Brevet FR3010151A1 — publié le 20150306

Dispositif de production d'électricité à l'aide du courant d'un cours d'eau. L'invention concerne le domaine de la production d'énergie hydroélectrique. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de production d'énergie électrique à partir du courant d'un fleuve, ou d'une grosse rivière. Dans le domaine de l'énergie hydroélectrique, on connait les barrages, qui nécessitent un investissement en génie civil important, et qui modifient significativement l'environnement en créant une retenue d'eau, et en modifiant l'écoulement de l'eau. Ceci peut souvent avoir un impact négatif sur la faune et la flore environnante. On connait par ailleurs les roues à eau, qui ne présentent pas les mêmes inconvénients. Cependant leur efficacité reste très limitée. Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif de production d'électricité à partir du courant d'un fleuve, qui nécessite très peu, voire pas du tout, d'investissement en génie civil, et qui produise néanmoins une quantité satisfaisante, avec une efficacité satisfaisante. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de production d'électricité à l'aide du courant d'un cours d'eau comportant un hydro-module, mobile en rotation autour d'un axe de rotation sensiblement horizontal disposé au niveau d'une extrémité fixe dudit hydro-module, ledit hydro-module comprenant une pale agencée pour être entraînée par ledit courant lorsqu'elle se trouve en position immergée dans ledit cours d'eau. Ce dispositif est particulier en ce que ledit hydro-module comprend en outre un compresseur, comportant une plaque fixe par rapport audit hydro-module, un volet principal monté mobile en rotation autour d'un axe disposé à l'une de ses extrémités, entre une position déployée, dans laquelle son extrémité mobile est éloignée de ladite plaque fixe vers l'arrière dans le sens de rotation de l'hydro-module, et une position repliée, dans laquelle son extrémité mobile est à proximité de ladite plaque fixe, de sorte que le poids du volet principal produise par gravité la position repliée en phase descendante et la position déployée en phase remontante, ledit compresseur comprenant en outre un soufflet reliant de manière étanche ledit volet principal à ladite plaque fixe, et ledit hydro-module comprend une durite permettant l'entrée et la sortie d'air du compresseur. Grâce à ces dispositions, le compresseur est replié au moment où il doit pénétrer dans l'eau, et il est rempli d'air au moment où il doit remonter, ce qui a pour effet de produire une poussée d'Archimède sur le compresseur, et donc une accélération de la rotation de l'hydro-module. Selon d'autres caractéristiques : ledit soufflet peut être en vitrimère souple, permettant une bonne durée de vie du compresseur, ledit compresseur peut comporter en outre deux volets latéraux et un volet obturateur, disposés sur ledit volet principal, du côté opposé au soufflet, de sorte à constituer un U dont la base est constituée dudit volet obturateur situé du côté de l'extrémité mobile dudit volet principal, améliorant ainsi la rigidité du volet principal, ledit volet principal et/ou lesdits volets latéraux et/ou ledit volet obturateur peut être en vitrimère dur, permettant une bonne durée de vie du compresseur, ledit hydro-module peut comporter en outre un réservoir d'eau disposé à proximité dudit axe de rotation, une bouée disposée au niveau de l'extrémité mobile dudit hydro-module, une conduite d'eau reliant ladite bouée audit réservoir et une baudruche de réservoir, et ladite durite disposée de sorte à relier ladite baudruche de réservoir audit compresseur ; ceci produit un deuxième effet d'accélération de l'hydro-module, le repliement du compresseur en phase descendante s'accompagnant alors du remplissage de la bouée en eau, ce qui augmente le poids de l'extrémité de l'hydro-module en phase descendante, et le déploiement du compresseur en phase remontante s'accompagnant du vidage de la bouée, ce qui crée une poussée d'Archimède sur la bouée, venant soit en remplacement, soit en ajout de la poussée d'Archimède sur le compresseur, ledit hydro-module peut comprendre une pile de modules de fibres absorbantes et de disques, disposés coulissants le long d'une tige de coulissement à l'intérieur de ladite conduite d'eau, et reliés à une platine support fixe par rapport audit hydro- module, de sorte que la pile est comprimée lorsque l'extrémité mobile de l'hydromodule est située au-dessus dudit axe de rotation, et détendue et apte à absorber de l'eau lorsque l'extrémité mobile de l'hydro-module est située au-dessous dudit axe de rotation ; grâce à ces dispositions, la pile absorbe de l'eau de la bouée déjà avant la phase de remontée, et permet un vidage anticipé de la bouée ; ainsi la poussée d'Archimède sur la bouée est forte dès le début de la remontée de l'hydromodule, lesdits disques peuvent être en inox, munis chacun d'un orifice de coulissement agencé pour permettre son coulissement le long de ladite tige de coulissement, et d'au moins un conduit agencé pour permettre le passage de l'eau, conférant à ces disques un poids suffisant, ainsi qu'une bonne durée de vie, lesdits modules de fibres absorbantes peuvent être en fibres synthétiques super absorbantes entourées d'un tissu élastique en polyamide muni de micro-perforations, permettant une bonne absorption d'eau et une bonne durée de vie, ledit hydro-module peut comprendre un compresseur secondaire, une baudruche de bouée disposée à l'intérieur de ladite bouée, et une durite secondaire reliant ladite baudruche de bouée audit compresseur secondaire ; une telle disposition permet également d'accélérer le vidage de la bouée après sa pénétration dans l'eau ; cette accélération peut encore être augmentée par une prolongation du volet principal de sorte à provoquer son repliement par la différence de vitesse entre l'hydro-module et le courant d'eau, dès l'entrée dans l'eau de ladite prolongation, ledit dispositif peut comporter au moins deux hydro-modules disposés diamétralement opposés par rapport audit axe de rotation, et le compresseur de l'un des hydro-modules relié au compresseur de l'hydro-module diamétralement opposé par ladite durite, de sorte que lorsque l'un des compresseurs est en position déployée, l'autre est en position repliée ; de telles dispositions permettent une réalisation très simple du dispositif selon l'invention, tout en bénéficiant de la poussée d'Archimède sur chaque compresseur lors de la phase de remontée hors de l'eau. L'avantage découlant de la présente invention consiste en ce qu'un ou plusieurs dispositifs permettent d'augmenter les performances des hydro-modules du dispositif selon l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre se rapportant à un exemple de réalisation donné à titre indicatif et non limitatif. La compréhension de cette description sera facilitée en se référant aux dessins joints, dans lesquels : la figure 1 représente une vue de côté d'un dispositif selon l'invention ; - la figure 2 représente une paire d'hydro-modules du dispositif de la fig. 1 selon un premier mode de réalisation ; - la figure 3 représente un hydro-module du dispositif de la fig. 1 selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 4 représente un hydro-module du dispositif de la fig. 1 selon un troisième mode de réalisation ; la figure 5 représente une vue de côté d'un compresseur du dispositif de la fig. 1 ; la figure 6 représente une vue de dessus du compresseur de la fig. 5 ; - les figures 7 et 8 représentent une vue de côté d'une pile de fibres absorbantes et de disques en position détendue, et en position comprimée ; - les figures 9 et 10 représentent une vue de dessus d'un module de fibres absorbantes et d'un disque ; Tel que représenté dans les figures 1 à 10 du dessin ci-joint, la présente invention concerne un dispositif de production d'électricité à l'aide du courant d'un cours d'eau comportant deux ensembles de huit hydro-modules 1, mobiles en rotation autour d'un axe de rotation 2 sensiblement horizontal disposé au niveau d'une extrémité fixe desdits hydro-modules 1. Entre les deux ensembles de huit hydro-modules 1 est disposée une structure support, comportant une génératrice 32 actionnée par ledit axe de rotation 2. La structure support peut être une structure flottante 30, maintenue par des câbles d'amarrage 31 à la berge, un mât 33 reliant ladite structure flottante 30 à l'axe de rotation 2 et la génératrice 32. Cette option permet de déplacer facilement la structure pour des travaux de maintenance. Elle peut aussi être une structure métallique cylindrique verticale, laquelle prend appui sur trois cylindres horizontaux qui sont reliés entre eux. Les trois cylindres sont remplis d'eau et font office de ballasts. De ce fait l'ensemble de la structure est descendue au fond de la rivière, en coulissant entre six grands poteaux métalliques qui sont enfoncés dans le sol, par exemple à une profondeur de cinq mètres. En cas de crue, les ballasts sont remplis d'air, ce qui permet de remonter l'ensemble de la structure en coulissant le long des poteaux métalliques. Un mat est disposé sur cette structure, en haut duquel est disposé l'axe de rotation 2. Chaque hydro-module 1 peut avoir par exemple une longueur de cinq mètres, et comprend un compresseur 3 comportant une plaque 4 fixe par rapport audit hydro- module 1, un volet principal 5 monté mobile en rotation autour d'un axe 6 disposé à l'une de ses extrémités, entre une position déployée, dans laquelle son extrémité mobile 7 est éloignée de ladite plaque fixe 4, et une position repliée, dans laquelle son extrémité mobile 7 est à proximité de ladite plaque fixe 4. Le compresseur 3 comprend en outre un soufflet 8 reliant de manière étanche ledit volet principal 5 à ladite plaque fixe 4. Le volet principal 5 peut être en vitrimère dur, et peut présenter une longueur de 2 mètres et une largeur de 0,80 mètres. Sur le volet, du côté opposé au soufflet 8, on peut disposer à son extrémité mobile 7 un volet obturateur 9, et de part et d'autre des volets latéraux 10, qui peuvent être également en vitrimère dur. L'ajout du volet obturateur 9 et des volets latéraux 10 améliore la performance du compresseur 3. Un poids 11 peut être fixé sous le volet principal 5 en son extrémité mobile 7, pour augmenter l'effet de la gravité sur le volet principal 5. Selon un premier mode de réalisation représenté à la fig. 2, une durite 12 d'alimentation en air relie les deux compresseurs 3 de deux hydro-modules 1 opposés. Une électrovanne 13 disposée sur cette durite 12 permet d'empêcher la circulation de l'air entre les deux compresseurs 3 à certaines phases du cycle. Un volet complémentaire 14 est disposé sur chaque hydro-module 1, agencé pour augmenter l'effet du courant de surface lorsque l'hydro-module 1 est plongé dans l'eau. Chaque compresseur 3 se trouve en position repliée dès que l'hydro-module 1 correspondant est en phase descendante, du fait du poids du volet principal 5, augmenté le cas échéant du poids 11. Lorsque l'hydro-module 1 est en phase ascendante, le poids du volet provoque au contraire le déploiement du compresseur 3, et donc son remplissage en air. On obtient ainsi un effet très favorable, qui facilite la descente dans l'eau de l'hydro-module 1, muni d'un compresseur 3 replié, et favorise sa remontée par poussée d'Archimède sur le compresseur 3 qui est alors déployé. L'électrovanne 13 peut être fermée pendant la phase de remontée de l'hydro-module 1 et jusqu'à ce que le compresseur 3 sorte de l'eau, pour éviter que la poussée d'Archimède ne produise le repliement du compresseur 3. L'électrovanne 13 est alors rouverte dès que le compresseur 3 est sorti de l'eau. Selon un deuxième mode de réalisation représenté à la fig. 3, chaque hydro-module 1 peut comporter un réservoir 15 disposé à proximité de l'axe de rotation 2, et une baudruche de réservoir 16 reliée au compresseur 3 par une durite 12. Il comporte également une bouée 17 disposée à l'extrémité mobile de l'hydro-module 1, et reliée au réservoir 15 par une conduite d'eau 18. Ainsi lorsque l'hydro-module 1 est en phase descendante, le compresseur 3 se replie et gonfle la baudruche de réservoir 16. Ceci chasse l'eau du réservoir 15 vers la bouée 17. Ainsi l'extrémité de l'hydro-module 1 devient plus lourde, et facilite la descente de l'hydro-module 1. A l'inverse lorsque l'hydro-module 1 commence sa remontée, son extrémité mobile étant immergée, le compresseur 3 se déploie, vidant ainsi la baudruche de réservoir 16, ce qui a pour effet d'aspirer l'eau de la bouée 17 vers le réservoir 15, et de vider la bouée 17. La bouée 17 étant vidée de son eau, est poussée vers le haut par poussée d'Archimède, en plus de la poussée d'Archimède sur le compresseur 3 déployé. Comme dans le mode de réalisation de la fig. 2, une électrovanne 13 permet de fermer et d'ouvrir la durite 12 à des moments opportuns pour maximiser l'avantage retiré de la poussée d'Archimède. Optionnellement, une pile 19 de modules 20 de fibres absorbantes et de disques 21 peut être disposé à l'intérieur de la conduite d'eau 18, coulissant le long d'une tige de coulissement 22, et rattaché par une extrémité à une platine support 23 fixe. Ainsi lorsque l'extrémité mobile de l'hydro-module 1 est vers le haut, la pile 19 est comprimée (voir fig. 8), et ne retient pas d'eau, ou seulement très peu ; en revanche lorsque l'extrémité mobile de l'hydro-module 1 est vers le bas, la pile 19 est détendue (voir fig. 7) et les fibres absorbantes peuvent retenir une quantité d'eau. Les modules 20 de fibres absorbantes peuvent être en fibres synthétiques super absorbantes, et délimitées par un tissu élastique en polyamide avec des micro-perforations. Un orifice de coulissement 24 est disposé en leur centre, et plusieurs (4 sur la fig. 9) conduits 34 pour passage de l'eau. De manière similaire, chaque disque 21 (voir fig. 10) est muni d'un orifice de coulissement 24 et de plusieurs conduits 34 pour passage de l'eau. Les disques 21 et modules 20 peuvent présenter par exemple un diamètre de 20cm, et les conduits 34 pour passage de l'eau un diamètre de 5cm. Les disques 21 peuvent être en acier inoxydable, ainsi que la platine support 23. Cette pile 19 se détend dès que l'extrémité mobile de l'hydro-module 1 est vers le bas, donc bien avant que le compresseur 3 ne commence à se déployer. L'effet obtenu est que la pile 19 commence à absorber de l'eau de la bouée 17 dès que l'extrémité mobile de l'hydro-module 1 pénètre dans l'eau ; ainsi il existe une poussée d'Archimède significative dès le commencement de la remontée de l'hydro-module 1. Selon un troisième mode de réalisation représenté à la fig. 4, l'hydro-module 1 ne comporte pas de pile 19, mais un compresseur secondaire 25, disposé du côté opposé de l'hydro-module 1 par rapport au compresseur 3, et relié par une durite secondaire 26 à une baudruche de bouée 27. En phase de montée de l'hydro-module 1, en même temps que le déploiement du compresseur 3 vide la baudruche de réservoir 16 ce qui remplit le réservoir 15 d'eau, le repliement du compresseur secondaire 25 gonfle la baudruche de bouée 27, et participe à l'effet de chasse de l'eau de la bouée 17 vers le réservoir 15. A l'inverse, en phase de descente de l'hydro-module 1, en même temps que le repliement du compresseur 3 gonfle la baudruche de réservoir 16 ce qui vide le réservoir 15 d'eau au profit de la bouée 17, le déploiement du compresseur secondaire 25 vide la baudruche de bouée 27, et participe à l'effet de chasse de l'eau du réservoir 15 vers la bouée 17. Les compresseur 3 et compresseur secondaire 25 peuvent être disposés sur l'hydromodule 1 de manière à ne jamais être immergé sous l'eau. On peut alors prévoir une prolongation 28 des volets principaux de sorte que leur extrémité pénètre dans l'eau quand l'hydro-module 1 est plongé dans l'eau. On obtient alors un effet d'accélération du déploiement / repliement des deux compresseurs 3, 25 du fait que la vitesse linéaire de l'hydro-module 1 est plus grande que la vitesse de l'eau. Un flotteur 29 peut être disposé à l'extrémité mobile 7 du volet principal 5 du compresseur 3, provoquant un effort de remontée de l'hydro-module 1 dès que ce flotteur 29 est immergé. L'avantage de la présente invention réside en particulier en ce que Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut y apporter diverses modifications de formes, de matériaux et de combinaisons de ces divers éléments sans pour cela s'éloigner du cadre de l'invention. Nomenclature 1. hydro-module 2. axe de rotation 30 3. compresseur 4. plaque fixe 5. volet principal 6. axe de rotation 7. extrémité mobile du volet principal 8. soufflet 9. volet obturateur 10. volets latéraux 11. poids 12. durite 13. électrovanne 14. volet complémentaire 15. réservoir 16. baudruche de réservoir 17. bouée 18. conduite d'eau 19. pile 20. module de fibres absorbantes 15 21. disques 22. tige de coulissement 23. platine support 24. orifice de coulissement 25. compresseur secondaire 20 26. durite secondaire 27. baudruche de bouée 28. prolongation 29. flotteur 30. structure flottante 25 31. câbles d'amarrage 32. génératrice 33. mât 34. conduit A : sens de rotation des hydro-modules 30 B : sens du courant REVENDICATIONS1. Dispositif de production d'électricité à l'aide du courant d'un cours d'eau comportant un hydro-module (1), mobile en rotation autour d'un axe de rotation (2) sensiblement horizontal disposé au niveau d'une extrémité fixe dudit hydro-module (1), ledit hydro-module (1) comprenant une pale agencée pour être entraînée par ledit courant lorsqu'elle se trouve en position immergée dans ledit cours d'eau, caractérisé en ce que ledit hydro-module (1) comprend en outre un compresseur (3), comportant une plaque fixe (4) par rapport audit hydro-module (1), un volet principal (5) monté mobile en rotation autour d'un axe disposé à l'une de ses extrémités, entre une position déployée, dans laquelle son extrémité mobile (7) est éloignée de ladite plaque fixe (4) vers l'arrière dans le sens de rotation de l'hydro-module (1), et une position repliée, dans laquelle son extrémité mobile (7) est à proximité de ladite plaque fixe (4), de sorte que le poids du volet principal (5) produise par gravité la position repliée en phase descendante et la position déployée en phase remontante, ledit compresseur (3) comprenant en outre un soufflet (8) reliant de manière étanche ledit volet principal (5) à ladite plaque fixe (4), et ledit hydro-module (1) comprend une durite (12) permettant l'entrée et la sortie d'air du compresseur (3). 2. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit soufflet (8) est en vitrimère souple. 3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit compresseur (3) comporte en outre deux volets latéraux (10) et un volet obturateur (9), disposés sur ledit volet principal (5), du côté opposé au soufflet (8), de sorte à constituer un U dont la base est constituée dudit volet obturateur (9) situé du côté de l'extrémité mobile (7) dudit volet principal (5). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit volet principal (5) et/ou lesdits volets latéraux (10) et/ou ledit volet obturateur (9) est en vitrimère dur. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit hydro- module (1) comporte en outre un réservoir (15) d'eau disposé à proximité dudit axe de rotation (2), une bouée (17) disposée au niveau de l'extrémité mobile dudit hydromodule (1), une conduite d'eau (18) reliant ladite bouée (17) audit réservoir (15) et unebaudruche de réservoir (16), et ladite durite (12) est disposée de sorte à relier ladite baudruche de réservoir (16) audit compresseur (3). 6. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel ledit hydro-module (1) comprend une pile (19) de modules (20) de fibres absorbantes et de disques (21), disposés coulissants le long d'une tige de coulissement (22) à l'intérieur de ladite conduite d'eau (18), et reliés à une platine support (23) fixe par rapport audit hydromodule (1), de sorte que la pile (19) est comprimée lorsque l'extrémité mobile de l'hydro-module (1) est située au-dessus dudit axe de rotation (2), et détendue et apte à absorber de l'eau lorsque l'extrémité mobile de l'hydro-module (1) est située au- dessous dudit axe de rotation (2). 7. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel lesdits disques (21) sont en inox, munis chacun d'un orifice de coulissement (24) agencé pour permettre son coulissement le long de ladite tige de coulissement (22), et d'au moins un conduit (34) agencé pour permettre le passage de l'eau. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, dans lequel lesdits modules (20) de fibres absorbantes sont en fibres synthétiques super absorbantes entourées d'un tissu élastique en polyamide muni de micro-perforations. 9. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel ledit hydro-module (1) comprend un compresseur secondaire (25), une baudruche de bouée (27) disposée à l'intérieur de ladite bouée (17), et une durite secondaire (26) reliant ladite baudruche de bouée (27) audit compresseur secondaire (25). 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, comportant au moins deux hydro-modules (1) disposés diamétralement opposés par rapport audit axe de rotation (2), et le compresseur (3) de l'un des hydro-modules (1) est relié au compresseur (3) de l'hydro-module (1) diamétralement opposé par ladite durite (12), de sorte que lorsque l'un des compresseurs (3) est en position déployée, l'autre est en position repliée.