Brevet FR2918420A1 — publié le 20090109

Eolienne dotée d'un mât rabattable. La présente invention est relative aux éoliennes dotées d'un mât rabattable. Plus particulièrement, l'invention concerne une éolienne comprenant : - un mât s'étendant entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure, étant relié au sol par une articulation et étant monté pivotant autour de ladite articulation entre une position relevée sensiblement verticale et une position rabattue sensiblement horizontale, une nacelle portée par l'extrémité supérieure du mât, cette nacelle comprenant un rotor portant une hélice, - au moins un actionneur relié au mât et adapté pour commander un pivotement dudit mât entre la position relevée et la position rabattue. Les éoliennes de ce type peuvent ainsi être rabattues en cas de fort vent, notamment dans les zones 20 cycloniques. Le rabattement du mât est en outre utile pour simplifier le montage initial et la maintenance de l'éolienne. Le document FR-A-2 446 930 décrit une éolienne de 25 ce type, dont l'articulation est disposée à l'extrémité inférieure du mât. Une éolienne de ce type nécessite un actionneur (en l'occurrence un vérin hydraulique) particulièrement puissant, ce qui, compte tenu de la longue course nécessaire pour un tel vérin, le rend 30 particulièrement coûteux et techniquement peu adaptable et peu fiable. La présente invention a notamment pour but de pallier cet inconvénient. A cet effet, selon l'invention, une éolienne du 35 genre en question est caractérisée en ce que l'articulation est disposée en une position intermédiaire entre les extrémités inférieure et supérieure du mât, le mât comportant une partie inférieure, située entre l'articulation et l'extrémité inférieure, qui forme contrepoids vis-à-vis de la nacelle et d'une partie supérieure du mât, située entre l'articulation et la nacelle. Grâce à ces dispositions, l'actionneur peut être moins puissant que dans l'art antérieur, donc moins coûteux et plus fiable, et ce sans impliquer de dispositions particulièrement complexes. Dans divers modes de réalisation de l'éolienne selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : - l'actionneur est un vérin hydraulique ; - la partie inférieure du mât présente une première hauteur et la partie supérieure du mât présente une deuxième hauteur, la première hauteur étant comprise en 10% et 50% de la deuxième hauteur. - la première hauteur est comprise en 15% et 25% de la deuxième hauteur ; - la partie inférieure du mât représente une première masse, la partie supérieure du mât et la nacelle représentent ensemble une deuxième masse, la première masse étant comprise entre 30% et 300% de la deuxième masse ; - la première masse est comprise entre 50% et 150% de la deuxième masse ; - la partie inférieure du mât comporte un contrepoids fixe ; - la partie inférieure du mât comporte un contrepoids mobile et l'éolienne comporte un dispositif de commande adapté pour déplacer le centre de gravité du contrepoids mobile en synchronisme avec le pivotement du mât, pour éloigner ledit centre de gravité de l'articulation lorsque le mât pivote vers la position rabattue et rapprocher ledit centre de gravité de l'articulation lorsque le mât pivote vers la position relevée ; - le contrepoids mobile est monté pivotant à 5 l'extrémité inférieure du mât ; - le contrepoids mobile est monté coulissant le long du mât ; - le dispositif de commande du contrepoids mobile comprend au moins un actionneur supplémentaire reliant 10 ledit contrepoids au mât ; -l'actionneur supplémentaire est choisi parmi un vérin hydraulique supplémentaire et un treuil associé à un câble ; - ledit contrepoids comprend une masse d'un 15 matériau dense choisi parmi le béton, la fonte, le mâchefer et le sable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de trois de ses formes de réalisation, données à 20 titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une éolienne selon une première forme de 25 réalisation de l'invention, avec son mât en position relevée, - la figure 2 est un schéma bloc montrant une partie du dispositif de commande de l'éolienne de la figure 1, 30 - la figure 3 est une vue en coupe verticale de la partie inférieure du mât de l'éolienne de la figure 1, en position relevée, - la figure 4 est une vue en élévation de l'éolienne de la figure 1, en position rabattue, 35 - la figure 5 est une vue en élévation d'une éolienne selon une deuxième forme de réalisation de l'invention, en position relevée, l'un des flasques de support du mât étant non représenté pour plus de clarté, - la figure 6 est un schéma bloc montrant une partie du dispositif de commande de l'éolienne de la figure 5, - les figures 7 et 8 sont des vues similaires à la figure 5, respectivement en cours de rabattement et en position rabattue, - et la figure 9 et une vue similaire à la figure 5 dans une troisième forme de réalisation de l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Comme représenté sur la figure 1, l'invention 15 concerne une éolienne comprenant : - un mât de support 1 s'étendant entre une extrémité inférieure la et une extrémité supérieure lb, - une nacelle 2 montée pivotante à l'extrémité supérieure du mât de support 1 autour d'un axe vertical Z, 20 la nacelle 2 contenant notamment un alternateur, -un rotor 3 monté rotatif autour d'un axe R sensiblement horizontal et porté par la nacelle 2, le rotor 3 portant une hélice 4 à plusieurs pales 4a adapté pour faire fonctionner l'alternateur contenu dans la nacelle 2. 25 A titre d'exemple non limitatif, le mât de support 1 peut s'étendre sur une hauteur d'environ 50 à 100 m et sa structure métallique peut par exemple peser une cinquantaine de tonnes (en dehors du contrepoids mentionné ci-dessous), tandis que la nacelle 2, y compris le rotor 3 30 et l'hélice 4, peut peser de 50 à 70 de tonnes. Le mât de support 1 peut être un mât creux de section par exemple sensiblement circulaire ou autre, ayant une largeur qui peut être de l'ordre de 3 à 4 m dans sa partie inférieure. Le mât 1 est monté pivotant autour d'une 35 articulation 5, par exemple un simple pivot, qui permet un pivotement du mat 1 autour d'un axe horizontal Y. Le mat 1 peut ainsi pivoter dans un plan vertical X, Z entre la position relevée représentée sur la figure 1 et une position rabattue représentée sur la figure 4. L'articulation 5 peut relier le mât 1 par exemple à deux flasques latéraux verticaux 6 qui sont ancrés dans un massif de support 7 fixé au sol 8. Le pivotement du mât 1 est commandé par un actionneur V1, par exemple un ou plusieurs vérin(s) hydraulique(s), qui relie(nt) le mât 1 au massif 7 susmentionné. Ce vérin V1 peut être commandé, par exemple depuis un poste de commande 10 situé à proximité de l'éolienne ou à distance, par un dispositif de commande qui peut comprendre notamment, comme représenté sur la figure 2, un microordinateur 12 ou similaire doté d'interfaces habituelles -telles qu'un écran 13, un clavier 14 et autre et commandant par exemple un automate 15 (A) qui lui-même commande le vérin V1. La partie hydraulique de la commande du vérin V1 n'est pas représentée mais est bien connue de l'homme du métier. Comme représenté sur les figures 1 et 3, selon l'invention, l'articulation est disposée en une position intermédiaire entre les extrémités inférieure la et supérieure lb du mât 1, de sorte que la partie inférieure du mât, située entre l'articulation 5 et l'extrémité inférieure la, forme un contrepoids vis-à-vis de la nacelle et de la partie supérieure du mât située entre l'articulation 5 et l'extrémité supérieure lb du mât. Le rapport 11/12 entre la hauteur 11 de la partie inférieure du mât et la hauteur 12 de la partie supérieure du mât peut être compris par exemple entre 10 et 50 notamment entre 15 et 25 La partie inférieure du mât est de préférence alourdie par un matériau dense, par exemple un contrepoids 16 à base de fonte, de béton, de mâchefer, de sable ou autre, qui peut par exemple présenter une masse comprise entre 30 et 300 tonnes suivant les cas, soit environ 30 à 300 % de la masse représentée par la partie supérieure du mât et la nacelle 2, ou de préférence environ 50 à 150 % de cette masse représentée par la partie supérieure du mât 1 et la masse 12. Dans l'exemple des figures 1 et 3, le contrepoids 16 est fixe par rapport au reste du mât 1. Le contrepoids 16 peut éventuellement comprendre un matériau dense contenu au moins partiellement dans la structure creuse du mât 1 et débordant le cas échéant latéralement de cette structure creuse vers l'extrémité inférieure la du mât 1 (lorsqu'il s'agit d'un matériau non cohérent comme par exemple du sable ou du mâchefer, le matériau dense en question est contenu dans une enveloppe rigide en acier ou autre). Dans l'exemple des figures 1 et 3, la partie inférieure du contrepoids 16 forme ainsi une portion sensiblement plane, parallèle au plan X, Z, qui présente par exemple une forme de secteur angulaire ayant une ouverture d'environ 90 , le bord inférieur de ce secteur angulaire formant, à l'extrémité inférieure la du mât 1, un arc de cercle avantageusement centré sur l'articulation 5. Lorsque le mât 1 est en position rabattue, comme représenté sur la figure 4, il peut le cas échéant reposer sur un berceau d'appui 17 fixé au sol, et les pales 4a de l'hélice peuvent également, le cas échéant, reposer sur des plots d'appui 18 également fixés au sol. Ces plots d'appui 18 destinés à recevoir les pales 4a de l'hélice peuvent le cas échéant être réalisés en matériau souple ou comporter des zones d'appui en matériau souple, pour éviter de détériorer les pales 4a de l'hélice. Avantageusement, le massif 7 peut être réalisé dans 35 une dépression 9 creusée au sol, cette dépression présentant une forme sensiblement complémentaire de la forme de l'éolienne une fois en position rabattue, de façon que cette éolienne n'offre que peu de prise au vent et n'engendre pas de pollution visuelle du paysage lorsqu'elle est en position rabattue. La deuxième forme de réalisation de l'invention, représentée sur les figures 5 à 8, est similaire à la première forme de réalisation de l'invention et ne sera donc pas décrite en détail ici, seules les différences par rapport à la première forme de réalisation étant décrites. Dans cette deuxième forme de réalisation de l'invention, l'extrémité inférieure la du mât 1 est dotée d'un contrepoids mobile 19 dont le centre de gravité G peut être placé à une distance variable de l'articulation 5. Dans l'exemple particulier représenté, le contrepoids mobile 19 est monté pivotant autour d'une articulation 20, à l'extrémité inférieure la du mât 1. Le contrepoids mobile 19 présente ici une forme allongée, par exemple ovoïde, et il est déplaçable en pivotement entre : - la position représentée sur la figure 5, où ledit contrepoids mobile se présente avec son axe longitudinal sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale du mât 1, lorsque ledit mât 1 est en position relevée, - et la position de la figure 7, où le contrepoids mobile 19 se présente avec son axe longitudinal sensiblement dans le prolongement de l'axe longitudinal du mât 1, lorsque ledit mât 1 est en position rabattue. Le contrepoids mobile 19 peut être commandé par un actionneur V2 tel que par exemple un vérin hydraulique, qui relie ledit contrepoids mobile au mât 1. V2 est lui-même intégré au dispositif de commande 11 décrit précédemment (figure 6) et commandé par l'automate 15 susmentionné. L'automate 15 peut par exemple commander l'actionneur V2 en synchronisme avec le pivotement du mât 1, pour que l'axe longitudinal reste sensiblement horizontal (voir figures 5, 7, 8) ou plus généralement pour que le centre de gravité G du contrepoids mobile 19 s'éloigne de l'articulation 5 lorsque le mât 1 pivote vers sa position rabattue, et pour que ledit centre de gravité G soit rapproché de l'articulation 5 lorsque le mât 1 pivote vers sa position relevée. Dans la troisième forme de réalisation, représentée sur la figure 9, le contrepoids mobile 21 est monté coulissant le long du mât 1, par exemple le long de rails ou glissières 22, la direction de la double flèche 23. Le contrepoids mobile 21 est commandé par exemple par un vérin hydraulique supplémentaire V2, comme dans la deuxième forme de réalisation de l'invention, de façon à être déplacé en synchronisme avec le pivotement du mât 1, pour que le centre de gravité G du contrepoids mobile 21 s'éloigne de l'articulation 5 lorsque le mât 1 pivote vers sa position rabattue et inversement, pour que ledit centre de gravité G se rapproche de l'articulation 5 lorsque le mât 1 est relevé. Dans les deuxième et troisième formes de réalisation décrites ci-dessus, le vérin hydraulique supplémentaire V2 pourrait le cas échéant être remplacé par un treuil associé à un câble, le treuil étant fixé par exemple au mât 1 et l'extrémité libre du câble fixée au contrepoids mobile 19, 21 (inversement, le treuil pourrait être fixé au contrepoids mobile et l'extrémité libre du câble au mât 1). Les exemples de valeurs numériques donnés ci-dessus dans la première forme de réalisation de l'invention, concernant des rapports de longueur (hauteur) ou de masse entre la partie inférieure et la partie supérieure du mât 1, restent valables dans les deuxième et troisième formes de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS 1. Eolienne comprenant : - un mât (1) s'étendant entre une extrémité inférieure (:_a) et une extrémité supérieure (lb), ledit mât étant relié au sol par une articulation (5) et étant monté pivotant autour de ladite articulation entre une position relevée sensiblement verticale et une position rabattue sensiblement horizontale, - une nacelle (2) portée par l'extrémité supérieure du mât, cette nacelle comprenant un rotor (3) portant une hélice (4), au moins un actionneur (V1) relié au mât (1) et adapté pour commander un pivotement dudit mât entre la 15 position relevée et la position rabattue, caractérisée en ce que l'articulation (5) est disposée en une position intermédiaire entre les extrémités inférieure (la) et supérieure (lb) du mât, le mât comportant une partie inférieure, située entre l'articulation et 20 l'extrémité inférieure, qui forme contrepoids vis-à-vis de la nacelle et d'une partie supérieure du mât située entre l'articulation et la nacelle. 2. Eolienne selon la revendication 1, dans laquelle l'actionneur (Vl) est un vérin hydraulique. 25 3. Eolienne selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la partie inférieure du mât présente une première hauteur (11) et la partie supérieure du mât présente une deuxième hauteur (12), la première hauteur (11) étant comprise en 10% et 50% de la deuxième 30 hauteur (12). 4. Eolienne selon la revendication 3, dans laquelle la première hauteur (11) est comprise en 15% et 25% de la deuxième hauteur (12). 5. Eolienne selon l'une quelconque des 35 revendications précédentes, dans laquelle la partieinférieure du mât (1) représente une première masse, la partie supérieure du mât (1) et la nacelle (2) représentent ensemble une deuxième masse, la première masse étant comprise entre 30% et 300% de la deuxième masse. 6. Eolienne selon la revendication 5, dans laquelle la première masse est comprise entre 50% et 150% de la deuxième masse. 7. Eolienne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la partie inférieure du mât comporte un contrepoids fixe (16). 8. Eolienne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la partie inférieure du mât comporte un contrepoids mobile (19 ; 21) et l'éolienne comporte un dispositif de commande (11) adapté pour déplacer le centre de gravité (G) du contrepoids mobile (19 ; 21) en synchronisme avec le pivotement du mât (1), pour éloigner ledit centre de gravité (G) de l'articulation (5) lorsque le mât (1) pivote vers la position rabattue et rapprocher ledit centre de gravité de l'articulation lorsque le mât pivote vers la position relevée. 9. Eolienne selon la revendication 8, dans laquelle le contrepoids mobile (19) est monté pivotant à l'extrémité inférieure (la) du mât. 10. Eolienne selon la revendication 8, dans laquelle le contrepoids mobile (21) est monté coulissant le long du mât. 11. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans laquelle le dispositif de commande (11) du contrepoids mobile (19 ; 21) comprend au moins un actionneur supplémentaire (V2) reliant ledit contrepoids mobile au mât. 12. Eolienne selon la revendication 11, dans laquelle l'actionneur supplémentaire (V2) est choisi parmi 35 un vérin hydraulique supplémentaire et un treuil associé àun câble. 13. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans laquelle ledit contrepoids comprend une masse d'un matériau dense choisi parmi le béton, la fonte, le mâchefer et le sable.