Brevet FR2269647A1 — publié le 19751128

L'invention concerne une installation pour exploiter l'énergie de la marée et comprenant au moins un ponton qui suit le mouvement vertical de la maree. On connaît déjà une installation de ce genre, où le ponton est muni à sa face supérieure d'une crémaillère verticale pouvant coopérer avec une roue d'engrenage fixée sur un arbre rotatif ayant un axe de rotation fixe. Cependant, il faut que cet arbre, avec sa roue d'engrenage, soit situe à une distance contre nable au-dessus du niveau de la marée haute; c'est pourquoi il nécessite une membrure qui n'est pas très pratique. L' vventlor a pour but de remedier à ces inconvénients, et se propose de réaliser une installation du genre mentionné ci-dessus, de conception beaucoup plus simple que l'installation déjà connue. A cet effet, l'-invention concerne une installation pour exploiter énergie de la marée, caractérisée en ce que le ponton est guidé par des colonnes fixes par rapport au fond de la mer, les colonnes traversant le ponton ou étant appliquées contre ses côtés, le ponton ayant sur son pont supérieur, au moins un engrenage à grand rapport de transmission5 dont la roue d'engrenagç ayant la vitesse de rotation la plus petite, est construite de manière à coopérer avec une crémaillère incorporée dans chaque colonne, tandis que la roue d'engrenage ayant la vitesse de rotation la plus grande. est reliée à un générateur électrique, pour alimenter le roseau électrique. On obtient ainsi une simplification considôrable de la construction,étant donné que tous les éléments servant à transformer le flux et le reflux en courant électrique se trouvent sur le ponton. Quand la marée monte du niveau le plus bas au niveau le plus haut, ce qui dure 6 heures, il se produit, lorsque le générateur est chargé par le réseau. une certaine retention du ponton par rapport à son tirant d'eau, u moment où le générateur est non chargé. Cette rétention entraîne une flottabilité forte sur le ponton. Lu travail que la marée produit sur le ponton et le générateur est donc égal flottabi- lité particulière multipliôe par le chemin parcouru par le ponton. La plus grande partie de ce travail est transformôe en courant électrique émanant du générateur. Cependan, une petite fraction de ce travail est conservée en forme d'énergie po.entielle dans le ponton. Quand la marée descend dans la triode suivante de 6 heures, ladite énergie potentielle est transformée en énergie électrique dans le générateur pendant le reflux. I1 faut prendre soin que le ponton soit toujours maintenu à une distance convenable au-dessus du niveau correspondant à son tirant d'eau normal lorsque le générateur est non chargé. Comme l'effet électrique (ccest-j-dire le travail par unité de temps) que peut débiter le générateur varie considôra- blenent selon les périodes de flux ou de reflux, il est avantageux selon l'invention que l'engrenage, en plus d'être relié au générateur, soit relie a un accumulateur énergie construit de manière à être facilement alimenté ou dépourvu d'énergie en vue du maintien constant de l'effet que l'installation fournit au réseau. Eventuellement, l'accumulateur peut etre monté sur le ponton, mais il est aussi possible de le monter à terre. Selon l'invention, l'accumulateur d'énergie peut être un accumulateur électrique, ce qui est préférable si l'instal- lation est relativement petite. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'accumulateur énergie est un volant actionné par un électromoteur relié au générateur, ledit électromoteur étant relié à l'un des bouts de l'arbre du volant, l'autre bout de cet arbre étant relié à un générateur auxiliaire. On obtient ainsi une accumulation très efficace de l'énergie fournie par la marée. Quand une période de flux va dtre terminée et l'effet produit par le générateur diminue le générateur auxiliaire est mis en marche graduellement et fonctionnera pendant toute la période suivante de 6 heures pendant laquelle le niveau d'eau descend, l'effet débité par le générateur (et donc également par le ponton) pendant le reflux étant kelativement petit, comme il a déjà été mentionne. I1 est aussi possible que l'accumulateur d'énergie soit constitué par un dispositif pour comprimer et/ou refroidir un gaz, par exemple l'air atmosphérique. Cette réalisation est propre aux petites installations. Selon un mode de réalisation de l'installation, les engrenages peuvent être disposés par paires 5 un engrenage se trou- vant de chaque côté du ponton et s'engrenant avec sa propre crémaillère opposée. On obtient ainsi que le ponton est quasi serré entre les colonnes opposées. En outre, suivant une autre caractéristique de l'invention, deux engrenages sont disposés de chaque-coté d'une colonne traversant le ponton, la colonne ayant une crémaillère pour chaque engrenage. Ce mode de réalisation est d'une grande importance pratique, étant donné qu'il assure que les parties intérieures du ponton ne sont pas exposées à de trop grandes tensions pendant ses mouvements ascensionnels et descensionnels. Enfin, selon l'invention, il est avantageux que le rapport de transmission de chaque engrenage soit de l'ordre de 1:3000. L'invention sera mieux comprise à l'aide d?un mode de réalisation d'une installation pour exploiter l'énergie de la marée représentée schématiquement sur les dessins annexés, dans lesquels - La figure 1 montre en perspective un mode de réalisation de l'installation selon l'invention, quelques-unes, seulement, des colonnes, avec leurs engrenage et générateur, étant indiquées; - La figure 2, le niveau de la marée dessine en fonction du temps; - La figure 3, une partie de l'installation selon l'invention,rellée à un accumulateur électrique; - La figure 4, un autre mode de réalisation de l'installation selon l'invention, l'accumulateur d'énergie étant constitué par un voltant; et - La figure 5, un dernier mode de réalisation de l'installation selon l'invention, comprenant un compresseur d'air et une installation frigorifique. L'installation montrée sur la figure 1 consiste en un ponton 1 dont le mouvement vertical est guidé par des colonnes 2a, 2b, 2c, 2 , appliquées contre ses côtés, les colonnes étant mutuellement reliées à l'aide de poutres 3. Les colonnes sont enfoncées dans le fond de la mer 4. Sur le pont supérieur la du ponton 1, il est monté plusieurs engrenages 5a, 5b, 5c, etc., à grand rapport de transmission. La roue d'engrenage 7 de chaque engrenage, qui a la vitesse de rotation la plus petite, coopère avec une crémaillère verticale 8a, 3h, s 8c, 8c, claque colonne ayant sa propre crémaillère. La roue dzengrenage ayant la vitesse de rotation la plus grande, et qui n;est pas montrée sur la figure 1, est montée sur le mëme arbre qu'tin générateur électrique 11 (dans le cas présent une dynamo), dont les terminaux 12 et 13 sont branchés sur le réseau électrique. Sur la figure 2, on voit comment la marée monte et descend en 24 heures. L'veau monte pendant deux périodes de 6 heures et descend également pendant deux périodes de 6 heures. L'installation décrite n'est propre qu'aux endroits où la différence entre le niveau d'eau le plus haut et le niveau d'eau le plus bas est très grande, de préférence de 10 à 13 m. Sur la figure 2, cette différence est indiquée par a. Quand tous les générateurs 1i sont chargés par le réseau, les mouvements des engrenages correspondants sont enrayés de sorte que lton peut dire qu'il y a un certain freinage entre le ponton et les colonnes. Quand la marée est montante, ce freinage a pour effet qu'â tout moment,le ponton reste plongé davantage sous la surface de l'eau en comparaison de la rétention du ponton lorsque le générateur est non chargé.Ce plongement plus profond entraîne une flottabilité sensible et le produit de cette flottabilité par le chemin parcouru par le ponton indique ainsi le travail fourni au ponton et au réseau électrique,dans la période. en question. La plus grande partie du travail est fournie au réseau tandis qu'il en reste une petite fraction dans le ponton en forme d'énergie potentielle. Lors du reflux suivant, c'est ladite énergie potentielle qui est fournie au réseau. Plus la masse du ponton est grande, plus celui-ci peut recevoir d'énergie potentielle et plus il peut produire de travail (et donc plus d'effet) pendant la descente.Mais, en pratique, il s'avérera probablement que le générateur de l'installation peut débiter un effet relativement grand sur le réseau pendant la montée du ponton et un petit effet, seulement, pendant la descente. I1 va de soi que l'effet produit est nul à la marée haute et à la marée basse. Pour obtenir un certain nivellement de l'effet produit de sorte que celui-ci soit sensiblement indépendant des fluctuations de la marée, l'installation peut étre munie dgun accumulateur d'énergie accumulant de énergie dans les périodes où le ponton produit beaucoup d'énergie mais fournissant de l'énergie au réseau dans les périodes où le ponton produit peu d'énergie. Si l'installation est relativement petite, cet accumulateur peut être un accumulateur électrique comme montré par 15 dans la figure 3. Outre l!accumulateur, il est relié à l'installation un organe détecteur et régulateur 16 sachant commander un relais 17, le relais tenant la position indiquée par le trait plein quand la tension du générateur dépasse celle de l'accumulateur, et la position indiquée par le pointillé quand la tension de l'accumulateur est inférieure a' celle du générateur. Pour ces deux positions, il est intercalé c'e x redresseurs 18 et 19 situés dans des directions opposes. Quand la tension du générateur dépasse celle de 11 accumulateur (ce qui correspond au chargement de l'accumulateur), la tension du générateur est amenée directement au réseau et, simultanément, la tension du générateur charge l'accumulateur. Grâce au redresseur 18, il est certain que l'accumulateur ne pourra pas être déchargé via le réseau. Si la tension du générateur est inférieure à celle de 17 accumu- lateur (ce qui correspond au déchargement de l'accumulateur) l'effet du générateur n'est pas utilisé. Via le redresseur 19, l'accumulateur débite maintenant sur le réseau du courant ayant une tension sensiblement constante. Dans la figure 4, l'accumulateur d'énergie est constitué par un volant 20 ayant un arbre transversal 21. L'un des bouts de cet arbre est relié à un électromoteur 22, l'autre à un générateur auxiliaire 23. L'électromoteur 22 est branché sur les fils conducteurs 24 et 25 qui sont reliés aux terminaux du générateur Il et qui conduisent au réseau électrique. Les fils conducteurs 26 et 27 du générateur 23 sont également reliés aux fils conducteurs 24 et 25. Un contact double 28 est monté dans ces derniers et relié à un autre contact double 29 dans les fils conducteurs 26 et 27. Les contacts doubles sont reliés de sorte que l'un soit coupé quand l'autre est -ermi et vice versa.Cela permet au générateur de fournir de l'effet directement au réseau, dans quel cas le contact 28 est fermé tandis que le contact 29 est coupé, ainsi que de fournir de l'effet au roseau via le volant 20, dans quel cas le contact 28 est coupé tandis cue le contact 29 est fermé. Dans la première position, le volant 20 peut accumuler une quantité considérable d'éneroie et quand on arrive aux périodes où l'effet débité par le générateur 11 devient relativement petit, on passe à l'autre position où lténergie est extraite du volant, de sorte que l'effet débité sur le réseau puisse être maintenu. Dans cette période, la vitesse de rotation du volant se réduira graduellement.Il convient de noter que bien que de l'énergie soit enlevée au volant, un peu énergie est aussi fournie gracie au petit effet débité par le générateur 11. Comme montré sur la figure 5 l'accumulateur d'énergie peut être constitué par un dispositif 31 pour comprimer et/ou refroidir un gaz. Le dispositif comporte un secteur compresseur 31a relié à l'arbre lla du générateur, le secteur 31a étant actionné par le générateur. En outre, le dispositif comporte un élément réfrigérant 31b destiné à produire des températures très basses et actionné par le courant électrique du générateur 11. Le gaz comprimé est refroidi, ce qui fait qu'il tient peu de place et qu'il devient éventuellement liquide. Dans des périodes où le générateur 11 débite un effet relativement grand, on peut faire accumuler de l'énergie en forme d'un gaz liquide et quand l'effet débité par le générateur est réduit plus tard, ledit liquide peut être vaporisé et mis à actionner le compresseur de sorte que ce dernier fonctionne alors comme une pompe et et qu'il puisse, de ce fait, actionner le générateur 11. Dans ce cas, il faut qu'il y ait un embrayage convenable entre l'engrenage et le générateur afin d'empêcher l'engrenage de faire un mouvement forcé et inopportun. Comme montré sur la figure 1, less colonnes sont disposées les unes vis-à-vis des autres de chaque coté du ponton, chaque colonne étant munie d'un engrenage. Ainsi, le ponton est soutenu d'une manière efficace. Les colonnes 2h et 2i traversant le ponton sont munies d'un engrenage Sf et 5q de chacun de deux côtés opposés, ces côtés ayant chacun une crémaillère. Le rapport de transmission de chaque engrenage (cFest-à-dire le rapport de transmission entre la roue d'engrenage la plus rapide et la roue d'engrenage la plus lente 7) est de l'ordre de 1:3000, mais peut être varié dans de grandes limites. En ce qui concerne la construction des engrenages, beaucoup de modes de réalisation sont possibles. Ledit rapport de transmission peut par exemple être obtenu au moyen de cinq paires de roues d'engrenage jointes. Un calcul approximatif et prudent pour une installation où le ponton est une caisse en acier ayant une longueur de 100 m, une largeur de 50 m et une hauteur de 6 m, montre que lsinstallation peut débiter environ 0,7 mégawatt au réseau pendant la montée et 0,5 mégawatt pendant la descente. L'installation se compose de préférence de beaucoup de pontons disposés les uns à côté des autres, de sorte que 19 effet total puisse atteindre une valeur suffisamment grande. Au lieu d'un ponton 100 mètres x 50 mètres avec une épaisseur de 6 mètres, peut-on, en employant un ponton 100 x 100 mètres d'une épaisseur de 3 mètres, obtenir 3 mètres en plus de "cheminement", soit quand le ponton monte, soit quand il descend, et sans perdre en flottabilité vis à vis du premier ponton. En plus, on peut mettre des soupapes en bas des cotes du ponton, et quand le ponton avec la marée est à sa hauteur maximale, on ouvre les soupapes jusqu'à ce que liteau qui coule dedans donne lue poids souhaité. Quand il y a marée et que le ponton est sur le fond, on peut recouvrir les soupapes pour vider l'eau, contenue dans le ponton, et ainsi donner au ponton sa flottabilité maximale pour la montée. La construction peut aussi ètre utilisée en des endroits où lton peut avoir une"position haute" et une "position bassettavec des écluses (par exemple: sur les fleuves). Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de ltinven- tion. REVENDICATIONS 10) Installation pour exploiter l'énergie de la marée et comprenant au moins un ponton (1) qui suit le mouvement vertical de la marée, caractérisée en ce que le ponton (1) est guidé par des colonnes (2a, 2bS 2c, 2d3 2h 2), fixes par rapport au fond de la mer (4), les colonnes traversant le ponton ou étant appliquées contre ses côtés, le ponton (1) ayant sur son pont supérieur (la) au moins un engrenage (5a, Sb5 5c, 5d, 5f, 5q) à grand rapport de transmission, dont la roue d'engrenage ayant la vitesse de rotation la plus petite est construite de manière à coopérer avec une crémaillère (8) incorporée dans chaque colonne, tandis que la roue d'engrenage ayant la vitesse de rotation la plus grande est reliée à un générateur électrique (11) pour alimenter le réseau électrique. 20) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'engrenage (Sa, Sb, 5c, 5d, 5f, 59), en plus d'etre relié au générateur, est relié directement ou indirectement à un accumulateur d'énergie (15; 20, 21, 22, 23; 31) construit de manière à être facilement alimenté ou dépourvu énergie en vue du maintien constant de l'effet dont l'installation alimente le réseau. 30) Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'accumulateur d'énergie est un accumulateur électrique (15) étant relié à un organe détecteur et régulateur (16) pour assurer que l'accumulateur ne décharge pas inopportunément. 40) Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que 1 accumulateur d'énergie est un volant (20) actionné par un électromoteur (22) relié au générateur (11), ledit électromoteur étant relié à 19un des bouts de l'arbre (21) du volant, l'autre bout de 17 arbre (21) étant relié à un générateur auxiliaire (23). 50) 5 ) Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'accumulateur d'énergie est constitué par un dispositif (31) pour comprimer et/ou refroidir un gaz, par exemple l'air atmosphérique. 60) Installation selon lYune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les engrenages sont disposés par paires (Sa 5h), un engrenage se trouvant de chaque côté du ponton (2, 2b) et s'engrenant avec sa propre crémaillère (2, 2b) opposée. 70) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que deux engrenages (5f, 5q) sont disposés chacun de deux côtés opposés d'une colonne (2h) traversant le ponton (1), la colonne ayant une crémaillère pour chaque engrenage. 80) Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le rapport de transmission de chaque engrenage est de l'ordre de 1:3000.