Brevet FR2615250A1 — publié le 19881118

EOLIENNE A DEPRESSION Les éoliennes actuelles sont, dans la grande majorité des cas, constituées par une hélice à 2, 3 ou 4 pales, entraînant un générateur électrique, pivotant dans le sens du vent autour d'un axe vertical placé au-dessus d'un mat, pylone ou tour (Fig. I). Sauf cas particulier, l'énergie ainsi produite est beaucoup plus chère que celle des centrales électriques. INCONVENIENT DE CETTE TECHNOLOGIE. 1) Hélices très grandes (jusque 100 mètres), lourdes (10 tonnes et plus), compliquées (pas variable), à faible vitesse de rotation et fragiles. 2) multiplicateurs de vitesse, lourds et coûteux. 3) CoLaandes et fonctionnement cozpliqués : orientation et démarrage assistés, pales orientables, mise en drapeau, vibrations. 4) Incertitude quant à leur duree de vie, vu la fréquence de la casse. EOLIENNE A DEPRESSION L'appareil que nous proposons est constitué par une hotte ressemblant au pavillon des manches d'aération des anciens navires. L'ouverture tournée vers l'aval du vent provoque dans la hotte une dépression qui entralne l'air amené par une colonne creuse (1. Fig. 2 )* Dans celle-ci, une turbine à air (2) entraîne un générateur de courant électrique ou un compresseur, ou tout système de transmission mécanique. L'ouverture du pavillon a sensiblement, à puissance égale, la sese surface que les pales des éoliennes habituelles. Cela représente une diminution des dimensions de l'ordre de 4 à 1. Le conduit d'air prend la forme d'un venturi (3. Fig. 2 ) au centre duquel se trouve la turbine, de manière à augmenter sa vitesse de rotation. Cela permet aussi de la démarrer avec une vitesse de vent plus basse et sans moteur auxiliaire. La paroi intérieure du conduit d'air est poreuse, et, ou, percée d'ouvertures à certains endroits (5-6) pour diminuer la turbulence de l'air par soufflage et, ou, aspiration. L'étanchéité entre la hotte et le clone est réalisée par une collerette horizontale ou verticale, fixe, solidaire da pylône, et sur laquelle lXaspiration plaque une autre collerette souple fixée à la base de la hotte. Turbine. A partir d'une certaine vitesse de l'air extérieur, une couronne de volets (7. Fig. 2 ) située avant la turbine, oriente l'air aspiré de façon à attaquer les ailettes de la turbine sous faible incidence. La poussée résultante, égale ou supérieure à celle que la pale donne à grande vitesse, permet de démarrer facilement sans pas variable. Les volets reprennent progressivement une position correspondant à la seiche normale. Le pavillon pivote, comme une girouette, autour d'un axe vertical (8. Fig. 3 ). Son profil est sensiblement triangulaire (Fig. 3 ), la pointe t9) Qtant dUcalée vers le bas pour éviter son arrachement par grand vent. La partie supérieure oscille verticalesent autour d'un axe horizontal (sO) fixé à son extrémité arrière, et s'abaisse (ii) en cas de trop grand vent. Elle est maintenue en position haute par des ressorts (12) ou contrepoids (13), et atabilisée par des amortisseurs (14) (Fig. 3 )* Elle peut descendre entre les cloisons verticales fixes (15) (Fig. 4 ) ou ne faire qu'une avec celles-ci (16) (Fig. 5). La veine d'air dérangée est déviée tout autour du pavillon (Fig.) ). On peut utiliser sa force vive en munissant la périphérie du pavillon d'un déflecteur courbé (17) de nanière a' créer l'effet Coanda. La zone de dépression devient ainsi plus large que le diamètre du pavillon, ce qui augmente le débit d'air ou permet de diminuer les dimensions de ce pavillon. La base du pylône par où entre ltair aspiré peut être garnie intérieurement de volets fixes (18) (Fig. 6 ) orientés de tanière à faire tourner l'air dans le sens de rotation de la turbine pour en améliorer le rendement. La perte due au changement de direction de l'air à l'entrée au pylône, peut être diminuée en rendant les volets mobiles, ceux-ci s'ouvrant du côté au vent (19) (Fig. 7 ) et se fernant au côté opposé (20) (Fig. 7 ), sous la pression du courant d'air. Ils sont munis d'un moyen de rappel. Variante : Le pavillon rabattable peut être remplacé par deux volets verticaux oscillant autour d'un axe vertioal, comme un livre ouvert, et munis (22) (Fig. 8 ) aes nases aocessoires que la hotte. Cette disposition a l'avantage de laisser l'air aspiré se diriger librement sans déflecteur vers la périphérie de la zone d'aspiration provoquée par les volets. De plus, les volets sont en équilibre sur leur axe et leur poids ne n6essite pas une force compensatrice, comme pour le plafond mobile de la hotte décrite précédemment.Il n'y a pas non plus de réaction aérodynamique en position fermée entre les volets et la colonne (21) (Fig. 5), comme c'est le cas dans la solution précédente. A surface d'aspiration égale, les volets subissent moins d'efforts et exigent soins de matière. AVBNTAGES: La plus grande partie de cette éolienne est constituée de métal laminé ou profilé ordinaire, sans usinage coûteux. Dans le cas, rarissime, de détérioration par un ouragan ou cyclone, le pavillon, partie la plus lég de cet ensemble très robuste, peut être réparé économiquement et rapidement. L'absence de pièce importante en rotation élimine les énormes forces centrifuges et gyroscopiques des grands rotors et les effets d'inertie au démarrage ou en cas de rafales. L 'effacesent de la calotte ou des volets est direct et instantané, sans mécanisme intermédiaire avec son temps de réponse et sans interrompre la production au meilleur moment. En conséquence, le pylône et ses fondations sont très allégés, donc moins chers. La seule partie coûteuse, la génératrice, en principe électrique, est entierement protégée à l'intérieur du pylône. Il en résulte, globalement, un abaissement du prix de l'éolienne installée, de l'ordre de 3 â 1 et une quasi invulnérabilité. A l'inverse des modèles existants, l'éolienne ainsi conçue est rentable, (pas seulement amortissable), et rémunère le capital investi. R E V E N D I C A T I O N S 1) Eolienne à dépression caractérisée par le fait qu'elle est composée d'un pavillon rétractable en forme de divergent pivotant dans le sens du vent au-dessus dune colonne creuse dont il aspire ltair,venant de la base de cette colonne creuse, pour faire tourner une turbine située dans le Pylône. 2) Eolienne à dépression selon 1), caractérisée par le fait que la partie supérieure du pavillon pivote vers le bas autour d'un axe horizontal quand le vent devient trop fort. La partie mobile est munie de moyens de rappel (ressorts - contrepoids) et d'amortisseurs. 3) Eolienne à dépression selon ltune quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que la partie supérieure mobile du pavillon peut être solidaire des parois verticales qutelle entraine avec elle. t) Eolienne à dépression selon l'une quelconque des revendications 1,2 et 3,oaraotErisée par le fait que les bords du pavillon sont munis de déflecteurs courbés fixes créant l'effet Coanda et ame'liorant l'aspiration. 5) Eolienne à dépression selon l'une quelconque des revendications 1,2,3 et 4, caractérisée par le fait que l'étanchéité entre la plateforse tournante supportant la hotte et la colonne creuse, est obtenue par une collerette plate,souple, fixée à cette hotte, et une autre collerette rigide, solidaire du pylône, et sur laquelle la première est plaquée sous l'effet de l'aspiration. 6) Eolienne à dépression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le conduit intérieur du pylône a la forme d'un venturi. 7) Eolienne à dépression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le conduit d'air intérieur est poreux et, ou, muni d'ouvertures de soufflage ou d'aspiration de la couche licite à certains endroits, pour diminuer la turbulence de l'air. 8) Eolienne à dépression selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la turbine est précédée d'une couronne de déflecteurs persettant de dévier la veine d'air pour faciliter le dénarrage et régler la vitesse et le rendement de cette turbine. 9) Eclienne à dépression selon l'une quelconque des revendications precédentes, caractérisée par le fait que les ouvertures inférieures du canal d'air sont verticales et munies de déflecteurs fixes donnant à l'air aspiré un mouvement de rotation facilitant son changement de direction. i o) Eolienne a' dépression selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les déflecteurs sont intérieurs, mobiles autour d'un axe vertical et munis d'un moyen de rappel souple (ressort, etc...). Ces déflecteurs s'ouvrent vers l'intérieur sous la pression du vent, les volets opposés se ferrant sous cette même pression, ce qui canalise l'air aspiré sans remous perturbateurs. ii) Eolienne à dépression selon lune quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la hotte peut être rez;la- cée par deux volets verticaux s'ouvrant comme un livre et oscillant horizontalement autour d'un axe vertical. Un ressort, ou tout autre moyen ae rappel, les msintient écartés. Ces deux volets verticaux, comme la hotte normale, sont alunis d'amortisseurs et de volets créant l'effet Coanda.