Brevet FR2896278A1 — publié le 20070720

-1- La présente invention est un dispositif pour capter l'énergie du vent grâce à des turbines à aubes tangentielles placées les unes au dessus des autres sur un mât. Le dispositif utilise une forme améliorée de turbine à trois aubes (par rapport à celles déposées le 22 novembre 1990 et publiées le 29 mai 1992 sous le numéro FR2669684). Il rend possible la réalisation d'éoliennes géantes et possède des qualités qui se résument en quelques mots : puissance, sensibilité, solidité, simplicité et faible coût. PUISSANCE : Nous pouvons comparer des éoliennes en leur appliquant une force de freinage et en mesurant leur vitesse. Par des mesures, nous pouvons trouver la valeur de la charge pour laquelle chaque machine fournit le plus de travail. Par exemple : si une hélice fait 7 tours par seconde avec un f-ein de 50 grammes, 6 tours/s avec un frein de 100 g et 1 tour/s avec 200g nous en déduisons que c'est avec une charge de 100 g que sa puissance est maximale. Elle fait 3 fois plus de travail avec 100 g qu'avec 200, puisque (6x100)/(1 x200)=3. Ce type de mesures effectué sur des turbines balayant la même surface et soumises au même vent (celui d'un ventilateur), no as permet de comparer leur puissance. Le résultat des mesures effectuées montre que certaines turbines à aubes tangentielles sont au moins 2 fois plus puissantes que les hélices balayant la même surface. Ce résultat est d'autant plus surprenant que le discours officiel prétend l'inverse, que les hélices sont 2 fois plus puissantes que les turbines verticales. Mais en fait, fort peu d'éoliennes verticales ont été cor'ectement testées, alors qu'il en existe une infinité et que le moindre changement peut affecter leur rendement (nombre d'aubes, largeur des aubes, d sposition, existence ou pas de paravents etc.). SENSIBILITE : Les grandes hélices traditionnelles tournent à faible vitesse, le plus souvent à 30 tours/minute. A cette vitesse, les courants d'ai • peuvent traverser la surface balayée par l'hélice sans toucher ses pales. Il fau. : des vent d'au moins 3 m/s pour les faire démarrer, car au démarrage, la force du vent ne s'applique que sur la surface de leurs pales. L'énergie récoltée par les hélices est liée à leur vitesse de rotation, ce que nous confirment les mesures. Les petites hélices ont une puissance maximale lorsqu'elles tournent à plus de 400 tours/minute. Mais lorsque nous augmentons la charge (ou le frein) elles -2- s'arrêtent rapidement. Leur puissance chutant brutalement en perdant de la vitesse. Les turbines à aubes tangentielles n'ont pas ce défaut. Leur forme les amène à capter toute l'énergie du vent. Elles démarrent avec des vitesses de vent extrêmement faible, à moins d'1 m/s. SOLIDITE : A titre indicatif l'éolienne à hélice 3 pales de 1,5 MW de la Haute ù Lys, est au sommet d'un mât de 92 m qui doit supporter 63 tonnes. A ce poids important, il faut aussi ajouter la pression du vent sur son rotor de 70 mètres. II faut donc qu'elle est un mât particulièrement solide. Dans le présent dispositif, la génératrice est à même le sol. Les aubes sont en toile très légère. Les supports d'aubes sont en aluminium. La force du vent est répartie tout au long du mât. Toutes ces raisons font que le mât de cette éolienne est moins sollicité que celui des éoliennes classiques. Des mâts plus hauts et des turbines balayant des surfaces plus grandes sont donc envisageables. Les différents dispositifs utilisés par cette éolienne sont éprouvés. Des mâts soumis à des contraintes très fortes existent déjà. Des toiles très résistantes existent aussi. Nous les trouvons dans les ailes delta, les parachutes et les voiliers, qui nous montrent qu'elles résistent à l'eau de mer. Les flèches des grues peuvent porter _ des charges très lourdes grâce à des haubans (des haubans également utilisés dans ce dispositif pour maintenir les supports d'aubes, et permettre ainsi qu'elles soient tendues). SIMPLICITE : Les turbines à aubes tangentielles sont multidirectionnelles, ce qui nous dispense d'une orientation continue avec des engrenages. COêT : Sa simplicité et le prix peu élevé des matériaux utilisés devraient permettre à cette éolienne d'être bon marché si elle est produite en nombre. L'éolienne géante est donc constituée de turbine à aubes tangentielles placées les unes au dessus des autres sur un mât. La turbine choisie est caractérisée par le fait que son diamètre extérieur est égal à -3 fois le rayon de courbure de ses aubes ; et par le fait que les deux bords de chaque aube sont alignés avec le bord le plus proche de celle qui la précède ou qui la suit Fig. 1 (A, B, C), ce qui réduit la surface des aubes sans diminuer l'efficacité de la turbine. Pour que les turbines soient d'un très grand diamètre, sans que leurs aubes puissent ployer par vent fort, la toile des aubes doit être tendue entre 2 -3- supports. Pour une plus grande résistance, le support supérieur pourra être soutenu par des haubans, si les dimensions de la turbine l'exigent. Ses supports sont montés sur des roulements, et des engrenages permettent le transfert de l'énergie à un arbre situé à l'intérieur du mat. Les engrenages démultiplieront la vitesse de rotation et l'ajusteront pour qu'elle soit identique pour toutes les turbines qui tourneront d'autant plus vite qu'elles sont éloignées du sol, à cause du cisaillement. La démultiplication devra être calculée pour chaque turbine, afin que les plus basses ne freinent pas les plus hautes. Les deux supports d'une turbine seront liés entre eux par des montants. Les supports seront pourvus de cannelures et de poulies pour changer les toiles à partir du moyeu. Les différents moyeux seront posés sur des bagues fixées au mat. Tous les mécanismes seront accessibles par le biais d'un ascenseur ou d'une échelle à l'intérieur du mât ; et par des portes permettant l'accès aux aubes et transmissions pour chaque moyeu. Au niveau des moyeux où le mât est le plus soumis à des contraintes, il pourra être renforcé par des barres en acier. Les dessins annexés illustrent l'invention : - - - La figure 1 comporte 2 dessins : Le tracé de la turbine à aube choisie, où apparaît l'alignement des 3 bords désignés par A, B, et C. Ce tracé nous montre que la largeur de chaque aube est sensiblement égale à 0,6 fois le diamètre extérieur de la turbine. Une vue en perspective d'une partie d'un mât avec 2 turbines et où apparaissent (1) les aubes, (2) les supports, (3) les haubans, (4) les montants, (5) le mât, (6) les roulements, (7) la bague qui supporte une turbine. (8) les engrenages. La figure 2 est une vue agrandie de l'un des moyeux où apparaît plus distinctement les engrenages et roulements. REVENDICATIONS , 1) Dispositif pour capter l'énergie du vent caractérisé en ce qu'il comporte des turbines à aubes tangentielles placées les unes au dessus des autres sur un 5 mât (Fig. 1). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la turbine utilisée a un diamètre extérieur égal à J3 fois le rayon de courbure de ses aubes (Fig. 1). 3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que les deux bords de chaque aube sont alignés avec le bord le plus proche de celle qui la 10 précède ou qui la suit Fig. 1 (A, B, C).