Brevet FR2923555A1 — publié le 20090515

DISPOSITIF DE PRODUCTION D'ENERGIE D'ORIGINE RENOUVELABLE L'invention concerne un dispositif de production d'énergie d'origine renouvelable. L'énergie renouvelable est l'énergie qui parvient directement ou indirectement du soleil, des végétaux, du mouvement des fluides naturels tels que l'air et l'eau. La présente invention concerne un dispositif de production d'énergie renouvelable utilisant le mouvement des fluides air ou eau. De nombreuses solutions plus ou moins rentables sur le plan du rendement énergétique et plus ou moins harmonieuses sur le plan environnemental voient le jour. On peut citer à titre d'exemple le grand nombre d'éoliennes implantées dans des régions ventées sur terre et sur mer. Cette solution est critiquée pour les nuisances sonores, pour le ratio coût/rendement énergétique, pour les coûts d'entretien, d'implantation et les superficies nécessaires. Cette solution nécessite de coûteux transport d'énergie électrique. En outre la solution que procure l'éolienne est peu adaptée à un environnement urbain. Il existe des éoliennes de petites dimensions pour des installations en milieu urbain, mais ces solutions ont un très faible rendement et ne peuvent être utilisées que pour des systèmes basse tension pour un mauvais rapport encombrement de l'éolienne /puissance fournie. On peut citer également les panneaux solaires. Ces dispositifs sont de deux sortes : - Les panneaux à eau destinés à chauffer l'eau pour l'eau chaude sanitaire ou des besoins industriels. Ces Ref 0253-LIM techniques sont relativement anciennes, coûteuses et peu développées. - Les panneaux photovoltaïques. Il s'agit d'une technique récente permettant de produire de l'énergie électrique mais le rendement est faible et nécessite des surfaces importantes de panneaux très coûteux. Le temps de retour est très long (15 ans), les coûts d'entretien et la durée de vie est peu connu. La présente invention a pour but d'apporter une solution complémentaire ou alternative aux solutions existantes. Cette solution s'intègre facilement dans un environnement urbain et qui permet de fournir, à encombrement moindre, des niveaux de puissance plus élevés qu'une éolienne selon l'art antérieur. La présente invention a pour objet un dispositif de production d'énergie présenté dans la suite suivant plusieurs modes de réalisation. Le dispositif permet de tirer partie de l'effet du vent sur les constructions neuves ou anciennes ou su r le s sites naturels (falaises, montagnes ) et ou l'effet d'un courant d'eau sur une construction qui enjambe ou surplombe un courant d'eau. Le dispositif proposé permet de tirer parti de l'écoulement de fluides en captant ces fluides dans un écran qui a pour but de concentrer l'effet desdits fluides de façon à permettre la production d'énergie. Pour un encombrement donné le dispositif permettant de capter l'énergie est de dimensions plus réduites et par conséquent moins coûteux. La configuration du dispositif permet également d'en diminuer les nuisances sonores lorsque le fluide est de l'air. L'invention a plus particulièrement pour objet un dispositif de production d'énergie principalement caractérisé en ce qu'il comprend un écran de captation d'un Ref 0253-LIM fluide, un canal de concentration et d'écoulement du fluide en liaison avec l'écran de captation, un module de production d'énergie recevant le fluide concentré, et une zone d'échappement. L'écran a une forme de type entonnoir dont la grande ouverture est disposée face au courant du fluide et dont la petite ouverture se termine par une forme tubulaire. L'écran a par exemple la forme d'un cône. Le canal de concentration et d'écoulement comprend un tube raccordé à la forme tubulaire de l'écran de captation. Selon un premier mode de réalisation, le dispositif comporte un support pour le maintenir sur une construction ou une falaise. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte un support pour le maintenir contre une façade d'immeuble. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte un support pour une implantation sur terre, sur un immeuble ou sur une falaise. Dans ce dernier mode de réalisation, le dispositif comprend une tête pivotante couplée à un aileron permettant d'orienter l'ensemble porté par le support sous l'effet du flux d'air. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte un support pour une installation sur un cours d' eau. Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte un élément de dégrillage placée devant l'écran de captation. Cet élément empêche toute matière solide d'entrer dans le dispositif. La présente invention peut s'appliquer : 5 Ref 0253-LIM aux constructions existantes (de préférence élevées) ; aux constructions neuves (de préférence élevées) aux sites naturels élevés (collines, falaises), aux constructions individuelles en plaine ventées (habitations ou implantations agricoles ou industrielles ou tertiaires). D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui est faite ci-après et qui est donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et en regard des figures sur lesquelles : - la figure 1 représente le schéma d'un premier mode de réalisation d'un dispositif de production d'énergie selon l'invention, - la figure 2 représente le schéma d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de production d'énergie selon l'invention, - la figure 3, représente le schéma d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif de production d'énergie selon l'invention, la figure 4, représente le schéma d'un quatrième mode de réalisation d'un dispositif de production d'énergie selon l'invention. Dans tous les modes de réalisation le dispositif 10 comporte un module de production d'énergie 1, un écran de captation du fluide 2 : flux d'air ou courant d'eau, un canal de concentration et d'écoulement 3, une zone d'échappement 5 du fluide et un module de production d'énergie 1. Le module de production d'énergie est à Ref 0253-LIM l'intérieur du canal 3. L'écran de captation 2 est en liaison avec une extrémité du canal de concentration 3 par une tubulure en une seule pièce ou deux tubes couplés mécaniquement. Ainsi, le fluide capté par l'écran 2 s'écoule en ce concentrant dans le passage que forme le canal 3. Ce fluide passe par le module de production d'énergie 1 et est évacué par la zone d'échappement 5 en sortie du canal 3. En outre le dispositif est équipé d'un support adapté à son installation en fonction des modes de réalisations décrits. Le support est constitué d'une structure qui permet une installation au sol ou sur un immeuble ou falaise ou contre la paroi d'un immeuble ou d'une falaise. L'écran de captation (2) a une forme de type entonnoir dont la grande ouverture est disposée face au courant du fluide et dont la petite ouverture se termine par une forme tubulaire (20) raccordée au canal de concentration 3. Les flèches sur les schémas indiquent le sens d'écoulement du fluide air ou eau. L e premier mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 1 est adapté à une installation sur un immeuble ou au dessus d'une falaise au dessus d'une colline. Dans ce mode de réalisation le dispositif 10 est porté par une ossature 4 par exemple une ossature métallique formant un support fixe pour l'ensemble : écran de captation 2, canal de concentration 3 et module de production d'énergie. Cette ossature 4 est destinée à être placée en haut d'une construction ou d'une falaise de manière à présenter l'écran de captation face à l'axe des vents dominants. L'écran de captation 2 a une forme lui conférant une fonction de concentration du flux vers le canal de concentration et d'écoulement 3 de sorte que l'air capté s'engouffre dans le canal, le module de production d'énergie 1 étant entraîné par le passage dudit flux concentré. Ref 0253-LIM 10 6 L e deuxième mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 2 concerne une adaptation du dispositif pour une implantation sur la façade d'une construction ou d'une falaise orientée face à la direction des vents dominants. Le dispositif 10 est fixé sur la façade par un support 40 et est lui-même orienté de façon à recevoir les vents dans l'écran de captation 2 et à concentrer le flux vers le canal de concentration et d'écoulement 3 dans lequel est placé un module de production d'énergie 1 entraîné par le passage dudit flux concentré. Dans ce mode de réalisation, la zone d'échappement 5 du fluide est réalisée par un canal d'évacuation 50 qui dirige le fluide vers le haut de la falaise ou de l'immeuble sur laquelle le dispositif est installé. L e troisième mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 3 concerne une adaptation du dispositif pour une implantation sur terre (en plaine ventée) pour maison individuelle, implantation agricole ou industrielle mais aussi pour une implantation sur le haut d'un immeuble ou d'une falaise ou sur une grue. Le dispositif installé en haut d'un support qui peut être un pylône 6 ou une tour ou toute autre construction élevée similaire. Le dispositif 10 comprend une tête pivotante 7 fixée au support 6 et couplée à un aileron 8 permettant d'orienter l'ensemble porté par le support 6. De cette manière, l'ensemble écran de captation 2 et canal de concentration 3 est orientable à la façon d'une girouette. Le dispositif 10 se trouve ainsi naturellement orienté de façon à maximiser la réception des vents dans l'écran de captation 2 et à concentrer le flux vers le canal de concentration et d'écoulement 3 dans lequel est placé le module de production d'énergie 1 entraîné par le passage dudit flux concentré. Ref 0253-LIM L e quatrième mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 4 concerne une adaptation du dispositif pour une implantation dans l'eau. Le dispositif 10 installé dans un fil d'eau est fixé sur pilotis 8 et orienté parallèlement à l'écoulement du fil d'eau. Un système de dégrillage 9 permet de protéger le dispositif contre l'intrusion de corps étrangers côté écran de captation 2. L'écran de captation 2 reçoit le fil d'eau et concentre le flux vers le canal de concentration et d'écoulement 3 dans lequel est placé le module de production d'énergie 1 entraîné par le passage dudit flux concentré. Le module de production d'énergie 1 est par exemple une turbine dont les pales sont entraînées par le flux d'air concentré ou le flux d'eau concentré. Des dispositifs par roue à aube ou à cage d'écureuil peuvent être envisagés. L'écran de captation 2 a une forme de type entonnoir. Cet écran a par exemple la forme d'un cône. La grande ouverture est disposée face aux vents dominants ou face au courant d'un cours d'eau. La plus petite ouverture est en liaison avec le canal de concentration 3 qui se présente sous la forme d'une tubulure 20. O n va donner dans la suite une illustration de l'énergie que l'on peut obtenir avec un dispositif selon la présente invention pour un écran de captation ayant une surface S = 36m2. Les calculs suivants sont donnés pour montrer les résultats obtenus On rappelle que la vitesse du vent région II est : -pour une hauteur de 10m V=33,8 m/s - pour une hauteur de 50m et une vitesse de 40 m/s, En se fixant une vitesse de vent de V= 30 m/s et une surface pour l'écran de captation de S =36 m2, Ref 0253-LIM Le courant volumique Vo est Vo =SxV soit 36 m2x 30m/s = 1080 m3/s. Le courant massique Vop V= 1080x1,293 Kgm3 soit 1396kg/s, pour une masse de l'air choisie p=1,293 Kgm3. Calcul de la puissance de la machine électrique : Avec un Rendement égal à 0,9 , on obtient : 0,9x1396= 1256Kgf/s, ( 1256/0,102 = 12000W/s), Soit 12KW/s (1W= 0, 102Kgf) Soit encore 43200 KW/heure. Pour une vitesse du vent de 40m/s, à 50m de hauteur on obtient 16KW/s soit environ 20KW/s avec un effet du vent au vent et sous le vent de 1,3. A titre de comparaison, 1m' de panneau photovoltaïque fournissent 30W/s , Pour fournir 12000 W/s il faudrait des ^panneaux de 400m'. 15 Ref 0253-LIM REVENDICATIONS 1. Dispositif de production d'énergie caractérisé en ce qu'il comprend un écran de captation d'un fluide (2), un canal de concentration et d'écoulement du fluide (3) en liaison avec l'écran de captation (2), un module de production d'énergie (1) recevant le fluide concentré, et une zone d'échappement (5). 2. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'écran de captation (2) a une forme de type entonnoir dont la grande ouverture est disposée face au courant du fluide et dont la petite ouverture se termine par une forme tubulaire (20). 3. Dispositif de production d'énergie selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le canal de concentration et d'écoulement (3) comprend un tube couplé à la forme tubulaire (20) de l'écran de captation. 4. Dispositif de production d'énergie, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un support (4) pour le maintenir sur une construction ou une falaise. 5. Dispositif de production d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il comporte un support (40) pour le maintenir contre une façade d'immeuble ou d'une falaise. Ref 0253-LIM 20 6. Dispositif de production d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il comporte un support (6) pour une implantation sur terre ou sur un immeuble ou sur une falaise. 7. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une tête pivotante (7) couplée à un aileron (8) permettant d'orienter l'ensemble porté par le support. 8. Dispositif de production d'énergie selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il comporte un support (8) pour une installation sur un cours d'eau. 9. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un élément de dégrillage (9) placé devant l'écran de captation. Rej' 0253-LIM