Brevet FR2683864A1 — publié le 19930521

"Eolienne pour l'entraînement d'un générateur d'électricité" La présente invention concerne une éolienne destinée à entraîner un générateur d'électricité relié à un utilisateur tel qu'une batterie. A côté des éoliennes de grande puissance qui ont été développées dans certains pays où l'énergie éolienne est abondante (Pays-Bas) il existe de multiples cas dans lesquels il serait souhaitable d'utiliser l'énergie éolienne comme énergie complémentaire à l'énergie solaire précisément puisque en l'absence de rayonnement solaire ou par faible rayonnement solaire, il y a du vent. De nombreuses installations existent qui utilisent seulement le rayonnement solaire comme par exemple des lampadaires d'éclairage public, comportant un mât équipé non seulement des moyens d'éclairage mais également de panneaux solaires chargeant une batterie pendant le jour pour restituer cette énergie électrique pour l'éclairage nocturne. De manière paradoxale pour llutilisation de lténergie solaire, la période de l'année pendant laquelle l'énergie solaire est la plus abondante est l'été. Or, c'est précisément pendant cette période que les nuits sont les plus courtes, donc l'énergie utili sée la plus faibles. Par contre, en hiver, l'énergie solaire est peu abondante et l'éclairage doit être plus long. Il faut donc dimensionner les panneaux solaires en fonction des conditions les plus défavorables. Cela se traduit par un surdimensionnement très coûteux. Pour y remédier on pourrait envisager une éolienne complémentaire, travaillant en l'absence de soleil. Toutefois, le coût de l'investissement ne permet pas dans la plupart des cas d'envisager un tel équipement complémentaire car les éoliennes connues ont un fonctionnement qui ne dépend que du vent. En d'autres termes, le coût de l'éolienne s'ajoute au coût de l'installation des panneaux solaires sans permettre de réduire cet investissement. La présente invention se propose de créer une éolienne permettant de fonctionner à la fois par l'effet du vent et par l'effet solaire pour se substituer au moins partiellement à l'énergie électrique fournie par les piles solaires. A cet effet, la présente invention concerne une éolienne du type ci-dessus, telle que caractérisée par la partie caractérisante de la première revendication. Une telle éolienne présente l'avantage de fonctionner non seulement par vent mais d'utiliser l'énergie solaire par effet de serre. Une telle éolienne permet en outre d'éviter d'avoir recours à un mât tel qu'indispensable dans les installations classiques, ce qui correspond à une éco- nomie substantielle. Une telle éolienne placée au sommet d'un mât d'éclairage, d'une pompe ou installation ponctuelle nécessitant de l'énergie électrique, permet de charger efficacement des batteries tant pendant les périodes d'ensoleillement que pendant les périodes de vent. Cet double effet de l'éolienne permet de réduire de manière considérable la surface des panneaux solaires nécessaires à la recharge des batteries pendant les périodes d'ensoleillement intense (correspondant d'ailleurs à une faible activité éolienne) puisque le complément de l'énergie est fourni par l'énergie cinétique des gaz chauds obtenus par effet de serre, c'està-dire par le rayonnement solaire. La puissance que fournit l'éolienne peut s'adapter par la hauteur des pales. Le générateur d'électricité qui est une dynamo ou un alternateur peut se trouver dans la partie supérieure de l'éolienne, au-dessus du rotor de manière à ne pas constituer un obstacle à la circulation des gaz chauds provenant de la cheminée et ne pas créer des pertes de charge. Dans le cas d'une installation très importante la dynamo ou l'alternateur peuvent également se trouver dans la partie inférieure à l'entrée d'air du bas du mât. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une éolienne selon l'invention. - la figure 2 est une vue de dessus du rotor de l'éolienne selon la figure 1. - la figure 3 représente à titre d'exemple une éolienne dans laquelle la dynamo est située en partie basse du mât. Selon la figure 1, l'éolienne est fixée à l'extrémité d'un mât 1 pour fournir du courant électrique alimentant directement un utilisateur ou char geant une batterie 2 elle-même reliée à un utilisateur non représenté. Le rotor 3 de l'éolienne est fixé au sommet du mât 1. Sous le rotor 3, autour du mât 1 il est prévu une cheminée 2 ouverte à sa base et à son sommet elle est par exemple en plusieurs segments 21, 22, 23 de diamètres différents, et qui, soit entourent des organes équipant le mât, soit forment un conduit destiné à accélérer la circulation de l'air suivant les flèches A. Le conduit 2 absorbe facilement l'énergie solaire de manière à créer un effet de serre, c'est-àdire à chauffer l'air à l'intérieur de la cheminée 2 pour lui fournir l'énergie cinétique l'entraînant en mouvement de bas en haut. En partie haute, la cheminée 2 est ouverte par un orifice 4. Cet orifice 4 débouche sous le rotor 3. Selon les figures 1 et 2, le rotor 3 se compose de pales radiales 5 issues du moyeu 6 et dirigées tangentiellement au moyeu, suivant une forme incurvée vers l'extérieur 7. Ces pales sont de préférence des surfaces réglées engendrées par une génératrice parallèle à l'axe XX du rotor. Ces pales à effet tangentiel recueillent l'énergie cinétique du vent circulant en général perpendiculairement à l'axe XX dans la direction schématisée par les flèches B. Les pales 5 sont complétées par des pales axiales 8 sensibles à l'action des gaz chauds provenant de la cheminée 2. Ces pales axiales 8 sont incurvées en hélice comme cela apparaît à la fois aux figures 1 et 2. La puissance de l'énergie éolienne ou de l'énergie des gaz chauds que peut recueillir cette éolienne s'adapte par la hauteur H des pales. La figure 1 montre également la disposition du générateur d'électricité 9 par exemple une dynamo placée au-dessus des pales 5, 8, de manière à ne pas gêner l'arrivée des gaz chauds A sur les pales axiales 8. La figure 3 représente à titre d'exemple une éolienne dans laquelle la dynamo ou l'alternateur 10 est situé en partie basse du mât 12 et est relié au système d'ailettes 5 et de pales 8 par l'intermédiaire de l'arbre de transmission 11. L'air aspiré par les orifices 13 et pénétrant dans la cheminée selon les flèches a se trouve concentré au niveau d'un rétrécissement 14 prévu à la partie supérieure de cette dernière pour intensifier son action sur les pales 8. Un chapeau de protection 15 est en outre monté à la partie supérieure de l'éolienne pour la protéger contre les intempéries. Les éoliennes selon l'invention trouvent de multiples applications pour des équipements ponctuels, tels que des mâts d'éclairage, des pompes d'irrigation, etc... REVENDICATIONS 1") Eolienne pour l'entraînement d'un générateur d'électricité, éolienne fixée au sommet d'un mât pour alimenter un utilisateur tel qu'une batterie, éolienne caractérisée en ce qu'elle se compose, d'une part, d'une cheminée (2) entourant le mât (1) et formant un conduit de circulation d'air entre une partie inférieure et une partie supérieure débouchant (4) sous l'éolienne (3), cette cheminée (3) créant un effet de serre, lorsqu'exposée au rayonnement solaire, et, d'autre part, d'un rotor à pales à double action, réagissant à l'énergie cinétique du flux d'air (A) débouchant de la cheminée (2) (effet axial) et d'un vent (B) (action latérale) agissant dans une direction sensiblement perpendiculaire à la direction (XX) de l'air de la cheminée (2). 2") Eolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le générateur d'électricité (9) est placé au-dessus du rotor de l'éolienne (3). 3") Eolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les pales du rotor de l'éolienne sont constituées chacune de deux parties (5, 8), l'une assurant l'entraînement par la circulation axiale de l'air de la cheminée et l'autre (5) par l'effet tangentiel du vent.