 230 thus serves as a 302 5 8 3 1 16 economizer. The interest is a gain on the efficiency of the installation. It is an internal exchanger cycle: the working fluid exchange with itself. According to another embodiment illustrated in FIG. 2c, the first exchanger 110, preferably of the hot exchanger type, may be made of at least two distinct parts, for example using two exchangers 110 ', 110 ". , 110 ", designated primary heat exchanger 110 'and secondary heat exchanger 110", are preferably connected in series, the inlet 110' of the primary heat exchanger 110 '(corresponding to the inlet 110a of the first heat exchanger 110) is Preferably, the output 110'b of the primary heat exchanger 110 'is preferably fluidly connected to the inlet 110 "a of the secondary heat exchanger 110". the secondary heat exchanger 110 "(corresponding to the outlet 110b of the first heat exchanger 110) is fluidly connected to the inlet 120a of the expander 120. The primary heat exchangers 110 'and secondary heat exchangers 110' forming the first heat exchanger 110 are thermally coupled. Each of the heat exchangers 110 'is typically used to heat the fluid under subcritical conditions, while the other 110' serves to supplement the fluid. The first interest is to allow a better match between the working fluid and the first exchanger 110 and thus to increase the efficiency of the exchanger, reducing the temperature nip between the heat source 170 and the working fluid. The second advantage is then to possibly be able to use two different exchangers 110 ', 110 ", as illustrated in FIG. 2d, which would have different temperatures thanks to different heat sources 170, 270 and different flow rates. In particular (FIG. 2d), the inlet 110 'of the primary heat exchanger 110' (corresponding to the inlet 110a of the first heat exchanger 110) is preferably fluidly connected to the outlet 150b of the pump 150. The outlet 110 'b the primary exchanger 110 'is preferably fluidly connected to the inlet 110 "a of the secondary exchanger 110" The outlet 110 "b of the secondary exchanger 110" (corresponding to the outlet 110b of the first exchanger 110 ) is fluidly connected to the inlet 120a of the expander 120. In order to vary the temperatures, the primary heat exchangers 110 'and secondary heat exchangers 110 "forming the first heat exchanger 110 are not thermally coupled to the heat exchanger. Same heat source 170. Advantageously, the primary heat exchanger 110 'is thermally coupled to a primary heat source 270 and the secondary heat exchanger 110 "is thermally coupled to a secondary heat source 170. Advantageously, the temperature of the source With the hot being given, the working fluid will be optimally selected so as to best match the characteristics of the first exchanger 110 and in particular the temperature of the hot fluid of this first exchanger 110. In particular, it will be ensured that the critical temperature of the selected working fluid is slightly less than the temperature of the hot fluid of the first exchanger 110. The idea behind it is that it must slightly exceed the critical temperature for the efficiency of the installation is optimized. Typically, the fluid has a gap (A) between the temperature of the heat source 170 of the first heat exchanger 110 and the critical temperature of the working fluid; said gap (A) being between 20 ° C and 70 ° C. This range makes it possible to have a particularly high yield.

20 Selon une alternative, le fractionnement de l'expanseur 120 en deux parties, par exemple en utilisant deux expanseurs en série peut être intéressant afin d'utiliser pour l'injecteur 140 cette pression intermédiaire en pression haute et, de ce fait, faire travailler dans l'expanseur l'intégralité du fluide de travail. Cela conduit à un rendement plus élevé.Alternatively, splitting the expander 120 into two parts, for example using two expanders in series, may be of interest in order to utilize for the injector 140 this intermediate pressure in high pressure and thereby in the expander the entire working fluid. This leads to a higher yield.

25 La figure 3 illustre un mode de réalisation particulier dans lequel le système comprend un expanseur hermétique 300 composé de l'expanseur 120, de l'arbre 190 et de l'alternateur 200 ainsi qu'un circuit de refroidissement de l'ensemble hermétique. Le circuit de refroidissement est raccordé d'une part à 30 la sortie 140b de l'injecteur 140 et d'autre part à la sortie 120b de l'expanseur 120. Il comprend un troisième échangeur de chaleur 160 dont l'entrée 160a est connectée à la sortie 140b de l'injecteur 140 et dont la sortie 160b est connectée à la sortie 120b de l'expanseur 120.FIG. 3 illustrates a particular embodiment in which the system comprises a hermetic expander 300 composed of the expander 120, the shaft 190 and the alternator 200 as well as a cooling circuit of the hermetic assembly. The cooling circuit is connected on the one hand to the output 140b of the injector 140 and on the other hand to the outlet 120b of the expander 120. It comprises a third heat exchanger 160 whose input 160a is connected. at the output 140b of the injector 140 and whose output 160b is connected to the output 120b of the expander 120.

3025831 18 Le système est configuré de manière à ce que la pression en sortie 160b du troisième échangeur 160 soit supérieure à la pression en sortie de l'expanseur 120, garantissant ainsi que le fluide parcourt bien le troisième échangeur 160 depuis sa sortie 160a vers son entrée 160b.The system is configured so that the outlet pressure 160b of the third exchanger 160 is greater than the outlet pressure of the expander 120, thus ensuring that the fluid travels well through the third exchanger 160 from its outlet 160a towards its outlet. 160b entrance.

5 Grâce à l'injecteur 140, on dispose ainsi d'un fluide froid présentant une pression rehaussée sans pour autant introduire une pompe additionnelle. Une partie de ce fluide froid est ainsi récupérée en sortie 140b de l'injecteur 140 et peut être utilisé afin de refroidir un organe auxiliaire comme par exemple un 10 moteur ou un dispositif de conversion d'énergie couplé à l'expanseur 120. Typiquement, le système est équipé d'un alternateur 200 faisant office de dispositif de conversion d'énergie pour transformer en électricité le mouvement mécanique de l'expanseur 120 le plus souvent sous forme d'un expanseur volumétrique.Thanks to the injector 140, it thus has a cold fluid having an increased pressure without introducing an additional pump. Part of this cold fluid is thus recovered at the outlet 140b of the injector 140 and can be used to cool an auxiliary member such as for example a motor or an energy conversion device coupled to the expander 120. Typically, the system is equipped with an alternator 200 serving as an energy conversion device to convert the mechanical movement of the expander 120 into electricity, most often in the form of a volumetric expander.

15 Le troisième échangeur de chaleur 160 est configuré de sorte à refroidir l'expanseur hermétique 300 jusqu'à un niveau de température acceptable. Par exemple ce dernier est traversé par un fluide caloporteur qui permet de maintenir la température de l'expanseur hermétique à un niveau acceptable.The third heat exchanger 160 is configured to cool the hermetic expander 300 to an acceptable temperature level. For example, it is traversed by a heat transfer fluid that keeps the temperature of the hermetic expander to an acceptable level.

20 Or, le rendement d'un dispositif de conversion d'énergie, et notamment d'un alternateur, diminue lorsque sa température augmente. En proposant une solution permettant de réduire la température du dispositif de conversion d'énergie sans pour autant introduire une pompe additionnelle ou une importante complexité et sans augmenter les risques de 25 cavitation, l'invention apporte ainsi une solution efficace pour augmenter le rendement global du système sans diminuer sa fiabilité et sa stabilité. Comme illustré sur la vue en coupe de la figure 4, le circuit de refroidissement permet de manière particulièrement avantageuse de refroidir 30 par exemple un alternateur 200 ou un moteur fonctionnant en mode inverse (dans le cas d'un compresseur fonctionnant en expanseur) comprenant un stator 210. Dans ce mode de réalisation, le troisième échangeur de chaleur 160 3025831 19 permet de refroidir, grâce au fluide de travail prélevé à la sortie 140b de l'injecteur 140, un fluide mis en circulation autour du stator 210. Un des intérêts de l'invention est ainsi de disposer d'un niveau de 5 pression intermédiaire pour les organes auxiliaires tels qu'un alternateur ou un moteur. En effet, si on ne disposait que du seul niveau haut pour alimenter un circuit de refroidissement, on consommerait du travail réalisé dans la pompe 150. Grâce à l'injecteur 140, on dispose de fluide froid sans impacter significativement la pompe 150.However, the efficiency of an energy conversion device, and in particular of an alternator, decreases as its temperature increases. By proposing a solution that makes it possible to reduce the temperature of the energy conversion device without introducing an additional pump or a significant complexity and without increasing the risk of cavitation, the invention thus provides an effective solution for increasing the overall efficiency of the device. system without diminishing its reliability and stability. As illustrated in the sectional view of FIG. 4, the cooling circuit makes it particularly advantageous to cool, for example, an alternator 200 or a motor operating in the reverse mode (in the case of a compressor operating as an expander) comprising a stator 210. In this embodiment, the third heat exchanger 160 3025831 19 makes it possible to cool, thanks to the working fluid taken at the outlet 140b of the injector 140, a fluid circulated around the stator 210. One of the interests The invention thus provides an intermediate pressure level for auxiliary members such as an alternator or a motor. Indeed, if we had only the high level to supply a cooling circuit, we would consume work done in the pump 150. With the injector 140, it has cold fluid without significantly impacting the pump 150.

10 Selon un mode de réalisation avantageux mais non limitatif de l'invention, la puissance du premier échangeur 110 est de 150kW ; le fluide de travail est, de préférence, du R134a (un des principaux constituants de ce fluide est par exemple le 1,1,1,2-Tetrafluoroethane) ; la pression maximale est de 50 15 bars ; la température maximale est de 130°C ; la pression minimale est de 10.17 bars ; la température minimale est de 30°C ; la puissance brute de 16.9 kW ; la puissance à évacuer par le système de refroidissement de 2kW ; la température de refroidissement 76.3°C ; le rapport de débit d'entrainement est de 20. Ce rapport correspond au rapport entre le débit de vapeur et le débit 20 liquide. Il se mesure, par exemple, à l'aide de deux débitmètres. Par ailleurs, le rendement de l'injecteur 140 est de 34.73%. Il s'agit du rendement exergétique, autrement dit le rapport entre l'exergie en sortie de l'injecteur 140 et les exergies en amont de celui-ci. Ce rapport peut être évalué à partir d'un bilan thermique de l'installation. On rappellera que l'exergie en 25 thermodynamique est définit comme étant une grandeur permettant de mesurer la qualité d'une énergie. Dans ce mode de réalisation, l'injecteur 140 comprend : au moins deux entrées 141, 142 formant chacune une tuyère, l'une pour 30 un premier fluide et l'autre pour un deuxième fluide présentant une pression plus élevée que le premier fluide ; au moins une chambre de mélange 143 dont la section est de préférence convergente ; 3025831 20 - au moins un col 144 et un divergent également désigné diffuseur 145, disposés successivement en aval de la chambre de mélange 144. Pour bien mélanger les deux fluides provenant d'une part 142 de la sortie 130b du deuxième échangeur 130 (fluide sous forme liquide) et d'autre part 141 5 de la sortie 110b du premier échangeur 110 (fluide sous forme vapeur), il est nécessaire de les accélérer. Les deux tuyères d'entrée et les profils convergents sont configurés à cet effet. Le diffuseur 145 est quant à lui dimensionné de manière à convertir l'énergie cinétique en pression.According to an advantageous but non-limiting embodiment of the invention, the power of the first exchanger 110 is 150kW; the working fluid is preferably R134a (one of the main constituents of this fluid is, for example, 1,1,1,2-tetrafluoroethane); the maximum pressure is 50 bars; the maximum temperature is 130 ° C; the minimum pressure is 10.17 bars; the minimum temperature is 30 ° C; the gross power of 16.9 kW; the power to be evacuated by the 2kW cooling system; the cooling temperature 76.3 ° C; the ratio of the entrainment flow rate is 20. This ratio corresponds to the ratio between the steam flow rate and the liquid flow rate. It is measured, for example, using two flow meters. Moreover, the efficiency of the injector 140 is 34.73%. This is the exergy yield, in other words the ratio between the exergy exiting the injector 140 and the exergies upstream thereof. This report can be evaluated from a thermal balance of the installation. It will be recalled that exergy in thermodynamics is defined as being a quantity for measuring the quality of an energy. In this embodiment, the injector 140 comprises: at least two inputs 141, 142 each forming a nozzle, one for a first fluid and the other for a second fluid having a higher pressure than the first fluid; at least one mixing chamber 143, the section of which is preferably convergent; - At least one neck 144 and a divergent also designated diffuser 145, arranged successively downstream of the mixing chamber 144. To mix the two fluids from the one hand 142 of the output 130b of the second exchanger 130 (fluid under liquid form) and on the other hand 141 5 of the output 110b of the first exchanger 110 (fluid in vapor form), it is necessary to accelerate them. Both input nozzles and convergent profiles are configured for this purpose. The diffuser 145 is dimensioned so as to convert the kinetic energy into pressure.

10 Les valeurs numériques concernant l'injecteur 140 sont données dans le Tableau 1. Section liquide d'entrée (51) 0,00001623 m2 Section vapeur d'entrée (S2) 0,000008432 m2 Section intermédiaire (S3) : 0,00001993 m2 section d'entrée de la chambre de mélange (voir figure 5) Section de sortie (S4) 0,00006309 m2 Tableau 1 : Valeurs numériques caractérisant l'injecteur 140 15 Les performances suivantes sont ainsi obtenues pour l'injecteur 140 : - pression de vapeur : 50 bar. - pression de liquide : 10.17 bar. - pression de sortie : 14 bar. - rapport de débit d'entrainement : 20. Ce rapport correspond au rapport 20 entre le débit de vapeur et le débit liquide. Il se mesure, par exemple, à l'aide de deux débitmètres. - rendement d'injecteur : 34.73%. Ce rendement correspond au rendement exergétique, c'est-à-dire au rapport entre l'exergie en sortie d'injecteur et les exergies en amont de celui-ci. Il peut être évalué à partir d'un 25 bilan thermique de l'installation.The numerical values for injector 140 are given in Table 1. Inlet liquid section (51) 0.00001623 m2 Input vapor section (S2) 0.000008432 m2 Intermediate section (S3): 0.00001993 m2 inlet section of the mixing chamber (see FIG. 5) Output section (S4) 0.00006309 m2 Table 1: Numerical values characterizing the injector 140 The following performances are thus obtained for the injector 140: steam: 50 bar. - liquid pressure: 10.17 bar. - outlet pressure: 14 bar. - Drive flow ratio: 20. This ratio corresponds to the ratio 20 between the steam flow and the liquid flow. It is measured, for example, using two flow meters. - Injector output: 34.73%. This yield corresponds to the exergy yield, that is to say to the ratio between the exergy at the outlet of the injector and the exergy upstream of it. It can be evaluated from a thermal balance of the installation.

3025831 21 Le premier échangeur de chaleur 110, c'est-à-dire l'échangeur chaud permet au fluide de travail d'absorber les calories d'un fluide de rejet thermique. Pour cet échangeur de chaleur 110, le fluide chaud est donc le fluide de rejet thermique et le fluide froid est le fluide de travail.The first heat exchanger 110, i.e., the hot heat exchanger, allows the working fluid to absorb the calories of a heat rejection fluid. For this heat exchanger 110, the hot fluid is the thermal discharge fluid and the cold fluid is the working fluid.

5 Des valeurs numériques concernant le premier échangeur 110 sont indiquées dans le Tableau 2, à titre d'exemple non limitatif de l'invention. Fluide chaud Fluide froid Nature du fluide de travail Fluide de rejet R134a Débit (kg/s) 1.25 0.7228 Température haute (°C) 150 130 Température basse (°C) 90 40 Puissance échangée (W) 150000 Produit hS (W/K) entre le 6184 coefficient d'échange et la surface d'échange de l'échangeur (ou conductance thermique de l'échangeur) Tableau 2 : Valeurs numériques caractérisant l'échangeur chaud 110 10 Le deuxième échangeur de chaleur 130, c'est-à-dire l'échangeur froid, permet au fluide de travail d'évacuer ses calories. Pour cet échangeur de chaleur 130, le fluide chaud est donc le fluide de travail. Le fluide froid peut être de l'eau. Des valeurs numériques concernant le deuxième échangeur de chaleur 130 sont indiquées dans le Tableau 3, à titre d'exemple non limitatif de 15 l'invention. Fluide chaud Fluide froid Nature du fluide de travail R134a eau Débit (kg/s) 0.6979 6.598 Température haute (°C) 58.25 25 3025831 22 Température basse (°C) 30 20 Puissance échangée (W) 137900 Produit hS (W/K) entre le 7823 coefficient d'échange et la surface d'échange de l'échangeur (ou conductance thermique de l'échangeur) Tableau 3 : Valeurs numériques caractérisant l'échangeur froid 130 L'expanseur 120 est préférentiellement de type expanseur volumétrique. L'expanseur 120 est de préférence un compresseur hermétique à 5 spirale. Des valeurs numériques concernant l'expanseur 120 sont indiquées dans le Tableau 4, à titre d'exemple non limitatif de l'invention. L'expanseur 120 est associé à un dispositif de conversion d'énergie tel qu'un alternateur 200. Nature du fluide de travail R134a Débit (kg/s) 0.6879 Température entrée (°C) 130 Pression d'entrée (kPa) 5000 Pression de refoulement (kPa) 1014 Rendement isentropique (%) 75 Rendement mécanique et de conversion 90 électrique (%) Tableau 4 : Valeurs numériques caractérisant I expanseur 120 10 La pompe 150 est, de préférence, une pompe volumétrique. Des valeurs numériques concernant la pompe 150 sont indiquées dans le Tableau 5, à titre d'exemple non limitatif de l'invention. Nature du fluide de travail R134a 302 5 8 3 1 23 Débit (11min) 37.33 Température entrée (K) 310.4 Pression d'entrée (kPa) 1400 Pression de refoulement (kPa) 5000 Rendement hydraulique (%) 80 Rendement mécanique et de conversion 90 électrique (%) Tableau 5 : Valeurs numériques caractérisant la pompe 150 Un comparatif des résultats obtenus d'une part avec un cycle de Rankine organique standard sans injecteur et d'autre part avec un système 5 selon l'invention va maintenant être présenté. Un cycle de Rankine organique standard sans injecteur présente les caractéristiques suivantes : - puissance de la source chaude : 150kW. 10 - fluide : R134a. - pression maximale : 50 bar. - température maximale : 130°C. - pression minimale : 10.17 bars. - température minimale : 130°C. 15 - puissance brute : 16.9 kW. - puissance à évacuer par le système de refroidissement : 2 kW. - température de refroidissement : 76.3°C. Une comparaison entre les performances de la présente invention et 20 d'un cycle de Rankine organique standard sans injecteur 140 est dressée dans le Tableau 6. 9.327 9.395 Rendement Energétique (%) Système selon l'invention Cas standard 3025831 24 Ratio Travail de sortie (en anglais : 0.1648 0.1719 « Back Work Ratio) : rapport entre le travail consommé par la pompe et le travail généré par l'expanseur Marge à la Cavitation (kPa) 455.4 246.5 Charge thermique du condenseur (kW) 137.9 138 Tableau 6 : Comparaison des caractéristiques de circuits avec un injecteur 140 (présente invention) et sans injecteur (cas standard) Grâce à l'utilisateur et notamment au positionnement de l'injecteur 140 5 dans le circuit, la présente invention présente de meilleures performances que les solutions connues tout en présentant une grande fiabilité et une complexité qui reste limitée. Parmi les applications de l'invention, on pourra citer l'utilisation de tels 10 procédés de génération d'énergie électrique dans l'industrie de transformation (métallurgie, chimie, papeterie) avec des rejets thermiques à basse température, le transport avec moteur thermique (automobile, bateau), le solaire à concentration, ou encore la biomasse.Numerical values relating to the first exchanger 110 are shown in Table 2, by way of non-limiting example of the invention. Hot fluid Cold fluid Nature of working fluid Discharge fluid R134a Flow rate (kg / s) 1.25 0.7228 High temperature (° C) 150 130 Low temperature (° C) 90 40 Power exchanged (W) 150000 Product hS (W / K) between the 6184 exchange coefficient and the exchange surface of the exchanger (or heat conductance of the exchanger) Table 2: Numerical values characterizing the hot exchanger 110 10 The second heat exchanger 130, that is to say say the cold exchanger, allows the working fluid to evacuate its calories. For this heat exchanger 130, the hot fluid is therefore the working fluid. The cold fluid can be water. Numerical values relating to the second heat exchanger 130 are shown in Table 3, by way of non-limiting example of the invention. Hot fluid Cold fluid Nature of working fluid R134a water Flow (kg / s) 0.6979 6.598 High temperature (° C) 58.25 25 3025831 22 Low temperature (° C) 30 20 Power exchanged (W) 137900 Product hS (W / K) between the 7823 exchange coefficient and the exchange surface of the exchanger (or heat conductance of the exchanger) Table 3: Numerical values characterizing the cold exchanger 130 The expander 120 is preferably of the volumetric expander type. The expander 120 is preferably a hermetic scroll compressor. Numerical values relating to the expander 120 are shown in Table 4, by way of non-limiting example of the invention. The expander 120 is associated with a power conversion device such as an alternator 200. Nature of the working fluid R134a Flow rate (kg / s) 0.6879 inlet temperature (° C) 130 inlet pressure (kPa) 5000 pressure discharge pressure (kPa) 1014 Isentropic efficiency (%) 75 Mechanical and electrical conversion efficiency 90 (%) Table 4: Numerical values characterizing expander 120 Pump 150 is preferably a positive displacement pump. Numerical values relating to the pump 150 are shown in Table 5, by way of non-limiting example of the invention. Type of working fluid R134a 302 5 8 3 1 23 Flow rate (11min) 37.33 Inlet temperature (K) 310.4 Inlet pressure (kPa) 1400 Discharge pressure (kPa) 5000 Hydraulic efficiency (%) 80 Mechanical and conversion efficiency 90 Electrical (%) Table 5: Numerical values characterizing the pump 150 A comparison of the results obtained on the one hand with a standard organic Rankine cycle without an injector and on the other hand with a system 5 according to the invention will now be presented. A standard organic Rankine cycle without an injector has the following characteristics: - power of the hot source: 150kW. 10 - fluid: R134a. - maximum pressure: 50 bar. maximum temperature: 130 ° C. - minimum pressure: 10.17 bars. - minimum temperature: 130 ° C. 15 - gross power: 16.9 kW. - power to be evacuated by the cooling system: 2 kW. - cooling temperature: 76.3 ° C. A comparison between the performance of the present invention and a standard organic Rankine cycle without injector 140 is set forth in Table 6. 9.327 9.395 Energy Efficiency (%) System According to the Invention Standard Case 3025831 24 Ratio Output Work ( in English: 0.1648 0.1719 "Back Work Ratio": the ratio of the work consumed by the pump to the work generated by the expander Margin to Cavitation (kPa) 455.4 246.5 Condenser heat load (kW) 137.9 138 Table 6: Comparison of characteristics of circuits with an injector 140 (present invention) and without injector (standard case) Thanks to the user and in particular the positioning of the injector 140 in the circuit, the present invention presents better performances than the known solutions while with high reliability and complexity that remains limited. Among the applications of the invention, mention may be made of the use of such methods for generating electrical energy in the processing industry (metallurgy, chemistry, paper mills) with low-temperature thermal discharges, transport with a thermal engine (automobile, boat), solar concentrating, or biomass.

15 Au vu de la description qui précède, il ressort clairement que l'invention permet de réduire significativement le coût des systèmes basés sur un cycle de Rankine, de les rendre plus fiables et robustes, tout en conservant un rendement équivalent voire amélioré. 20In view of the above description, it is clear that the invention makes it possible to significantly reduce the cost of systems based on a Rankine cycle, to make them more reliable and robust, while maintaining an equivalent or even improved performance. 20

Claims

REVENDICATIONS1. An electrical or mechanical energy production system comprising a fluid circuit in which an organic working fluid circulates and comprising a plurality of members traversed by the working fluid and among which: at least a first heat exchanger (110) configured to being thermally coupled to at least one first heat source (170), an expander (120) having an inlet (120a) fluidly connected to an outlet (110b) of the first heat exchanger (110), a second heat exchanger (130) configured to be thermally coupled to a second heat source (180) colder than the first heat source (170) and at least one pump (150) configured to move the working fluid in the fluid circuit, the circuit being configured so that the working fluid passes successively through at least the pump (150), the first exchanger (110), the expander (120) and the second exchanger (130), or is again the pump (150); characterized in that it comprises an injector (140) comprising: a first inlet (140a) fluidically connected to an outlet (130b) of the second heat exchanger (130); a second input (140c) fluidically connected to the output (110b) of the first exchanger (110); an outlet (140b) fluidically connected to an inlet (150a) of the pump (150); and in that it is configured so that at the outlet (110b) of the first exchanger (110) the working fluid is brought into a supercritical state.

2. System according to the preceding claim comprising a cooling circuit connected in parallel with the injector (140) and the second exchanger (130), the cooling circuit being fluidly connected on the one hand to the output (140b) of the injector (140) and secondly at the outlet (120b) of the expander (120). 3025831 26

3. System according to the preceding claim comprising an energy conversion device (200) configured to convert a mechanical movement produced by the expander (120) into electricity or into another mechanical movement and wherein the cooling circuit 5 comprises a third heat exchanger (160) thermally coupled with a third heat source exchanging heat with the energy conversion device (200), the system being configured such that the outlet pressure (160b) of the third heat exchanger (160) is greater than the outlet pressure (120b) of the expander (120).

4. System according to the preceding claim wherein the energy conversion device (200) comprises an alternator configured to convert the mechanical movement produced by the expander (120) into electricity and wherein the third heat source comprises a circuit thermally coupled with the alternator.

5. System according to the preceding claim wherein the alternator comprises a stator (210) and wherein the third heat source 20 comprises a fluid circuit in contact with the stator (210) and enclosing a heat transfer fluid.

The system of any preceding claim wherein the first heat exchanger (110) comprises at least one primary heat exchanger (110 ') and a secondary heat exchanger (110 "), the inlet (110' a) of the primary heat exchanger (110 ') being fluidly connected to the outlet (150b) of the pump (150), the outlet (110'b) of the primary heat exchanger (110') being fluidly connected to the inlet (110 ") a) of the secondary heat exchanger (110 "), the outlet (110" b) of the secondary heat exchanger (110 ") being fluidly connected to the inlet (120a) of the expander (120).

7. System according to the preceding claim wherein the primary heat exchanger (110 ') and the secondary heat exchanger (110 ") are each configured to be thermally coupled to the same heat source (170).

The system of claim 6 wherein the primary heat exchanger (110 ') is configured to be thermally coupled to a primary heat source (270) and the secondary heat exchanger (110 ") is configured to be thermally coupled to a heat source. secondary heat source (170) separate from the primary heat source (270).

9. System according to any one of the preceding claims wherein the first exchanger (110) is configured to bring to its outlet (110b) the working fluid at a temperature below 200 ° C and preferably below 150 ° C. 15

10. System according to the preceding claim wherein the second heat exchanger (130) is configured to bring the working fluid to its output (130b) at a temperature between room temperature and 150 ° C, the temperature of the working fluid output (130b) of the second heat exchanger (130) being less than the temperature of the working fluid at the outlet (110a) of the first heat exchanger (110).

The system of any preceding claim configured so that the pressure and temperature of the working fluid at the outlet of the first exchanger (110) is greater than the critical pressure and temperature of the working fluid.

12. System according to any one of the preceding claims wherein the working fluid is refrigerant and selected from R410a, R134a, R227ea, or R245fa. 30

13. System according to any one of the preceding claims, configured in such a way that the first inlet (140a) of the injector (140) receives the working fluid at least partially in the liquid state and preferably in the liquid state. liquid state only and so that the second inlet (140c) of the injector (140) receives the working fluid at least partially in the gaseous state and preferably in the gaseous state only. 5

14. System according to any one of the preceding claims, configured in such a way that the second inlet (140c) of the injector (140) is fluidly connected downstream of the first exchanger (110) and strictly upstream of the expander ( 120). 10

15. System according to any one of the preceding claims comprising the first heat source (170), the first heat source (170) being thermally coupled with a heat rejection circuit of a plant or engine. 15

A system as claimed in any one of the preceding claims comprising an additional heat exchanger (230) configured to transfer heat from the working fluid (120b) of the expander (120) to the working fluid located between the outlet (150b). ) of the pump (150) and the inlet (110a) of the first exchange (110).

17. System according to any one of the preceding claims wherein the first heat exchanger (110) comprises at least two heat exchangers each coupled to a heat source 25 having a different temperature, one being configured to bring the fluid working in a subcritical state and the other, downstream, being configured to bring the working fluid into a supercritical state. 30

18. System according to any preceding claim configured so that the fluid has a gap (A) between the temperature of the heat source and the critical temperature of the working fluid; said gap (A) being between 20 ° C and 70 ° C. 3025831 29

A system according to any one of the preceding claims comprising a power conversion device (200) configured to convert a mechanical movement produced by the expander (120) into electrical or mechanical energy and configured so that the 5 power provided by the energy conversion device (200) is less than 100kW.

The system of any preceding claim wherein the expander (120) is a turbine. 10

21. System according to any one of the preceding claims wherein the expander (120) comprises a volumetric machine.

22. System according to the preceding claim wherein the expander (120) is a volumetric machine comprising a volumetric compressor operating as an expander.

The system of claim 20 wherein the expander (120) is a hermetic machine; said machine comprising the expander (120), a shaft (190) and the alternator (200); the expander being connected to the shaft (190) and the shaft (190) being connected to the alternator (200).

24. A method for producing electricity from the system according to any one of the preceding claims, comprising at least the following steps: a step of increasing the pressure of the working fluid through the pump (150); a step of heating the working fluid through the first heat exchanger (110), - a step of expanding a first portion of the working fluid from the first exchanger (110) through the expander (120) a step of cooling the first part of the fluid through the second heat exchanger (130), characterized in that it comprises the following stages within the injector (140): a relaxation step a second portion of the working fluid from the first exchanger (110) through the injector (140), - a mixing step within the injector (140) of the working fluid from the outlet ( 130b) of the second heat exchanger (130) and said second e part of the working fluid from the first exchanger (110), so as to provide at the outlet (140a) of injector (140) a mixed fluid having a pressure greater than that of the working fluid from the outlet (130b) the second heat exchanger (130).

25. The method according to the preceding claim comprising a step of cooling a cooling fluid thermally coupled to the working fluid by a third heat exchanger (160), the working fluid flowing in the third heat exchanger (160) being taken at the outlet (140b) of the injector (140) and reinjected at the outlet (120b) of the expander (120).

26. Method according to the preceding claim wherein the cooling fluid cools an alternator coupled to the expander (120).