Brevet FR3011286A1 — publié le 20150403

La présente invention concerne un dispositif aérodynamique permettant de fournir de façon autonome de l'énergie électrique renouvelable à des systèmes d'éclairage existants, neuf ou de conception nouvelle, de voies, de parcs et de monuments à usages publiques et privés ou tout autre usage. Ce dispositif : - Est facilement adaptable sur réverbère, lampadaire ou candélabre déjà installé, neuf ou de conception nouvelle, - Est capable de fournir de l'énergie sous faible et fort vents côtiers, - Ne stocke pas l'énergie électrique produite et de ce fait s'affranchit de l'usage de batteries polluantes, Outre le fait de lutter contre le changement climatique et de contribuer activement à la réduction de l'effet de serre, bon nombre de petites villes ou communes par soucis d'économie éteignent l'éclairage de la voie publique passée une certaine heure. Il y va de la sécurité, du bien être des personnes et dans certains cas d'une activité commerciale réduite. Malheureusement, cette procédure risque d'être reconduite et de s'aggraver « Ad vitam aaternam » si on en croit les experts qui pensent que d'ici 2015, l'augmentation de l'électricité sera de l'ordre de 30%. Certes, il y a un certains nombre de projets qui traitent de la production d'énergie pour alimenter les réverbères, candélabres et quelques Entreprises ont mis à disposition sur le marché des réverbères opérationnels capables de fournir suffisamment d'énergie pour leur garantir une autonomie de 3, voir 4 jours. En revanche, ceux-ci sont repensés dans leur intégralité et utilisent généralement en binôme, de l'énergie produite par éolienne et par panneau photovoltaïque stockée sur des batteries ou condensateurs. Ce concept se traduit inévitablement par : - un prix prohibitif de réverbère et de ce fait impossible à financer pour des petites villes ou communes, - une maintenance préventive et à terme curative (batterie, photovoltaïque, pollution, recyclage, etc.) - un design en général très peu esthétique et pas en harmonie avec le paysage. Ce dispositif selon l'invention est composé entre autre d'une éolienne verticale à profil variable aérodynamique 3D du type « Darrieus », du nom de son inventeur et concepteur français dans les années 30. Le rotor de cette éolienne comprend des aubes (pales). Pour la cas qui nous intéresse, ce type d'éolienne trouve une application dans la technique de conversion de l'énergie du vent en énergie mécanique notamment par la mise en rotation d'un générateur électrique du type dynamo ou alternateur incorporé ou rapporté dans/ou sur la structure des systèmes d'éclairage existants ou de conception nouvelle. Le document US-A-4 200 904 décrit un système d'éclairage public comprenant un mat, un dispositif d'éclairage situé en hauteur, équipé d'une 20 ampoule électrique conventionnelle, d'un panneau solaire placé en tête alimentant des batteries. Le document US-A-6 601 984 décrit un système d'éclairage du même type comprenant soit un panneau solaire soit une éolienne à axe 25 horizontal, Le document FR 2 926 611-Al décrit quant à lui un aérogénérateur de grande dimensions proche des 1,40 mètre de diamètre mixant le principe des éolienne de Darrieus et de Savonius combiné à de l'énergie solaire et de "énergie cumulée sur batterie. Les éoliennes à axe verticale présentent en générale la particularité de résister difficilement à des vents forts et à contrario, de pouvoir fonctionner sous vent faible. Le dispositif selon l'invention concerne l'adaptation ou l'intégration d'une éolienne de géométrie adaptative à un système d'éclairage publique ou privé offrant la particularité par son aérodynamisme de pouvoir 10 fonctionner sous une plage d'intensité étendue de vents variables allant de la bourrasque au faible vent couvrant ainsi une large plage de fonctionnement. Il est à noter que dans des cas de vents assimilés à des bourrasques, l'éolienne de géométrie variable lors du fonctionnement se mettra hors service en position repliée, répondant ainsi à un besoin 15 sécuritaire. Ainsi, cette éolienne intégrée au système d'éclairage suffisamment sensible aux faibles vents proches des 2m/s sera en mesure de fournir de l'énergie consommée instantanément. Ce dispositif présente l'avantage d'être pleinement autonome du fait qu'il ne nécessite pas d'énergie au 20 démarrage contrairement à certaines éoliennes. De ce fait, l'invention concerne le concept de l'éolienne qui de par sa sensibilité aux faibles vents, s'affranchit ainsi d'une quelconque source de stockage d'énergie sous forme de condensateur ou batterie, L'invention concerne le couplage éolienne/dynamo qui de par ses 25 performances ne sera en aucun cas relayé par une toute autre production d'énergie telle que de l'énergie fournie par panneau photovoltaïque. L'invention concerne le dispositif éolien qui, de manière avantageuse s'adapte et s'intègre directement dans le prolongement de la structure du mat du réverbère, lampadaire ou candélabre EXISTANT de façon à 30 préserver un certain esthétisme. Néanmoins, ce dispositif pourra être rapporté sur le mat si la structure du système d'éclairage ne le permet pas. (Cas des éclairages greffés sur des poteaux en béton ou en bois), L'invention concerne l'esthétique qui est pourvu de signalétiques significatives très appréciées en particulier pour les éclairages implantés le long des côtes et rivages. Ainsi, une signalétique de couleurs assimilée aux couleurs des drapeaux vert ou rouge indiquera clairement aux estivants la possibilité de se baigner. En effet, lorsque le vent sera inférieur à une valeur donnée, les 10 aubes composant l'éolienne seront en position ouverte (déployées) et signaleront de par leur position ouverte, la couleur verte de l'intérieur de l'aube (coté intrados) qui en sera revêtue. En revanche, lors de la fermeture progressive des aubes due à un vent se faisant présent avec une intensité plus forte, la couleur ROUGE dont chaque aube sera revêtue coté extrados 15 (externe) sera visible et permettra d'informer de la dangerosité d'une baignade à l'instant donné. L'invention concerne la fonctionnalité du système éolien fournissant l'énergie qui est toujours activé, quelle que soit la période de la journée, de sorte que la signalétique soit toujours visible sur chaque réverbère équipé 20 de ce système. On pourra ainsi identifier sans détour à l'instant présent, l'intensité du vent informant à l'endroit précis de la baignade rendue possible ou pas. L'invention concerne le niveau de luminosité naturelle (lumière du jour) ou artificielle (l'éclairage s'éteint pour répondre à une réduction de 25 coût énergétique) qui lorsqu'il se réduit, un couplage électronique active le circuit raccordant l'éolienne à l'éclairage et prend ainsi le relais. L'invention concerne le relais énergétique produisant de la lumière qui peut fournir de l'énergie à un éclairage supplémentaire pour piéton garantissant ainsi la sécurité corporelle nécessaire à tout déplacement. 30 L'ensemble du concept composé d'un moyen produisant de l'énergie, en l'occurrence, une éolienne à géométrie adaptative couplée à une source productive assimilée par exemple à une dynamo, un commutateur électronique fonctionnant sous une certaine luminosité, est intégré dans ou sur la structure d'un réverbère ou portique semblable pour fournir de la lumière aux passants et/ou au véhicules en réponse aux économies énergétiques. L'invention concerne le concept de l'éolienne qui est conçu avec des matériaux résistants aux intempéries (efforts, brouillard salin, etc.) pour répondre à une maintenance curative la plus réduite possible. L'invention concerne le concept dans sa totalité qui répond aux besoins écologiques puisqu'il n'utilise pas de condensateur d'énergie (capacité, batterie, etc.) et qu'il est réalisé à partir de matériaux recyclables n'utilisant pas traitements de surface à base de chimie. L'invention concerne l'adjonction du système d'éclairage supplémentaire pour le bien être des piétons qui est un éclairage de type « raquette LED » dimensionné pour fournir suffisamment de lumière aux piétons sans être pour autant trop énergivore à faible rotation d'éolienne (vent faible), L'invention concerne le concept qui sera prioritairement utilisé sur les côtes maritimes où il peut être utilisé pleinement du fait que la vitesse du vent moyen avoisine les 5 m/sec. En revanche, l'un des avantages majeurs du dispositif réside dans le fait que la force du vent nécessaire pour activer le système reste très faible, et de ce fait, d'autres lieux géographique pourront être exploités. En effet, le vent réparti sur l'ensemble du globe permet une utilisation de la présente invention quasiment n'importe où car selon les données du « World energy Resources Council », 27 % de la surface terrestre sont balayés par un vent d'au moins 5 m/sec L'invention concerne le concept qui répond aux besoins de certaines Communes côtières qui par soucis d'économie se privent d'éclairage public aux risques de pénaliser corporellement leurs concitoyens, En réponse à la pollution lumineuse, l'invention concerne le moyen optionnel du détecteur de présence pour répondre au besoin en lumière du piéton, L'invention concerne de par la conception de l'éolienne et de son 5 couplage à la dynamo, la faible nuisance sonore qui ne dépasse pas 15 décibels en fonctionnement intensif et respecte ainsi la faune avoisinante, ainsi que les personnes demeurant à proximité, L'invention concerne le concept qui est adaptable sur les moyens d'éclairage actuellement existants, utilisés et à venir. Contrairement à 10 d'autres projets, il n'est donc pas envisagé de remplacer le réverbère ou autre support pour pouvoir bénéficier de cette technologie. Ainsi, les Communes à budget restreint peuvent en bénéficier, L'invention concerne le concept qui permet dans certains cas de supprimer les liaisons aériennes dites « en liane » très peu esthétiques, 15 voir dangereuses à terme, L'invention concerne le concept qui permet de communiquer outre des informations pouvant être sécuritaires comme l'exemple cité plus haut du signal vert ou rouge assimilable au drapeau autorisant une baignade ou pas, mais aussi publicitaire qui permet à terme de rentrer dans 20 l'amortissement du concept, Dans une forme de réalisation de l'invention, le dispositif à énergie éolienne est composé d'au moins 3 pales disposées verticalement autour d'un axe de rotation. Ces pales, grâce à leur forme aérodynamique très spécifique sont en mesure de capter de faibles vents. Ces mêmes pales 25 sont montées sur un axe de rotation qui leur est propre, permettant ainsi leur rétractation en cas de forts vents par le biais du jeu de pression-dépression exercé sur les côtés intrados-extrados des aubes. Le dispositif éolien comporte un carter bas et un carter haut tout deux rotatifs ou munis de bagues rotatives de préférence circulaires, supportant l'ensemble des 30 pales. Dans une variante de mode d'installation, le dispositif éolien est adapté sur le réverbère, lampadaire ou candélabre existant dans la partie haute de ce dernier dans le prolongement du mat. Cette adaptation nécessite le démontage de la partie haute du mat pour y loger à la façon d'une entretoise, le dispositif éolien, garantissant ainsi un certain esthétisme. Dans un tout autre mode d'installation, le dispositif éolien sera greffé sur le mat. Cette version bien moins esthétique offre l'avantage de ne pas démonter le haut du réverbère, Dans ces modes de réalisation, le système éolien est muni du système générateur électrique offrant ainsi un ensemble compact. L'invention en elle-même va maintenant être décrite en détails en référence aux figures pour lesquelles : 1. La figure 1 représente vue du dessus l'éolienne dans différentes situations de fonctionnement en position à géométrie adaptative de rétractation, 2. La figure 2 représente une coupe vue de face de la composition de l'éolienne avec son générateur d'énergie électrique (8), 3. La figure 3 représente le dispositif éolien monté dans l'axe du réverbère garantissant un certain esthétisme, 4. La figure 4 représente le dispositif éolien monté parallèlement au mat du réverbère, 5. La figure 5 représente la figure 3 sur laquelle a été ajoutée la source lumineuse pour piéton, 6. La figure 6 représente la figure 4 sur laquelle a été ajoutée la source lumineuse pour piéton, 7. La figure 7 représente la signalétique par couleur lors du fonctionnement de l'éolienne en positions extrêmes. La figure 1 illustre les différentes positions adoptées par l'éolienne auto-adaptative montée entre la partie haute (2) et la partie basse (6) du mat du réverbère en fonction du vent. L'énergie produite par le vent venant s'engouffrer dans les aubes ou pales (3) de ladite éolienne va être transformée par un transformateur (8) représenté en figure 2 du genre dynamo ou alternateur, en énergie électrique. Cette énergie sera ou ne sera pas consommée en fonction de la luminosité naturelle. Les aubes ou pales (3) sont espacées à égale distance du centre. Elles ont la même forme, les mêmes dimensions de manière à former une fois montées sur le dispositif, un ensemble cohérent et parfaitement équilibré pour n'engendrer aucun balourd et générer le moins de frottements. Ladite éolienne figure 2 est pourvue d'un axe (1) avec lequel tournent deux plateaux circulaires (7) (un supérieur et un inférieur) sur lesquels à leur tour sont montées libres en rotation au moins 3 aubes ou pales (3). La rotation des aubes ou pales (3) sur elles même est limitée par une liaison faite entre le système de rappel (4) et les deux butées à billes (5) (une supérieure et une inférieure) Au moins 3 aubes à profil aérodynamique courbé et/ou de surface évolutive 3D tournant sur leur axe fournissent le meilleur rendement sous l'action du vent. Elles se placent automatiquement dans la meilleure position angulaire en fonction de la force du vent et transmettent ainsi une vitesse constante à l'axe vertical (1). Par brise légère, les pales s'ouvrent au maximum. Lorsque le vent souffle fort, elles tendent à se refermer. A noter que le couple maximum appliqué sur l'axe se produit lorsqu'elles sont aux trois quarts fermées. Si le vent devient encore plus violent, les aubes ou pales se ferment complètement et se rouvrent sous l'effet du système de rappel (4) dès qu'il faiblit (figure 1). Ledit axe (1) représenté sur la figure 2 et tournant sur lui-même présente à ses deux extrémités une partie épaulée sur laquelle sont montés un premier roulement (0) favorablement dimensionnée pour recevoir par son extrémité haute le haut (2) du mat du réverbère et un deuxième roulement (0') favorablement dimensionnée pour recevoir par son extrémité basse le bas (6) du réverbère. Il est à noter que le principe de l'éolienne présenté est connu et que celui qui nous intéresse diffère du commun de par la forme aérodynamique spécifiquement développée des aubes pour cette application ainsi que par la forme de l'axe (1) qui, équipé de ses roulements (0) et (0'), rempli la fonction de centreur positionneur pour le mat et qui par sa mise en rotation sous l'effet du vent s'engouffrant dans les aubes ou pales (3) met en mouvement rotatif le générateur d'énergie électrique (8) relié lui-même par une liaison mécanique (9). Ledit générateur d'énergie électrique (8) est bien à l'abri des intempéries puisqu'il est incorporé dans le mat du réverbère. Ledit dispositif autonome à énergie renouvelable composé de l'éolienne et de son générateur d'énergie électrique représentés figure 2 est identifié maintenant repère (10) sur la figure 3 représenté assemblé sur réverbère existant. Il est relié à son tour au système d'éclairage existant sur le réverbère existant. Ledit dispositif est mis en situation de distribution d'énergie électrique par commutation électrique relié à un capteur d'intensité lumineuse non représenté. Dans une autre version, le dispositif autonome à énergie renouvelable (10) peut être monté comme représenté sur la 4 par l'ajout d'une liaison mécanique repère (11) au réverbère. Le principe de couplage énergétique reste le même que précédemment. Ce type de montage sur le réverbère existant offre l'avantage de ne pas démonter la partie supérieure du réverbère existant. En revanche, l'inconvénient réside essentiellement dans le fait qu'il faut ajouter une carène (13) au générateur d'énergie électrique repère (8) monté dans l'alignement de l'axe (1) de l'éolienne afin de le protéger contre les intempéries. De plus, l'ajout de la liaison mécanique repère (11) dégrade un tant soit peu l'esthétisme de l'ensemble. Dans la version représentée en figure 5, la configuration du dispositif éolien est la même que celle représentée en figure 3, hormis le fait de l'ajout de l'éclairage supplémentaire repère (12) pour piéton. Comme précédemment expliqué, ledit dispositif autonome à énergie renouvelable 10 (10) est mis en service par commutation électrique relié à un capteur d'intensité lumineuse et/ou de détection de présence non représentés. Cette fois-ci, il vient alimenter l'éclairage piéton repère (12) en lieu et place de celui installé dans la partie supérieur du réverbère. Le relai de l'éclairage est donc assuré par le repère (12). 15 La figure 6 montre le mixte de montage entre la version figure 4 et 5. C'est de loin la moins esthétique. La dernière figure 7 montre la signalétique par exemple en bord de mer le long des plages, qu'il est possible de mettre en place sur l'extrados et l'intrados des aubes qui sont mises en rotation sous l'effet du vent. 20 Lorsque le vent reste faible, ou inexistant, c'est-à-dire par exemple inférieur à 2 m/sec ou/et à petite vitesse de rotation, les aubes sont en position « ouverte ». Elles montrent l'intrados de l'aube revêtu d'une couleur « VERTE ». L'indication reste intéressante pour qui veut bien la voir, car elle permet de statuer sur le choix d'une activité par exemple 25 estivale pour une personne. (Baignade, etc.) Dans le cas contraire, c'est-à- dire, par vent moyen voir très fort, les aubes se referment et montrent progressivement leur côté extrados couleur « ROUGE ». L'indication tout aussi intéressante que précédemment permettra à qui voudra bien la voir, de statuer sur une activité. (Baignade interdite, utilisation de planche à 30 voile, etc.) REVENDICATIONS1. Dispositif autonome à énergie renouvelable résistant aux intempéries et adaptable sur moyen d'éclairage tel que réverbère, lampadaire, candélabre existant, neuf ou de conception nouvelle utilisés sur voies, dans des parcs ou pour des monuments à usages publiques ou privés, comportant une éolienne auto-adaptative (10) à axe verticale, un générateur d'énergie électrique (8) produisant de l'énergie électrique non stockée sur batterie, à partir de ladite éolienne mise en mouvement sous l'action de vents, d'un moyen d'éclairage additionnel (12) . caractérisé en ce que ladite éolienne est assemblée sur le mat (2) dudit moyen d'éclairage existant, 2. Dispositif autonome à énergie renouvelable adaptable sur moyen d'éclairage selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite éolienne (10) composée d'au moins 3 pales (3) mobiles à profil aérodynamique courbé et à surface évolutive 3D, génère en fonctionnement une nuisance sonore d'au plus 15 décibels, 3. Dispositif autonome à énergie renouvelable adaptable sur moyen d'éclairage selon l'une des quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite éolienne (10) équipée de son générateur d'énergie électrique (8) du type dynamo ou alternateur présente des centrages (0) et (0') à ses extrémités pour être montée dans/ou sur le mat (2) dudit moyen d'éclairage, 4. Dispositif autonome à énergie renouvelable adaptable sur moyen d'éclairage selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite éolienne (10) est à géométrie variable auto-adaptative en fonction dela force du vent qui assimilé à des bourrasques se met hors service en position « sécurité » replié (figure 7), 5. Dispositif autonome à énergie renouvelable adaptable sur moyen d'éclairage selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que ladite éolienne (10) est à géométrie variable selon la force du vent, et suffisamment sensible aux faibles vents de l'ordre de 2 m/sec pour fonctionner de façon autonome en continu, n'ayant dè ce fait aucune utilité de stocker de l'énergie électrique sur condensateur et/ou batterie, ni d'être relayé par une apport quelconque d'énergie électrique du type énergie électrique solaire supprimant ainsi les liaisons électriques aériennes en « liane »pour faire fonctionner ledit moyen d'éclairage, 6. Dispositif autonome à énergie renouvelable adaptable sur moyen d'éclairage selon l'une des quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite éolienne (10) munie de pales aérodynamiques optimisées et équipée de son générateur d'énergie électrique (8) présentant de très faibles résistances au frottement, démarre seul sans aucune aide dès que le vent souffle à la force requise d'au plus 2 m/Sec, 7. Dispositif autonome à énergie renouvelable adaptable sur moyen d'éclairage selon l'une des quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que le générateur d'énergie électrique (8) est protégé des intempéries et facilement raccordable électriquement aux sources d'éclairage (14) et (12) Puisqu'il est incorporé dans le mat30 8. Dispositif autonome à énergie renouvelable adaptable sur moyen d'éclairage selon l'une des quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif autonome à énergie renouvelable dispose d'un commutateur électrique fonctionnant avec la luminosité et/ou un détecteur de présence, Dispositif autonome à énergie renouvelable adaptable sur moyen d'éclairage selon les revendications 1, 2 et 5 caractérisé en ce que les pales (3) de ladite éolienne (10) s'ouvrant t ou se refermant en fonction de la force du vent servent en plein jour de communication publicitaire et/ou informelle telle qu'une signalisation apposée sur l'intrados et l'extrados des pales (Figure 7) permettant de statuer sur une activité possible ou dangereuse en bord de mer. 10. Moyen d'éclairage comportant un dispositif autonome à énergie renouvelable selon l'une des quelconques revendications précédentes caractérisé en ce qu'un éclairage pour piéton (12) de source lumineuse composée de LED (DEL) est adaptable sur/ou dans le mat dudit moyen d'éclairage existant,