Brevet FR3082893A1 — publié le 20191227

La présente invention se rapporte à un dispositif de type éolienne pour la production d'énergie. Les sources d'énergie renouvelables, tels le soleil ou le vent, ont pour principal 15 inconvénient leur variabilité. Leur production d'énergie n'est pas constante et généralement pas en concordance avec une demande pour cette énergie. Les éoliennes sont notamment soumises aux variations de direction et d'intensité du vent. 20 L'invention a pour but de proposer un dispositif de production d'énergie, à partir d'une source d'énergie renouvelable qui permette d'avoir une production d'énergie plus régulière. Pour atteindre son but, l'invention propose une éolienne montée en rotation 25 autour d'un axe principal vertical, caractérisée en ce qu'elle comprend, montée sur une structure mobile selon un sens de rotation principal autour de l'axe principal - au moins deux godets ; - au moins deux pales ; et, 30 - au moins deux cylindres ; - 1 - - 2 - les godets formant ensemble un rotor de type Savonius ; les pales constituant ensemble une éolienne de type Darrieus; et, chaque cylindre étant de révolution autour d'un axe secondaire respectif, déporté radialement relativement à l'axe principal, le cylindre comprenant un moteur pour l'entrainer en rotation autour de son axe secondaire de sorte qu'il puisse produire un effet Magnus propre à entraîner la structure mobile selon le sens de rotation principal. Les axes sont avantageusement verticaux. Ainsi disposée, une telle éolienne permet de profiter du vent quelle que soit sa direction. Il n'y a pas besoin de la réorienter, comme ce serait le cas pour une éolienne dont l'axe de rotation est horizontal. De préférence, le parcours des godets en rotation est inscrit dans le parcours des pales en rotation. De préférence aussi, le parcours des pales en rotation est inscrit dans le parcours des cylindres en rotation autour de l'axe principal. Les pales peuvent êtres des pales rectilignes. Elles peuvent avoir une hauteur, mesurée selon l'axe principal, supérieure à la hauteur des godets mesurée selon l'axe principal. De préférence, l'éolienne comprend quatre godets, régulièrement répartis autour de l'axe principal. De préférence aussi, l'éolienne comprend deux pales disposées diamétralement symétriques de part et d'autre de l'axe principal. - 3 - De préférence encore, l'éolienne comprend deux cylindres disposés diamétralement symétriques de part et d'autre de l'axe principal, de préférence en alternance avec les pales. 5 Avantageusement, les godets sont conçus de sorte qu'ils peuvent prendre une position fermée, dans laquelle ils forment un cylindre fermé autour de l'axe central et une position ouverte, dans laquelle le cylindre est ouvert, chaque godet étant articulé sur la structure rotative, de sorte qu'il est mobile sous l'action antagoniste de la force centrifuge et de moyens de rappel, le cylindre 10 se fermant à mesure qu'augmente la vitesse de rotation de la structure rotative. De tels godets permettent de réduire leur tramée lorsque les vents sont importants. 15 Avantageusement, l'éolienne comprend des moyens pour être montée ou descendue selon son axe principal, par exemple pour être escamotée dans un abri ou dans un sol, notamment en cas de vitesse de vent supérieure à une vitesse donnée. 20 Plusieurs modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure unique est une vue schématique et en perspective d'une éolienne selon l'invention. 25 La figure illustre une éolienne 1 selon l'invention. Cette éolienne comprend un mat 2 et une voilure 3. Le mat s'étend selon un axe principal sensiblement vertical X 1 . La voilure est fixée à un arbre 4, en tête du mat 2 ; elle est montée mobile en rotation R3 autour de l'axe principal Xl. En tournant autour de l'axe - 4 - X1 , la voilure 3 entraîne l'arbre 4. L'arbre 4 est prévu pour entraîner, au moins indirectement, un générateur d'électricité. La voilure 3 comprend une structure de support 6. La structure 6 comprend un 5 support inférieur 6A et un support supérieur 6B, chacun en forme de croix, superposés l'un avec l'autre. Chaque support 6A, 613 comprend quatre branches 7 s'étendant radialement relativement à l'axe principal X1 . Chaque branche forme avec ses voisines un angle sensiblement égal à 90 degrés. Deux des branches sont de grandes branches 7A, s'étendant dans le prolongement l'une 10 de l'autre. Les deux autres branches sont de petites branches 7B, c'est-à-dire des branches moins longues que les grandes branches 7A ; les deux petites branches s'étendent dans le prolongement l'une de l'autre. La voilure comprend en outre trois types de propulseurs : 15 - un premier propulseur 11 de type Savonius ; - un deuxième propulseur 12 de type Darrieus ; et, - un troisième propulseur 13 de type Magnus. Dans l'exemple illustré, le premier propulseur 11 comprend quatre godets 21 20 sensiblement identiques. Chaque godet comprend une paroi verticale qui est une portion de cylindre creux, latéralement limitée par deux génératrices verticales de ce cylindre séparées par un angle de 90° autour de l'axe de ce cylindre. 25 Chaque godet 21 est monté entre deux branches 7 respectives superposées ; il est monté en rotation autour d'un axe de godet X21 respectif, vertical, porté par les branches superposées. Les godets sont disposés de sorte qu'ils peuvent prendre une première position, "ouverte" illustrée à la figure, dans laquelle ils offrent une prise au vent adaptée à faire tourner l'éolienne 1, et une position "fermée", non représentée. Dans la position fermée, les godets forment - 5 - ensemble un cylindre, de sorte qu'ils offrent une prise minimale au vent, sans influence sur la propulsion de l'éolienne. Le premier propulseur comprend des moyens de fermeture automatique pour 5 les godets de sorte que lorsque la vitesse de rotation de l'éolienne augmente, les godets tendent à passer de la position ouverte à la position fermée, de préférence sous l'effet de la force centrifuge. Une vitesse de rotation limite est définie, au-delà de laquelle le premier propulseur 11 est en position fermée, de sorte qu'il n'oppose pas de résistance à la rotation de l'éolienne 1, entraînée par 10 les autres propulseurs 12, 13. Le deuxième propulseur 12 comprend des pales 22 disposées verticalement aux extrémités des petites branches 7B, au-delà de l'axe X21 du godet 21 correspondant. Chaque pales 22 est formée en trois portions 22A, 22B, 22C 15 sensiblement identiques entre elles et disposées dans le prolongement vertical l'une de l'autre. Une première portion 22A est disposée sous la branche la plus inférieure 73, une deuxième portion 22B est disposée entre les deux branches 7B, et, la troisième portion 22C est disposée au-dessus de la branche 7B supérieure. 20 Le troisième propulseur 13 comprend deux cylindres verticaux 23. Chaque cylindre 23 est disposé entre deux extrémités de grandes branches 7A respectives, au-delà de l'axe X21 du godet 21 correspondant ; il est de révolution autour d'un axe vertical X23 porté par les extrémités des branches 25 7A correspondantes. 11 est en outre monté en rotation relativement aux branches 7A respectives, autour de cet axe de cylindre X23. Le troisième propulseur 13 comprend deux moteurs 15 électriques. Chaque moteur entraine en rotation un cylindre 23 respectif autour de son axe X23. 11 - 6 - est alimenté par de l'électricité fournie par l'éolienne 1. Dans l'exemple illustré, chaque moteur est disposé sous le cylindre correspondant. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation préférés qui viennent d'être décrits, mais au contraire l'invention est définie par les revendications qui suivent. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de 10 l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Ainsi, le nombre de godets, de pales ou de cylindres n'est pas limité aux exemples donnés. Il peut, par exemple, y avoir deux ou trois godets, trois ou quatre pales, ou trois ou quatre cylindres, de préférence régulièrement répartis is autour de l'axe vertical de l'éolienne. En outre, les formes et les dimensions des godets, pales ou cylindres peuvent aussi différer des exemples décrits. Ainsi, les cylindres et/ou les godets peuvent être de la même hauteur que les pales. Aussi, les godets peuvent êtres 20 des portions de sphère au lieu d'être des portions de cylindre. Une telle éolienne selon l'invention se révèle particulièrement avantageuse. En effet, elle fonctionne sur une plage de vitesse élargie. Les godets pet mettent de profiter de vents faibles et de faire "démarrer l'éolienne", les pales permettant 25 de profiter de vents plus puissants. L'effet Magnus est particulièrement avantageux aux vitesses les plus importantes ; en augmentant la vitesse de rotation de l'éolienne par l'effet Magnus, les cylindres augmentent le rendement des pales. Les moteurs permettant la rotation propre des cylindres sont avantageusement de petits moteurs électriques alimentés par de 30 l'électricité produite par l'éolienne. - 7 - En outre, l'inversion du sens de rotation des cylindres permet d'inverser l'effet Magnus et donc de freiner l'éolienne, et donc de réguler sa vitesse de rotation autour de l'axe principale, notamment lorsque le vent est proche de la limite admissible pour le fonctionnement de l'éolienne. - 8 REVENDICATIONSL Eolienne (1), notamment pour produire de l'énergie électrique, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure mobile de support (6) montée en rotation autour d'un axe principal vertical (X1), et, montée sur ladite structure : - au moins deux godets (21) ; - au moins deux pales (22) ; et, - au moins deux cylindres (23) ; les godets formant un premier propulseur (11), de type Savonius, les pales constituant un deuxième propulseur (12), de type Darrieus, et, les cylindres formant un troisième propulseur (11), de type Magnus. 2. Eolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le parcours des godets (21) en rotation autour de l'axe principal (X1) est inscrit dans le parcours des pales (22) en rotation autour dudit axe principal (X1). 3. Eolienne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le parcours des pales en rotation autour de l'axe principal (X1) est inscrit dans le parcours des cylindres en rotation autour de l'axe principal (XI). 4. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les pales sont des pales rectilignes, de préférence disposées verticalement. 5. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les pales ont une hauteur, mesurée selon l'axe principal, supérieure à la hauteur des godets mesurée selon l'axe principal. 6. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend quatre godets, régulièrement répartis autour de l'axe principal. -9- 7. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend deux pales disposées diamétralement symétriques de part et d'autre de l'axe principal. 8. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend deux cylindres disposés diamétralement symétriques de part et d'autre de l'axe principal, de préférence en alternance avec les pales. to 9. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les godets (21) sont conçus de sorte qu'ils peuvent prendre une position fermée, dans laquelle ils foiment un cylindre fermé autour de l'axe central et une position ouverte, dans laquelle le cylindre est ouvert, chaque godet étant articulé sur la structure (6), de sorte qu'il est mobile de préférence 15 sous l'action antagoniste de la force centrifuge et de moyens de rappel, le cylindre se fermant à mesure qu'augmente la vitesse de rotation de la structure rotative. 10. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle 20 comprend des moyens pour être montée ou descendue selon son axe principal, par exemple pour être escamotée dans un abri ou dans un sol, notamment en cas de vitesse de vent supérieure à une vitesse donnée.