Brevet FR3028297A1 — publié le 20160513

Dispositif hydroélectrique 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 remédier aux inconvénients de l'art antérieur et de proposer un dispositif de production d'électricité renouvelable à partir du courant d'un fleuve ou d'une rivière, qui nécessite très peu, ou pas du tout, d'investissement en génie civil, et qui produise néanmoins une quantité d'électricité satisfaisante, avec une efficacité satisfaisante. De plus il favorise la réoxygénation de l'eau du cours d'eau. A cet effet, l'invention concerne un dispositif hydroélectrique comportant : - une génératrice générant de l'énergie électrique à partir d'énergie cinétique de rotation d'un axe de rotation horizontal maintenu par au moins un palier adapté ; - un moyeu monté en rotation sur ledit axe de rotation ; caractérisé en ce que ledit moyeu porte au moins n hydro-modules, n étant supérieur ou égal à 2, préférentiellement également réparti autour dudit moyeu, chaque hydro-module comportant : - au moins un premier réservoir compressible situé à une distance radiale L de l'axe de rotation ; - au moins un deuxième réservoir en communication hydraulique avec ledit premier réservoir et à une distance 1 où 1 est inférieur à L; - des moyens de compression dudit premier réservoir pour repousser un fluide contenu dans ce dernier en direction dudit deuxième réservoir. 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 d'ensemble d'un dispositif selon un mode de réalisation l'invention ; - la figure 2 représente une vue de face d'un hydro-module du dispositif de la figure 1; la figure 3 représente une vue de côté d'un hydro-module du dispositif de la figure 1 dans 10 deux configurations différentes ; - la figure 4 représente une vue de côté d'un hydro-module du dispositif de la figure 1 en mouvement dans un cours d'eau ; - les figures 5 à 8 représentent des vues de face d'un hydro-module du dispositif de la figure 1 dans des configurations différentes au cours d'un cycle de rotation ; 15 Tel que représentée dans les figures 1 à 8 ci-jointes, la présente invention concerne un dispositif 1 hydroélectrique comportant : - une génératrice générant de l'énergie électrique à partir d'énergie cinétique de rotation d'un axe 2 de rotation horizontal maintenu par au moins un palier adapté ; un moyeu 3 monté en rotation sur ledit axe 2 de rotation. 20 Ce dispositif est caractérisé en ce que ledit moyeu 3 porte au moins n hydro-modules 4, n étant supérieur ou égal à 2, préférentiellement également réparti autour dudit moyeu 3, chaque hydromodule 4 comportant : - au moins un premier réservoir 5 compressible situé à une distance radiale L de l'axe 2 de rotation ; 25 au moins un deuxième réservoir 7 en communication hydraulique avec ledit premier réservoir 5 et à une distance 1 où 1 est inférieur à L; - des moyens de compression dudit premier réservoir 5 pour repousser un fluide 6 contenu dans ce dernier en direction dudit deuxième réservoir 7. Ce dispositif 1 hydroélectrique permet la production d'énergie renouvelable sans création de gaz à effet de serre. Il est implantable dans un cours d'eau 8 tels que des rivières ou fleuves ayant une profondeur minimale de préférence de 2,50 mètres et une vitesse de courant minimale de préférence de un mètre par seconde. Les hydro-modules 4 sont des modules qui peuvent se déplacer dans un mouvement rotatif selon un sens de rotation A successivement dans l'eau et hors de l'eau du cours d'eau 8. Les hydro-modules 4 sont donc entrainés en rotation par le courant du cours d'eau 8 selon une direction et un sens B. Les premiers et deuxièmes réservoirs 5 et 7 sont en communication et peuvent être en circuit fermé. C'est-à-dire que le fluide 6 présent dans ces réservoirs peut ne pas s'échapper à l'extérieur de ce circuit. Dans un cas particulier, le fluide 6 est un liquide, préférentiellement de l'eau. Ce dispositif 1 peut être installé sur une plate-forme 9 émergée. Il peut être soutenu par une structure métallique cylindrique verticale, laquelle pouvant prendre appui sur des cylindres horizontaux reliés entre eux, préférentiellement trois. Les cylindres peuvent ainsi constituer la base inférieure du dispositif 1 et reposer sur le fond du cours d'eau 8. Ces cylindres peuvent être remplis d'eau et faire office de ballasts. Le dispositif 1 peut aussi être amarré sur l'une ou les deux rives du cours d'eau 8 limitant ainsi les investissements en génie civil. Avantageusement, l'ensemble de la structure métallique est descendue au fond du cours d'eau 8, en coulissant entre différents grands poteaux qui sont enfoncés dans le sol à une profondeur suffisante, par exemple de cinq mètres. Ainsi, en cas de crue, les ballasts peuvent être remplis d'air, ce qui permet de remonter l'ensemble de la structure en coulissant le long des poteaux. Préférentiellement, la plateforme 9 est montée sur plusieurs structures flottantes, par exemple trois. Ces dernières peuvent être amarrées à la berge du cours d'eau 8 à l'aide de câbles 10. Cette option technique permet ainsi de déplacer facilement le dispositif 1 pour des travaux de maintenance. Selon un mode de réalisation préférentiel, lesdits hydro-modules 4 comportent au moins un volet 11 en rotation autour d'un axe 110 parallèle au plan dans lequel s'inscrit la rotation dudit moyeu 3, préférentiellement deux volets 11 sont présents. Les volets 11 peuvent entrer en rotation dans deux sens opposées Cl et C2. Cette rotation des volets 11 permet la compression des premiers réservoirs 5 afin de chasser le fluide 6 qu'ils contiennent vers les deuxièmes réservoirs 7. Cette rotation permet aussi le remplissage des premiers réservoirs 5 par le fluide 6 issu des deuxièmes réservoirs 7. Selon un mode de réalisation avantageux, lesdits hydro-modules 4 sont assimilables à des pales venant s'étendre sensiblement radialement par rapport à l'axe 2 de rotation dudit moyeu 3. Cette disposition permet d'équilibrer le dispositif 1 et permet aussi une alternance de la présence des hydro-modules 4 dans l'eau ou hors de l'eau. Préférentiellement, lesdits hydro-modules 4 comportent un bord d'attaque 40 en partie avant en référence au sens de rotation dudit moyeu 3, préférentiellement, ledit bord d'attaque 40 est en forme de double biseau. Le bord d'attaque 40, et préférentiellement la forme en double biseau, permet une pénétration plus aisée dans l'eau de chaque hydro-module 4. Avantageusement, ledit second réservoir 7 comporte un conduit 12 d'aération, préférentiellement fermé par une soupape et/ou une membrane perméable à l'air et imperméable à l'eau. Ce conduit d'aération permet le remplissage et la vidange des seconds réservoirs 7 tout en évitant une surpression ou une dépression d'air dans les réservoirs 7 qui préviendrait la circulation de fluide 6 entre les premiers et seconds réservoirs 5 et 7. Selon un mode de réalisation particulier, ledit premier réservoir 5 est formé entre autres par au moins ledit volet 11 et un soufflet 111, ledit soufflet 111 étant préférentiellement constitué de polymère souple tel que du vitrimère souple et ledit volet étant préférentiellement constitué de polymère rigide tel que du vitrimère rigide. Le soufflet 111 peut être relié à au moins un volet 11. Lors de la rotation des volets 11, le premier réservoir 5 est remplit ou vidé de fluide 6. Le soufflet 111 se compresse ou se décompresse permettant ainsi de compresser ou de décompresser le premier réservoir 5. Selon un autre mode de réalisation particulier, ladite communication hydraulique est assurée par un conduit 13 d'alimentation, préférentiellement, ledit conduit 13 30 d'alimentation comprend au moins une électrovanne 14, préférentiellement encore une électrovanne à guillotine. Ce conduit 13 permet ainsi un transfert aisé entre les premiers et deuxièmes réservoirs 5 et 7. L'électrovanne 14 permet d'arrêter le transfert de liquide du premier réservoir 5 au deuxième réservoir 7. Cette électrovanne 14 est utile lors de la mise en place du dispositif 1 sur le cours d'eau 8 ou lors d'opérations de maintenance. Avantageusement lesdits hydro-modules 4 comprennent une jupe 41 de protection. La jupe de protection 41 permet d'amortir le choc que doit subir le réservoir 5 lors de son entrée dans l'eau du cours d'eau 8. Préférentiellement, lesdits hydro-modules 4 sont portés par des structures portantes 15 ou flottantes. Les structures portantes 15 servent à rigidifier le dispositif 1 et à maintenir les premiers et 10 deuxièmes réservoirs 5 et 7 aux distances requises pour le bon fonctionnement de l'invention. Selon encore un autre mode de réalisation, lesdits hydro-modules 4 sont positionnés sur lesdites structures portantes 15 radialement et par paires diamétralement opposés, préférentiellement au nombre de huit dites paires. La disposition par paire diamétralement 15 opposés permet d'équilibrer le dispositif 1 pour son bon fonctionnement. Le fonctionnement d'un mode de réalisation particulier peut être décrit comme suit. Selon la figure 2, les électrovannes 14 sont ouvertes pour permettre les cycles de rotation des hydro-modules 4. Le fluide 6 présent dans le deuxième réservoir 7 peut s'écouler le long du conduit d'alimentation 13 et atteindre le premier réservoir 5 de l'hydro-module 4. 20 Les figures 5 à 7 représentent un cycle complet de rotation des hydro-modules 4 dans et hors du cours d'eau 8. La figure 5 représente l'hydro-module 4 avant son entrée dans l'eau du cours d'eau 8. De par la rotation dans le sens A, le fluide 6 contenu dans le deuxième réservoir 7 est progressivement transféré dans le premier réservoir 5 par l'intermédiaire du conduit 25 d'alimentation 13. De l'air peut aussi pénétrer dans le deuxième réservoir 7 par l'intermédiaire du conduit d'aération 12 pour permettre l'évacuation de fluide 6 hors du deuxième réservoir 7. La figure 6 représente l'hydro-module 4 pendant son passage dans l'eau du cours d'eau 8. Le premier réservoir 5 est rempli de fluide 6, le deuxième réservoir 7, était vide mais recommence à se remplir de fluide 6 de par la compression du premier réservoir 5 par la pression hydrostatique environnante et la tramée hydrodynamique D (voir la figure 4). De plus, quand les volets 11 se replient, l'eau du cours d'eau 8 se trouvant entre les volets 11 est expulsée dans la même direction mais en sens opposé E au déplacement en rotation A générant ainsi un mouvement de propulsion par réaction. La figure 7 représente l'hydro-module 4 avant sa sortie de l'eau du cours d'eau 8. Le premier réservoir 5 est presque vide tandis que le deuxième réservoir 7 est presque rempli. La figure 8 représente l'hydro-module 4 pendant son passage hors de l'eau du cours d'eau 8. Le premier réservoir 5 est complètement vide tandis que le deuxième réservoir 7 est complètement rempli. Un nouveau cycle de rotation peut ainsi démarrer.15 Nomenclature 1. dispositif 2. axe de rotation 3. moyeu 4. hydro-module 5. premier réservoir 6. fluide 7. deuxième réservoir 8. cours d'eau 10 9. plateforme 10. câbles 11. volets 12. conduit d'aération 13. conduit d'alimentation 15 14. électrovanne 15. structure portante 16. câbles d'amarrage 40. bord d'attaque 41. jupe de protection 20 110. axe parallèle 111. soufflet A: sens de rotation des hydro-modules B : direction et sens du courant Cl et C2: deux sens opposées 25 D: tramée hydrodynamique REVENDICATIONS1. Dispositif (1) hydroélectrique comportant : - une génératrice générant de l'énergie électrique à partir d'énergie cinétique de rotation d'un axe de rotation (2) horizontal maintenu par au moins un palier adapté ; - un moyeu (3) monté en rotation sur ledit axe de rotation (2) ; caractérisé en ce que ledit moyeu (3) porte au moins n hydro-modules (4), n étant supérieur ou égal à 2, préférentiellement également réparti autour dudit moyeu (3), chaque 10 hydro-module (4) comportant : - au moins un premier réservoir (5) compressible situé à une distance radiale L de l'axe de rotation (2) ; - au moins un deuxième réservoir (7) en communication hydraulique avec ledit premier réservoir (5) et à une distance 1 où 1 est inférieur à L; 15 - des moyens de compression dudit premier réservoir (5) pour repousser un fluide (6) contenu dans ce dernier en direction dudit deuxième réservoir (7). 2. Dispositif (1) hydroélectrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits hydro-modules (4) comportent au moins un volet (11) en rotation autour d'un axe parallèle (110) au plan de rotation dudit moyeu (3), préférentiellement deux volets (11). 20 3. Dispositif (1) hydroélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits hydro-modules (4) sont assimilables à des pales venant s'étendre sensiblement radialement par rapport à l'axe de rotation (2) dudit moyeu (3). 4. Dispositif (1) hydroélectrique selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes caractérisé en ce que lesdits hydro-modules (4) comportent un bord d'attaque (40) en partie avant en référence au sens de rotation dudit moyeu (3), préférentiellement, ledit bord d'attaque (40) est en forme de double biseau. 5. Dispositif (1) hydroélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit second réservoir (7) comporte un conduit d'aération(12), préférentiellement fermé par une soupape et/ou une membrane perméable à l'air et imperméable à l'eau. 6. Dispositif (1) hydroélectrique selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que ledit premier réservoir (5) est formé entre autres par au moins ledit volet (11) et un soufflet (111), ledit soufflet (111) étant préférentiellement constitué de polymère souple tel que du vitrimère souple et ledit volet étant préférentiellement constitué de polymère rigide tel que du vitrimère rigide. 7. Dispositif (1) hydroélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite communication hydraulique est assurée par un conduit d'alimentation (13), préférentiellement, ledit conduit d'alimentation comprend au moins une électrovanne (14), préférentiellement encore une électrovanne à guillotine. 8. Dispositif (1) hydroélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits hydro-modules (4) comprennent une jupe (41) de protection. 9. Dispositif (1) hydroélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits hydro-modules (4) sont portés par des structures portantes (15) ou flottantes. 10. Dispositif (1) hydroélectrique selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdits hydro-modules (4) sont positionnés sur lesdites structures portantes (15) 20 radialement et par paires diamétralement opposés, préférentiellement au nombre de huit dites paires.