Brevet FR3002291A1 — publié le 20140822

- 1 - La présente invention concerne un dispositif permettant de convertir l'énergie de déferlement des vagues sous forme d'énergie hydraulique utilisable. Energie des vagues Les vagues, crées par le vent et la houle au large se propagent à la surface de la mer et des lacs de façon assez régulière sous la forme de trains de vagues. En Europe, côté Océan Atlantique la puissance moyenne des vagues est estimée selon les sites de 30 à 60 kW par mètre linéaire compté dans le sens longitudinal des vagues. Les régions les plus favorisées en Europe correspondent aux côtes Ouest de l'Espagne, du Portugal, de la France et du Royaume Uni. En Méditerranée, la puissance moyenne est estimée à 10 kW par mètre linéaire. Lorsque les vagues arrivent à proximité d'un rivage en pente, la profondeur de l'eau diminue, la forme des vagues change, la cambrure augmente et, à partir d'une certaine amplitude, le déferlement se produit libérant l'énergie des 15 vagues, qui correspond en dynamique à la quantité de mouvement. Etat de la technique antérieure De nombreuses techniques de récupération de l'énergie des vagues ont donné lieu à des expérimentations, mais très peu concernent l'utilisation du déferlement à proximité d'un rivage ; on peut cependant citer les réalisations 20 suivantes : - le dispositif d'entonnoir à vagues réalisant, par un déferlement provoqué, la surélévation d'une masse d'eau : système « Wave Dragon «. - le dispositif « Limpet « utilisant le déferlement guidé des vagues sur un plan incliné pour comprimer de l'air dans une colonne ; ce dispositif nécessite une 25 importante construction sur la côte. - dans une moindre mesure, en Méditerranée orientale, un dispositif expérimental comportant des plaques mobiles disposées horizontalement devant une digue. Exposé général de l'invention 30 La présente invention concerne un dispositif permettant de convertir l'énergie de déferlement des vagues sous forme d'énergie hydraulique utilisable. - 2 - Ce dispositif est destiné à être installé plus particulièrement à proximité des rivages dont les pentes fortes génèrent des déferlements de type plongeant et, dans des sites où l'amplitude des marées n'est pas trop importante. On observe des déferlements spectaculaires, par exemple en France sur la côte basque, en Australie, à Hawaï et sur bien d'autres côtes. Ce dispositif destiné à être installé à proximité du rivage comprend quatre ensembles : - un flotteur semi-immergé portant à sa partie supérieure les paliers d'un volet mobile, il comporte des ballasts, un compartiment énergie hydraulique et reçoit des fixations pour des pompes hydrauliques et des points d'attache de chaînes. - un volet mobile de forme allongée dans le sens longitudinal et horizontal et, de forme courbe dans le sens transversal ; tenu à ses extrémités inférieures par des paliers fixés sur le flotteur semi-immergé, ce volet mobile est disposé dans le sens du front de déferlement des vagues, la partie concave vers les vagues. Chaque extrémité inférieure du volet est munie d'un arbre de rotation porté par un palier solidaire du flotteur ; cet arbre de rotation est équipé d'un levier moteur qui, lors des mouvements d'inclinaison du volet, actionne une pompe hydraulique alternative. Des tuyauteries relient la pompe au flotteur. - deux bras orientables fixés sur un massif situé au fond de la mer ou d'un lac. 20 - deux chaînes de retenue reliant le flotteur aux deux bras du massif Les trois ensembles, flotteur, chaines et bras du massif s'orientent vers la direction du front des vagues ; ainsi le dispositif possède un caractère pl uridirectionnel. Fonctionnement 25 Sous la poussée du déferlement des vagues, le volet mobile s'incline en actionnant les pompes hydrauliques alternatives ; entre chaque déferlement, la remontée du volet est obtenue par des ressorts de rappel situés au niveau des pompes hydrauliques. La réaction qui s'exerce sur le flotteur ainsi que la poussée horizontale de dérive sont contrées d'une part par la masse et la 30 flottabilité du flotteur et, d'autre part par l'action de retenue des chaînes. - 3 - Enoncé des figures La figure 1 représente une vue de coté de l'ensemble du flotteur et du volet mobile levé. La figure 2 représente une vue de dessus du flotteur et du volet mobile à demi incliné. La figure 3 représente une vue latérale du volet. La figure 4 représente le massif de retenue muni des deux bras orientables. Exposé détaillé de l'invention Le dispositif conforme à l'invention, permettant de convertir l'énergie de 10 déferlement des vagues sous forme d'énergie hydraulique, comprend quatre ensembles interdépendants : - un flotteur semi-immergé (1). - un volet mobile (2) situé sur le flotteur. - deux bras orientables (3) fixés sur un massif support (4) au fond de l'eau. 15 - deux chaînes de retenue (5) reliant le flotteur aux bras orientables. Le flotteur (1) semi-immergé, de forme particulière, possède une partie avant (6) en forme d'étrave pour favoriser son orientation vers le front des vagues. Ce flotteur (1) comporte un compartiment énergie hydraulique et des ballasts équipés de vannes motorisées, de pompes électriques et de capteurs 20 permettant d'en régler le niveau de flottaison et l'inclinaison. A la partie supérieure du flotteur (1) sont fixés deux paliers (7) assurant le tenue et l'inclinaison du volet mobile (2). Le flotteur est muni de chaque coté d'un élément de fixation (8) de la partie inférieure d'une pompe hydraulique (9). Dans la partie avant du flotteur, par rapport au front des vagues, trois points 25 d'attache (10) permettent la fixation de chaînes de retenue (5). Des câbles électriques immergés (19) relient le flotteur à un local à terre, d'une part pour fournir l'énergie électrique destinée au équipements des ballasts et, d'autre part pour assurer les liaisons de commande et contrôle de ces équipements. Le volet mobile (2), de forme allongée dans le sens horizontal et de forme 30 courbe dans le sens transversal, est constitué par un tube (11) de structure et une paroi (12) courbe renforcée par des raidisseurs (13). Chaque extrémité du 3002 2 9 1 - 4 - tube (11) est munie d'un arbre de rotation (14) tenu par un palier (7) ; cet arbre de rotation (14) est équipé d'un levier moteur (15) qui actionne une pompe hydraulique alternative (9). Des tuyauteries flexibles (16) relient les pompes (9) au compartiment énergie du flotteur. Dans une variante, les 5 pompes hydrauliques sont situées à l'intérieur du flotteur, de manière à améliorer leur protection. Les deux bras orientables (3) reçoivent à leurs extrémités les fixations inférieures des chaînes de retenue (5) ; ces bras orientables sont tenus en leur centre par un massif (4) implanté au fond de la mer ou d'un lac. La fixation des bras orientables (3) sur le massif est réalisée par l'intermédiaire d'une rotule (17) ou d'un cardan, de façon à suivre les mouvements et l'orientation du flotteur vers le front des vagues ; ainsi le dispositif possède un caractère pluridirectionnel. Le centre des bras est équipé d'un point d'attache complémentaire (18) permettant le raccordement éventuel d'une troisième chaîne de retenue (20). Les deux chaînes de retenue (5) relient le flotteur (1) aux deux bras orientables (3) fixés à la partie supérieure du massif (4) situé au fond de la mer ou d'un lac. En cas de nécessité, une troisième chaine de retenue (20) peut être installée entre le point d'attache (10) à l'avant du flotteur (1) et le centre des bras orientables (18). Selon les caractéristiques des sites et des vagues, les chaînes peuvent être remplacées, en totalité ou en partie, par des câbles métalliques ou par des câbles composites ou synthétiques plus légers. Dans une variante, les deux chaînes de retenue (5) peuvent être remplacées, 25 en totalité ou en partie, par des tubes métalliques ou composites, pour des sites où l'amplitude maximale des marées est faible. Il doit être entendu que les descriptions qui précèdent sont données à titre d'exemples et qu'elles ne limitent nullement le domaine de !Invention dont on 30 ne sortirait pas en remplaçant les ensembles et équipements décrits par d'autres équivalents. - 5 - Applications industrielles La présente invention permet une utilisation simple de l'énergie des vagues dans leurs déferlements de type plongeant à proximité des rivages ; elle présente plusieurs avantages techniques spécifiques : l'orientation continue vers le front des vagues ainsi que l'adaptation permanente aux différentes hauteurs des marées. Cette invention présente également d'autres avantages dans le domaine de l'environnement, elle ne nécessite aucune installation importante sur la côte et peut contribuer de façon conséquente à la protection des rivages rongés progressivement par les déferlements. De tels dispositifs de conversion de l'énergie de déferlement des vagues peuvent être installés en grand nombre le long des rivages qui disposent de fonds marins et de potentiels énergétiques favorables. REVENDICATIONS1- Dispositif permettant de convertir l'énergie de déferlement des vagues sous forme d'énergie hydraulique utilisable, caractérisé en ce qu'il comporte quatre ensembles interdépendants : - un flotteur (1) semi-immergé dont la partie avant (6) dirigée vers les vagues est en forme d'étrave. Ce flotteur comporte un compartiment énergie hydraulique, des ballasts équipés de vannes motorisées et des capteurs permettant de régler le niveau de flottaison et l'inclinaison. Dans la partie avant du flotteur (1), trois points d'attache (10) assurent la fixation de chaînes de retenue (5). Des câbles électriques (19) pour l'alimentation des équipements et les contrôles-commandes relient le flotteur à un local à terre. - un volet mobile (2) porté par le flotteur (1) ; ce volet mobile, de forme allongée dans le sens horizontal et de forme courbe dans le sens transversal, est constitué par un tube (11) de structure, une paroi courbe (12) renforcée par des raidisseurs (13). Les deux extrémités du tube (11) sont munies d'un arbre de rotation (14) tenu par un palier (7) fixé au flotteur. Chaque arbre de rotation (14) est équipé d'un levier (15) qui actionne une pompe hydraulique (9) alternative ; des tuyauteries flexibles (16) relient les pompes hydrauliques au flotteur (1). - deux bras orientables (3) tenus en leur centre par un massif (4) implanté au fond de l'eau. Les extrémités des bras orientables comportent les fixations inférieures des chaînes de retenue (5). La fixation des bras orientables (3) sur le massif (4) est réalisée par une rotule (17) ou par un cardan, pour suivre l'orientation du flotteur (1). - deux chaînes de retenue (5) reliant les points d'attache (10) du flotteur (1) aux extrémités des deux bras orientables (3). 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pompes hydrauliques alternatives (9) sont situées à l'intérieur du flotteur (1). 3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chaînes de retenue (5) sont remplacées par des tubes.