Brevet FR2457990A1 — publié le 19801226

L'utilisation rationnelle des vents peut apporter une solution appréciable aux problèmes énergétiques.Cette source d'énergie naturelle et inépuisable n'ast guère utilisée que dans la navigation à voile,épisodiquement les moulins à vent et les "Eoliennes" ou Aéro-générateurs. Ces utilisations à l'air libre de l'énergie éolienne ne permettent cependant pas d'obtenir des rendements susceptibles d'apporter une contribution valable aux besoins énergétiques industrie Sans doute,pourrait-o@ disposer de puissances accrues en utili sent des machines dont les pales d'hélice ou les aubes auraient ur envergure considérable,ds l'ordre de plusieurs dizaines de mètres. De telles dimsnsions,conférées à des organes mécaniques en rotation à l'air libre,donc soumis aux intempéries,sont peu compatibles avec la fiabilité indispensable et,surtout,le manque de concantration de l'air en mouvement est contraire à un bon rendement. C'est pourquoi,le but de la présente Invention est la conception d'un Système permettant de tirer le meilleur parti de l'éner gis éolienne.Ce système est basé sur les expériences suivantes s Deux cylindres (I) et (2), de dimensions identiques et diaposés verticalement (Figures I et 2 )communiquent entre eux par une tubulure horizontale (),de section très inférieure à celle des cylindres.Deux pistons (42 et (5) peuvent coulisser en sens cons traires,comme il est indiqué sur la figure.L'abaissement de (4) e le relèvement de (5),opérés simultanément et assez lentement,en- gendre @@ un courant d'air suffisamment intense pour faire tourner une petite turbine (6) dispose à l'intérieur de la tubulure (3) Si,faisant abstraction. des pistons,on élève la température de la colonne d'air de l'un des cylindres,en abaissant éventuellemen celle de l'autre,un courant est engendré dans la tubulure,que la rotation de la turbine met en évidence. Ces résultats sont confor mes b la formule s V; v D (la vitesse résultante est égale au produit de la vitesse ini2iale par le carré du rapport inverse de diamètres des canalisations). Si l'on extrapole ces résultats traduits par la formule: V - v (D/d)2 il est clair qu'en captant d'importants volumes d'air en mouve- ment,même si la vitesse v de ce vent est fluctuante et temporai- rement faible,et en canalisant judicieusement ces courants vers des tubulures de sections proportionnellement beaucoup plusfaibles,mais suffisamment importantes en valeur absolue, il est possible d'engendrer des courants d'air intenses,capables d'actionner de puissantes turbines.En tout état de cause,ces machines sont relativement plus compactes que d'éventuelles Eoliennes géantes édifiées à l'air libre.Essentiellement destinées à entrainer des générateurs de courant électrique,leur installation au sol,voire en sous-sol, rend les groupes électrogènes tout & fait compatibles avec de grandes puissances,sans limitation de volume ni de poids. Contre les intempéries,la protection est assurée,et l'entretien facilité.Les turbines tournant à des vitesses très grandes,ce qui en favorise le rendement;il suffit de démultiplier l'entrainement mécanique des génératrices.-Certes,une telle conception suppose un aspect "gigantesque" des installations de captage et de concentration des masses d'air utilisées, l'échelle des souffleries pour tests aérodynamiques;mais,il ne s'agit que d'éléments stati quas*inertes*relativement simples à édifier et ne nécessitant aucune dépense exceptionnelle d'entretien. -Le Système est explicité par les Figures 3 et 4..................................... Le cylindre (I),réalisé en tôle ou en maçonnerie,est disposé verticalement sur le terrain.Il est étayé par un dispositif de pietement (9).La heuteur de cette tour,harmonisée avec son diamètre,est déterminée en fonction de ltaltitude du lieu et du régime des vents locaux.Ce cylindre est coiffé par un élément coudé à angle droit,comportant la bouche (7) d'entrée d'air et un empennage vertical de direction (I3)2Cette girouette mobile repose sur le chemin de roulement (II).L'air qui s'engouffre dans la direction des flèches est canalisé par réduction progrcssive des section cylindriques vers la tubulure horizontale (3),pouvant être logée en tranchée soutorraine.Cette tubulure,longue de plusieurs dizaines de mbtres,compte-tenu du meilleur "tirage",débou- che à la base du cylindre (2),homologue de (I),et qui sert de cheminéc d'évacustion de l'air.Celle-ci est également coifféc par une girouette cpnatituée par le coude (8),l'empennage(14) et le chemin de roulement (12), et orientable "dos au vent". On peut éventuellement remplacer les empennages (I3) et (14) par un système de télécommande électromécanique actionnée à partir d'un poste-vigie,au sol,comportant le "cerveau". Le ou les turbines (6)sont disposées dans la tubulure (3); la ou les génératrices (15)sont abrités dans le batiment (I6) de la centrale électrique.-L'implantation de telles installations doit se faire dans des régions à vents forts et permanents.Mais, en tout état de cause,comme pour l'expérience décrite plus haut, il est possible de développer artificiellement une force ascentionnelle de l'air évacué dans la cheminée (2)en réchauffant cet air.Pour ce feire,la tour peut être constituée par une carcasse métallique ou en maçonnerie,comportant des alvéoles où sont logées des surfaces vitrées, ce qui psrmet d'obtenir un effet de serre sous l'action des rayons solaires0Une énergie calorifique économique peut encore être fournie,éventuellement et en appoint,par l'énergie provenant des fermentation de résidus végétaux(brou@- sailles),de l'incinération d'ordures ménagères,etc. Bien que du point de vue écologique,le système ne présente raisonnablement aucune contre-indication,sur le plan technologique,il peut s'avérer préférable de fragmenter le captage en plusieur tours du type (I),mais de dimensions plus réduites et implaz tes topographiquement en des lieux particulièrement bien ventés (littoral,relief,déserts,etc), cf.Figure 5. Ces tours (17),peuvent se trouver fort éloignées de la Centrale (16).Des canalisations souterraines de faibles sections (19) les relient à un vaste réservoir (18).Dans ce cas l'orientation des girouettes de captage est indépendante de celle de la girouétte d'évacuation (B). Afin d'apprécier l'efficatité du système de l'Invention,il suffit de prendre quelques exemples concrets Soit 30 mètres,la dimension du diamètre D de la bouche de cap tage;soit 3 mètres,la dimension du diamètre de la tubulure dans laquelle se trouve logée la turbine. Pour un vent d'entrée ct de sortie de vitesse v de 2 mètres la seconde,la courant d'air utile a une vitesse V des V = 2 ( 900-) = 200 M/Sec = 720 kilomètres /Heure. 9 Si le vent capté a une vitesse de IO Kilomètresheure,le courant d'air agissant sur la turbine aura une vitesse de I000 K/H. Un vent de 40 Km/H engendre un courant de 4000 Km/H. La force de l'air frappant les aubes de turbine peut donc atteindre des dizaines de tonnes par mètre carré et fournir l'énergie suffisante pour alimenter de grosses centrales électriques. De plus,le système présente encore un intérêt supplémentaire car il est possible de tirer profit,accessoirement,de la quantité d'électricité statique que des courants d'air intenses peuvent faire nattre par frottement sur des surfaces de deux natures différen- tes,l'une constituée par un matériau se chargeant d'électricité positive,l'autre d'électricité négatîva.A cet effet, on peut loger dans la tubulure (3) des plaques longitudinales,les unes métalli- ques(charge positive),les autres on alliage résineux,par exemple, (charge négative), convenablement isolées.Aux bornes fixées sur chaque extrêmité,on dispose d'un courant électrique continu,que l'on peut transformer en intensité ou en voltage. Las applications industrielles de l'Invention sont donc essen- tiellement la production d'énergie électrique,économiquement. Celà permettrait,entre autres,la production économique de 1' Hydrogène par électrolyse de l'eau,les véhicules automobiles pouvant,à l'avenir,être propulsés par des moteurs fonctionnant à l'hydrogène en bouteilles. L'invention peut aussi btre appliquée à la propulsion da certains navires, équipés de canalisations de dimensions #lus modestes que celles des installations fixes industrielles et adaptées aux dimensions des coques.Le courant électrique fourni à bord,quelles que soient la force st la direction des vents marins alimenterait par l'intermédiaire de batteries d'accumulateurs-tampons,les moteurs électriques des hélices de propulsion. R E V E N D I C A T I O N S 4~ Système de captage des vents,de canalisations et d'accéléra- tion des courants d'air pour l'entraînement de générateurs de cou- rant électrique par turbines Foliennes,établies au sol OU en sous- -sol; Caractérisé par le fait que les prises de vent et les bou ches d'échappement ds l'air sont disposées à une certaine altitude au dessus du niveau du sol,et constituées par des girouettes orier tables,respectivement ,face ou dos à la direction du vent et coif fant des canalisations cylindriques implantées verticalement;; 2- Système selon la Revendication 1,caractérisé par le fait que la turbine est logée dans une tubulure horizontale,raccordée à la partie inférieure des canalisations verticales; 3- Système selon la Revendication 2,caractérisé par le fait que le diamètre de la tubulure est plusieurs fois inférieur à celi des canalisations verticales; 4- Système selon les Revendications I,2,3,caractérisé par le fait que l'accélération du courant d'air utilisé est la conséquen de la différence des sections des canalisations,suivant La formul V=v ( n ) 2, V étant la vitesse résultante,v la vitesse d'entrée du vent. n le diamètre des tours verticales et dtle diamètre de 1 tubulure horizontale; ; 5- Système selon Les Revendications I et 4,caractérisé par le fait quetpar un revêtement vitré,on peut bénéficier d'un effet de serre du aux radiations solaires pour réchauffer l'air contenu de la tour d'échappement et créer une force ascentionnelle amélioran le tirage du système; 6- Système selon les Revendications 3 et 4,caractérisé par le fait que les phénomènes électrostatiques engendrés par les frotte ments de courants d'air intenses,sont utilisés pour être transfor més en courant électrique continu; 7- Système selon la Revendication 6,caractérisé par le fait q des plaques métalliques se chargeant positivement et des plaques en matériau contenant de la résine se chargeant négativement,isol entre elles,sont disposées longitudinalement dans la tubulures