Brevet FR2890706A1 — publié le 20070316

DISPOSITIF DE CONVERSION D'ÉNERGIE ÉOLIENNE EN ÉNERGIE ÉLECTRIQUE. Domaine Technique L'invention se rapporte à un dispositif de conversion de l'énergie générée par la force du vent en énergie électrique. Un tel dispositif est plus couramment désigné par le terme d' éolienne . L'invention vise plus particulièrement une éolienne de grandes dimensions et à haut rendement, apte à produire autant d'électricité qu'une soixante d'éoliennes de type classique comportant uniquement une hélice à trois pales. Art antérieur De façon générale, les éoliennes comportent un axe appelé rotor sur lequel des pales sont agencées de manière à s'opposer à la force du vent. L'action du vent sur les pales entraîne ainsi en rotation le rotor et l'énergie mécanique est ensuite utilisée de façon à générer de l'électricité par induction dans un générateur. Tel que décrit dans le document WO 02/09265, un tel dispositif peut comporter une structure modulaire supportant une pluralité de rotors à axes verticaux. Cependant, dans ce cas, la surface totale des pales de chaque rotor est très faible, et par conséquent sa force transmise par le vent à l'axe n'est pas optimale, et le rendement médiocre. Ainsi, le but de l'invention est de générer un dispositif de conversion d'énergie 25 éolienne en énergie électrique de grandes dimensions, de manière à générer une importante quantité d'énergie électrique et ce, avec le rendement maximum. Exposé de l'invention L'invention concerne donc une éolienne comportant une structure modulaire de plusieurs sous ensembles solidarisés entre eux L'éolienne se caractérise en ce que chaque sous-ensemble comporte une hélice solidarisée à un arbre de rotor orienté selon une direction sensiblement horizontale, chaque arbre de rotor entraînant un arbre de transmission et chaque arbre de transmission entraînant un arbre de générateur. Autrement dit, l'éolienne comporte plusieurs hélices montées chacune sur un arbre de rotor agencé horizontalement. Chaque hélice est agencée dans un sous-ensemble apte à être positionné au-dessous, au dessus, ou encore latéralement par rapport à un autre sous- ensemble. De cette manière, il est possible de balayer, à l'aide des pales des hélices, une surface importante sensiblement égale à la surface globale d'encombrement de l'éolienne. Avantageusement, plusieurs arbres de rotor peuvent entraîner un même arbre de transmission. Dans ce cas, les arbres de rotor sont agencés sensiblement parallèlement les uns au dessus des autres et un arbre de transmission vertical permet de transmettre l'énergie motrice de chacun des arbres de rotor à l'arbre de générateur. Une telle transmission peut notamment être réalisée au moyen de pignons à denture conique. En pratique, les hélices peuvent comporter des pales occupant la totalité de la surface balayée. En d'autres termes, la projection des pales sur un plan perpendiculaire à l'axe de rotation équivaut à la totalité de la surface balayée. De cette manière, le dispositif présente une grande résistance au vent apte à transmettre le maximum d'énergie éolienne à l'arbre de rotor de chaque hélice. Selon un mode de réalisation particulier, les sous-ensembles peuvent être agencés les uns au dessus des autres. De cette manière, l'éolienne peut se présenter sous la forme d'une colonne formée par un empilement de plusieurs sous-ensembles. Selon un autre mode de réalisation, les sous-ensembles peuvent être agencés les uns à côté des autres. Ainsi, le dispositif forme une rampe horizontale de plusieurs sousensembles juxtaposés. Bien évidemment, ces deux modes de réalisation peuvent être combinés de façon à former un mur de plusieurs sous-ensembles agencés à différents niveaux d'altitude. Avantageusement, l'éolienne peut être agencée sur une plateforme pivotant par rapport au sol. En effet, dans ce cas, il est possible d'orienter la position de l'axe de chaque arbre de rotor parallèlement à la direction du vent. Pour ce faire, la base de l'éolienne peut présenter des roues qui coopèrent avec des rails ou glissières pour permettre leur mouvement de rotation. En pratique, le dispositif peut comporter douze sous-ensembles formés par trois niveaux comportant chacun quatre hélices. Selon un mode de réalisation particulier, cette éolienne peut comporter une structure tubulaire choisie dans le groupe des matériaux comportant l'acier et l'aluminium. En effet, une telle structure présente une grande rigidité pour un faible poids. De plus, le prix de revient d'une telle structure tubulaire est très faible, ce qui améliore le rendement de l'éolienne. En pratique, l'éolienne peut également comporter des haubans aptes à rigidifier la structure et éviter ses déformations dues à la force du vent et à son importante prise au vent. Autrement dit, des câbles peuvent maintenir la face avant de l'éolienne de manière à éviter les oscillations d'avant en arrière de la structure. Dans le cas où la structure est pivotante autour d'un axe, les points d'ancrage des haubans doivent être positionnés sur un chariot mobile sur le rail de façon à tourner avec la structure. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées dans lesquelles: ^ la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif, conforme à l'invention; ^ la figure 2 est une vue de profil de la variante présentée à la figure 1; ^ la figure 3 est une vue de dessus d'un dispositif conforme à l'invention. Manière de réaliser l'invention Comme déjà évoqué, l'invention concerne un dispositif de conversion d'énergie éolienne en énergie électrique comportant une structure modulaire de plusieurs sous-ensembles solidarisés entre eux. Tel que représenté à la Fig. 1, l'éolienne se compose de douze sousensembles (2) comportant chacun une hélice (1). Elle présente ainsi trois niveaux (7, 8, 9) de quatre hélices (1) juxtaposées les unes à côté des autres dans un même plan horizontal. Chaque sous-ensemble (2) comporte des éléments de structure tels des tubes (13) aptes à maintenir en position les différents organes en rotation de chaque sous-ensemble (2) de chaque sous-ensemble (2). La structure tubulaire (14) ainsi formée par l'assemblage de la pluralité de tubes (13) présente l'avantage d'être très rigide pour une masse et coût minimum. Par ailleurs, cette éolienne est agencée sur une plateforme (4) apte à pivoter autour d'un axe de rotation (3) sensiblement vertical pour permettre d'orienter l'axe de rotation des hélices parallèlement avec la direction du vent. Pour ce faire, la face inférieure de la plateforme (4) est équipée de roues coopérant avec une piste ou des rails agencés sur le sol. Un ou plusieurs moteurs permettent de faire pivoter la plateforme (4) ainsi que la structure tubulaire (14) par rapport au sol. Tel que représenté à la Fig. 2, le dispositif peut être équipé au niveau de sa face avant de haubans (5) aptes à limiter la déformation d'avant en arrière de la structure tubulaire (14) sollicitée par la force du vent. En effet, une telle structure (14) présente une importante prise au vent. Dans ce cas, l'une des extrémités des haubans (5) est solidarisée à un chariot également monté en rotation avec l'éolienne de façon à suivre la direction du vent lorsque celle-ci varie. Par ailleurs, les trois niveaux d'hélice (1) comportent chacun un arbre de rotor (10, 11,12). Ces trois arbres de rotor (10, 11,12) entraînent en rotation un même arbre de transmission (15) au moyen de roues dentées à portée conique. L'arbre de transmission (15) entraîne alors un arbre de générateur (16) permettant de générer de l'énergie électrique par induction. La structure tubulaire (14) se compose de montants (20,21) sensiblement verticaux reliés entre eux par une pluralité de tubes (22). Tel que représenté à la Fig. 3, l'axe de rotation (3) de l'éolienne est positionné au centre de la structure (14) verticalement. Une telle structure (14) peut être équipée d'éléments stabilisateurs longilignes (16, 17) agencés entre les extrémités latérales de la plate forme (4). De plus, une telle éolienne peut comporter trois points d'ancrage (23, 24, 25) permettant de fixer des haubans (5), chaque point (23, 24, 25) étant monté sur un chariot pivotant avec la plateforme (4). Tel que représenté, chaque point d'ancrage (23, 24, 25) peut permettre de supporter une pluralité d'haubans (5) solidarisés à la face avant de la structure tubulaire (14) dans un même plan horizontal. Il ressort de ce qui précède qu'une éolienne conforme à l'invention comporte de nombreux avantages, et notamment: ^ elle permet d'atteindre un rendement quatre fois supérieur aux éoliennes dites 30 classiques à trois pales; ^ elle permet également des économies sur la structure porteuse et le nombre de générateurs, ce qui permet de réduire ses coûts d'installation; ^ son impact sur l'environnement est également moindre puisqu à puissance égale, il faudrait une soixantaine d'éoliennes de type classique pour la remplacer. REVENDICATIONS 1. Dispositif de conversion d'énergie éolienne en énergie électrique comportant une structure modulaire de plusieurs sous ensembles (2) solidarisés entre eux, caractérisé en ce que chaque sous ensemble (2) comportant une hélice (1) solidarisée à un arbre de rotor (10) orienté selon une direction sensiblement horizontale, chaque arbre de rotor (10) entraînant un arbre de transmission (15) et chaque arbre de transmission (15) entraînant un arbre de générateur (16). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs arbres de rotor (10, 11, 12) entraînent un même arbre de transmission (15) . 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les hélices (1) comportent 15 des pales occupant la totalité de la surface balayée. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sous ensembles (2) sont agencés les uns au dessus des autres. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sous ensembles (2) sont agencés les uns à cotés des autres. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé sur une plateforme (4) pivotant par rapport au sol. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte douze sous ensembles (2) d'hélices (1). 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une structure 30 tubulaire (14) choisie dans le groupe des matériaux comportant l'acier et l'aluminium. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des haubans (5) aptes à rigidifier la structure et éviter ses déformations dues à la force du vent et à son importante prise au vent.