Brevet FR2867147A1 — publié le 20050909

La présente invention concerne un dispositif flottant et modulable pour produire de l'énergie en pleine mer en utilisant le vent, les vagues, les courants marins, l'eau froide des océans et l'évaporation à basse température. Les hydroliennes et les éoliennes offshore sont des hélices généralement fixées à des supports sur les fonds marins. Les sites possibles sont restreints. Leur installation est coûteuse et difficile. Elles sont fragiles et leur entretien n'est pas facile. Les procédés pour capter l'énergie de la houle sont le plus souvent basés sur les mouvements ascendants et descendants de l'eau. Ils n'utilisent pas la puissance des vagues déferlantes qui est considérablement plus grande. Les systèmes prévus pour recueillir l'énergie thermique des mers sont toujours conçus pour les mers chaudes. Sur terre, les centrales nucléaires seront toujours dangereuses, polluantes, consommatrices d'espace et très difficilement recyclables Elles n'ont que leur puissance pour elles, une puissance qui peut s'obtenir autrement. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à tous ces inconvénients. Il est constitué, selon une première caractéristique, de cellules prismatiques assemblées pour former une pyramide. Selon une deuxième caractéristique, ces cellules sont équipées en fonction de leur rôle et contenu: pour servir de cadre et de support à des capteurs d'énergie, pour supporter des machines et des habitations ou maintenir des plateaux reproduisant une plage. Selon une troisième caractéristique, le dispositif sera flottant grâce à des flotteurs accrochés à la périphérie de la pyramide. Selon une quatrième caractéristique, ces cellules sont liées les unes aux autres à l'aide de clefs en forme de H. Selon une cinquième caractéristique, les capteurs équipant les cellules sont des turbines de 2 à 6 aubes utilisées seules ou avec des écrans statiques. Soit 6 ou 8 écrans plats, ou 2 écrans incurvés ayant la forme d'un arc de cercle. Selon une sixième caractéristique le dispositif pourra contenir un moteur thermique utilisant l'énergie des turbines comme source chaude et la mer comme source froide. Selon des modes particuliers de réalisation: É Les cellules pourront être des moitiés de prismes et avoir pour base un triangle ou un demi-polygone. É Les assemblages de cellules pourront avoir des formes pyramidales avec un nombre variable de faces, ou la forme d'une étoile avec un nombre 35 variable de branches. É Les flotteurs tubulaires pourront avoir une forme cylindrique ou celle d'un prisme quelconque. É Des flotteurs en forme de bouées ou de barges pourront également être utilisés pour porter la pyramide. 40. La rigidité des surfaces planes de la pyramide sera assurée grâce à plusieurs couches de cellules ou avec des équerres. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 est une vue générale de l'invention La figure 2 est une vue éclatée d'une cellule en forme de cube et de sa turbine. La figure 3 est une vue éclatée d'une cellule hexagonale et de sa turbine. La figure 4 est une vue de dessus des 25 cellules au sommet d'une pyramide carrée. La figure 5 est une vue de dessus des 38 cellules du sommet d'une pyramide hexagonale. La figure 6 est une coupe schématisée du sommet d'une pyramide. La figure 7 est une vue en perspective d'un renfort en forme d'équerre. La figure 8 montre un renforcement des côtés par l'adjonction d'une 2ème couche de cellules, de cellules pouvant contenir des arbres équipés de roues libres, des alternateurs etc.. La figure 9 illustre un procédé pour assembler très rapidement les cellules et les équerres entre elles. La figure 10 montre comment débuterait l'assemblage d'une pyramide en pleine mer. La figure 11 est une vue de dessus schématisée de 3 rotors Darrieus associés 60 à un stator de 6 écrans plats à 60 . La figure 12 montre comment ces écrans plats seraient intégrés dans la structure d'une cellule hexagonale. Pour montrer la diversité des possibilités, le rotor associé est une turbine à 6 aubes plates. La figure 13 montre 8 écrans plats intégrés dans une cellule carrée. La figure 14 montre l'effet d'une association de 6 cellules carrées équipées d'écrans plats. Les figures 15 et 16 montrent des turbines équipées d'un écran incurvé. La figure 17 montre 4 formes remarquables de turbines à 3 et 4 aubes tangentielles. La figure 18 montre le procédé pour capter l'énergie des vagues déferlantes et quelques équipements qui permettraient d'augmenter le rendement du dispositif en utilisant un moteur thermique. La figure 19 est le schéma de principe du moteur thermique utilisé. En référence à ces dessins le dispositif est une plate-forme flottante (fig. 1) qui peut s'élever très haut grâce à une construction pyramidale réalisée à partir d'une cellule de base ayant la forme d'un prisme ou d'une moitié de prisme (fig. 2 et 3). Cette cellule de base étant un châssis rigide, elle serait réalisée à la chaîne et d'une façon entièrement automatisée. Elle pourrait être moulée et son prix de revient serait donc assez voisin du prix de l'alliage métallique utilisé. De même pour les renforts (fig. 7). La figure 9 nous montre leur installation. Pour assembler les cellules, nous utiliserons des clefs ayant la forme d'un H (8). Ces clefs permettront la jonction de leurs montants (9) par une simple rotation d'un quart de tour. Le serrage des deux montants résultant d'un très léger évasement du fond des trous recevant les clefs (10). Un léger creux perpendiculaire au trou (11) assurerait une parfaite immobilisation de la clef. Pour facilité le positionnement des montants ils pourront être pourvus de petits ergots coniques ou de creux coniques (12). Les Flotteurs du dispositif (fig. 1) sont des caissons étanches, prismatiques, tubulaires ou sphériques, prévus pour s'accrocher les uns aux autres depuis la périphérie du socle de la pyramide (3). Ils seront installés en fonction des besoins, parallèlement à l'installation de tous les éléments constituant la centrale. Pour que la pyramide ne soit pas affectée par les mouvements ascendants et descendants de la houle, elle sera, si nécessaire, équipée de ressorts (2). Mais sa stabilité résultera principalement de sa dimension, de son centre de gravité très profond et de son poids. Le dispositif sera amarré à des pieux plantés à l'explosif sur les fonds marins (4). La construction de la pyramide se ferait simultanément à terre et en mer. En mer, des tronçons d'une dizaine de cellules pré-installées seraient déposés (fig. 10). Ces tronçons flotteront grâce à des flotteurs temporaires (13). Une fois liés les uns aux autres, ils formeront un vaste anneau hexagonale dans le cas d'une pyramide hexagonale (fig. 5) ou carrée si les cellules sont carrées (fig. 4). Tous les niveaux de la pyramide seraient ainsi bâtis progressivement. Plus elle s'élèvera, plus sa base devenue immergée sera suspendue à des flotteurs (fig. 1) qui compléteront ou remplaceront les équipements initiaux. Différentes turbines seront utilisées dans le dispositif en fonction des énergies qu'elles doivent capter. Des expériences devront être faites pour déterminer lesquelles ont le meilleur rendement en fonction des vitesses d'eau et d'air, un rendement qui peut aussi varier en fonction de la dimension des turbines. Elles sont de 2 grands types. Les turbines équipées d'un écran statique (14) (fig. 11, 12, 13, 14, 15, 16), et les turbines à aubes incurvées (fig. 17) qui n'ont pas besoin d'écran. Les écrans statiques (14) peuvent être constitués de 6 écrans plats formant un angle de 60 (ou 8 écrans à 450), ou de quarts de cylindres comme sur les figures 15 et 16. Les écrans seront intégrés dans les cellules (fig. 12 et 13). Tous les rotors qui fonctionnent sans écran peuvent fonctionner avec des écrans. Mais les rotors à aubes plates (fig. 12, 13, 14, 16) ne peuvent fonctionner qu'avec des écrans. Le rotor darrieus, connu pour son excellent rendement, peut aussi être pourvu d'écrans (fig. 11). Les rotors ayant des aubes courbes (fig. 17), tangentielles (5) (fig. 3) ou pas, sont également excellents, car ils peuvent avoir la particularité d'accélérer la vitesse du fluide qui les traverse. Pour ne pas devoir mettre un alternateur par turbine, elles pourront 125 être liées les unes aux autres par des arbres et engrenages équipés de roues libres (7) (fig. 8 et 18). Le déferlement de la houle sera produit par une plage artificielle (15) (fig. 18). L'énergie du flux et du reflux sera captée par une enfilade de turbines à écrans, comme celles des figures 14 et 15. Nous obtiendrons une rotation fluide et continue de l'arbre qui les reliera par le biais des roues libres (7). L'augmentation du rendement de la centrale sera produite en utilisant la mer comme une source froide (fig.19). Nous utiliserons l'énergie des turbines pour chauffer un fluide caloporteur (16), par exemple de l'huile chauffée à 200 C. L'huile fera bouillir de l'ammoniac (17) ou tout autre fluide qui s'évapore à basse température. La vapeur produite actionnera une turbine à vapeur (18) qui fera tourner un alternateur (19). Des pompes (20) forceront la vapeur à passer dans un condensateur (21) qui la condensera grâce à la fraîcheur de l'eau de mer. Les vagues déferlantes étant 3 ou 4 fois plus énergétiques que le vent et les courants, une centrale de ce type serait particulièrement puissante. Les calculs nous indiquent qu'une surface maritime très petite pourrait nous fournir autant d'énergie qu'une centrale nucléaire classique sans les inconvénients. Une plate-forme de ce type peut être gigantesque. Sa très grande stabilité nous permettrait la conquête de cette énergie. Installée près des côtes, des câbles posés sur les fonds marins nous permettraient de profiter de sa production électrique. Installée loin des côtes, sur les mers où les vents, les vagues et les courants sont les plus forts, elle nous servirait à produire de l'hydrogène. Installée près des côtes, elle pourrait aussi être équipée de logements et devenir ainsi une station balnéaire (chaque cellule serait l'armature d'une habitation). Mais le principal intérêt de ce dispositif est qu'il peut nous libérer du nucléaire et du mythe de la fusion nucléaire qui nous fait prendre trop de risques, compte tenu de notre ignorance du magnétisme et des forces qui animent l'infiniment petit. 6 REVENDICATIONS 1) Dispositif flottant pour capter les énergies du vent, des vagues et des courants marins, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un agencement pyramidal de cellules prismatiques (Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 18) 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il sera flottant grâce à des flotteurs accrochés à la périphérie de la pyramide (fig. 1) 3) Dispositif selon les revendications 1 caractérisé par le fait que les structures prismatiques pourront servir de cadre et de support à des turbines (fig. 2 et 3), à des machines (fig. 18) et des habitations. 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les cellules prismatiques pourront se fixer les unes aux autres à l'aide de clefs en forme de H (fig. 9). 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'énergie mécanique de ses turbines pourra être utilisée pour produire l'évaporation d'un fluide en vue d'obtenir la source chaude nécessaire au fonctionnement d'un moteur thermique. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il utilise l'eau de surface des mers pour condenser la vapeur produite, et qu'il est donc 20 préférable de l'installer dans les mers froides.