Brevet FR2475147A1 — publié le 19810807

La présente invention concerne un procédé d'utilisation de la force des marées pour la production d'électricité. LQidée d9utiliser la force de 11 eau pour produire de l'élec- trinité nDest pas nouvelle: barrages hydroélectriques et usines marémotrices. Dans ces deux cas, un fort courant d'eau circu laìt horizontalement fait tourner des turbines actionnant une génératrice. Il semble jupon nuait jamais tenté utiliser le mouvement vertical de l'eau . Si on observe des navires dans un port, on est frappé de voir que ces masses de plusieurs milliers de tonnes sont soulevées de plusieurs mètres pendant le flux, puis redescendent d'une hauteur égale pendant le reflux , et effectuent ainsi ce déplacement deux fois par jour. Le déplacement vertical de telles masses sur une hauteur totale d'environ 20 mètres au minimum par jour (2 montées + 2 descentes), représente une énergie considérable. Coest cette observation qui est le point de départ de l'idée consistant à convertir une partie de cette énergie en électricité. Le procédé met en oeuvre une plate-forme flottante coulissant entre quatre colonnes fixées au fond de la mer. Une plateforme fixe repose sur le sommet des quatre colonnes. Le principe consiste à transformer le mouvement vertical trés lent de la plate-forme flottante par rapport à la plate-forme fixe en un mouvement circulaire suffisamment rapide et régulier pour pouvoir entratner une génératrice. Dans ce but, un certain nombre de musts verticaux sont fixés à la plate-forme flottante et traversent la plate-forme fixe.C'est le déplacement de ces mSts qui est le point de départ du mouvement du mécanisme en traSnant la génératrice installée sur la plate-forme fixe(dessin N 1o Il s'agit d'utiliser tantôt le mouvement ascendant et tantBt le mouvement descendant. La génératrice est directement actionnée par un volant de poids et de diamètre suffisant pour emmagasiner une force d' inertie assurant la régularité du mouvement. Ce volant est eiztratrlé par deux ensembles de mécanismes. Le premier n'a de l'effet que lorsque la plate-forme monte et le second que lorsquelle descend. De plus, ces mécanismes sont disposés de telle façon que le volant tourne toujours dans le même sens. Chaque mât est muni sur une longueur correspondant au mo-ins à l'amplitude des marées d'une série de dents faisant tourner une première roue dentée. Ce pignon tournant sous l'effet du mouvement de la plate-forme flottante est le premier élément d'une série d'engrenages visant à multiplier la vitesse et aboutissant au volant actionnant la génératrice(dessins N02, 3). Le pignon, qui devra avoir un petit diamètre, est installé sur le même axe que la deuxième roue dentee, dotée elle d9un grand diamètre Le pignon ne devra entraîner cette deuxième roue que dans un sens: soit au cours de la montée du mAt, soit au cours de la descente. Lors du mouvement inverse, le pignon tournera à vide (principe de la roue arrière d'une bicyclette). Ainsi, la série d'engrenages destinée à entraîner le volant au cours de la montée sera immobile au cours de la descente (et vice versa). Afin de limiter lteffort exercé sur chaque élément des engrenages, il est souhaitable de disposer dtun nombre important de mSts raccordés à plusieurs volants et plusieurs génératrices. (dessin N 4).Plus on disposera de mSts et de séries d1engrenages, mieux le travail sera réparti et meilleur sera le rendement. énergie mise en oeuvre par le déplacement de la plateforme flottante est fonction de la masse de celle-ci et de la vitesse de son déplacement. Supposons une plate-forme de 50 m. de long sur 20 m. de large et 10 m. de hauteur. Cette plateforme devra être immergée à mi-hauteur afin d'obtenir la même énergie à la montée qu'à la descente. Sa masse sera donc de 5000 tonnes pour un volume de 10000 m3, soit une densité d91/2. Si on se base sur un déplacement de 20 m. par jour (c'est à dire une amplitude de marée de 5 m., ce qui représente un minimum), on obtient une énergie mise en oeuvre de 40875 Ew/h., soit un travail de 981000 kilojoules par jour. Il est évident que toute cette énergie ne peut être convertie en électricité, mais la partie convertible n'est pas négligeable. Si on suppose un rendement de 50%, on obtient pour une plate-forme de 5000 tonnes une production d'électricité d'environ 20000 Ew/h., soit une production de 4 Kw/h. par tonne(pour un déplacement de 20 m. par jour et un rendement de 50%).Si on exprime "t" la puissance en Kw/h., ?Mr? la masse en tonnes et "D" le déplacement en mètres par jour, la formule est la suivante: P= La production peut être multipliée si les centrales sont installées en séries. Il suffit de construire un viaduc s'a- vançant dans la mer de plusieurs centaines de mètres. des plates-formes flottantes sont alignées sous ce-viaduc, provoquent le mouvement de nombreuses génératrices(dessin N 5) On peut parfaitement concevoir un viaduc de 550 m. de long surmontant 10 plates-formes de 5000 tonnes. La production d' électricité serait donc dtenviron 200000 Kw/h. Les chiffres donnés ne représentent bien sur que des exemples, car on peut faire varier la masse et le nombre des plates-formes flottantes. D'auI:re part, le rendement demeure inconnu et le chiffre de 50% ne peut titre considéré que comme une hypothèse de travail. Si on prend comme point de départ la marée basse, le niveau de la mer va monter pendant environ 6 heures d'une hauteur d' environ 5 mètres, pour ensuite redescendre pendant la même durée, puis un nouveau cycle recommencera. Rappelons que l' amplitude de 5 mètres représente un minimum: en effet, dans certains endroits, l'amplitude atteint parfois 20 mètres, ce qui fait un déplacement total de 80 mètres par jour, donc une production d'électricité quatre fois plus grande. Un problème se pose car, aprés chaque mouvement de montée ou de descente, la mer reste à peu prés étale pendant environ 1/2 heure, soit environ deux heures par jour pendant lesquelles le mouvement est sont trés ralenti, soit nul.Une solution possible consiste à prélever une partie de l'électricité produite pendant le flux et le reflux pour produire par électrolyse de l'hydrogène servant de combustible à un moteur entratnant la génératrice pen duit les périodes où la mer est étale. Il est bon également de rappeler que l'amplitude des marées change au cours de l'année. Etant donné que la durée des cycles est constante, c1 est la vitesse qui se trouve modifiée, et donc la production d'élec- tricité. Les performances de la centrale devront être calculées en fonction des plus faibles marées. Lors des fortes marées, on a donc surproduction. Dans le cas où l'on souhaiterait obtenir une production constante, il suffirait de ralentir le volant pour qu'il tourne toujours à la même vitesse. Pour cela il faut intercaler entre le pigeon et le volant un mécanisme quelcorue permettant de faire varier la vitesse (par exemple le principe de la boîte de vitesse d'une voiture). comme on connait longtemps à l'avance les coefficients des marées, il serait facile de programmer les changements de vitesse. Il est certale;erjt plus rationnel d'utiliser la surproduction. Cop;nïe on ne sait pas stocker l'électricité, il-faut convertir la surproduction en une anergie stockable: on peut par exemple produire de l'hydrogène en quantités importantes. Ce gaz pourra titre utilisé d'une part pour alimenter les moteurs actionnant les gntratrices lorsque la mer est étale, et d'autre part constituer un combustible possible aux multiples utilisations (véhicules entre autre). On peut trés bien imaginer tailleurs des centrales uniquement destinées à la production d'hydrogène. Le même procédé peut être utilisé à partir de cours d'eau intérieurs. fl suffit simplement d'utiliser le principe des écluses: le sas de l'écluse se remplit et se vide alternativement faisant monter puis descendre la plate-forme. L'utilisation du procédé à partir de cours d'eau intérieurs présente l'avantage de ne pas connatire de temps mort entre chaque mouvement de montée ou de descente. Il est donc inutile d'avoir recours à un moteur. D'autre part la vitesse ne varie pas au cours de l'année. Il convient évidemment de calculer le débit de l'eau en fonction du cours d'eau utilisé, fl est d'ailleurs évident qu'un tel sys tème ne serait pas installé sur le cours meme donne rivière, mais parallèlement à celle-ci, 1Peau étant amenée de l'amont par des canalisations et rejetée en aval par le même procédé ( dessin N 6 ). Pour une plate-forme flottante de 5000 tonnes contenue dans un bassin de 55 m. de long sur 25 m. de large, ayant une amplitude de mouvement dgt mètre, et parcourant ce mètre en une heure, il faut un débit moyen de 700 m3 à l'heure. Sii le débit est plus important, la vitesse sera supérieure et la production accrue. L'amplitude du mouvement a peu d1impor- tance, ce qui compte c'est la vitesse. Par conséquent, le procédé ne nécessite pas de dénivellation importante, comme cgest le cas pour un barrage, d'où la possibilité d'implanter ces centrales dans de trés nombreux sites. De plus, rien ntempeche d'installer des séries de centrales alimentées par une même canalisation lorsque le premier bassin est plein, il se vide et va remplir le second, et ainsi de suite ( dessin N 7 ).Il suffit de quelques mètres de dénivellation entre chaque bassin. Ce procédé, objet de l'invention, présente de nombreux avan- tages: utilisation d'une source d'énergie gratuite et renouvelable, absence de nuisances, simplicité de la technologie mise en oeuvre, possibilité de trés nombreux points d'implantation, tant sur le bord des côtes qu'à l'intérieur des terres. De plus, il peut constituer une partie de réponse à notre besoin d'indépendance énergétique, tant par la production d'électricité que par la production d'hydrogène. REVENDICATIONS 1. Procédé permettant d'utiliser la force des marées pour produire de l'électricité caractérisé par le fait qu'il utilise le mouvement vertical de l'eau. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'énergie est récupérée par l'intermédiaire d'une plateforme flottante effectuant sous 11 effet de la marée un mouvement vertical par rapport à une plate-forme fixe reposant sur des colonnes fixées au fond de la mer. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il permet de transformer le mouvement lent et linéaire de la plate-forme flottante en un mouvement circulaire rapide permettant dgactionner une génératrice. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par lv ut lisation de mats verticaux fixés à la plate-forme flottante, traversait la plate-forme fixe et munis de dents entraînant un pignon suivi d'une série d'engrenages aboutissant à un volant actionnant la génératrice, ces engrenages ayant une disposition et des diamètres tels qu'il multiplient la vitesse. So Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque série d'engrenages ne fonctionne qugà la montée ou à la descente-de la plate-forme, grâce au fait que le premier et le dernier éliment de chaque série ne peut entraîner l'élément suivant(pour le 10) ou précédent(pour le dernier) que dans un sens. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par 1' installation de nombreuses plates-formes flottantes alignées sous un viaduc s' avançant dans la mer et permettant de multiplier la production d'électricité. 7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plate-forme flottante est installée dans un bassin se remplissant et se vidant alternativement selon le principe des écluses et pouvant donc titre implanté à l'intérieur des terres. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par 1' installation de séries de bassins plus ou moins séparés les uns des autres selon la pente moyenne du terrain, et alimentés par une mtme canalisation, les bassins se vidant les uns dans les autres