Brevet FR3057306A1 — publié le 20180413

La présente invention concerne la conception d'un dispositif de pompage immergé tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues. Cette invention a pour vocation d'extraire de l'énergie de la houle ou des vagues et de convertir cette énergie en mouvement ou en énergie secondaire (énergie cinétique, énergie potentielle...) permettant, entre - autres applications, en association avec des générateurs ou des transducteurs appropriés, la conversion de l'énergie de la houle en énergie électrique ou mécanique. La plupart des dispositifs utilisant ou collectant et convertissant l'énergie de la houle sont des dispositifs de surface. Un certain nombre d'entre eux sont immergés (WO 2008/149084 A2, WO 95/08060, WO 97/37123, WO 2005/111411A1) et permettent, grâce à une chambre de conversion étanche remplie d'un gaz ou partiellement sous vide, de convertir les variations de pression générées en profondeur par la houle en surface. Quelques dispositifs (FR 1103752) utilisent une chambre de conversion ouverte. Ces dernières inventions souffrent d'une limitation de leur efficacité dans la mesure où un fluide compressible dans une chambre close ou ouverte en sa partie basse s'oppose au déplacement du système mobile en phase de compression. La présente invention est un dispositif immergé dont le rendement d'extraction et de conversion de l'énergie de la houle est augmenté par connexion de la chambre de conversion à un réservoir d'expansion ou à une zone de houle de hauteur différente de son lieu d'implantation (zones de houle en opposition de phase). La chambre de conversion du dispositif dont le volume intérieur est en contact avec le milieu extérieur (l'océan) par sa partie inférieure est chargée de convertir les variations de pression hydrostatique en profondeur, induites par la modification de hauteur de la colonne d'eau liée au passage des vagues au-dessus du dispositif immergé, en mouvement et en force. Cette conversion est réalisée par l'intermédiaire d'un flotteur interne à la chambre de conversion, animé d'un mouvement vertical alternatif sous l'effet des variations périodiques de pression au bas du dispositif Afin de ne pas avoir les inconvénients inhérents au dispositif relatif au brevet (FR 1103752) où les mouvements du flotteur ont une amplitude réduite (quelques centimètres pour une amplitude de vague de ± 0,5 m par exemple) du fait de la présence du gaz compressible emprisonné dans la partie supérieure de la chambre de conversion, la partie haute de la chambre de conversion du dispositif, objet de la 3057306 2 1 présente invention, est connectée, via une chambre intermédiaire, à un réservoir d'expansion ou une zone de houle différente de la zone d'implantation du dispositif. Dans le cas d'une connexion à un réservoir d'expansion, ce réservoir d'expansion est de forme quelconque et de volume adapté, il peut en particulier prendre la forme d'un 5 bassin ou d'un chenal à ciel ouvert. Il contient de l'eau de mer dont le niveau de la surface libre, lorsque le dispositif de pompage est à l'arrêt, est égal au niveau moyen de la surface de la mer. La section horizontale du réservoir d'expansion SR est beaucoup plus grande que la section de la chambre de conversion Sc permettant l'étalement du volume d'eau en provenance du dispositif avec une très faible variation 10 du niveau de l'eau dans le réservoir. Dans la configuration où le dispositif objet de ce brevet est connecté avec un réservoir d'expansion, l'amplitude de déplacement du flotteur atteint des valeurs proches de la moitié de l'amplitude crête-crête des vagues de surface. Dans la configuration où le dispositif est connecté à une zone de houle en opposition de phase 15 avec la houle du lieu d'implantation de le chambre de conversion, l'amplitude de déplacement du flotteur atteint des valeurs proches de l'amplitude crête-crête des vagues de surface comme nous le verrons plus loin dans la description détaillée de réalisations et du fonctionnement de tels dispositifs. Cette nouvelle configuration conduit ainsi à un accroissement considérable du rendement d'extraction et de 20 conversion de l'énergie de la houle de surface par rapport aux systèmes antérieurs où les pièces mobiles sous l'effet des variations de pression générées par les vagues (membranes, flotteurs...) sont animées d'un mouvement très inférieurs à l'amplitude des vagues. Le dispositif de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou 25 des vagues est constitué d'un Système Intermédiaire noté (SI), d'un Système d'Extraction et de Conversion noté (SEC) et d'une canalisation qui permet sa connexion à un réservoir d'expansion ou une zone de houle différente de la zone d'implantation du (SEC). Une coupe médiane d'un premier exemple de réalisation du dispositif est 30 présentée sur la figure 1. Le système Intermédiaire (SI) est constitué de la chambre intermédiaire (1), de forme quelconque (cubique, cylindrique, sphérique...), qui est représentée sur la figure 1 par un cylindre de longueur LI et de section interne Si. La chambre (1) est 3057306 3 1 partiellement emplie d'un gaz compressible, qui peut être avantageusement de l'air, à la pression d'immersion dans sa partie haute et d'un volume d'eau complémentaire dans sa partie basse. Le Système d'Extraction et de Conversion (SEC) est constitué : 5 d'une chambre de conversion (2), de forme tubulaire, de longueur Lc, de section Sc (Sc REVENDICATIONS1) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues pour compression et transfert de fluide utilisant pour fonctionner les variations de la poussée d'Archimède, agissant sur un flotteur, consécutives aux variations de pression générées par la houle ou les vagues. Dispositif constitué d'un système intermédiaire (SI) comprenant une chambre (1), de longueur LI et de section SI adaptées, remplie en partie basse d'eau et en partie haute de gaz compressible dans les proportions nécessaires au bon fonctionnement du dispositif, connectée en sa partie basse à un réservoir d'expansion (15) de section SR via une canalisation de grand diamètre (13) et en communication par sa partie haute avec la partie haute de la chambre (2) du Système d'Extraction et de Conversion (SEC) consistant en une cuve tubulaire, de longueur Lc et de section SC 2) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues selon la revendication (1) caractérisé en ce que le niveau de la 25 surface libre de l'eau dans le réservoir d'expansion (15) est le niveau moyen de la mer du lieu d'immersion. (3) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le (SI) et le (SEC) ont la même architecture. 30 (4) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la 3057306 21 1 houle ou des vagues selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le réservoir d'expansion (15) est connecté, et donc commun, à plusieurs dispositifs immergés d'extraction et de conversion de l'énergie de la houle. (5) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé 5 en ce que le réservoir d'expansion (15) est flottant à la surface de l'océan. (6) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues selon les revendications (1 à 4) caractérisé en ce que le réservoir d'expansion (15) est construit sur le littoral. (7) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la 10 houle ou des vagues selon les revendications (1 à 4) caractérisé en ce que le réservoir d'expansion (15) est immergé sur le fond océanique. (8) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues selon les revendications (1, 2, 3, 4, 6 et 7) caractérisé en ce que le réservoir d'expansion (15) a son niveau d'eau ajusté en fonction des marées par une 15 mise en communication avec l'océan par des ouvertures ou canalisations (17) de quelques centimètres de rayon. (9) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues selon les revendications (1 et 3) caractérisé en ce que le (SI) est connecté non plus à un réservoir d'expansion mais à une zone de houle différente de la 20 zone d'immersion par la canalisation (13). (10) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que plusieurs chambres de transfert et de compression (5) sont installées dans les systèmes (SI) et (SEC). (11) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les chambres de transfert et de compression (5) ont leur partie mobile constituée par une partie du flotteur (4). (12) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la 30 houle ou des vagues selon l'une quelconque des revendications caractérisé en ce que le 3057306 22 1 l'alimentation du (SEC) et du (SI) est inversée, la canalisation (13) implantée sur le système (SEC) et la canalisation (3) sur le système (SI). (13) Dispositif immergé de pompage tirant son énergie de fonctionnement de la houle ou des vagues selon les revendications (1, 3, 9, 10, 11 et 12) caractérisé en ce que 5 le (SI) et le (SEC) sont implantés dans des zones de houles différentes. 10 15 20 2530