Brevet FR2292879A1 — publié le 19760625

L'invention est relative à une installation de production d'énergie électrique à partir de énergie des vents comprenant au moins un moteur éolien disposé dans un conduit collecteur de vents et une génératrice de courant électrique. Si l'on veut atteindre une production comparable à celle des barrages hydro-électriques, ce qui est tout à fait raisonnable, les installations doivent être scindées en plusieurs groupes élémentaires dont chacun réalise une fonction spécifique: captation maximale des vents utilisables, stockage, production d'électricité. L'invention qui a pour but de permettre la réalisation d'une telle installation est caractérisée par le fait que le moteur entratne un groupe compresseur comprimant un gaz dans un réservoir de stockage, le gaz comprimé stocké alimentant une turbine accouplée à ladite génératrice pour la production d'énergie électrique. La captation de l'énergie éolienne est basée essentiellement sur la réalisation de conduits collecteurs formant des pseudo-venturis géants ayant pour rôle le captage et la régulation des vents dominants dans la région où l'installation est réalisée. On peut envisager, en France, de ramener par exemple les vents les plus fréquents compris entre 2 et 6 m/s à une vitesse variant de 8 à 12 m/s au col. La hauteur de la face d'entrée de ces pseudo-venturis varie de 10 mètres à quelques dizaines de mètres selon la puissance de l'installation. Ils peuvent être placés côte à côte sur plusieurs centaines de mètres. Selon un développement de l'invention, la régulation et la limitation de la vitesse maximale des vents au col est assurée par des volets orientables placés le long des parois horizontales de la prise d'air. Leur manoeuvre est commandée par un automatisme dont l'évidence n'a pas lieu d'entre décrite ici. Ces pseudo-venturis géants sont installés à poste fixe, leur axe parallèle à la direction des vents dominants de sites prédéterminés. Ils ne captent donc que les vents provenant d'une direction donnée, ou leur composantes, ce qui peut malgré tout donner des vitesses honorables au col. Les vents contraires ne sont pas captés, excepté dans certains cas spécifiques, tels que les bords de mer où l'alter nance vent de terre, vent de mer peut s'équipartir et pour lesquels on peut imaginer des dispositifs à double effet. Les vents trop faibles ne donnent pas lieu à une production d'énergie, et les vents trop forts sont considérablement ralentis avant d'atteindre le col. I1 existe donc temporairement des trous de production. Malgré celà, l'ensemble dont le principe est avant tout basé sur le stockage de l'énergie peut, en moyenne sur une année, emmagasiner le tiers de l'énergie éolienne disponible sur le site, au rendement pres des générateurs, évidemment. Au col des venturis sont placés les moteurs éoliens ou aérogénérateurs. Sn raison de la vitesse de travail assez élevée des vents qui les traversent, leur diamètre est relativement faible (quelques mètres), leur vitesse de rotation importante, et leur nombre de pales grand. Ils ne comportent aucun dispositif de régulation, celle-ci étant assurée de manière suffisante par les volets du venturi. Ils tournent à vitesse relativement variable (w0t o%) en actionnant un compresseur dont la vitesse n'a pas besoin d'être constante. Ces compresseurs réalisent la seconde fonction : le stockage de l'énergie sous forme d'air comprimé contenu dans des réservoirs. De simples tubes enfoncés dans le sol, selon une technique pouvant dériver soit de la technique pétrolière soit de la technique minière, peuvent constituer des réservoirs d'énergie énormes. Que l'on songe à ce que représente un tube de 1 ou r km de trofondeur, de 1 m de diamètre, sous une pression de quelques centaine, voire un millier de bars. L'air comprimé est ensuite utilisé dans des turbines de turbo-alternateurs servant à la production d'électricité. L'emploi de turbines à plusieurs étages permet lluti- lisation optimale du gaz en modulant sa provenance et son cycle en fonction de la demande et de la pression de stockage. La subdivision du réservoir en plusieurs étages permet en outre de disposer du gaz toujours sous une pression autorisant la marche à pleine puissance électrique même en période de faible réserve globale. L'énergie est ainsi disponible à l'instant désiré in dépendamment du régime des vents, sous une forme particulièrement aisée à mettre en oeuvre. Les avantages découlent naturellement d ce que nous venons de décrire. Les pseudo-venturis de captation sont des installations fixes, donc qui peuvent autre rendues extrêmement robustes, même sous de grandes dimensions tde 20 à 200 m de haut, de 100 à 2000 m de large). Leur résistance aux intempéries ne pose aucun problème. L'intégration au paysage peut être réalisée sous forme éventuelle d'herbages. I1 est concevable de cette manière de penser à des installations aussi agréables au regard que certains barrages de montagne. Les volets de régulation, solidement amarrés dans les panneaux constitutifs des capteurs précédents, ont des dimensions bien plus modestes, Leurs supports et leurs commandes sont abrités. Ils ne présentent par conséquent aucun problème majeur de mise en oeuvre ou d'entretien. Ils demeurent invisibles dans le paysage; de même que les aérogénérateurs, réservoirs, alternateurs, etc... Les aérogénérateurs, quant à eux, sont relativement petits, ne doivent pas être finement régulés, donc sont robustes. Ils ne sont soumis qu'à des régimes de vents relativement réguliers, pas à la pluie, ni au soleil, peu au gel. Ils ne sont pas supportés en porte-a-faux. Le stockage sous forme d'air comprimé dans des tuyaux multiples enfoncés dans le sol offre de nombreux avantages. Tout d'abord, le couple aérogénérateur - compresseur se complète fort bien car la vitesse de rotation n'a nul besoin d'être oonstante. Ensuite, l'énergie volumique de l'air comprimé peut être considérable, presque comparable à l'énergie chimique. I1 est aussi non polluant par nature et ne présente de risque d'aucune sorte pour l'environnement. Même l'explosion hautement improbable d'un tube ne provoquerait que des dégâts limités. Enfin, l'entretien est pratiquement nul. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une installation selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 11- II de la figure 1; la figure 3 représente ie schéma synoptique d'une installation selon l'invention; la figure 4 est une vue en perspective de l'installation. Sur les figures, un barrage éolien 10 à ossature en béton armé, comprend cinq conduits collecteurs 12 en forme de venturis présentant un col 14. Les axes des collecteurs venturis 12 sont orientés dans la direction de vents prédominants et au voisinage du col 14 de chaque venturi est disposée une hélice 16 à pales fixes. Les parois inférieure et supérieure 18, 20 de la partie convergente comportent des volets 22 escamotables ou susceptibles de venir en saillie pour régulariser l'écoulement du vent à travers le venturi. L'hélice ou aérogénérateur 16 entralne en rotation un compresseur 24 logé dans un compartiment séparé ou éventuellement directement accouplé à l'hélice 16. La liaison entre l'hélice 16 et le compresseur 24 peut être mécanique, hydraulique ou de toute autre espèce.Le compresseur 24 est à plusieurs étages et refoule de l'air comprimé dans des réservoirs 26 essentiellement constitués par une pluralité de tubes 28 enfoncés dans le sol. Le ou les réservoirs 26 sont avantageusement subdivisés en réservoirs à plusieurs étages de pression. L'air comprimé stocké dans les réservoirs 26 alimentent des turbines 50, 52 respectivement de haute pression et de basse pression d'un groupe turbo-alternateur 34 fournissant de l'énergie électrique. Le groupe turbo-alternateur D4 est avantageusement logé dans une salle confinée par les parois latérales de deux venturis juxtaposés. De manière similaire, les réservoirs 26 sont disposés entre deux autres venturis du barrage 10. La figure 9 représente le schéma synoptique de l'installation, montrant trois réservoirs de pressions de stockage différentes alimentant des turbines à deux étages 50, 52. L'installation selon Invention est particulièrement simple, la régulation étant réalisée par la manoeuvre des volets 22. L'invention n'est nullement limitée au mode de mise en oeuvre Dlus particulièrement décrit et représenté aux dessins annexés, mais elle s'étend à toute variante restant dans le cadre des équivalences, notamment à celle dans laquelle plusieurs conduits venturis seraient superposés ou celle encore dans laquelle plusieurs hélices seraient disposées à l'intérieur de chaque conduit collecteur. RE- 1. Installation de production d'énergie électrique à partir de l'énergie des vents comprenant au moins un moteur éolien disposé dans un conduit collecteur de vents et une génératrice de courant électrique, caractérisée par le fait que le moteur entraîne un groupe compresseur comprimant un gaz dans un réservoir de stockage, le gaz comprimé stocké alimentant une turbine accouplée à ladite génératrice pour la production d'énergie électrique. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ledit moteur comporte une hélice à pales fixes disposée au voisinage du col d'un collecteur en forme de venturi. 3. Installation selon la revendication ffi, caractérisée par le fait que la paroi de la partie convergente du venturi présente des volets réglables susceptibles d'être déplacés dans une position active d'interférence avec l'écoulement de l'air dans le venturi de manière à réguler ledit moteur. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit compresseur et ledit réservoir sont à étages de pression multiples. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ladite turbine est à étages de pression multiples. 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant une pluralité de onduits collecteurs juxtaposés équipés de moteurs éoliens, caractérisée par le fait qu'au moins une salle de génératrice est intercalée entre deux conduits collecteurs dans la zone de section restreinte de ces derniers. 7. Installation selon l'une quelconqlze des revendications précédentes, caractérisée par le fait cue ledit réservoir comporte une pluralité de tubes enfoncés dans le sol.