Brevet FR2461832A1 — publié le 19810206

La présente invention concerne un nouveau dispositif de production d'énergie qui présente cette particularité de pouvoir fonctionner à partir de l'énergie éolienne et également à partir de l'énergie solaire suivant l'endroit où il est disposé et également suivant les conditions climatiques qui règnent à un endroit et à un moment déterminé. Par ailleurs, l'invention crée également un dispositif dont l'enveloppe forme un carénage qui le dissimule, carénage qui constitue également une des parties actives du dispositif et qui, de plus, peut s'intégrer à une construction, notamment à un immeuble d'habitation ou une villa, sans nuire à son esthétique. Conformément à l'invention, le dispositif pour la production d'énergie de consommation à partir du vent et/ou du soleil est caractérisé en ce qu'il comporte une coque ou enveloppe surélevée par rapport au sol et ouverte à ses parties basse et haute, cette coque contenant au moins une hélice ou turbine axiale s'étendant dans un plan sensiblement horizontal et entraînant un arbre moteur pour un générateur d'énergie. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 est une élévation schématique, partie en coupe, illustrant un mode de réalisation du générateur à action éolienne et solaire de l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation schématique analogue à la fig. 1 illustrant un développement de l'invention. La fig. 3 est une perspective vue de dessus illustrant le générateur des figures précédentes réalisé en combinaison avec un immeuble. La fig. 4 est une perspective vue du sol de la combinaison immeuble/générateur de la fig. 3. La fig. 5 est une coupe explicative. La fig. 1 illustre de façon schématique la réalisation d'un générateur éolien et éventuellement solaire selon l'invention. Ce générateur comporte une coque ou enveloppe 1 fer mée sur la majeure partie au moins de sa périphérie, cette cocue ou enveloppe étant supportée par une charpente 2 qui est ajourée sur la plus grande partie possible de sa périphérie afin de ménager un intervalle avec le sol 3. Dans l'exemple représenté, l'enveloppe ou la coque présente une forme tronconique ce qui permet qu'elle se comporte un peu à la manière d'un venturi. D'autres formes pourraient être envisagées, notamment celle d'un hyperboloide de révolution,pour obtenir un effet de tirage comme cela se produit notamment dans les tours de refroidissement. La coque 1 contient une hélice ou turbine axiale de grand diamètre 3 dont les pales 4 sont supportées par un arbre 5. Le nombre de pales 4 peut varier en fonction de différents facteurs, notamment en fonction de la puissance recherchée du mode de construction des pales, du diamètre de la coque, etc. L'arbre 5 est supporté dans des paliers illustrés schématiquement en 6 et 6a, lesdits paliers pouvant être disposés à l'intérieur même de la coque ou, d'une part, dans celle-ci et à l'extérieur, comme illustré, selon l'emplacement sur lequel est érigé le générateur. L'arbre 5 supporte, également, au-dessus de l'hélice 3 une turbine 7, par exemple une turbine comportant des pales en forme de S quelque peu analogues à celles utilisées sur certains anémomètres. La hauteur et le diamètre de la turbine 7 dépendent également de nombreux facteurs, notamment de la puissance à obtenir, de la force moyenne des vents, etc. Comme le montre le dessin, la turbine 7 fait saillie au-dessus de la coque 1 sur pratiquement toute sa hauteur, étant donné qu'il s'agit d'une turbine fonctionnant essentiellement par action centrifuge tandis que l'hélice 3 est à fonctionnement axial par rapport à la direction de l'arbre 5. Il est avantageux que l'hélice 3 soit disposée dans la coque au niveau de celle-ci auquel la vitesse de circulation de l'air est la plus élevée. La coque n est réalisée en un matériau mince, par exemple en tôle,ou par un voile de béton mince et sa surface externe est avantageusement colorée de façon foncée, de préférence noire,pour que cette coque absorbe le plus possible le rayonnenent solaire et tende, par conséquent, à chauffer l'air qui se trouve à l'intérieur. Ainsi l'action solaire a pour effet d'augmenter le tirage et, par conséquent, la vitesse de circulation de l'air ascendant dans la coque. L'arbre 5 entrasse un dispositif transformateur d'énergie 8. Le mode d'entraînement neut être réalisé par de nombreux moyens habituels à la technique, par exemple nar des pignons 9 et 1C respectivement calés sur l'arbre 5, d'une part, et le dispositif transformateur d'énergie 8, d'autre part. Par dispositif transformateur d'énergie on doit entendre n'importe quél dispositif remplissant cette fonction, et fournissant une énergie consommable,par exemple une génératrice électrique, un compresseur d'air ou d'un autre fluide, par exemple un fluide frigorigène, une pompe pour un liquide ou une combinaison de ces organes éventuellement reliés entre eux et à l'arbre 5 par des coupleurs et/ou dessmultiplica- teurs ou réducteurs. La fig. 2 illustre un développement de l'invention selon lequel la turbine 7 est montée sur un second arbre 11 disposé à l'intérieur de l'arbre 5 constitué par un arbre creux. L'arbre 5 est toujours porté par les paliers 6, tandis que l'arbre Il est porté Dar d'autres paliers tels que ceux désignés par 12 et qui sont disposés à l'intérieur même de l'arbre 5, un palier de butée 13 pouvant, le cas échéant, être également prévu. Le mode de réalisation de la fig. 2 permet d'utiliser indépendamment ou, en combinaison, l'hélice 3 et la turbine 7. En effet, il est possible de munir l'arbre Il d'un pignon de sortie 14, l'arbre 5 étant pourvu, par ailleurs, du mêne pignon 9 que celui décrit dans ce qui précède. Des pignons de renvoi 15, 15a transmettent ensuite le mouvement, d'une part, de l'arbre 5 et, d'autre part, de l'arbre 11 à un dispositif d'accouplement 16 qui permet de relier ensemble les deux arbres ou, au contraire, de ne transmettre que le mouvement de l'un ou de l'autre desdits deux arbres.Le dispositif d'accouplement de cette sorte peut être réalisé de nombreuses façons connues dans la technique, par e Le dispositif d'accounlement 16 comporte au moins un arbre de sortie 17 pour l'entraînement d'un dispositif transformateur d'énergie non représenté pouvant être constitué d'une façon connue quelconque comme cela est expliqué dans ce qui précède. La réalisation de la fig. 2 permet d'obtenir la Droduction d'anergie lorsqu'il n'y a pas de soleil mais qu'il souffle un vent même faible. En effet, la turbine 7 peut démarrer avec un vent très faible ou encore la turbine 7 peut être utilisée seule lorsqu'une faible puissance est seulement nécessaire. Par contre, cette installation peut également fonctionner lorsqu'il n'y a nas de vent mais qu'il y a du soleil. En effet, la chaleur du soleil est absorbée par l'enveloppe ou coque 1 qui est chauffée directement du fait de sa teinte foncée et cela crée une circulation ascendante d'air qui permet l'entraînement de l'hélice 3. Dans ce dernier cas, lorsque la turbine 7 est désaccouplée elle ne c9ns- titue pas un frein.Il est évident aussi que l'hélice ou turbine axiale 3 peut être entraînée par un vent même faible et alors qu'il n'y a pas de soleil, par exemple la nuit. Bien que cela ne soit pas représenté, la turbine 7 peut présenter une forme hélicocentrifuge, c'est-à-dire qu'une partie de ses aubes forme une hélice tandis qu'une autre partie est sensible seulement à un mouvement d'air de direction transversale à l'axe de la turbine. Dans ce dernier cas, la turbine 7 récupère l'énergie, d'une part, de l'air circulant transversalement par rapport à son axe longitudinal et, d'autre part, de l'air circulant axialement, ce qui améliore dans certains cas la quantité d'énergie totale récupérée. Le dispositif décrit dans ce qui précède peut être monté de la façon illustrée aux fig. 1 et 2, c'est-à-dire de façon indépendante,et il peut facilement être dissimulé ou constitué un objet relativement décoratif si l'on conforme de façon appropriée la coque 1 et la charpente. En effet, la disposition de l'hélice fait qu'elle peut présenter un très grand diamètre et qu'elle doit tourner, de préférence, lentement, ce qui permet une utilisation avec de faibles vitesses de l'air ascendant à l'intérieur de la coque. Les fig. 3 à 5 illustrent une application préférée du dispositif décrit lorsqu'il est combiné à un autre monument architectural, notamment à un immeuble. On voit à ces figures la coque 1 qui surplombe une partie au moins d'un immeuble 18. Dans cette réalisation, la turbine 7 fait saillie au-dessus de la coque 1 comme décrit dans ce qui précède. Par ailleurs, la coque 1 n'est nas tout à fait de révolution mais présente, sur une tartie la, un tronçon sensiblement en spirale qui permet de border une plate-forme 19 permettant d'avoir accès à l'hélice et à la turbine. La plate-forme 19 peut constituer, par ailleurs, par son dessous, un déflecteur pour diriger un vent ascendant vers le dessous de l'hélice 3. Comme l'illustre le dessin lorsque le dispositif fait partie d'un immeuble, une partie du dessus de celui-ci peut être utilisée comme support pour la coque 1 maintenue par des poutres rayonnantes 20 pouvant en même temps servir en tant qu'aubes directrices pour les filets d'air devant être conduits à l'hélice 3. Une autre partie de la coque peut être supportée par des charpentes 2L, 2b. La fig. 3 montre que les pales 4 peuvent être réali sées de façon très légère et qu'elles peuvent être réunies aux aubes de la turbine 7 par des haubans 21. Ainsi l'ensemble mobile hélice et turbine peut être réalisé de façon extrêmement légère et donc il peut être sensible à de très faibles vitesses d'air ascendant à l'intérieur de la coque. La disposition à la tartie haute d'un immeuble permet également de profiter de vents relativement plus forts et il est avantageux souvent de prévoir une partie du dessus de l'immeuble pour former une rampe déflectrice 22 menant à la partie basse de l'hélice, cette rampe 22 étant inclinée dans le sens des vents dominant entrant suivant la flèche fl tandis que les charpentes 2a, 2b permettent une reprise des vents secondaires et/ou des tourbillons comme le montre la flèche f2 La flèche f3 montre l'action directe des vents sur la turbine 7. L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. En particulier, la partie du toit de l'immeuble sur laquelle la coque est montée peut également être réalisée de façon conique de manière que l'air puisse être dirigé vers l'intérieur de la coque quelle que soit la direction dont le vent souffle. Des volets fixes ou mobiles 23 peuvent aussi être prévus dans la coque. REVEIDIChTIO > TS 1 - Dispositif pour la production d'énergie de consommation à partir du vent et/ou du soleil, caractérisé en ce qu'il comporte une coque ou enveloppe surélevée par rapport au sol et ouverte à ses parties basse et haute, cette coque contenant au moins une hélice ou turbine axiale s'étendant dans un plan sensiblement horizontal et entraînant un arbre moteur pour un générateur d'énergie. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi externe de la coque est de couleur foncée, de préférence noire. 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la coque est conformée pour présenter une action de venturi. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'hélice ou turbine axiale est combinée à une turbine du tyoe centrifuge ou hélicocentrifuge faisant saillie au-dessus de la coque. 5 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'hélice ou turbine axiale, d'une part, et la turbine centrifuge ou à action hélicocentrifuge, d'autre part, sont montées sur des arbres concentriques reliés par un dispositif d'accouplement permettant de les associer ou de récupérer l'énergie transmise à chaque arbre de façon séparée. 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la coque fait partie d'un immeuble en constituant une partie au moins de l'habillage et en ménageant avec celui-ci des passages pour permettre la circulation de l'air du bas vers le haut. 7 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une partie de l'immeuble audessus de laquelle la coque est disposée est conformée pour diriger le vent vers l'intérieur de la partie basse de la coque. 8 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la coque est supportée au moins en partie par des poutres rayonnantes formant aubes directrices et/ou des charpentes ajourées. 9 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les sales de l'hélice ou turbine axiale sont relises aux aubes de la turbine par des haubans. 1b - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une tartie au moins de l'immeuble qui le comporte présente uneou plusieurs rampes menant vers le dessous de la coque et dirigées dans le sens des vents domi nants.