Brevet FR3002005A1 — publié le 20140815

-1- La présente invention concerne un dispositif houlogénérateur flottant librement à la surface océanique, 5 apte à utiliser l'énergie des vagues et de la houle. Un tel dispositif intéresse particulièrement les industriels spécialistes des structures offshore et de la production d'électricité à partir des énergies marines renouvelables telles les vagues et la houle. 10 Il existe un certain nombre de dispositifs mettant en oeuvre des éléments captant l'énergie des vagues. Ils consistent par exemple en agencements de colonnes verticales sur une structure flottante, à base immergée dans l'eau, les mouvements de la surface de l'eau mettant en 15 mouvement la colonne d'air surplombante qui peut de ce fait faire tourner une turbine qui entraine un générateur électrique. De tels dispositifs présentent néanmoins un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels: 20 La structure flottante, généralement de grandes dimensions, présente des mouvements considérablement amortis par rapport à ceux des vagues, Le débit d'air est irrégulier et l'air au contact de la turbine a une pression peu supérieure à celui de l'air 25 atmosphérique, le rendement énergétique est donc faible, Le débit irrégulier de l'air entraine une rotation irrégulière des pales, donc une usure prématurée de la turbine, Lors de fortes houles, de l'eau de mer peut venir au 30 contact des pales de la turbine, La structure est fragile, de grandes dimensions et onéreuse au regard de l'énergie produite, Le fonctionnement adéquat nécessite une profondeur d'eau conséquente au regard de la hauteur moyenne de la houle. Le but de la présente invention est donc de pallier ces différents inconvénients, en proposant un dispositif houlogénérateur flottant à la surface de la mer, apte à utiliser l'énergie des vagues et de la houle. Selon une caractéristique majeure de l'invention, le dispositif met en oeuvre deux structures flottantes non identiques qui flottent librement et indépendamment l'un de l'autre et qui produisent des mouvements différents sous l'effet des vagues. Le dispositif utilise un moyen de captation d'énergie pneumatique placé entre les structures flottantes. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif met en oeuvre deux structures superposées telles un caisson supérieur qui présente une surface inférieure idéalement plane, et un caisson inférieur qui présente une surface supérieure idéalement plane. Les surfaces inférieure et supérieure sont en tout ou partie en vis à vis. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'un au 20 moins des caissons flotte à la surface de la mer. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'un au moins des caissons est relié à des piles préférentiellement situées à sa périphérie, et qui flottent à la surface de la mer. Il se trouve au dessus ou en dessous de la surface de la 25 mer. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de captation d'énergie pneumatique consiste en des corps déformables contenant de l'air et associés à des dispositifs de rappel, tels des ressorts, les rendant ainsi aptes à 30 conserver leur forme. Ils sont agencés entre la surface supérieure du caisson inférieur et la surface inférieure du caisson supérieur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les corps déformables communiquent avec un réservoir d'air sous pression par des conduites de décharge munies de clapets antiretour de décharge. Ils sont aptes à récupérer l'énergie de compression et à émettre de l'air lors d'un mouvement de rapprochement des caissons. Selon une autre caractéristique de l'invention, les corps déformables communiquent avec l'air atmosphérique par des conduites de charge munies de clapets antiretour de charge. Ils sont aptes à recevoir de l'air lors d'un mouvement d'écartement des caissons. Selon une autre caractéristique de l'invention, le réservoir est relié à une turbine par une conduite d'alimentation, la turbine est couplée à un générateur, le réservoir est apte à délivrer de l'air comprimé et la turbine à actionner le générateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le réservoir, la turbine et le générateur sont agencés sur le caisson supérieur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le 20 caisson supérieur est muni de chaines d'ancrage solidaires du fond marin, ainsi que d'un câble électrique apte à évacuer le courant électrique produit par le générateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le caisson supérieur présente à sa face inférieure des butées 25 s'étendant en vis à vis des flancs du caisson inférieur. Les butées s'opposent aux mouvements latéraux du caisson inférieur par rapport au caisson supérieur. Selon une autre caractéristique de l'invention, au moins l'un des caissons présente des flancs galbés dans la zone de 30 voisinage des caissons. La surface inférieure du caisson supérieur et la surface supérieure du caisson inférieur sont aptes à présenter des configurations non parallèles. Ces caractéristiques permettent de pallier point par point les différents inconvénients précédemment énumérés. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre d'un mode de réalisation non exclusif du dispositif conforme à l'invention, donnés à titre 5 d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 et unique est une vue en coupe du dispositif objet de l'invention. En référence à la figure, l'invention concerne un 10 dispositif houlogénérateur DIS flottant à la surface SUR de la mer SEA, apte à utiliser l'énergie des vagues et de la houle. Ledit dispositif DIS met en oeuvre deux structures flottantes STR1, STR2, non identiques, flottant librement et indépendamment l'une de l'autre, et produisant des mouvements 15 différents sous l'effet des vagues. Lesdites structures flottantes STR1, STR2 sont superposées: Un caisson supérieur CAI1 présentant une surface inférieure SURI plane d'une part, 20 Un caisson inférieur CAI2 présentant une surface supérieure SUR2 plane d'autre part. Lesdites surfaces inférieure SURI et supérieure SUR2 sont en vis à vis. Dans le mode de réalisation présent, ledit caisson 25 inférieur CAI2 flotte à ladite surface SUR de ladite mer SEA. Dans un autre mode de réalisation non décrit, ledit caisson supérieur CAI1 pourrait présenter une forme arquée vers le haut et, étant de plus grandes dimensions que ledit caisson inférieur CAI2, enjamber et surplomber ledit caisson 30 inférieur CAI2. Dans le mode de réalisation présent, ledit caisson supérieur SUP1 est relié à des piles PIL1, PIL2, PIL3, PIL4 situées à sa périphérie, dont seules deux sont visibles sur la figure, et qui flottent à ladite surface SUR de ladite mer SEA. Ledit caisson supérieur CAI1 se trouve au dessus de ladite surface de ladite mer SEA, et surplombe ledit caisson inférieur CAIl. Lesdites piles PIL1, PIL2, PIL3, PIL4 encadrent ledit caisson inférieur CAI2. Dans un autre mode de réalisation non décrit, lesdites piles PIL1, PIL2, PIL3, PIL4 traversent ledit caisson inférieur CAI1 par des cavités aménagées à cet effet. Dans un autre mode de réalisation non décrit, lesdits 10 caissons CAI1, CAI2 sont tous deux reliés à des piles et se trouvent tous deux au dessus de ladite surface SUR de ladite mer SEA. Dans un autre mode de réalisation non décrit, lesdits caissons CAI1, CAI2 sont tous deux reliés à des piles et se 15 trouvent tous deux au dessous de ladite surface SUR de ladite mer SEA. Dans un autre mode de réalisation non décrit, lesdits caissons CAIl, CAI2 sont tous deux reliés à des piles et se trouvent l'un au dessus, l'autre au dessous de ladite surface 20 SUR de ladite mer SEA. Lesdits caissons CAIl, CAI2 ne sont pas identiques. Par conséquent ils présentent des mouvements verticaux ou pilonnements différents, étant plus ou moins réactifs aux variations du niveau marin entre les crêtes et les creux des 25 vagues. Dans le mode de réalisation décrit, ledit caisson supérieur CAI1 est agencé sur des piles PIL1, PIL2, PIL3, PIL4 situées à sa périphérie. Il est ainsi apte à surplomber ledit caisson supérieur CAI2, dépourvu de piles. La présence 30 desdites piles PIL1, PIL2, PIL3, PIL4 ne constituant pas un brise lames protégeant ledit caisson inférieur CAI2 des vagues, celui ci présentera des mouvements plus rapides que ceux dudit caisson supérieur CAI1 face à ladite mer SEA, son - inertie étant plus faible. Ledit dispositif DIS utilise un moyen de captation d'énergie pneumatique MCE placé entre lesdites structures flottantes STR1, STR2. Ledit moyen de captation d'énergie pneumatique MCE consiste en des corps déformables COR1, COR2, COR3 qui contiennent de l'air et sont associés à des dispositifs de rappel, tels des ressorts, ce qui les rend ainsi aptes à conserver leur forme. Lesdits corps déformables COR1, COR2, COR3, sont agencés entre la surface supérieure SUR2 dudit caisson inférieur CAI2 et la surface inférieure SURI dudit caisson supérieur CAI1. Lesdits caissons CAI1, CAI2 ayant des mouvements verticaux, ou pilonnements, différents en vitesse et en amplitude, il s'ensuit que lesdits corps déformables CORI, COR2, COR3, sont en permanence soumis aux variations de distance séparant lesdites surfaces SURI., SUR2. Lesdits corps déformables CORI, COR2, COR3 communiquent avec un réservoir RES d'air sous pression par l'intermédiaire de conduites de décharge COD1, COD2, COD3 munies de clapets antiretour de décharge CLD1, CLD2, CLD3. Ils sont aptes à émettre de l'air lors d'un mouvement de rapprochement desdits caissons CAI1, CAI2. Cet air franchit lesdits clapets de décharge CLD1, CLD2, 25 CLD3 lorsque la pression de l'air coté corps déformables CORI, COR2, COR3 excède la pression de l'air côté réservoir RES. Lesdits corps déformables COR1, COR2, COR3 communiquent avec l'air atmosphérique par l'intermédiaire de conduites de charge COC1, COC2, COC3 munies de clapets antiretour de charge 30 CLC1, CLC2, CLC3. Ils sont aptes à recevoir de l'air lors d'un mouvement d'écartement desdits caissons CAI1, CAI2. Cet air franchit lesdits clapets de charge CLC1, CLC2, CLC3 lorsque la pression de l'air coté atmosphère excède la -7- pression de l'air côté corps déformables COR1, COR2, COR3. Ledit réservoir RES est relié à une turbine TUR par une conduite d'alimentation. Ladite turbine TUR est couplée à un générateur GEN. Ledit réservoir RES est apte à délivrer de l'air comprimé à ladite turbine TUR qui est alors mise en rotation. Ladite turbine TUR actionne alors ledit générateur GEN qui produit du courant électrique. Ledit réservoir RES, ladite turbine TUR et ledit générateur GEN sont agencés et fixés sur ledit caisson 10 supérieur CAI1. Ledit caisson supérieur CAI1 est muni de chaînes d'ancrage CHAI, CHA2, solidaires du fond marin, suffisamment longues pour présenter une élasticité due à leur courbure sous l'effet de la gravité qui n'obère pas les mouvements dudit 15 caisson supérieur CAI1 sous l'effet des vagues. Ledit caisson supérieur CAI1 est également muni d'un câble électrique CAB apte à évacuer le courant électrique produit par ledit générateur GEN. Ledit caisson supérieur CAI1 présente à sa surface 20 inférieure SURI des butées BUT1, BUT2, BUT3, BUT4, dont deux sont représentées sur la figure, s'étendant en vis à vis des flancs FLA1, FLA2 dudit caisson inférieur CAI2. Lesdites butées BUT1, BUT2, BUT3, BUT4 s'opposent aux mouvements latéraux dudit caisson inférieur CAI2 par rapport 25 audit caisson supérieur CAI1, tout en présentant un certain jeu de façon à assurer un libre pilonnement desdits caissons CAIl, CAI2 l'un par rapport à l'autre. Dans une variante non représentée, au moins l'un desdits caissons CAIl, CAI2 présente des flancs galbés FLA11, FLA12, 30 FLA21, FLA22 dans la zone de voisinage desdits caissons CAIl, CAI2. Cette forme facilite des mouvements de roulis et de tangage desdits caissons CAI1, CAI2 l'un par rapport à l'autre, qui s'ajoutent aux mouvements de pilonnement. De ce -8 fait, ladite surface inférieure SURI dudit caisson supérieur CAI1 et ladite surface supérieure SUR2 dudit caisson inférieur CAI2 peuvent présenter lors de leurs mouvements relatifs des configurations non parallèles. L'architecture préalablement décrite autorise dans cette variante lesdits corps déformables CORI, COR2, COR3 à présenter des cycles de fonctionnement hétérogènes, et donc à lisser le débit d'air parvenant audit réservoir RES. Il est bien évident que l'exemple du mode de réalisation 10 que l'on vient de donner n'est qu'une illustration particulière et en aucun cas limitative relativement aux domaines d'application de l'invention. REVENDICATIONS1 Dispositif houlogénérateur DIS flottant à la surface 5 SUR de la mer SEA, caractérisé en ce que, mettant en oeuvre deux structures flottantes STR1, STR2, non identiques, flottant librement et indépendamment l'un de l'autre, et produisant des mouvements différents sous l'effet des vagues, il utilise un moyen de captation d'énergie pneumatique MCE 10 placé entre lesdites structures flottantes STR1, STR2. 2 Dispositif DIS selon la revendication 1, caractérisé en ce que, mettant en oeuvre deux structures superposées telles un caisson supérieur CAI1 présentant une surface 15 inférieure SURI idéalement plane, et un caisson inférieur CAI2 présentant une surface supérieure SUR2 idéalement plane, lesdites surfaces inférieure SURI et supérieure SUR2 sont en tout ou partie en vis à vis, 20 3 Dispositif DIS selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'un au moins desdits caissons CAI1, CAI2 flotte à ladite surface SUR de ladite mer SEA. 4 Dispositif DIS selon l'une quelconque des revendications 25 2 et 3, caractérisé en ce que l'un au moins desdits caissons CAI1, CAI2 étant relié à des piles PIL1, PIL2, PIL3, PIL4, préférentiellement situées à sa périphérie, et qui flottent à ladite surface SUR de ladite mer SEA, il se trouve au dessus ou en dessous de ladite surface SUR de ladite mer SEA. 30 Dispositif DIS selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ledit moyen de captation d'énergie pneumatique MCE consistant en des corps déformables COR1, COR2, COR3 contenant de l'air et étant associés à desdispositifs de rappel, tels des ressorts, les rendant ainsi aptes à conserver leur forme, lesdits corps déformables CORI, COR2, COR3 sont agencés librement entre la surface supérieure SUR2 dudit caisson inférieur CAI2 et la surface inférieure SURI dudit caisson supérieur CAI1. 6 Dispositif DIS selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits corps déformables CORI, COR2, COR3 communiquant avec un réservoir RES d'air sous pression par des conduites de décharge COD1, COD2, COD3 munies de clapets anti retour de décharge CLD1,CLD2, CLD3, ils sont aptes à récupérer l'énergie de compression et à émettre de l'air lors d'un mouvement de rapprochement desdits caissons CAI1, CAI2. 7 Dispositif DIS selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que lesdits corps déformables CORI, COR2, COR3 communiquant avec l'air atmosphérique par des conduites de charge COC1, COC2, 0003 munies de clapets anti retour de charge CLC1,CLC2, CLC3, ils sont aptes à recevoir de l'air lors d'un mouvement d'écartement desdits caissons CAI1, CAI2. 8 Dispositif DIS selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit réservoir RES étant relié à une turbine TUR par une conduite d'alimentation, ladite turbine TUR étant couplée à un générateur GEN, ledit réservoir RES est apte à délivrer de l'air comprimé et ladite turbine TUR à actionner ledit générateur GEN. 9 Dispositif DIS selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit réservoir RES, ladite turbine TUR et ledit générateur GEN sont agencés sur ledit caisson supérieur CAIl.Dispositif mobile DIS selon l'une quelconque des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que ledit caisson supérieur CAI1 est muni de chaines d'ancrage CHAI, CHA2 solidaires du fond marin, ainsi que d'un câble électrique CAB apte à évacuer le courant électrique produit par ledit générateur GEN. 11 Dispositif mobile DIS selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit caisson supérieur CAI1 présentant à ladite surface inférieure SURI des butées BUT1, BUT2, BUT3, BUT4 s'étendant en vis à vis des flancs FLA21, FLA22 dudit caisson inférieur CAI2, lesdites butées BUT1, BUT2, BUT3, BUT4 s'opposent aux mouvements latéraux dudit caisson inférieur CAI2 par rapport audit caisson supérieur CAI1. 12 Dispositif mobile DIS selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits caissons CAI1, CAI2 présentant des flancs galbés dans la zone de voisinage desdits caissons CAI1, CAI2, ladite surface inférieure SURI dudit caisson supérieur CAI1 et ladite surface supérieure SUR2 dudit caisson inférieur CAI2 sont aptes à présenter des configurations non parallèles.