Brevet FR2289763A1 — publié le 19760528

La présente invention concerne un dispositif de production énergie utilisant les variations de la pression hydrostatique régnant sous la surface de la mer ou des grands lacs et consécutives à la houle. Ce dispositif est constitué essentiellement d'une machine hydraulique associée à au moins une enceinte et de préférence à au moins deux, la machine hydraulique étant alors placée entre les deux enceintes, dont l'une est munie de moyens permettant 1 t entrée sélective du liquide extérieur dans l'enceinte en fonction de la pression extérieure et/ou dont l'autre est munie de moyens permettant la sortie sélective du liquide contenu dans l'enceinte en fonction de la pression extérieure, lesdits moyens d'entrée et/ou de sortie étant situés en-dessous du niveau des vagues0 Par exemple, les moyens d'entrée sont constitués par des clapets agencés pour ne s'ouvrir que lorsque la pression extérieure est légèrement supérieure à la pression interne de l'enceinte, alors que les moyens de sortie sont constitués par des clapets agencés pour ne stouvrir que lorsque la pression extérieure est légèrement inférieure à la pression interne régnant dans l'enceinte0 Selon une première forme de réalisation, un moteur hydraulique mA par l'écoulement existant entre les deux enceintes, produit une énergie mécanique directement utilisable ou pouvant etre transformée dans un générateur de puissance en énergie électrique, pneumatique ou hydraulique. Suivant une deuxième forme de réalisation de l'invention, énergie hydraulique est directement convertie en énergie électrique sans nécessiter de pièces mécaniques en mouvement. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnée à titre dtexemple non limitatif, fera bien comprendre les différentes particularités de l'invention et l'art de les réaliser. La figure 1 montre très schématiquement en coupe le dispositif placé au fond de la mer. La figure 2 représente une vue de dessus d'une batterie de plusieurs dispositifs placés sensiblement perpendiculairement au rivage. La figure 3 montre une variante des enceintes0 La figure 4 est une vue de détail de l'une des enceintes. Les figures 5 et 6 sont des vues de détails de deux mode s de réalisation de clapets La figure 7 représente en coupe une variante comportant des accumulateurs-régulateurs de pression. La figure 8 représente une variante du mode de réalisation représenté sur la figure 1. La figure 9 est une vue en coupe en plan prise selon la ligne IX-IX de la figure 10. La figure 10 est une vue en élévation dtune variante de l'invention dans laquelle les déux enceintes sont à ciel ouvert. La figure 11 repSésente.un dispositif à sortie mécanique La figure 12 montre en coupe une variante à sortie électrique. La figure 13 montre en coupe une variante à sortie hydraulique, ou pneumatique. La figure 14 illustre un exemple de réalisation dans lequel le dispositif à sortie hydraulique de la figure 13 est utilisé pour le pompage dtun liquide d'un réservoir vers un autre placé en surélévation. La figure 15 représente une autre forme de réalisation dans laquelle l'énergie hydraulique est transformée en énergie électrique par un procédé magnétohydrodynamique. Le dispositif placé au fond de la mer et représenté sur la figure 1, comprend deux enceintes 1 et 4 entre lesquelles est interposé un moteur hydrauliqueJrl' enceinte 1 de forme allongée dont l'intérieur peut ventre mis en communication avec l'extérieur par 11 ouverture de clapets 2 disposés sur tout ou partie de la longueur de l'enceinte. Les clapets 2 sont agencés pour s'ouvrir lorsque la pression extérieure est légèrement supérieure à la pression interne. La pression externe qui est égale à la hauteur d'eau recouvrant un clapet 2, sera la plus forte à la verticale de la crotte de la vague. Il en résulte que les clapets 2 auront tendance à s'ouvrir sous le sommet 3 de la vague.Lorsque la vague progresse, les clapets s'ouvrent puis se referment à la mème fréquence. Si la dimension de l'enceinte 1, dans le sens du déplacement de la vague, est au moins égale à la longueur d'onde de la houle, il y aura toujours un ou plusieurs clapets 2 en-dessous d'une crête. Par conséquent, la pression dans l'enceinte I tend constamment à atteindre une valeur voisine de la pression maximum correspondant à la hauteur d'eau sous la crête d'une vague. En fonctionnement, cette pression dans l'enceinte 1 sera cependant inférieure à la pression maximum puisqu'elle est fonction également du débit qui traverse le moteur. La deuxième enceinte 4 comporte également une série de clapets 5 dont le sens d'ouverture est inverse de ceux de llenceinte1 lies clapets 5 sont agencés pour s'ouvrir lorsque la pression extérieure est légèrement inférieure à la pression régnant dans l'enceinte 4. Il en résulte que les clapets 5 auront tendance à stouvrir sous le creux 6 de la vague. Comme pour enceinte 1, si la dimension de lleneeinte 4 dans le sens du déplacement de la vague est au moins égale à la longueur d'onde de la houle, il y aura toujours un ou plusieurs clapets 5 sous un creux.Par conséquent, la pression dans 11 enceinte 4 tend constamment à atteindre une valeur voisine de la pression minimum correspondant à la hauteur d'eau sous le creux d'une vague. En fonctionnement, cette pression dans l'enceinte 4 sera cependant supérieure à la pression minimum puisqu'elle est fonction également du débit qui traverse le moteur. L'écart de pression entre les deux enceintes t et 4 est sensiblement constant et fonction de l'amplitude crête à cette des vagues. Si l'on interpose, entre les deux enceintes, un moteur hydraulique 7, celui-ci est entratné par la différence de pression existant entre les deux enceintes et peut fournir de l'énergie. Le moteur hydraulique pourra, sans nuire à la portée de ltinvention, Qtre une turbine, une hélice, un moteur à palet- tes ou a' pistons et d'une manière générale tout dispositif capable de transformer l'énergie hydraulique en énergie mécanique ou électrique. Les enceintes 1 et 4 pourront être de forme allongée, lorsque la direction des vagues est plus ou moins constante, et disposées parallèlement à la direction F de propagation des vagues comme illustré par la figure 2 qui montre à titre exemple non limitatif, une batterie de plusieurs dispositifs selon l'invention placés a' proximité du rivage 8. Des conduites 9 pourront réunir les enceintes 1 entre elles.De mimez les enceintes 4 pourront être reliées par des conduites 10. Cetteinterconnection augmente l'efficacité et la régularité du fonctionnement si la direction des vagues n'est pas parallèle à l'axe des enceintes0 Dans le cas où la direction des vagues peut ttre quelconque, l'on pourra donner aux enceintes 1 et 4 une forme semicirculaire ou encore en L comme représenté sur la figure 3. Dans ce cas, si la longueur de chacune des branches des enceintes 1 et 4 est au moins égale à J fois la longueur d'onde de la houle, il y aura toujours, quelle que soit la direction des vagues au moins un point de l'enceinte 1 sous une crête et un point de l'enceinte 4 sous un creux.D'une manière générale, la forme des enceintes est de préférence telle que leur dimension dans le sens de propagation de la houle est supérieure à la longueur d'onde de la houle, quel que soit ledit sens de propagation. Dans un mode de réalisation de la présente invention présenté sur la figure 4, les enceintes comportent des orifices 11 munis de vannes 12 par l'intermédiaire desquels il est possible d'introduire de l'air soit directement dans 11 enceinte soit dans un compartiment séparé 13 de façon à les faire flotter. On peut ainsi plus facilement déplacer le dispositif et lorsqu'il est à la verticale du lieu d'implantation, on le laisse s'enfoncer dans l'eau en faisant échapper l'air contenu dans le compartiment. Des anneaux 14 permettent la fixation de filins pour le remorquage en surface ou l'amarrage sur un support 15 fixé au fond de la mer. Les clapets 5 peuvent, par exemple comme sur la figure 4, etre disposés à la partie inférieure de ltenceinte. On diminue ainsi les risques dlincidents dûs aux ancres des navires ou aux chaluts. Les figures 5 et 6 montrent à titre d'exemple non limitatif des types de clapets pouvant & re utilisés sur les enceintes 1 et 4. La figure 5 représente une coupe de l'enceinte 4 portant dans sa partie inférieure un clapet constitué d'une plaque rigide 16 articulée autour d'un axe 17 et rappelé par un ressort 18. Dans le cas de la figure 6, le clapet est constitué dtune plaque souple et élastique 19 s'écartant sous l'effet de la pression de la paroi 20 de l'enceinte. La plaque 19 est fixée par une extrémité 19a à la paroi 20. Cette figure illustre le cas d'un clapet 2 associé à une enceinte lo Les dispositifs représentés sur la figure 7 placés aux embouchures du moteur hydraulique 7 sont destinés à régulariser la pression et le débit appliqués au moteur.Ils sont constitués d'un élément élastique et déformable sous l'effet de la pression jouant un rtle identique aux éléments connus en technique hydraulique sous le nom d'accumulateur. Les dispositifs, représentés à titre d'exemple sur la figure 7 comportent : une membrane souple et imperméable 21 isolant une masse de gaz 22 de l'eau 23 contenue dans llenceinte. La figure 8 montre une variante dans laquelle le dispositif comporte une flottabilité positive et se trouve entre deux eaux, retenu au fond 24 par un système de filin d'amarrage 25. un cable électrique 26 transmet à une installation située par exemple en surface, lténergie électrique produite par le dispositif. Une autre variante du dispositif toujours selon l'invention est présentée sur les figures 9 et 10. La figure 9 est une coupe horizontale selon I-I de la figure 10. Elle représente deux bassins 27 et 28 à niveaux libres séparés de la mer 29 par une cloison 30 comportant à sa partie inférieure des clapets 31 s'ouvrant vers l'intérieur du bassin 27 et des clapets 32 s'ouvrant vers la mer et dont on voit les axes d'articulation 32' sur la figure 10. Il en résulte que dans le bassin 27, le niveau d'eau 33 tend à approcher celui du sommet des vagues tandis que dans le bassin 28, le niveau 34 tend à atteindre celui du creux des vagues, la différence du niveau étant ainsi fonction de l'amplitude des vagues0 La figure 10 représente l'ensemble vu de la mer.Un ou plusieurs moteurs hydrauliques 7, placés sur une conduite reliant les deux bassins, sont entratnés par la différence de pression existant entre les deux bassins, les clapets et le moteur sont placés à une profondeur suffisante pour & re toujours immergés m & e à marée basse. Le dispositif des figures 9 et 10 peut, par exemple, & re inclus dans les digues, jetées ou ouvrages maritimes, la cloison 30 étant exposée aux vagues. Il réduit en outre, les efforts causés par les vagues sur la paroi, La vue de détail de la figure 11 illustre une variante dans laquelle le moteur hydraulique 35 situé entre les enceintes 1 et 4 fournit à un axe tournant 36 une énergie mécanique, qui peut wetre utilisée par exemple pour effectuer des travaux sous-marins.Le moteur 35 peut titre, par exemple, une turbine du type dit à action La figure 12 représente une autre variante dans laquelle le moteur hydraulique 37 entratne directement une génératrice électrique 38 qui délivre un courant électrique au câble étanche 381. La figure 13 représente, à titre d'exemple permettant de mieux saisir les possibilités de l'invention, une version dans laquelle le moteur hydraulique 37 entratne directement une pompe hydraulique 39 ayant au moins une conduite d'aspiration 40a et un conduit de refoulement 40b. Le fluide hydraulique véhiculé par ces conduits peut entratner des organes de puissance tels que vérins ou moteurs situés à proximité. 12 Les moteurs et générateurs représentés sur les figures 11 g 13 pourront rentre munis de systèmes de règlage (non représentés) tels que aubes arientables ou cylindrées variables et d'une manière générale de tous les dispositifs connus par l2homme de l'art et propres à accroire le rendement du dispositif dans les différents régimes de fonctionnement et notamment lorsque la hauteur des vagues varie. La figure 14 montre la possibilité d'utilisation du dispositif représenté sur la figure 13. L'énergie est utilisée pour pomper lteau d'un réservoir 41 par la canalisation 42 jusquXà un réservoir 43 situé plus haut et relié à la pompe par le conduit 44. Il est possible ainsi de stocker de énergie sous forme élec- trique par exemple, à certains moments en laissant s'écouler 11 eau du réservoir supérieur 43 jusqu'au réservoir inférieur à travers un groupe turbine-alernateurs 450 Une autre variante du dispositif selon l'invention est présentée sur la vue de détail de la figure 150 Il s'agit d'un élément permettant de transformer directement énergie hydraulique provenant de la différence de pression entre les enceintes 1 et 4 en énergie électrique sans utiliser de pièces mécaniques en mouvement. Le conduit placé entre les enceintes 1 et 4 comporte une portion de section rectangulaire. A travers les faces opposées 46 et 48 est crée par des organes connus non figurés un champ magnétique qui induit une forme électromotrice entre les deux autres faces 48 et 49.- Sur ces deux faces, réalisées en métal conducteur et isolées électriquement ltune de l'autre, sont fixés des cables-conducteurs 50 et 51 permettant le passage d'un courant électrique. Le procédé connu sous le qualifiCatif de magnétohydrodynamique est présenté à titre d'exemple non limitatif destiné à illustrer les possibilités de l'invention. Il va de souque des modifications peuvent etre apportées aux modes de réalisation qui viennent autre décrits notamment par substitution de moyens techniques équivalents sans que l'on sorte pour cela du cadre de l'invention. in particulier les conduits t et/ou 4 peuvent être de section rectangulaire. D'autre part, il est clair qu'une production d'énergie, bien que moindre, pourrait Qtre obtenue avec une seule enceinte 1 ou 4 associée à un moteur 7 où à toute autre machine hydraulique. REVEND I CATI 0NS 1. Dispositif permettant la production d'énergie à partir de la houle, caractérisé en ce qutil comporte essentiel lement une machine hydraulique associée à au moins une enceinte et de préférence à au moins deux, la machine hydraulique étant alors placée entre les deux enceintes, dont l'une est munie de moyens permettant 11 entrée sélective du liquide extérieur dans ltënceinte en fonction de la pression extérieure et/ou dont l'autre est munie de moyens permettant la sortie sélective du liquide contenu dans l'enceinte en fonction de la pression exté rieure, lesdits moyens d'entrée et/ou de sortie étant situés en dessous du niveau des vagues-. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractéri sé en ce que lesdits moyens d1entrée sont constitués par des cla pets agencés pour ne s1 ouvrir que lorsque la pression extérieure est légèrement supérieure à la pression interne de l'enceinte, alors que lesdits moyens de sortie sont constitués par des clapets agencés pour ne s1 ouvrir que lorsque la pression extérieure est légèrement inférawre à la pression interne régnant dans I'encein te. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur de chacune des enceintes le long de laquelle sont placés les clapets est au moins égale àla longueur d'onde de la houle. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 3, caractérisé en ce que les enceintes sont orientées dans le sens de la propagation de la houle. 5. Dispositif selon ltune quelconque des revendi cations 1 à 3, caractérisé en ce que chacune des enceintes est conformée de manière à ce que sa dimension dans le sens de propa gation de la houle est toujours supérieure à la longueur d'onde de la houle, quel pue soit ledit sens de propagation. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations précédentes, caractérisé par des conduits d'amenée d'air permettant de le faire flotter. 7. Dispositif selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les clapets sont situés à la partie inférieure des enceintes. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par dds accumulateurs hydrauliques placés sur une des enceintes au moins. 9. Dispositif selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un moyen pour le maintenir à proximité des vagues et en-dessous du niveau de celles-ci. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les enceintes sont des bassins à niveau libre de sorte qu'il s'établit entre deux bassins une différence de niveau fonction de l'amplitude des vagues. 110 Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la machine hydraulique est un moteur hydraulique fournissant une énergie mécanique, cette énergie étant éventuellement utilisée pour ouentratner une génératrice électrique ou une pompe hydraulique g eumatique. 12. Dispositif selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des organes de réglage de la machine hydraulique permettant d'adapter son fonctionnement à l'amplitude des vagues. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la machine hydraulique est un générateur d'énergie électrique faisant appel à un procédé magnétohydrodynamique.