Brevet FR2854205A1 — publié le 20041029

i La présente invention concerne une éolienne montée sur un mât vertical et comportant une hélice actionnée par le vent qui est équipée de pales portées par un moyeu notamment d'axe horizontal ainsi qu'un alternateur coopérant avec l'hélice pour fournir de l'énergie électrique. Les spécialistes cherchent depuis longtemps à récupérer l'énergie éolienne qui a l'avantage d'être propre, c'est-à-dire de ne pas engendrer de pollution thermique ou chimique et parallèlement d'être inépuisable. Ces avantages sont toutefois compensés dans une large 10 mesure par une série d'inconvénients en particulier liés au caractère dispersé et intermittent du vent; il est en outre bien connu que les " parcs " d'éoliennes consomment beaucoup d'espace et ne fonctionnent pas sans nuisances sonores. Ces inconvénients font que le marché des éoliennes n'a pas 15 connu ces dernières années l'essor auquel on aurait pu s'attendre, et que les perspectives de développement dans ce domaine sont aujourd'hui très larges. De manière plus précise, les éoliennes actuellement utilisées sont fréquemment équipées d'hélices à pales radiales et à axe hori20 zontal analogues à celles permettant la propulsion d'avions, mais en règle générale beaucoup plus grandes. De telles hélices coopèrent classiquement avec des dynamos ou des alternateurs industriels équipés d'entraînements multiplicateurs de vitesse, ce qui les rend lourdes, coûteuses, et de faible rendement. Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé conformément au document FR- 2 793 528, une éolienne équipée de pales hélicoïdales inclinées vers l'amont portées par un moyeu de gros diamètre ainsi que d'un carénage circulaire divergent de longueur relativement faible monté concentriquement au moyeu et entourant les pales à proximité 30 de leurs extrémités. Dans une telle éolienne l'écoulement de l'air qui est guidé par un ensemble diffuseur constitué par le moyeu, les pales et le carénage est divergent ce qui permet d'obtenir une survitesse au droit des pales et augmente l'énergie transmise. En outre, les pales obliques sont plus longues que des pales radiales de même diamètre utile et sont actives sur toute leur longueur sans pertes aérodynamiques d'extrémité, ce qui augmente là encore le rendement. Cette éolienne s'est avérée à l'usage plus robuste, moins encombrante à puissance égale et moins bruyante que les éoliennes antérieures. Ces avantages sont notamment obtenus grâce à la présence 5 du carénage qui comporte de préférence un bord d'attaque arrondi suivi d'une carène épaisse et d'un bord de fuite mince divergent; ce carénage permet en effet de supprimer les turbulences à l'origine du bruit et surtout de créer, en coopération avec le moyeu et les pales de l'hélice, un ensemble diffuseur permettant d'obtenir des conditions optimales d'aspiration de 10 l'air et par suite d'entraînement en rotation des pales. Cette configuration permet en fait d'obtenir une double aspiration de l'air, à savoir d'une part une première aspiration à partir de la partie amont de l'hélice dans le sens du vent, à l'intérieur du carénage et entre les pales, et d'autre part, une seconde aspiration créée à la partie 1 5 aval de l'hélice, à partir des filets d'air accélérés au niveau du bord de fuite. Les spécialistes cherchent par ailleurs actuellement à mettre au point des générateurs électrochimiques de nouvelle génération:les piles à combustible et en particulier les piles à hydrogène dans lesquelles 20 les réactifs consommés sont l'hydrogène et l'oxygène et la réaction globale correspond à la synthèse de l'eau. Ce type de pile, qui a à titre d'exemple déjà été utilisé dans la navette spatiale américaine présente l'avantage de permettre la conversion directe de l'énergie chimique en énergie électrique, ce avec un très 25 bon rendement vu qu'il n'y a pas de combustion. A la différence des moteurs thermiques, les piles à hydrogène ne sont pas soumises au deuxième principe de la thermodynamique qui limite l'efficacité de la transformation de la chaleur en travail. Les piles à hydrogène ne sont actuellement pas exploitées à 30 l'échelle industrielle, mais il est certain que dans un avenir très proche, la production d'électricité à partir de piles à hydrogène sera rentable. Selon la présente invention, on a eu l'idée de produire de l'hydrogène à partir de l'électricité éolienne. A cet effet, l'invention concerne une éolienne productrice 35 d'hydrogène du type susmentionné, c'est-à-dire montée sur un mât vertical et comportant une hélice actionnée par le vent qui est équipée de pales portées par un moyeu notamment d'axe horizontal ainsi qu'un alternateur coopérant avec l'hélice pour fournir de l'énergie électrique. Une telle éolienne peut sans pour cela sortir du cadre de l'invention être ou non carénée et avoir une petite, une moyenne ou une grande envergure. Selon l'invention, cette éolienne est caractérisée en ce 5 qu'elle coopère avec des moyens permettant la production d'hydrogène à partir de l'énergie électrique fournie et comporte un réservoir intégré au mât de façon à permettre le stockage de cet hydrogène. Il est essentiel conformément à l'invention que le mât ainsi que le réservoir à hydrogène soient conçus en tenant compte du caractère io explosif de ce gaz. Dans ce but, et selon une caractéristique préférentielle de l'invention, le mât comporte une structure extérieure rigide ayant pour fonction de supporter les contraintes liées aux efforts de l'éolienne et les contraintes liées à la pression gazeuse, ainsi qu'une structure interne 1 5 souple renfermant l'hydrogène stocké. Une telle configuration présente l'avantage de permettre une parfaite isolation de l'hydrogène produit. Les caractéristiques de l'éolienne productrice d'hydrogène qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant 20 au dessin annexé qui représente à titre d'exemple non limitatif une éolienne à carénage circulaire divergent du type de celle décrite dans le document FR-2 793 528, dont seul le carénage ainsi que le mât ont été représentés. Selon la figure, l'éolienne comporte un carénage divergent 1 25 ainsi qu'une hélice non représentée qui sont montés sur un mât vertical 2 comprenant une structure extérieure rigide 3 supportant les contraintes liées aux efforts de l'éolienne et les contraintes liées à la pression gazeuse, ainsi qu'une structure interne souple 4 renfermant l'hydrogène stocké. REVENDICATIONS 10) Eolienne montée sur un mât vertical et comportant une hélice actionnée par le vent qui est équipée de pales portées par un moyeu notamment d'axe horizontal ainsi qu'un alternateur coopérant avec l'hélice pour four5 nir de l'énergie électrique, caractérisée en ce qu' elle coopère avec des moyens permettant la production d'hydrogène à partir de l'énergie électrique ainsi fournie et comporte un réservoir (4), intégré au mât (2), de façon à permettre le stockage de cet hydrogène. 10 2 ) Eolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mât (2) comporte une structure extérieure rigide (3) ayant pour fonction de supporter les contraintes liées aux efforts de l'éolienne et les contrain1 5 tes liées à la pression gazeuse ainsi qu'une structure interne souple (4) renfermant l'hydrogène stocké.