Brevet FR2818327A1 — publié le 20020621

La présente invention concerne une éolienne maritime ancrée au fond de la mer par une colonne tubulaire de type riser . Il existe de nombreux systèmes comportant une éolienne et permettant d'utiliser l'énergie du vent soufflant en mer. En général, l'éolienne est maintenue à la surface de l'eau par une bouée ou une plate-forme. Pour immobiliser l'ensemble bouée et éolienne, la bouée est ancrée au fond de la mer par des systèmes d'ancrage de type caténaire. L'ancrage est réalisé à l'aide de câbles qui relient la bouée à une ou plusieurs ancres gisant au fond de la mer. L'ancre peut consister en une masse de béton ou de métal déposée au fond de la mer, ou encore en une partie du fond naturel de la mer. Trois ancres reliées à la bouée suffisent pour positionner l'éolienne à un endroit déterminé. Cependant, l'ancrage d'une bouée au moyen de câble n'est pas facilement réalisable lorsque le fond marin est très irrégulier ou lorsque la bouée est implantée dans un site à grande profondeur. Dans ces configurations, il peut être difficile de positionner précisément trois ancres au fond de la mer. De plus, les câbles d'ancrage doivent présenter un angle minimum par rapport à la direction verticale afin de pouvoir exercer une force horizontale suffisante sur la bouée. Si la bouée est implantée sur un site à grande profondeur, il est nécessaire d'avoir de grande longueur de câble. Ainsi, la mise en tension des câbles d'ancrage et la précision du positionnement diminuent au fur et à mesure que la longueur de câble nécessaire augmente. La présente invention propose un autre moyen d'ancrage qui, dans l'application d'une éolienne maritime, propose de nouvelles fonctionnalités et des avantages par rapport à l'art antérieur. Selon la présente invention une éolienne maritime est ancrée au fond de la mer au moyen d'une colonne tubulaire. Une telle colonne est connue de l'industrie pétrolière sous le nom de riser. L'invention est définie de manière générale par une éolienne maritime montée sur un ensemble comprenant une bouée et une colonne tubulaire caractérisée en ce que la bouée est ancrée au fond de la mer au moyen de la colonne tubulaire maintenue en tension par la bouée. Selon des modes particuliers de réalisation de l'invention, l'éolienne peut être portée par la bouée ou par un tube qui prolonge la colonne tubulaire ou par un autre moyen. La bouée peut être mobile en translation et en rotation selon l'axe de ladite colonne tubulaire. Des flotteurs peuvent être disposés le long de ladite colonne tubulaire. Un câble électrique peut être contenu dans ladite colonne tubulaire. La présente invention propose de nombreux avantages dont ceux présentés ci-après. L'ancrage selon l'invention, ne nécessitant qu'un point d'attache au fond marin, est bien adapté aux reliefs très accidentés et aux eaux profondes. De plus, des flotteurs répartis le long de la colonne maintiennent celle-ci dans une position sensiblement verticale et assure un positionnement précis de la bouée. Le fait d'avoir une colonne en position verticale stabilisée par des flotteurs permet l'approche et l'arrimage d'un bâtiment assurant la réparation, la manutention et l'entretien de la structure de l'éolienne maritime. Si l'énergie éolienne est transformée en électricité, la colonne d'ancrage permet de conduire et de protéger le câble électrique jusqu'au fond de la mer. De plus, le câble électrique n'étant pas en contact direct avec l'eau de mer, la manutention et l'entretien sont plus aisés. Le système selon l'invention permet d'utiliser les risers de production pétrolière, déjà implantés en mer, lorsque le gisement est épuisé. Selon un mode de réalisation la bouée, portant l'éolienne, peut pivoter autour de la colonne tubulaire afin de placer les pales de l'éolienne perpendiculaires à la direction du vent. Etant donné que la bouée augmente l'inertie de l'éolienne lors de sa rotation, l'éolienne est moins sujet aux revirements du vent et est plus stable. Selon le même mode de réalisation, la bouée peut osciller selon la direction axiale de la colonne tubulaire. Ainsi la bouée peut suivre le niveau de la mer et de ce fait, par forte houle la colonne ne subit pas de contraintes qui seraient engendrées par le mouvement de translation vertical de la bouée. Selon un autre mode de réalisation, l'éolienne est portée par un mât prolongeant la colonne tubulaire. L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d'un exemple de réalisation illustré par les figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 représente une éolienne embarquée sur une bouée, - la figure 2 représente une éolienne montée sur une colonne. Sur la figure 1, la bouée 2, portant l'éolienne 3, est reliée au moyen de la liaison 9 à la colonne tubulaire 1. La liaison 9 autorise la rotation de la bouée 2 autour de la colonne 1 et la translation de la bouée 2 suivant l'axe de la colonne 1. La structure porteuse 10 maintient l'éolienne 3 à une altitude minimum au-dessus de la bouée 2. Ainsi l'éolienne profite au mieux du vent et est à l'abri des embruns qui accélèrent la corrosion des pièces métalliques. La colonne 1 est attachée au fond de la mer à une ancre 6. Ainsi la position de la structure bouée et éolienne est précisément définie. La colonne peut se présenter sous la forme d'une structure multicouche composée d'armatures métalliques pour assurer la résistance mécanique et de couches en polymère pour assurer l'étanchéité. La bouée a pour fonction de maintenir la colonne tubulaire en tension et en position verticale. Des moyens de tension 4 qui prennent appuis sur la bouée 2 maintiennent l'extrémité de la colonne 1 au-dessus du niveau de la mer. Les moyens de tension 4 peuvent consister en des câbles qui exercent une force verticale ascendante sur l'extrémité supérieure de la colonne 1. Les câbles reliant la bouée 2 à la colonne 1 sont maintenus sous tension à l'aide des ressorts 5. Les ressorts 5 peuvent également consister en des poids suspendus ou des vérins hydrauliques alimentés par des accumulateurs de fluides hydrauliques sous pression ou par tout autre moyen. Ainsi, la mise en tension des câbles est assurée indépendamment de la position de la bouée 2 par rapport à la colonne 1. De plus, des flotteurs 8 disposés le long de la colonne 1 contribuent à maintenir en tension et en position verticale la colonne Le gouvernail 11 permet de placer les pales de l'éolienne perpendiculaires à la direction du vent. Les forces exercées sur le gouvernail 11 devront être suffisantes pour mettre en mouvement l'ensemble éolienne et bouée. La bouée 2 est préférablement de forme circulaire afin d'offrir une surface minimisant l'action des forces du vent et des courants marins. Ainsi, la forme circulaire limite les mouvements parasites de la bouée 2. Le câble 1 conduisant l'énergie électrique produite par l'éolienne peut être conduit jusqu'au fond de la mer en étant protégé par la colonne tubulaire 1. La bouée est équipée de moyen d'accostage 12 ainsi que d'équipement de signalisation lumineux 13 nécessaires à la sécurité de la navigation Un mode particulier de réalisation représenté sur la figure 2, une éolienne 23 est portée par un tube rigide 20 qui prolonge une colonne tubulaire 21. Le tube 20 est en liaison rigide avec la colonne tubulaire 21. Une bouée 22 est reliée au moyen de la liaison 28 à la colonne tubulaire 21. La liaison 28 autorise la rotation et la translation de la bouée 22 suivant l'axe de la colonne 21 et du tube 20. La liaison pivot 27 autorise la rotation selon la direction verticale de l'éolienne 23 par rapport au tube 20. Ainsi, les pâles de l'éolienne peuvent être positionnées selon la direction du vent au moyen d'un gouvernail. Selon le mode de réalisation de la figure 2, la bouée 22 sert à maintenir la colonne 21 en position verticale. Elle permet également l'accès par bateau à l'éolienne en vue de sa maintenance et de sa réparation. La colonne 21, attachée au fond de la mer à une ancre 26, est tendu grâce au moyen de tension 24. Les moyens de tension 24 peuvent consister en des câbles qui exercent une force verticale ascendante sur l'extrémité supérieure de la colonne 21. Les câbles reliant la bouée à la colonne sont maintenus sous tension à l'aide des ressorts 25. REVENDICATIONS 1) Eolienne maritime montée sur un ensemble comprenant une bouée et une colonne tubulaire caractérisée en ce que la bouée est ancrée au fond de la mer au moyen de la colonne tubulaire maintenue en tension par la bouée. 2) Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est portée par la bouée. 3) Eolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle est portée par un tube qui prolonge la colonne tubulaire. 4) Eolienne selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que la bouée est mobile en translation et en rotation selon l'axe de ladite colonne tubulaire. 5) Eolienne selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que des flotteurs sont disposés le long de ladite colonne tubulaire. 6) Eolienne selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'un câble électrique est contenu dans ladite colonne tubulaire. 7) Utilisation nouvelle d'un riser de production pétrolière pour ancrer une éolienne maritime selon l'une des revendications précédentes.