Brevet FR2956167A1 — publié le 20110812

Cette Invention est destinée à fabriquer de l'électricité (ou toute autre énergie) en récupérant l'énergie des courants marins et l'énergie des courants de marées, par l'intermédiaire de turbines hydroélectriques ou autres. Cette invention pourra travailler en milieu d'eau douce ( fleuve), mais est surtout prévue pour le milieu Maritime. Elle pourra travailler en surface, en pélagique, ou près du fond de la mer. Elle est surtout caractérisée par le fait que ses seuls points d'attache névralgiques se situent à l' Avant du Module (quand il est face au courant marin) et qu 'il va travailler dans ce dit courant marin (ou fleuve) comme une cuillère de pèche à la truite ou au brochet. Les seules attaches qui pourraient lui être adjointes sur les cotés et à l'arrière, ne pourraient être que des orins de positionnement pour lui éviter de toucher un écueil ou un autre module. Le Module doit donc être profilé hydrodynamiquement pour pouvoir travailler ainsi. Les orins accrochés à ses points d'attache seront donc Réunis en un seul orin principal, qui lui, sera accroché a un "corps mort" ou à un ensemble-support. (feuille de dessin 5/5) Etat de la technique actuelle : Projet HYDROHELIX : c 'est un projet avec turbines, orienté vers la 20 captation de l'énergie des fleuves. Il a, par rapport à l'invention , une différence importante : il nécessite une infrastructure fixe importante. Retours sur investissements extrêmement longs. Projet HAMMERFEST Stroen: (Norvège) C 'est un parc d 'hydroliennes ressemblant à des éoliennes, fixées à demeure au fond de la mer. A mon 25 sens, doivent poser beaucoup de problèmes de maintenance. Il n'y a pas beaucoup d'émules. Projet OCEAN POWER : utilise une autre technologie, celle de la récupération de l'énergie de la houle. Projet PELAMIS : c 'est un assemblage de cylindres couchés sur la 30 surface de la mer, et assemblés bout à bout. Il récupère l'énergie de la houle. Très fragile, on parle d'un retour sur investissements de l'ordre de 30 ans ! Projet WAVE DRAGON : On dirait une nasse à piéger les vagues. Cela ressemble un peu à une barrière anti-marée noire. 35 Dans toutes mes recherches sur FR esp@cenet , un seul Brevet à attiré mon attention. C'est le brevet N° WO 2007148120 de Goodredge Robin Vernon (GB.) A première vue, pour une personne non compétente, ce brevet pourrait présenter une certaine similitude ! Or il est fondamentalement 40 différent puisque avec ses 4 câbles d'amarrage, l'engin n 'est pas libre de naviguer. Il ne fait que flotter ! On peut aussi noter : - que des turbulences et des cavitations vont se produire à 1 'avant et à 1 'arrière, interdisant presque toute production d'énergie, car il n 'est pas profilé hydrodynamiquement. 45 - que rien n 'est prévu pour mettre les turbines supportées par l'invention en parallèle avec le fil du courant ; méconnaissance des tourbillons et changement de direction des courants marins, en fonction des changement de température, des cycles de la lune, des différences de pression atmosphérique, du vent, etc. 50 Le dispositif de l'invention est actuellement sans concurrence ! Il peut se prévaloir d'ètre : polyvalent, universel, économique, industriel, car capable d'être fabriqué par TOUS, et d'être d'un retour sur investissements, inférieur à 5 ans ! L 'invention, peut travailler en pélagique à toutes les profondeurs. 55 Mais il est évident que plus on descendra en profondeur, plus les problèmes de pression ( tôles plus épaisses, joints qui fuient) et de maintenance seront compliqués, mais pas irréalisables. Cet appareil pourra être équipé de moyens fixes ou mobiles permettant de régler sa flottaison et qui mettront l'axe de la turbine en parallèle avec le fil du 60 courant, même si ce courant n 'est pas rectiligne. Si ces moyens sont mobiles, leur asservissement sera piloté par microprocesseurs , (centrale d'assiette, GPS, commande de niveau de profondeur, etc...) Cette Invention se décompose en cinq parties : Le flotteur, (1) 65 - Le support de générateur hydroélectrique ou autres, (2 ) La quille ou les quilles (3) Les orins (4 ) L 'ancrage, sous forme de "Corps Morts " (5) Développement 70 - le flotteur, (1) Il est constitué d'un ensemble mécano soudé (ou en polyester, ou en tous types de matériaux connus ou à découvrir) de type "aile d'avion". Comme les ailes d'avion, il peut avoir des formes différentes, de façon à avoir la meilleure performance hydrodynamique et la meilleure 75 compatibilité avec le support de turbines. Après modélisation et essais en simulation, des essais en bassin du genre de celui d' Ifremer, seront à même de nous apporter le meilleur profil. Des points d'accrochage (6) y seront installés, complétés ou non par ceux mis en place sur d'autres endroits du Module. Dans ce flotteur seront installés : la centralisation 80 des commandes de gestion des forces du Module (récupération de 1 'énergie produite, gestion des différents appareils de navigation et de - pilotage, de signalisation, éventuellement de géo-stationnement, de pilotage à distance, etc.) et de départ de l'énergie produite) Une ou des trappes seront installées pour l'accès et la maintenance. 85 - le support de générateurs (2) ou turbine (s) hydroélectrique(s) ou autres, est constitué d'un ensemble en acier mécano soudé( ou toutes autres matières) profilé pour avoir aussi un bon coefficient hydrodynamique. Il sera assemblé au flotteur par soudure ou par un moyen mécanique (boulonnage, 90 clavetage, etc.) Il est destiné à recevoir la ou les turbines hydroélectriques(8). Ces turbines pourront être placées sur un ou plusieurs rangs horizontaux. Il pourra aussi recevoir des points d'accrochage pour les orins (6). - la quille ou les quilles (3) 95 lestée(s) permettant l'équilibre de l'ensemble et supportant éventuellement, gouvernail vertical et gouvernail de profondeur(7), elle(s) sera (seront) aussi profilée(s).Les gouvernails seront asservis ou non et pilotés automatiquement ou non. Elle(s) sera, (seront) elle(s) aussi assemblée(s) au support de turbine (et) (ou) au flotteur par soudage ou par un moyen 100 mécanique. L 'intérêt à rechercher, quand à l'assemblage de ces pièces, est le moyen d'assurer la meilleure solution de maintenance (réparation sur site, échange standard, etc.) Pas de rupture de production électrique, on décroche un Module pour le réparer et on en raccroche un autre à la place. Les accrochages et décrochages de Modules doivent pouvoir être réalisés 105 par des robots téléguidés. - les orins, (4) attachés aux points d'ancrage et réunis en un unique orin plus gros, (câble, chaîne, tige, etc.) ils relierons le "Module" de 1 'Invention à des "corps morts " ou à des fixations en fond de mer. Ils pourront aussi être 110 rattaché à des "ensembles-support" (feuille de dessin 5/5). Ces orins ( les plus courts possible), leur permettront de flotter, en surface, en pélagique ou près du fond de la mer, en suivant au plus près le fil du courant, dans un espace bien précis qui leur aura été attribué soit par la longueur de leur ou leurs entrave (s), soit par un pilotage 115 géographique (GPS, Galiléo ou autres) et (ou) profondimétriques, asservis ou non. - les corps-mort (5) Il est possible de fixer les orins principaux sur le plancher marins, mais les "corps-mort" sont la solution la plus logique, car ils pourront 120 être préfabriqués, par exemple en béton. Ils comporteront un système d'attache permettant la rotation. ( cas de 1 'implantation dans des courants de marées qui sont tournants). Ils seront adaptés en taille et en poids, à des modules posés de façon individuelle, ou de façon multiple (fermes) comme on le fait pour les éoliennes. Comme leur 125 volume importe peu, les corps-mort pourront être alvéolés de façon à devenir des nurseries à poisson. Seule leur masse est à retenir par rapport à la résistance demandée à un moment donné. Les turbines fixées sous les réservoirs en forme d'ailes, logées dans 130 les supports peuvent être unitaires ou multiples. Leur nombre et leur type dépendront de l'optimisation de la construction, en fonction de la profondeur de 1 'eau, de la vitesse du courant, de 1 'importance de 1 'aile, du choix des turbines. Elles seront achetées à des fabricants dont c 'est la spécialité, soit créées pour les besoins du projet. 135 L 'électricité (ou toutes autres énergies) produite par turbines qui font partie de son ensemble sera, soit utilisée sur place (phare, bouée, usine diverses, centrales de production d'énergie û par exemple production d'hydrogène- mais ce n 'est pas limitatif) sera renvoyée par des câbles électriques (ou des pipe-line) vers des centres de collecte et 140 acheminée à terre ou vers un lieu d'utilisation. Autres modes de transport, pour autres énergies. Les modules pourront travailler individuellement, mais leur vocation est d'être regroupés en fermes comme actuellement les éoliennes. Mais à la différence des éoliennes, ils pourront travailler sur plusieurs étages (ou 145 strates), à la queue leu leu, de front sur toute la largeur d'un courant (qu'il soit d'eau de mer ou d'eau douce) Il suffira d'un seul câble électrique important, pour ramener l'énergie électrique à terre (ou d'un pipeline pour les autres énergies). Elle pourra aussi être consommée ou transformée sur place. 150 Au dessus d"'ensembles-support' ;pourront être accueillis des dizaines ou des centaines, voir des milliers de Modules. A ce moment là, ce seront les "ensembles-supports" qui seront ancrés au fond de l'océan par des câbles, et attachés à des "corps morts" adaptés. On pourra ainsi faire des barrages, visibles ou invisibles, au travers des 155 courants marins. (fig 5) Les "ensemble-supports"peuvent être faits de câbles, mais peuvent aussi comporter des entretoises rigides. Ils pourront comporter des bouées de soutient, des "planches" d'écartement ressemblant aux planches de chalut de pèche, etc. On pourra ainsi travailler, avec des fermes de Modules, 160 dans des courants situés à des centaines de Kms des cotes ! On pourra aussi travailler, en surface, dans des courants de surface situés ou il y a beaucoup de profondeur ! Il suffit de quelques gros câbles fixés sur le fond des océans à des "corps morts " de poids adapté, que 1 'on aura descendu en même temps que les dits câbles en les géo-positionnant. Ils retiendront en 165 position les "ensembles- support", cités plus haut, treillis de petits câbles longitudinaux et transversaux situés par exemple à 50 mètres de profondeur et à 1 'intersection desquels on accroche les orins retenant les Modules. ( une bouée provisoire est installée à chaque intersection, et un "corps mort" de poids bien calculé est accroché à la place de la bouée quand on y place le 170 Module (il ne touchera pas le fond, lui. Il équilibrera la tension verticale exercée par le Module). Mieux, de véritables Usines peuvent être installées dans des endroits propices, loin de toutes cotes. Mise en fabrication : 175 La présente Invention a été réfléchie pour une fabrication Industrielle en série, avec des composants fabriqués dans différents endroits et assemblés en atelier près du lieu d'implantation. On peut même penser que les divers composants seront assemblés sur une "barge" comportant un atelier, juste avant la mise à l'eau. Une barge pourrait ainsi 180 installer plusieurs dans la journée et faire de la maintenance. Il est prévisible qu 'une barge sera affectée de façon permanente à une ` ferme", des chalands venant approvisionner en Modules et en « « corps-morts". Après une modélisation d'un Prototype, à l'aide par exemple d'un logiciel "CATIR " de Dassault, et simulation d'écoulement des fluides 185 et du travail des générateurs hydroélectriques existants sur le marché, avec "STIMULA" de Dassault également, (ou autres), des essais en bassin à courant de 1 'Ifremer, permettront de valider rapidement la performance hydrodynamique d'un Prototype. Une mise en fabrication pourrait intervenir très rapidement, et les 190 essais sur site intervenir dans la foulée, validant ainsi le démarrage de la production industrielle. Dans un premier temps, je pense que des Modules de 12 mètres de front au courant, seraient une bonne base de départ du travail en série. Cela permettrait de confectionner les sous-ensembles ( ailes supports de turbines, quilles) avec les machines outils actuellement 195 disponibles dans les entreprises, et souvent en SOUS EMPLOI En partant de cette taille on peut imaginer donner du travail de mécano-soudure à une entreprise de Saint-Etienne ou de Montluçon, et transporter sur de simples semi-remorques ces sous ensembles, par exemple au Havre, ou l'on aurait établi l'usine d'assemblage 200 Moyens industriels nécessaires à la mise en route (série) : - Chaudronnerie : Plieuses, rouleuses, matériels de soudure, d 'électrozingage ou cadmiage, de peinture, de matériel de manutention (tout est en sous-emploi actuellement) - Turbines hydroélectriques ; les fabricants sont en attente de 205 commandes - Centrales de commande, d'asservissement, de récupération d'électricité ; tout est disponible, il suffit d'adapter. - Transport ; aucun problème. - Fabrication des "corps morts" : que du béton armé ! 210 - Moyens maritimes ( barges, remorqueurs) ; matériels disponibles - Autorisation d'implantation de "fermes" maritimes de production d'électricité ; ce n 'est qu'une question Politique, à l'heure ou l'on est à la recherche d'autres sources d'Energie. Toutefois, si les politiques ne prenaient pas conscience de l'URGENCE du problème 215 actuel, il se trouverait des Industriels pour investir des lieux d'implantation au-delà des eaux territoriales. Avec une Energie produite à un coût plus bas nous verrons à l'avenir se construire des unités de production Electricité- Hydrogène en pleine mer, apportant ainsi une nouvelle source d'énergie à très bon 220 marché. La seule limitation, à l'heure actuelle à la production en quantité de l'Hydrogène est que le Coût de sa production, est supérieur à son prix de vente ! Il est pensable que cette Invention va apporter du travail à des millions de travailleurs sur plusieurs dizaines d'années. 225 Extraction de l 'électricité produite : si l 'extraction de l 'électricité produite ne pose aucun problème dans le cas des modules implantés dans des courants marins établis et unidirectionnels, il en est tout autre pour les Modules implantés dans des courants de marées. En effet, après l'étale de basses eaux, une marée montante porte à terre, puis s 'établi plus ou moins 230 franchement dans sa direction principale. Après l'étale de pleines eaux, les courants de marées portent au large avant de s 'établir. Il en résulte un mouvement tournant perpétuel ! Il sera donc nécessaire de prévoir une extraction de 1 'énergie produite par le sommet du module, avec l'aide d'une antenne étanche 235 tournant à 360 «10) Revendications1 °) Module, destiné à récupérer l'énergie contenue dans les courants marins et fluviaux, et pouvant travailler en surface, en pélagique, ou près du fond. Caractérisé par le fait qu'il comporte 5 éléments principaux : un flotteur hydrodynamique (1) en forme d'aile d'avion , un support (2) de générateurs d'énergie, au moins une quille lestée (3) assurant la stabilité du Module, des câbles ou orins (4) qui seront arrimés aux points d'accrochage (6) et réunis en un seul orin plus gros, qui sera lui-même fixé à un corps- mort (5), ledit corps-mort en béton, permettant de positionner ledit Module en mer ou dans un fleuve, de façon qu 'il se positionne dans le sens et le fil du courant, dans un espace prédéterminé. 2°) Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du flotteur (1) sont installés la centrale d'assiette, la centrale de commande permettant la gestion des différents appareils de navigation et de pilotage, de signalisation, de géopositionnement, et le dispositif d'évacuation de l'énergie produite. 3 °) Module selon la revendication 2 caractérisé en ce que le flotteur est muni de dérives. 4°) Module selon 1 'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support de générateurs (2) qui est destiné à recevoir un ou plusieurs récupérateurs d'énergie (8) placés en un ou plusieurs rangs horizontaux, en ce qu'il est profilé hydrodynamiquement et fixé au flotteur notamment par soudure. 5°) Module selon la revendication 1, caractérisé en ce que les récupérateurs d'énergie sont des turbines hydroélectriques (8). 6°) Module selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu 'il comporte une ou plusieurs quilles lestées (3), comportant des moyens fixes ou mobiles de stabilisation, dérives latérales et gouvernails de profondeur asservis ou non, et permettant d'assurer la stabilité du module. 7°) Module selon 1 'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce qu 'il comporte une pluralité d 'orins (4) fixés à des points d'attache (6) répartis sur l'ensemble du module et réunis en un seul orin principal permettant l'ancrage du module sur le fond de la mer, lesdits orins étant choisis parmi le groupe des câbles, chaînes, multibrins, tiges rigides, et étant conçus pour être les plus courts possibles. 8°) Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que le corps-mort (5) est fixé à 1 'orin principal par une liaison permettant40 la rotation, et qu' il est réalisé en béton comportant ou non des alvéoles servant de nurseries aux poissons. 9°) Module suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ses éléments constitutifs sont constitués d'acier mécano soudé ou de polyester armé. 45 10°) Ensemble de récupération de l'énergie des courants marins et fluviaux comportant une pluralité de modules, selon l'une quelconque des revendications de 1 à 9, caractérisé en ce qu 'il est constitué d'un ensemble-support (fig 5/5) se présentant sous la forme d'un treillis de câbles et/ou d'entretoises rigides, à 50 1 'intersection desquels sont accrochés des orins retenant les modules, lesdits ensembles étant arrimés sur le fond au moyens de câbles et de corps-mort. Ils comportent des bouées de sustentation, des lestages d'équilibrage, des planches d'écartement, placés de façon provisoire ou définitive. 55 Ils sont reliés à des moyens de stockage ou d'acheminement de l'énergie produite au moyen de câbles électriques ou de pipelines.