Brevet FR3016193A1 — publié le 20150710

CONTEXTE Une éolienne urbaine à axe vertical d'une moindre envergure est destinée à produire de l'électricité pouvant directement alimenter en électricité des appareillages et infrastructures 5 incorporés ou connectés à proximité. Silencieuse, sans jeter d'ombres gênantes et captant les vents tourbillonnants, elle s'installe en milieu urbain sur un mât jusqu'à douze mètres sans nécessiter un permis de construire et en milieu périurbain sur un mât jusqu'à 18 m, voire plus. La surface de la turbine (du rotor) et / ou des pales, suffisamment importante, peut être peinte ou personnalisée avec un logo sous forme de feuille adhésive. En revanche, 10 modifier sa personnalisation reste complexe et coûteux, puisqu'il faut démonter le rotor, le transporter en atelier pour réaliser le travail de mise en peinture ou de stickers, etc. A l'image de drapeaux qui, au lieu de flotter, tournent dans le vent, ces petites éoliennes offrent de multiples possibilités d'intégration dans le paysage urbain et peuvent aussi être 15 installées sur le toit d'un bâtiment. Tout en captant l'énergie « verte », outre de charger des batteries, elles remplissent d'autres fonctionnalités à valeur ajoutée, comme par exemple, la signalétique, la décoration et l'affichage, puis, l'alimentation de lampes, écrans, capteurs, bornes de services, de chargement électrique, etc. Le surplus de production peut être injecté au réseau d'électrique. Néanmoins, selon l'usage, notamment de signalétique et 20 l'affichage, afin de pouvoir voir distinctement les images et / ou les signes affichés, il convient de limiter la vitesse de rotation de l'éolienne, ce qui limite aussi sa production. La vitesse de rotation qui détermine le rendement d'une éolienne est relative par rapport à son exposition aux vents de différentes forces. Plus il y a du vent et mieux l'éolienne est 25 exposée, plus elle produit. Par faible vent, l'exposition doit être maximale, afin de capter le plus d'énergie éolienne possible. En revanche, par vents forts, ou en cas de tempête, l'éolienne doit être sécurisée, l'exposition doit être réduite, voire neutralisée. La forme, la taille et le positionnement ou l'angle d'orientation des pales détermine son exposition et par conséquence sa vitesse de rotation. Cependant, en milieu urbain, le gisement éolien est 30 moindre, voire, selon le site d'installation, insuffisant pour permettre un rendement satisfaisant d'une petite éolienne. DESCRIPTION Pour pouvoir utiliser une éolienne urbaine, entres autres, en tant que support d'affichage, l'invention concerne un dispositif de régulation aérodynamique et multi-énergies incorporé à son tour qui permet d'ajuster et limiter automatiquement, sans alimentation électrique extérieure, sa vitesse de rotation, tout en optimisant son efficience énergétique en collectant, avec des capteurs incorporés, aussi d'autres énergies que éolienne, caractérisé en ce que s'y fixent des modules d'extension de pale orientables automatiquement et, le cas échéant, des écrans d'affichage, numériques ou non, remplaçables distinctement de manière simple et rapide, qui peuvent être de différentes types, faunes et tailles pour faciliter son intégration dans le paysage. Par ailleurs, l'éolienne peut comporter en option un dispositif pour descendre l'ensemble le long du mât à hauteur d'homme pour permettre un entretien et une maintenance en toute sécurité, sans intervention lourde ou devoir démonter la turbine de son mât. Ce dispositif incorporé au tour d'une éolienne à axe vertical à trois faces, par exemple, comme illustré en Fig. 6, se caractérise par au moins deux sous-systèmes de régulation « actifs », à micro-génération, selon Fig. 5, fixés de manière répartie, à distance égale sur une base (5) sous forme de disque métallique ou autre matériau adapté, comportant en son centre un trou suffisamment large et système de fixation, pour que l'ensemble du dispositif puisse être monté et fixé par emboîtement autour du mât (8) de l'éolienne et être relié à une ou plusieurs génératrices de courant, non illustré en détail. Chaque sous-système est composé d'un ou plusieurs paliers crantés, rotules d'engrenage, chaînes de transmission et palans reliés, pouvant être magnétiques ou à roulements à bille, dont au moins un palier-engrenage (10) est fixé à son axe à l'horizontal sur la base (5), proche du bord extérieur de son rotor, en périphérie, à l'extrémité de chaque face de l'éolienne ou de son tour, le cas échéant, l'axe de ce palier (10) étant, en fonction de la longueur ou hauteur de la pale, aussi fixé à mi-hauteur et en tête du dispositif à un support ou platine fixée sur la base pour plus de stabilité. Ce palier (10) comporte par ailleurs, dans le prolongement de son axe, un système de fixation (4), sous forme de platine et / ou rails avec embouts, encoches et / ou glissières et loquet de sécurité, non illustré en détail, auquel se fixe par emboîtement et, si nécessaire, boulonnage un module d'extension de pale (9) et, le cas échéant, un écran d'affichage, ainsi facilement démontables et remplaçables distinctement avec de l'outillage courant, suivant les gammes et formes de pales et écrans développées. Pour davantage faciliter l'intégration dans le paysage, les modules d'extension de pales et, le cas échéant, cadres d'écrans d'affichage, numériques ou non, peuvent être en matériaux différents adaptés, comme en résine, composite, plastique, aluminium, acier, bois, etc. ainsi que leurs bords extérieurs ou cadres, de formes différentes, par exemple, en forme de feuilles, pétales, d'objets, de symboles. En même temps, l'efficience énergétique peut être optimisée en augmentant le diamètre balayé par l'éolienne en fonctionnement avec des modules d'extension de pale qui peuvent être composés, outre en matériaux différents adaptés, de tailles, formes et couleurs différentes, de plusieurs parties, éléments ou compartiments reliés, souples ou non, qui se glissent ou se déploient à l'image d'un évantail ou de manière télescopique, les uns dans ou derrière les autres, montés dans ou suspendus à un dispositif de rails, d'engrenages et d'entraînement associé, non illustré en détail. Au moins un pendule (1) lesté (2), pouvant être électromagnétique ou non, suspendu par un câble ou sous formes de balance ou niveau rotatif, laser ou équivalent, le cas échéant, doté de tiges et / ou chaînes de transmission, est à son tour fixé sur la base du sous-système et relié audit jeu d'engrenages et de rails (6). Sa fonction est, selon son positionnement, qui est déterminé par basculement selon les forces centrifuges et de gravité qui se développent en fonction de la vitesse de rotation de l'éolienne, de faire tourner le jeu d'engrenages et en conséquence d'orienter le module d'extension de pale fixé, le cas échéant, de le déplacer dans ses rails ou guides. Par faible vent, l'angle d'ouverture des modules d'extension de pale est réglé pour que l'exposition au vent de l'éolienne soit maximale (4). Quand les forces centrifuges (3) et de gravité qui se développent selon la vitesse de rotation de l'éolienne, augmentent, le pendule (1) bascule et change sa position (1.1) en s'éloignant ou en s'écartant, comme illustré en Fig. 5, de l'axe (7) du mât (8). En fonction de sa distance et position par rapport à l'axe du mât de l'éolienne, l'ensemble des engrenages et paliers interconnectés tourne dans un sens ou dans l'autre et l'angle d'orientation de la pale (4) change en conséquence. Le positionnement et l'orientation des pales s'ajustent ainsi automatiquement et en continu, notamment, quand le vent dépasse la vitesse nominale prédéterminée, l'éolienne est moins exposée au vent et sa vitesse de rotation limitée (4.1). L'éolienne peut aussi être arrêtée mécaniquement en positionnant, avec aû moins un levier dédié, pouvant être télécommandable, le ou les pendules (1) à leur position « d'arrêt », à savoir, les modules d'extension sont orientés de façon à neutraliser l'exposition de l'éolienne au vent et foimer en vue du dessus, par exemple, un triangle ou tête de flèche 10 pour que l'éolienne s'arrête naturellement de tourner. Donc, la vitesse nominale recherchée et précision peuvent être prédéterminées par le type, plus ou moins sensible et réactif du pendule et poids du lest (2) ainsi que le type, la forme et la taille des modules d'extension de pale (9). Plus le lest du pendule est lourd et les 15 modules d'extension de taille (surface) importante, plus la vitesse et production atteignables de l'éolienne sont élevées. Des pendules de type et poids différents, plus ou moins sensibles, ainsi que différentes gammes de modules d'extension de pale, télescopiques ou non, peuvent ainsi être développés selon l'usage de l'éolienne, son site d'installation et la vitesse nominale recherchés. 20 Le dispositif se caractérise, par ailleurs, en ce qu'il comporte à ses points d'appuis et de frottement, où s'exercent et se développent des forces de pression de traction, de vibrations, d'échauffement, etc., suffisamment importantes, à savoir, en particulier au niveau de la base et des systèmes de fixation des pales et au mât, des capteurs d'énergies 25 cinétique, thermique, ou autres, sous formes de pistons, électromagnétiques ou non, hydrauliques, pneumatiques ou mécaniques, de ressorts ou équivalent (3.1), le cas échéant, aux endroits exposés à la lumière, comme les faces extérieures de l'éolienne, aussi de capteurs ou cellules photovoltaïques. La fonction de ces capteurs est d'amortir les vibrations et collecter d'autres gisements en énergie qui se développent au sein du 30 dispositif, en fonction de l'environnement et des conditions climatiques. Chaque capteur étant relié à une ou plusieurs génératrices associées au dispositif, non illustré en détail. Ainsi, par vent fort ou en cas de bourrasques de vent, quand l'énergie éolienne captée est limitée par son dispositif de régulation automatique de vitesse de rotation, le potentiel en énergie cinétique, par exemple, augmente de manière proportionnelle au sein du dispositif. En captant alors cette énergie cinétique, voire, le cas échéant, d'autres gisements présents en énergie, l'efficience de l'éolienne est optimisée. Afin de permettre l'entretien et la maintenance de l'ensemble en toute sécurité et sans nacelle, l'éolienne se caractérise aussi par un dispositif optionnel à câbles, de poulies, palans et de rails qui, comme pour une nacelle d'ascenseur avec contrepoids, permet de descendre l'éolienne par glissement le long du mât à l'aide d'une manivelle à commande manuelle ou télécommandable, accessible en bas du mât (non illustré en détail). Figure 7 : illustre une éolienne avec une variante A de modules d'extension de pale illustre en partie une éolienne en transparence avec ses modules d'extension illustre une éolienne avec une variante B de modules d'extension de pale illustre une éolienne avec une variante C de modules d'extension de pale montée au mât d'un lampadaire illustre en vue de coupe le schéma d'un sous-système du dispositif d'orientation de pale avec son embout orientable de fixation pour un module d'extension de pale (hors module d'extension) illustre en vue du dessus le schéma du dispositif d'orientation de pales avec ses embouts orientables de fixation intégré à une éolienne à axe vertical à trois faces et trois pales (hors modules d'extension) illustre en vue du dessus, en partie, le schéma de l'élément d'orientation / d'articulation de pale avec son embout orientable de fixation pour un module d'extension de pale (hors module d'extension) Figure 1 : Figure 2 : Figure 3 : Figure 4 : Figure 5 : Figure 6 :20 REVENDICATIONS1. Dispositif technique incorporé à une éolienne, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux sous-systèmes de régulation « actifs », à micro-génération, selon Fig. 5, fixés de manière répartie, à distance égale sur une base (5) sous forme de disque métallique ou autre matériau adapté, comportant en son centre un trou suffisamment large et système de fixation, pour que l'ensemble du dispositif puisse être monté et fixé par emboîtement autour du mât (8) de l'éolienne et être relié à une ou plusieurs génératrices de courant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque sous-système est composé d'un ou plusieurs paliers crantés, rotules d'engrenage, chaînes de transmission et palans reliés, pouvant être magnétiques ou à roulements à bille, dont au moins un palier-engrenage (10) est fixé à son axe sur la base (5), proche du bord extérieur de son rotor, en périphérie, à l'extrémité de chaque face de l'éolienne ou de son tour, le cas échéant, l'axe de ce palier (10) étant, en fonction de la longueur ou hauteur de la pale, aussi fixé à mi-hauteur et en tête du dispositif à un support ou platine fixée sur la base pour plus de stabilité. 3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ce palier (10) comporte par ailleurs, dans le prolongement de son axe, un système de fixation (4), sous forme de platine et / ou rails avec embouts, encoches et / ou glissières et loquet de sécurité, auquel se fixe par emboîtement et, si nécessaire, boulonnage un module d'extension de pale (9), et le cas échéant, un écran d'affichage, numérique ou non, ainsi facilement et distinctement démontables et remplaçables avec de l'outillage courant, suivant les gammes et formes de pales et écrans développées. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les modules d'extension de pale (9) et, le cas échéant, cadres d'écrans d'affichage, peuvent être composés, outre en matériaux différents adaptés, de tailles, formes et couleurs différentes, de plusieurs parties, éléments ou compartiments reliés, souples ou non, qui se glissent ou se déploient à l'image d'un évantail ou de manière télescopique, les uns dans ou 6091.00009LLSOOLZ761.derrière les autres, montés dans ou suspendus à un dispositif de rails, d'engrenages et d'entraînement associé. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un pendule (1) lesté (2), pouvant être électromagnétique ou non, suspendu par un câble ou sous formes de balance ou niveau rotatif, laser ou équivalent, le cas échéant, doté de tiges et / ou chaînes de transmission, est à son tour fixé sur la base du sous-système et relié audit jeu d'engrenages et de rails (6). 6. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'éolienne peut aussi être arrêtée mécaniquement en positionnant, avec au moins un levier dédié, pouvant être télécommandable, le ou les pendules (1) à leur position « d'arrêt », à savoir, les modules d'extension sont orientés de façon à neutraliser l'exposition de l'éolienne au vent et former en vue du dessus, par exemple, un triangle ou tête de flèche pour que l'éolienne s'arrête naturellement de tourner. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, en ce qu'il comporte à ses points d'appuis et de frottement, où s'exercent et se développent des forces de pression de traction, de vibrations, d'échauffement, etc., suffisamment importantes, à savoir, en particulier au niveau de la base et des systèmes de fixation des pales et au mât, des capteurs d'énergies cinétique, thermique, ou autres, sous formes de pistons, électromagnétiques ou non, hydrauliques, pneumatiques ou mécaniques, de ressorts ou équivalent (3.1), le cas échéant, aux endroits exposés à la lumière, comme les faces extérieures de l'éolienne, aussi de capteurs ou cellules photovoltaïques, chaque capteur étant relié à une ou plusieurs génératrices associées au dispositif. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif optionnel à câbles, de poulies, palans et de rails qui, comme pour une nacelle d'ascenseur avec contrepoids, permet de descendre l'éolienne par glissement le long du mât à l'aide d'une manivelle à commande manuelle ou télécommandable, accessible en bas du mât (non illustré en détail).