Brevet FR2312666A1 — publié le 19761224

L'invention a pour objet la production d'énergie électrique à partir du vent dans l'atmosphère par l'utilisation d'un systéme modulaire permettant d'obtenir des puissances élevées. On connaît déjà de multiples dispositifs dénommés souvent éoliennes et qui sont constitués d'une roue aérodynamique en général du type hélice à pales multiples actionnée par le vent et dont le mouvement est transmis mécaniquement à une machine réceptrice qui peut être un générateur électrique, une pompe ou un autre dispositif utilisant la puissance mécanique. Jusqu'ici, ces systèmes n'ont pas permis de mettre en jeu des puissances importantes. Les tentatives n'ont pas pu dépasser un millier de kilowatt environ et encore avec de grosses difficultés. La présente invention vise à obtenir des puissances industrielles nettement supérieures tout en utilisant des dispositifs modulaires rassemblés en un système unique et dont le nombre peut être aussi grand que l'on veut. Par ailleur, il utilise des éléments de construction classique dont la technique présente peu d'aléas et peut donc conduire à des réalisations industrielles aussi fiables et exploitables que les autres sys tèmes de production-d'énergie existants. Le procédé conforme à l'invention est essentiellement caractérisé par les éléments suivants a) un ou plusieurs chariots à voile de dimensions quelconques roulent sur une ou plusieurs voies fixées de préférence en boucle fermée établie dans un lieu bien exposé au vent. b) la voie de roulement comporte une piste simple ou multiple supportant le poids des chariots et un jeu de pistes latérales de guidage supportant les réactions horizontales. c) la voilure de chaque chariot simple ou multiple est actionnée par des treuils commandés à distance. d) Irorientation des parties les plus longues de la voie est choisie en fonction de la direction des vents dominants au lieu considéré. e) la puissance mécanique due à la poussée du vent est recueillie sur une ou plusieurs des roues du train de roulement et transmise à un ou plusieurs générateurs électriques, à courant continu ou alternatif par l'intermédiaire d'une transmission et d'un accouplement commandé à distance. f) le courant électrique produit par le générateur de chaque chariot est transmis par des frotteurs à des collecteurs fixes placés le long de la voie, semblables aux collecteurs de courant des chemins de fer électriques ou des chemins de fer métropolitains. g) la télécommande des dispositifs de réglage et couplage placés à bord des chariots, est assurée à partir d'un poste central permettant également la mesure du vent, la conduite et la surveillance générale de l'ensemble. h) les ordres et les informations sont échangés entre les chariots et le poste central par un système de signaux diffusés tout le long de la voie. Le dispositif général est décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation latérale d'un chariot. - la figure 2 est une vue en coupe transversale de la voie de roulement portant un chariot. - la figure 3 et une vue en plan illustrant un type d'implanta- tion de la voie de roulement. - la figure 4 est un schéma des principes de la commande automatique. - la figure 5 est un schéma du dispositif transformateur d'énergie à bord d'un chariot. On se réfère d'abord à la figure 1, qui représente l'organe principal de captation et transformation de l'énergie Chaque chariot à voiles est constitué d'un châssis porteur 1 construit en treillis de profilés et poutrelles métalliques ou tout autre matériau offrant une rigidité suffisante. Le chariot porte une mature et une voilure 2 simple ou multiple, analogue à celle d'un voilier de navigation maritime. La voile unique sera souvent préférée à la voilure multiple, malgré son rendement inférieur à cause de sa plus grande simplicité de commande. Le chariot est d'autre part muni d'un train de roulement à plusieurs roues de construction analogues aux roues des véhicules automobiles. On distingue les roues porteuses telles que 2 montées sur des axes horizontaux et des roues de guidage telles que 4 montées sur des axes verticaux.Sur le châssis, sont en outre fixés le générateur électrique 5 avec son système de transmission et d'accouplement et les treuils télécommandés tels que 6 permettant le réglage de la voilure ainsi que les autres dispositifs accessoires nécessaires aux connexions électriques au réglage, à l'emission des informations vers le poste central et la réception des ordres en provenance de ce poste. Le chariot est muni d'un lest 7 d'un poids suffisant pour empêcher son renversement sous l'action des composantes de forces horizontales dues aux réactions de la poussée du vent. Les chariots sont placés sur une voie de roulement dont le profil transversal est représenté sur la figure 2 qui donne un exemple de réalisation. La voie comporte deux ou plusieurs pistes de roulement 8 à profil horizontal et deux pistes de guidage 9 à profil vertical sur lesquelles les roues des chariots viennent s'appuyer. Les différents éléments de la voie sont solidaires par des traverses 10 qui les maintiennent en position fixe entre elles et par rapport au sol. Ces traverses portent en outre les collecteurs Il de courant électrique et de signaux d'ordre et d'information. La vue générale d'un type de voie de roulement est représentée en plan sur la figure 3. Le tracé de la voie est choisi pour recueillir le plus d'énergie possible selon les diagrammes des vents dominants du lieu considéré au cours de la période de fonctionnement. Ainsi, l'exemple envisagé sur la figure utilise.deux boucles 12et3 ovales dont les parties rectilignes sont dirigés perpendiculairement aux directions des deux sections de vents dominants tel qu'il découle du diagramme statistique. Les deux boucles se raccordent à un tronçon commun muni d'un aiguillage permettant de faire passer les chariots d'une voie sur l'autre lorsque la direction du vent change. En outre, l'ensemble comporte une voie auxiliaire de dégagement 14 permettant de faire sortir à volonté de la voie normale de fonctionnement et d'arrêter un ou plusieurs chariots pour des besoins d'entretien ou de réparation. La commande automatique représentée schématiquement sur la figure 4 comporte une partie montée à bord de chaque chariot et une partie commune située dans un poste central. Celui-ci est équipé d'appareils de mesure du vent 15 en vitesse et direction et reçoit en provenance des chariot 16 les informations concernant leur vitesse, leur distance par rapport au chariot précédent, la surface et l'orientation de la voilure. Toutes ces informations sont communiqués à un calculateur électronique 17qui effectue les calculs et traitements nécessaires et délivre les données destinées aux appareils de réglage placés sur chacun des chariots. Les ordres correspondant sont envoyés par signaux par exemple par ondes porteuses à haute fréquence à un récepteur 18 placé sur chacun des chariots. Ce récepteur actionne les différents servomoteurs qui sont, par exemple, pour un chariot à une voile - un treuil irréversible 19 de réglage de la surface de voilure - un treuil irréversible 20 d'orientation de la voilure (écoute) - un servomoteur de réglage du générateur si le générateur est à courant continu ou de l'accouplement si le générateur est à courant alternatif - le contacteur de connexion au réseau. Le calculateur a pour tâche d'effectuer les réglages en vue de l'optimisation de la puissance délivrée par l'ensemble de production et en vue de la limitation des effets mécaniques correspondant à la sécurité. I1 est chargé en particulier de réduire la voilure lorsque la force du vent atteint le maximum supportable en sécurité par les différents organes des chariots ou même de l'affaler complètement en cas d'ouragan. La puissance engendrée par la poussée du vent sur les chariots et sa vitesse de déplacement le long de la voie est recueillie et transformée à bord des chariots eux-mêmes par un système tel que celui représenté schématiquement sur la figure 5. Une ou plusieurs des roues 3 communique son mouvement par une transmission mécanique telle qu'un jeu de courroies et poulies 21 et un accou pliement22 à un générateur tournant23 délivrant du courant électrique tripler continu ou alternatif triphasé synchronisable avec le réseau général de distribution ou toute autre forme de courant au gré de l'utilisateur. Lorsque le courant du générateur est produit sous forme continue, l'accouplement 22 est un embrayage mécanique. Dans ce cas, le courant produit peut être transformé à un poste central fixe en courant alternatif connecté au réseau de distribution. Lorsque le courant est produit directement par le générateur sous la forme alternative, l'accouplement est du type hydraulique ou électromagnétique, de manière à permettre un ajustage du rapport de vitesse entre l'arbre entraineur et l'arbre entrainé par un glissement dont on peut commander la valeur à distance dans le limite de 10 %. La liaison électrique entre le générateur et les collecteurs est faite par l'intermédiaire d'un contacteur24 qui peut être actionné à distance ou localement d'une manière automatique. Sa fonction est d'assurer la connexion au réseau lorsque les conditions de couplage sont atteintes et au contraire d'interrompre la liaison lorsque ces conditions ne permettent plus un fonctionnement correct. Le générateur est d'autre part prévu pour fonctionner en moteur pendant le court moment où le chariot se trouve dans la partie de la boucle où il doit remonter "vent debout". Lorsque plusieurs chariots sont lancés sur la même voie de roulement, un appareil mesure en continu la distance de chacun des chariots au chariot qui le précède. Cette information est également envoyée au poste central et le calculateur a pour mission supplémentaire de coordonner les ordres émis de telle sorte qu'à aucun moment les chariots ne puissent se rejoindre. On a aussi la possibilité de faire varier cette distance pour tel chariot particulier que l'on désire envoyer à un moment donné sur la voie de dégagement. Pour obtenir ce résultat, les "signaux" émis agissent soit sur l'excitation des générateurs dans le cas de générateurs à courant continu, soit sur leur accouplement hydraulique ou électro-magnétique dans le cas de générateurs à courant alternatif. Dans une autre variante du procédé, on peut relier les chariots les uns aux autres par une liaison Mécanique telle que câble ou barre d'attelage et réaliser ainsi un manège continu, mais cette dernière variante présente moins de souplesse pour l'entretien. Les avantages du système ainsi décrit sont nombreux - les dimensions des chariots et de la voie de roulement peuvent être quelconques dans la limite des possibilités de fabrication. - le nombre de chariots sur une même voie de roulement peut être quelconque et permet d'atteindre des puissances du même ordre que celles des centrales moyennes existantes de production d'énergie électrique. - le système peut fonctionner d'une façon entièrement automatique quelles que soit les caractéristiques du vent. - la pollution sous toute ses formes est nulle. - l'esthétique générale est sauvegardée. 'A titre d'exemple, une voie bouclée comportant deux parties rectilignes parallèles de 1 km de longueur, permet de faire circuler ensemble 60 chariots produisant chacun une puissance de 500 kW électriques soit au total 30.000 kW avec un vent de travers de 15 mètres par seconde. Dans cet exemple chacun des chariots à une longueur de 28 mètres, une largeur de 8 mètres et porterait une voilure de 500 m2. Le calcul économique montre que les frais d'investissement sont un peu supérieurs à ceux d'une centrale électrique classique à combustible de même puissance, mais les frais d'exploitation sont beaucoup plus réduits. Pour éviter que les chariots passant sur une voie ne déventent ceux qui passent sur l'autre voie, on établit les deux voies à des niveaux différents en utilisant au mieux les possibilités topographiques du lieu d'installation. REVENDICATIONS 1.- Procédé de production de courant électrique à partir de l'énergie du vent, caractérisé en ce qu un ou plusieurs chariots à voiles portant un ou plusieurs générateurs électriques actionnés par les roues de ces chariots se déplacent sur une ou plusieurs voies fixes sous la poussée du vent, à côté d'un jeu de conducteurs situés le long de la voie et auxquels est transmis le courant produit et que le réglage optimal des voiles est commandé automatiquement en fonction de la vitesse et de la direction du vent. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse et la distance entre chariots est réglée automatiquement par un détecteur de distance placé sur chaque chariot. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la distance entre chariots est maintenu fixe par une liaison mécanique. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les voies sont établis en circuit fermé de manière à réaliser une production d'énergie continue. 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les voies sont raccordées par des aiguillages permettant de profiter au mieux de la direction du vent à tout moment et sont raccordés d'autre part à une voie de dégagement permettant de retirer un chariot de la circulation normale, aux fins d'entretien ou réparation. 6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant délivré par les générateurs mobiles sur les conducteurs fixes est de la forme continue et peut être transformé en courant alternatif à un poste central. 7.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant délivré par les générateurs mobiles sur les conducteurs fixes est de la forme alternative directement connecté au réseau général de distribution. 8.- Procédé selon les revendication 1 et 6 caractérisé en ce que le réglage des générateurs est commandé individuellement à distance, pour permettre l'ajustement de la distance entre chariots consécutifs. 9.- Procédé selon les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que le réglage des accouplements entre système moteur et générateur est commandé individuellement à distance, pour permettre en particulier l'ajustement de la distance entre chariots consécutifs. 10.- Procédé selon les revendications 1, 6 et 7 caractérisé en ce que les réglages sont commandés à distance par signaux dont les valeurs sont fournies par un ou plusieurs calculateurs électroniques qui exécutent automatiquement l'optimisation de la puissance délivrée.