Brevet FR2983537A1 — publié le 20130607

DESCRIPTION La présente invention concerne une hydro-éolienne permettant de récupérer l'énergie des courants marins sous forme hydraulique ou l'énergie du vent sous foinie éolienne, composée d'une turbine conique entraînant une génératrice de courant ou une pompe hydraulique de relevage, et fonctionnant grâce à des pales en rotation formant un cône. Quelques modèles existent déjà pour récupérer l'énergie de la houle en mer, des hydroliennes (turbines) ou hélices. D'autres modèles concernent des turbines hydroélectriques qui décrivent une 10 turbine composée de pales fixées sur un tambour en rotation et qui sont parallèles entre elles. La présente invention propose une amélioration car elle décrit une turbine composée de pales profilées inclinées selon un angle et dirigées vers un axe 15 central de façon conique. L'utilisation de cette turbine sera éolienne ou hydraulique. - Dans l'eau : elle sera entièrement immergée, pourra être placée dans le sens du courant, ce qui n'altère pas ce courant, disponible à nouveau quelques 20 mètres en aval, la multiplication des turbines peut être sans fin. Donc la possible utilisation en série de cette turbine. - Pour l'utilisation des grands courants marins (disposant d'une énergie phénoménale) : on pourra intégrer des vidanges et remplissage de bassins, genre Arcachon. Les possibilités sont tellement phénoménales, qu'à elles 25 seules elles peuvent rendre toutes les centrales superflues, par des installations, à des prix de revient très faible. - Grâce au vent : elle pourra être placée dans une zone de vents continus, plutôt en hauteur. Elle sera disponible à nouveau quelques mètres en aval, la multiplication des turbines peut être sans fin. Donc la possible utilisation en 30 série de cette turbine. Il est possible d'envisager, l'utilisation de cette turbine, en position verticale, dans un flux de vent, par exemple sur un voilier pour assurer une énergie 35 supplémentaire, éventuellement pour remplacer les voiles. Il sera également possible de l'installer sur un immeuble, horizontalement ou verticalement. -2- En mer, la disposition en ligne sera souhaitable. Le dispositif devra être complété, par sécurité, de bouées flottantes lumineuses visibles en haute et basse mer, et portant un éclairage à éclat de façon à éviter les accrochages avec les bateaux, ou des filets de pécheurs. Ainsi que l'utilisation de réflecteurs radar en surface, et d'un bruiteur sous la surface de l'eau pour les poissons et surtout les sous-marins. Des bornes seront placées sur le rivage pour la récupération du courant électrique et évacuées par des câbles enterrés. Cette construction est très limitée au point de vue mécanique, nécessitant peu d'intervention pour la maintenance. Pour utiliser et installer cette turbine dans les meilleures conditions, dans une rivière, un léger dragage pourra être prévu pour la mise en place de l'ossature de la turbine, permettant de recevoir plusieurs turbines côte à côte et éventuellement sur plusieurs niveaux. Cette installation sera répétée, en amont ou en aval à faible distance, le courant se rétablissant très rapidement avec peu de perturbation. La ou les turbines, étant de grandes dimensions, seront de préférence construites 20 en bordure de fleuve ou ports, de façon à pouvoir être chargées directement sur bateau de haute mer ou sur barges sans avoir à utiliser les transports routiers, les dimensions pouvant être très importantes et non divisibles, donc impossibilité d'utiliser la route pour les grosses unités. 25 Selon des modes particuliers de réalisation, - La turbine sera comparable à un cône avec des pales fixes ou variables selon un angle prédéterminé, en contact avec l'axe de rotation ; l'ensemble des pales forme un cône de un à plusieurs mètres de diamètre, et d'une longueur 30 de deux à 5/17 mètres éventuellement plus. - L'ensemble de pales décrit un cercle de façon qu'en rotation elles forment un cône. Cette rotation entraîne l'arbre au centre de rotation, et grâce à un angle a fixe d'inclinaison des pales par rapport aux rayons, cela provoque la mise en mouvement de la turbine du moment qu'on se trouve dans un flux, que ce 35 soit liquide ou gazeux. L'angle a paraît optimal entre 40° et 85° (70° préconisé) (figure 8) pour obtenir le meilleur rendement et récupérer la plus grande puissance du flux. L'expérience permettra de modifier cet angle. - Les pales auront une forme plan convexe (profil porteur du type aile d'avion) pour des raisons aérodynamiques, et seront fabriquées par extrusion, -3- moulage ou chaudronnées. - Les pales pourront être construites de plusieurs façons, soit en faisant appel à la métallurgie (chaudronnerie) avec des matériaux peu oxydant, soit en faisant appel à la plasturgie et éventuellement à l'extrusion, tous les vides intérieurs recevront une injection de mousse, pour éviter la pénétration de l'eau. - Des frettes (internes ou externes) sont installées sur les pales à intervalle plus ou moins régulier afin d'éviter le flambage sous la pression du flux : ces frettes sont composées d'une tige d'acier ou d'un câble qui relie les pales entre elles de façon à maintenir l'angle d'attaque, tout en ne perturbant que très peu l'écoulement du flux. Eventuellement des rayons (ou câble) tendus à la façon des rayons de bicyclettes pour obtenir une orbitation parfaitement circulaire. Ce montage neutralisera la déformation due à la poussée du flux et permettra d'avoir des pales plus minces. L'ensemble est positionné dans une ossature, de façon à pouvoir être transporté, et être sur le site assemblé en groupe, à la manière des conteneurs sur les bateaux, côte à côte et éventuellement sur plusieurs niveaux. - La turbine sera ancrée sur place et également relié par des câbles immergés et ancrés, en formant un V de façon à compenser la force du courant, chaque turbine actionnera une dynamo, le câble électrique étant posé sur le fond de l'eau. En mer, cet ensemble pourra être immergé pour profiter des courants marins. Il sera également possible de le maintenir à des hauteurs variables en disposant à sa partie supérieure de balastes rigides ou souples. Plusieurs points d'encrage seront nécessaires. Les dessins annexés illustrent l'invention : en coupe La figure '1' représente l'hydro-éolienne en vue générale. - La figure '2' représente la turbine de l'hydro-éolienne vue de coté. 30 - La figure '3' représente la turbine de l'hydro-éolienne vue de face. - La figure '4' représente la turbine de l'hydro-éolienne vue de face 'AB'. La figure '5' représente une pale vue de profil. 35 En référence à ces dessins, Figure 1 : La figure 1 représente l'ensemble de l'hydro-éolienne : une turbine composée de -4- pales profilées inclinées et fixées à l'une de ses extrémités (à l'entrée du flux) sur un déflecteur conique en rotation et à l'autre extrémité sur un chapeau centralisateur tournant sur l'axe de rotation, l'ensemble étant positionné dans une ossature pour peiinettre la reprise des paliers et support de l'ensemble y compris la génératrice électrique. Figure 2 : La figure 2 montre la turbine de l'hydro-éolienne vue de coté, constituée de pales (7) fixées sur le déflecteur conique (2) et dirigées vers l'axe de rotation (4) de façon conique. A l'entrée du flux, le déflecteur conique (2) canalise et dirige ce flux à l'intérieur de la turbine, faisant office de venturies. Un rayonnage (3) est fixé sur le déflecteur conique (2) pour le rigidifier et homogénéiser les forces exercées sur le déflecteur. Les pales (7) sont fixées par une extrémité sur le déflecteur conique (2) et par l'autre extrémité sur le chapeau (5) centralisateur, accolé à une génératrice de courant (6). Une frette (8) est installée sur la pale (7) à intervalle plus ou moins régulier afin 20 d'éviter le flambage des pales (7) sous la pression du flux. Ces frettes (8) sont composées d'une tige d'acier qui relie les pales (7) entre elles de façon à maintenir l'angle d'attaque, tout en ne perturbant que très peu l'écoulement du flux. 25 L'ensemble des éléments composant cette turbine étant placé dans une ossature (1) protégeant la turbine des éléments extérieurs. En rotation, les éléments tournant de la turbine sont : le déflecteur conique (2), le rayonnage (3), les pales (7) et le chapeau (5) centralisateur. 30 Les pales (7) sont poussées par le flux liquide ou gazeux, ce qui provoque la mise en mouvement de la turbine. Un espace suffisant entre les pales (7) doit être laissé pour que le flux ressorte de façon optimale à l'extérieur de la turbine. 35 Figure 3 : La figure 3 montre la zone d'entrée du flux constitué du déflecteur conique (2) pour diriger le flux à l'intérieur de la turbine et sur lequel sont fixées les pales (7) de la turbine, et du rayonnage (3) venant rigidifier le déflecteur conique (2). -5- La turbine est en rotation selon un axe central (4) ; l'ensemble des éléments composant cette turbine étant placé dans l'ossature (1). Figure 4 : La figure 4 montre, en coupe 'AB', les pales (7) de la turbine vues de profil, fixées sur le contour du déflecteur conique, lui-même en rotation selon l'axe de rotation. Les pales (7) sont dirigées vers l'axe de rotation. Les pales (7) sont inclinées d'un angle a par rapport aux rayons du déflecteur conique. Les frettes (8) relient les pales (7) entre elles pour augmenter la résistance des pales (7) sous la pression du flux. Les pales (7) sont poussées par le flux liquide ou gazeux, ce qui provoque la mise en mouvement de la turbine. L'angle oc paraît optimal entre 40° et 85° (70° préconisé) pour obtenir un très 20 bon rendement et récupérer une grande puissance du flux d'eau ou d'air. L'expérience permettra de modifier cet angle. Le nombre de pales peut varier de trois à trente pales ou plus selon la dimension de la turbine et la vitesse du flux. 25 Figure 5 : La figure 5 montre une pale (7) vue de profil profilée de forme plan convexe (profil porteur du type d'une aile d'avion). 30 A titre d'indication : - Les pales pourront être en aluminium pour diminuer le poids des éléments en rotation de la turbine. - La turbine envisagée aura une grande longueur de pales : 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 35 mètres voir plus. - Le diamètre d'entrée du flux dans le déflecteur conique peut varier de 3 mètres à 15 mètres ou plus. - La longueur des pales sera fonction du diamètre d'entrée du flux pour conserver la conicité de la turbine. 2983 5 3 7 -6- - L'angle a d'inclinaison des pales par rapport aux rayons paraît donner un très bon rendement et permet de récupérer une grande puissance du flux pour un angle de 70°. L'expérience permettra de modifier cet angle. 5 L'invention pourra être utilisée par les communes disposant d'un cours d'eau afin d'assurer la fourniture électrique pour l'éclairage public. L'invention est particulièrement destinée à des entreprises, organismes ou collectivités producteurs d'électricité et aux particuliers souhaitant produire leur 10 propre électricité. 15 20 25 30 35 REVENDICATIONS1) L'invention concerne une hydrolienne ou éolienne dénommée hydroéolienne permettant de récupérer l'énergie des courants marins sous foime hydraulique ou l'énergie du vent sous forme éolienne, composée d'une turbine entraînant une génératrice de courant (6) ou une pompe hydraulique de relevage, et fonctionnant grâce à des pales (7) en rotation orientées vers un axe central (4) de façon conique; l'ensemble étant placé dans une ossature (1) ; l'utilisation de cette turbine peut se faire en position horizontale ou vertical et fonctionne au démarrage sans avoir recours à une énergie d'appoint pour la mise en rotation. 2) Hydro-éolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que la turbine est composée de pales (7) profilées inclinées et fixées à l'une de ses extrémités (à l'entrée du flux) sur un déflecteur conique (2) en rotation faisant office de venturies et à l'autre extrémité sur un chapeau (5) centralisateur tournant sur l'axe de rotation (4) ; à l'entrée du flux, le déflecteur conique (2) canalise et dirige ce flux à l'intérieur de la turbine ; un rayonnage (3) est fixé sur le déflecteur conique (2) pour le rigidifier et homogénéiser les forces exercées sur le déflecteur ; les pales (7) sont poussées par le flux liquide ou gazeux, ce qui provoque la mise en mouvement de la turbine ; un espace suffisant entre les pales (7) doit être laissé pour que le flux ressorte de façon optimale à l'extérieur de la turbine. 3) Hydro-éolienne selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que les pales (7) de la turbine sont fixes ou variables, profilées de forme plan convexe (profil porteur du type d'une aile d'avion) et sont inclinées d'un angle a par rapport aux rayons du déflecteur conique ; l'angle cc paraît optimal entre 40° et 85° (70° préconisé) pour obtenir un très bon rendement et récupérer une grande puissance du flux d'eau ou d'air ; l'expérience permettra de modifier cet angle ; le nombre de pales peut varier de trois à trente pales ou plus selon la dimension de la turbine et la vitesse du flux. 4) Hydro-éolienne selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'une ou plusieurs frettes (8) relient les pales (7) entre elles pour augmenter la résistance des pales (7) sous la pression du flux ; les frettes (8) sont installées sur la pale (7) à intervalle plus ou moins régulier afin d'éviter le flambage des pales (7) sous la pression du flux ; les frettes (8) sont composées d'une tige d'acier qui relie les pales (7) entre elles de façon àmaintenir l'angle d'attaque, tout en ne perturbant que très peu l'écoulement du flux ; ce montage neutralisera la défonnation due à la poussée du flux et permettra d'avoir des pales plus minces. 5) Hydro-éolienne selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que l'ensemble des éléments composant la turbine est placé dans une ossature (1) protégeant la turbine des éléments extérieurs et permettant la reprise des paliers et support de l'ensemble y compris la génératrice électrique. 15 20 25 30 35