Brevet FR2999246A1 — publié le 20140613

DESCRIPTION L'arbre éolien est un support aux formes à multi branches autoporteur haubanable, pouvant supporter à l'extrémité de chacune d'entre elle une éolienne à axe vertical et/ou horizontal. Cette invention permet de concentrer sur un même support, plusieurs éoliennes d'énergie égale ou différente, afin de produire de l'énergie renouvelable en milieu urbain et/ou rurale tout en permettant une parfaite intégration selon la finition souhaitée et de la surface au sol disponible. La forme et les dimensions de l'ensemble ainsi que de chaque élément constituant l'arbre éolien et un élément architectural, à l'esthétique modelable, parfaitement démontable et adaptable selon les besoins de productivité d'énergie et d'intégration au milieu urbain. Il répond parfaitement aux contraintes de variation du vent dues aux obstacles et à la forme du site. Il peut s'installer aussi bien en haut d'un édifice ou au sol dans une zone à fort courant d'air.La réduction de la distance minimale requise par les constructeurs (perturbations entre deux éoliennes) est rendue possible par le changement de positionnement dans l'espace (hauteur différente), d'une fois la hauteur de l'éolienne la plus haute, de l'éolienne la plus 15 proche. Les perturbations ainsi crées autour d'une éolienne ne nuisent pas aux éoliennes situées à proximité réduisant ainsi de façon significative la distance entre deux éoliennes (cf dessin 1). La structure est composée de tubes acier de section dégressive sur le tronc et les branches, dimensionnés selon les charges à reprendre de poids de l'ensemble de la structure et des 20 équipements, des vibrations et des efforts aux vents. Le tronc (1) forme l'axe principal dont on trouve à la base une platine d'ancrage au sol avec une réservation passe câbles en son centre. La base du tronc comprend une trappe d'accès au bornier de raccordement des éoliennes. Des moignons dans lesquels on trouve les points de fixation des branches, constituent l'amorce de fixation des branches. 25 Les éoliennes sont situées à des hauteurs différentes et/ou à une distance d'au moins 3 foisleur diamètre quand elles sont situées sur un même niveau. L'axe secondaire (6) de chaque éolienne étant ramené sur un axe commun, la descente de charge de l'ensemble se retrouve équilibrée sur l'axe commun. Un élément d'amortissement des vibrations (2) est agencé au niveau du support de 30 fixation de chaque éolienne et au niveau de la base de l'axe commun (1). Ce dispositif empêche une usure prématurée des éoliennes et contribue à l'amélioration de leur rendement tout en limitant les bruits solidiens. Les éoliennes sont fixées par des pièces (7) montées et soudées aux axes secondaires (6) de la structure et comprennent en leur centre un percement afin de permettre le passage du câble électrique de l'éolienne. DESCRIPTION Les percements de fixation des éoliennes sont situés en périmétrie de la pièce (7) et permettent la pose de tout type d'éolienne standard du marché à axe verticale et/ou horizontal. L'arbre éolien est composé d'éléments emboitables afin d'être transporté en n'importe quel lieu et monté facilement. Ces éléments sont l'axe commun (1) et les axes secondaires (6). Le poids de chaque élément est réduit au maximum pour une mise en oeuvre aisée. Les éléments emboitables peuvent faire l'objet d'une fabrication « série » pour réduire les couts de fabrication. L'axe commun (1) se compose de trois parties de dimensions différentes, reposant sur une platine (8) d'ancrage au sol. Avec à chaque extrémité un épanouissement permettant l'emboitage et la fixation par boulon de l'élément à l'extrémité suivante et pourvus en leur centre de trous de passage des boulons de serrage. La fixation du premier élément de l'axe commun, assure la stabilité de l'ensemble au montage. Des goussets (4) sont soudés et situés à la base de l'axe commun (1). Cette disposition permet de rigidifier l'ensemblede la structure et d'augmenter la surface de liaison à la platine (8) d'ancrage. L'axe commun (1) se compose de moignons (3) pour la fixation des axes secondaires (6). Ces moignons sont pourvus en leur centre, de deux trous opposés pour le passage d'un boulon de serrage servant aussi de détrompeur. Ce dispositif empêche les erreurs de montage, les mouvements de rotation et de translation des axes secondaires (6). La mise en oeuvre en étant ainsi simplifiée. L'ensemble de la structure est utilisé pour le passage des conducteurs électriques à l'intérieur des axes secondaires (6) et de l'axe commun (1), jusqu'au bornier de raccordement situé au pied de l'axe commun (1). Ce dispositif permet une mise en oeuvre plus aisée des réseaux électriques en conformité avec la norme NFC 15100. La base de l'axe commun (1) comprend une trappe d'accès (5) au bornier de raccordement situé à l'intérieur de l'axe commun. Ce dispositif comporte un rebord d'étanchéité qui est assurée par un joint souple autour de la trappe et équipée de charnières et serrure. Ce dispositif permet un accès au bornier de raccordement. Réduction des diamètres des axes secondaires et de l'axe commun sur leur longueur. Outre l'aspect esthétique, cette disposition permet d'alléger la structure en acier et ainsi de mieux maitriser les contraintes d'ancrage au sol et/ou de descente de charge dans le cas d'une pose sur un édifice en terrasse. Les dimensions indiquées sur la figure joint en annexe sont données à titre indicatif, il y a lieu de calculer les éléments de structure en fonction du poids de l'ensemble, des efforts mécaniques aux vents, des contraintes acoustiques et des vibrations créées par le fonctionnement des éoliennes. DESCRIPTION La capacité d'énergie renouvelable productible de l'arbre éolien est selon les études menées ci-après, sur un site situé à Paris, est de 20 000 KWh/an. Cette étude est basée sur des éoliennes à axe vertical qui peuvent être installées sur des supports fixés en milieu urbain sur le toit d'une résidence, d'unbâtiment commercial, d'un immeuble de bureaux ou industriel. Les éoliennes à axe vertical captent l'énergie du vent, quelque soit sa direction. Elles s'adaptent parfaitement au vent turbulent des villes qui peut changer rapidement de direction et d'intensité. Le principe de distribution électrique est défini en figure 2. Les éoliennes à axe vertical sont capables de répondre aux besoins énergétiques de nombreuses applications : recharge de batteries, alimentation directe d'un ou plusieurs appareils électriques (éclairage, pompage, chauffage, climatisation, ventilation ...), injection dans le réseau électrique national ou utilisation en autoconsommation. Les avantages de ce type d'éolienne sont les suivants : Très faible émission sonore ; - facilité d'installation et de mise en oeuvre ; - durée de vie (20 ans en moyenne) ; - adaptée aux vents turbulents ; - vitesse de vent de démarrage très faible ; - usure très faible (axe vertical) ; - entretien très faible ; - économique ; - cout d'installation faible ; - très bon refroidissement du générateur. La description statistique représentant la probabilité que le vent souffle à différentes vitesses (0 à 35m/s) sur le site donné. Elle est établie à partir de la vitesse moyenne annuelle de vent sur le site et tient compte des deux facteurs suivants : - le facteur lié aux conditions du site (rugosité du terrain, climat, paysages) - le facteur proportionnel à la variation de la vitesse moyenne du vent. Figures 3 et 4. L'analyse des relevés effectués sur site (cf figures 3 et 4) met en exergue un vent moyen en saison basse de 5 m/s (figure 5). La courbe de puissance est une caractéristique de performance de l'éolienne. Elle représente la distribution de puissance instantanée de sortie (en KW) produite par l'éolienne pour chaque vitesse de vent mesurée sur le site à la hauteur de moyeu. (figure 6). La zone de production de l'éolienne à partir des données du site d'installation est indiquée en figure 7. Estimation de la production effective de l'installation par an, voir figure 8. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la production d'énergie renouvelable.30 REVENDICATIONS1) Dispositif de génération d'énergie éolienne comportant plusieurs éoliennes, caractérisé en ce que, les éoliennes sont situées à des hauteurs différentes et/ou à une distance d'au moins 3 fois leur diamètre quand elles sont situées sur un même niveau. L'axe secondaire (6) de chaque éolienne étant ramené sur un axe commun (1). 2) Dispositif selon la revendication 1 est caractérisé en ce qu'un élément d'amortissement des vibrations (2) est agencé au niveau du support de fixation de chaque éolienne et au niveau de la base de l'axe commun (1). Ce dispositif empêche une usure prématurée des éoliennes et contribue à l'amélioration de leur rendement. 3) Dispositif selon la revendication précédente en ce que les éoliennes sont fixées par des pièces (7) montées et soudées aux axes secondaires (6) de la structure et comprenant en leur centre un percement afin de permettre le passage du câble électrique de l'éolienne. Les percements de fixation des éoliennes sont situés en périmètrie de la pièce (7). 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est composé d'éléments emboitables afin d'être transporté et monté facilement. Ces éléments sont l'axe commun (1) et les axes secondaires (6). 5) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'axe commun (1) se compose de trois parties de dimensions différentes, reposant sur une platine(8) d'ancrage au sol. Avec à chaque extrémité un épanouissement permettant l'emboitage et la fixation par boulon de l'élément à l'extrémité suivante et pourvus en leur centre de trous de passage de boulon. 6) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que des goussets (4) sont soudés et situés à la base de l'axe commun (1). Cette disposition permettant de rigidifier l'ensemble de la structure. 7) Dispositif selon la revendication 4 en ce que l'axe commun (1) se décompose de moignons (3) pour la fixation des axes secondaires(6). Ces moignons sont pourvus en leur centre, de deux trous opposés pour le passage d'un boulon. Ce dispositif empêche les mouvements de rotation et de translation des axes secondaires (6). 8) Dispositif selon la revendication 7 est caractérisé par une trappe d'accès (5) au bornier de raccordement situé à l'intérieur du pied de l'axe commun (1) ce dispositif comporte un rebord d'étanchéité qui est assurée par un joint souple autour de la trappe. Ce dispositif permet un accès aux borniers de raccordement. 9) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, est caractérisé par la réduction des diamètres des axes secondaires et de l'axe commun sur leur longueur. Outre l'aspect esthétique,cette disposition permet d'alléger la structure en acier et ainsi de mieux maîtriser les contraintes d'ancrage au sol et/ou de descente de charge dans le cas d'une pose sur un édifice en terrasse.