Brevet FR3133218A1 — publié le 20230908

Système de génération d’électricité (0) comprenant un système d’amarrage subaquatique (S0), un générateur d’électricité (1) et une interface de liaison mécanique (Ln) disposée entre le système d’amarrage subaquatique (S0) et le générateur d’électricité (1). L’interface de liaison mécanique (Ln) est adaptée pour permettre l’orientation du générateur d’électricité (1) vis-à-vis du système d’amarrage (S0) tout autour d’un axe principal d’orientation (Z-Z) défini par l’interface de liaison mécanique (Ln), l’interface de liaison mécanique et le générateur d’électricité formant un ensemble ayant une flottabilité positive. FIGURE DE L’ABREGE : Fig. 1 Système de génération d’électricité. La présente invention concerne le domaine des systèmes de génération d’électricité destinés à être immergés dans un écoulement subaquatique pour y collecter de l’énergie mécanique pour produire de l’électricité. ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Il est connu, par exemple du document brevet WO2012123465A2 du même inventeur, différents modèles de systèmes de génération d’électricité, aussi appelés hydroliennes. Ces systèmes sont adaptés à une grande variété d’écoulements, y compris des écoulements variables en vitesse et en direction. Il serait toutefois souhaitable d’augmenter la quantité d’énergie collectée dans un écoulement ayant une grande variabilité de vitesse et de direction. OBJET DE L’INVENTION Un objet de l’invention est de fournir un système de génération d’électricité résolvant tout ou partie des inconvénients précités de l’art antérieur. A cet effet, selon un premier aspect, l’invention concerne un système de génération d’électricité comprenant un système d’amarrage subaquatique doté d’une pluralité de lignes d’amarrage, un générateur d’électricité et une interface de liaison mécanique disposée entre le système d’amarrage subaquatique et le générateur d’électricité pour les relier l’un à l’autre, le générateur d’électricité étant adapté à produire de l’électricité à partir d’une énergie mécanique captée dans un écoulement de fluide autour dudit générateur d’électricité. Le système de génération d’électricité selon le premier aspect de l’invention est essentiellement caractérisé en ce que chaque ligne d’amarrage comporte une partie supérieure attachée à l’interface de liaison et une partie inférieure, les parties inférieures des lignes d’amarrage étant destinées à être fixées en des points fixes subaquatiques, l’interface de liaison mécanique étant adaptée pour permettre l’orientation du générateur d’électricité vis-à-vis du système d’amarrage tout autour d’un axe principal d’orientation défini par l’interface de liaison mécanique, l’interface de liaison mécanique et le générateur d’électricité formant un ensemble ayant une flottabilité positive telle que lorsque les parties inférieures des lignes d’amarrage sont attachées aux points fixes subaquatiques et que ledit ensemble se trouve immergé, ledit ensemble à flottabilité positive s’étend au-dessus d’un plan de fond passant par au moins trois desdits points fixes subaquatiques et exerce des efforts de traction sur plusieurs desdites lignes d’amarrage. Le générateur d’électricité est ainsi mécaniquement relié au système d’amarrage exclusivement via l’interface de liaison. L’interface de liaison mécanique forme une liaison pivot autour de l’axe principal ce qui permet une orientation du générateur d’électricité à 360° pour suivre la direction de l’écoulement. La flottabilité positive de l’ensemble formé par l’interface de liaison mécanique et le générateur d’électricité permet de générer un effort tendant à positionner l’interface de liaison mécanique et le générateur à une hauteur stable au-dessus dudit plan de fond subaquatique. Plus la flottabilité positive de cet ensemble est importante et plus l’interface de liaison mécanique sera stable dans l’écoulement à une hauteur prédéterminée par rapport au fond. Dans un mode de réalisation préférentiel, ladite interface de liaison mécanique comporte une première partie à laquelle sont attachées lesdites parties supérieures des lignes d’amarrage et une seconde partie orientable par rapport à la première partie tout autour dudit axe principal d’orientation, le générateur d’électricité étant exclusivement attaché à la seconde partie orientable. Ce mode de réalisation permet d’avoir : - d’une part une première partie de l’interface de liaison qui est dédiée à la liaison avec le système d’amarrage et au positionnement de l’axe principal d’orientation par rapport au fond; et - d’autre part une seconde partie orientable de l’interface de liaison qui est dédiée à la fixation et à l’orientation du générateur d’électricité autour de l’axe principal d’orientation. Selon ce mode de réalisation préférentiel, il est aussi possible de faire en sorte que le générateur d’électricité comporte : - un support de la membrane fixé sur la seconde partie orientable de l’interface de liaison de manière à réaliser ladite attache du générateur d’électricité à ladite seconde partie orientable ; - au moins une membrane ayant un bord amont et un bord aval, la membrane étant attachée au support de la membrane via au moins un système d’accroche autorisant une orientation d’une portion amont de la membrane par rapport audit support de membrane autour d’au moins une direction transversale de la membrane qui est perpendiculaire à une direction longitudinale de la membrane, la membrane étant adaptée à onduler selon la direction longitudinale de la membrane lorsqu’elle est plongée dans un écoulement d’eau s’écoulant essentiellement du support de membrane vers le bord aval de la membrane ; le générateur d’électricité comprenant au moins un module de génération d’électricité fonctionnellement relié à ladite membrane pour générer une tension électrique en réponse à un mouvement d’ondulation de la membrane selon sa direction longitudinale, le générateur d’électricité présentant une partie portée qui est attachée au support de membrane via le système d’accroche, cette partie portée comportant au moins la membrane et ledit au moins un module de génération d’électricité, la partie portée ayant une masse volumique propre égale à 1000 Kg/m3 à plus ou moins 30%, ladite interface de liaison mécanique et ledit support de membrane forment ensemble une partie portante de masse volumique strictement inférieure à la masse volumique de la partie portée. Ainsi, la partie portante formée de l’interface de liaison mécanique et du support de membrane a une masse volumique inférieure à la masse volumique de la partie portée, la partie portante agissant comme un flotteur stable permettant de positionner la partie portée dont la densité est proche de celle de l’eau à plus ou moins 30%. Grâce à ces caractéristiques, on augmente la stabilité du système de génération d’électricité y compris des courants marins complexes et variables en termes de direction et d’intensité. Ce système de génération d’électricité selon l’invention a : - une plus grande stabilité statique et dynamique ; - une meilleure stabilité en position vis-à-vis de points fixes du fond subaquatique (position bathymétrique) ce qui facilite sa localisation dans l’espace et permet une optimisation du volume d’emprise sous-marine du système selon l’invention ; et - une meilleure stabilité de l’incidence du générateur d’électricité en tangage, roulis, lacet dans l’écoulement. Selon un second aspect, l’invention concerne aussi un ensemble comprenant un système de génération d’électricité selon l’un quelconque des modes de réalisation décrits ou revendiqués dans la présente demande et des moyens d’ancrage définissant chacun au moins un point fixe subaquatique, chaque partie inférieure d’une desdites lignes d’amarrage étant fixée sur l’un des points fixes subaquatiques qui lui est associé. Ce mode de réalisation illustre la manière de positionner le système de génération dans l’environnement subaquatique à l’aide de moyens d’ancrage respectivement reliés aux parties inférieures des lignes d’amarrage. Cet ensemble selon l’invention présente tous les avantages associés au système de génération d’électricité selon l’invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la illustre d’une part une vue d’ensemble en perspective du système de génération d’électricité 0 selon l’invention alors qu’il est déployé et mis en place à l’aide d’un bateau 100 sur le fond subaquatique F et d’autre part une vue de détail du système de génération d’électricité 0 selon l’invention dont les parties inférieures des lignes d’amarrage S31, S32, S33 sont amarrées sur des moyens d’ancrage qui définissent des points fixe subaquatique Pt1, Pt2, Pt3 ; la illustre d’une part une vue en perspective de l’ensemble selon l’invention comprenant le système de génération d’électricité 0 selon l’invention à l’aide de moyens d’ancrage X1, X2, X3, X4, posés sur le fond F et d’autre part une vue détaillée en perspective d’une partie supérieure du système de génération d’électricité 0 selon l’invention ; la est une vue de côté d’une partie supérieure du système de génération d’électricité 0 selon l’invention avec son générateur d’électricité 1 qui comporte une membrane ondulante 3 portant des modules de génération d’électricité 5, ce générateur 1 étant orientable tout autour de l’axe principal d’orientation Z-Z ; la est une vue de côté détaillant la zone de la partie supérieure du système de génération d’électricité 0 selon l’invention à l’endroit de la jonction entre l’interface de liaison Ln et le support flottant 2 qui appartient au générateur d’électricité 1 ; la est une vue de devant de la zone de la partie supérieure du système de génération d’électricité 0 illustré à la ; la est une vue éclatée de la zone de jonction entre l’interface de liaison mécanique Ln et le support 2 du générateur d’électricité 1 du système de génération d’électricité 0 selon l’invention ; la est une vue en perspective du dessus du générateur d’électricité 1 montrant la liaison mécanique entre la membrane 3 et les modules de génération d’électricité 5. Système de génération d’électricité (0) comprenant un système d’amarrage subaquatique (S0) doté d’une pluralité de lignes d’amarrage (S31, S32, S33, S34), un générateur d’électricité (1) et une interface de liaison mécanique (Ln) disposée entre le système d’amarrage subaquatique (S0) et le générateur d’électricité (1) pour les relier l’un à l’autre, le générateur d’électricité (1) étant adapté à produire de l’électricité à partir d’une énergie mécanique captée dans un écoulement (E) de fluide autour dudit générateur d’électricité (1), caractérisé en ce que chaque ligne d’amarrage (S31, S32, S33, S34) comporte une partie supérieure attachée à l’interface de liaison (Ln) et une partie inférieure, les parties inférieures des lignes d’amarrage étant destinées à être fixées en des points fixes subaquatiques (Pt1, Pt2, Pt3, Pt4), l’interface de liaison mécanique (Ln) étant adaptée pour permettre l’orientation du générateur d’électricité (1) vis-à-vis du système d’amarrage (S0) tout autour d’un axe principal d’orientation (Z-Z) défini par l’interface de liaison mécanique (Ln), l’interface de liaison mécanique et le générateur d’électricité formant un ensemble ayant une flottabilité positive telle que lorsque les parties inférieures des lignes d’amarrage sont attachées aux points fixes subaquatiques (Pt1, Pt2, Pt3, Pt4) et que ledit ensemble se trouve immergé, ledit ensemble à flottabilité positive s’étend au-dessus d’un plan de fond (F) passant par au moins trois desdits points fixes subaquatiques (Pt1, Pt2, Pt3, Pt4) et exerce des efforts de traction sur plusieurs desdites lignes d’amarrage (S31, S32, S33, S34). Système de génération d’électricité (0) selon la revendication 1, dans lequel ladite interface de liaison mécanique (Ln) comporte une première partie (Ln1) à laquelle sont attachées lesdites parties supérieures des lignes d’amarrage (S31, S32, S33, S34) et une seconde partie (Ln2) orientable par rapport à la première partie (Ln1) tout autour dudit axe principal d’orientation (Z-Z), le générateur d’électricité (1) étant exclusivement attaché à la seconde partie orientable (Ln2). Système de génération d’électricité (0) selon la revendication 2, dans lequel le générateur d’électricité (1) comporte : - un support de la membrane (2) fixé sur la seconde partie orientable (Ln2) de l’interface de liaison (Ln) de manière à réaliser ladite attache du générateur d’électricité (1) à ladite seconde partie orientable (Ln2) ; - au moins une membrane (3) ayant un bord amont (3a) et un bord aval (3b), la membrane (3) étant attachée au support de la membrane (2) via au moins un système d’accroche (4) autorisant une orientation d’une portion amont de la membrane par rapport audit support de membrane (2) autour d’au moins une direction transversale (Y-Y) de la membrane (3) qui est perpendiculaire à une direction longitudinale (D) de la membrane, la membrane étant adaptée à onduler selon la direction longitudinale (D) de la membrane (3) lorsqu’elle est plongée dans un écoulement (E) d’eau s’écoulant essentiellement du support de membrane (2) vers le bord aval (3b) de la membrane ; le générateur d’électricité (1) comprenant au moins un module de génération d’électricité (5) fonctionnellement relié à ladite membrane (3) pour générer une tension électrique en réponse à un mouvement d’ondulation de la membrane (3) selon sa direction longitudinale (D), le générateur d’électricité (1) présentant une partie portée (30) qui est attachée au support de membrane (2) via le système d’accroche (4), cette partie portée (30) comportant au moins la membrane (3) et ledit au moins un module de génération d’électricité (5), la partie portée (30) ayant une masse volumique propre égale à 1000 Kg/m3 à plus ou moins 30%, ladite interface de liaison mécanique (Ln) et ledit support de membrane (2) forment ensemble une partie portante de masse volumique strictement inférieure à la masse volumique de la partie portée. Système de génération d’électricité (0) selon la revendication 3, dans lequel le générateur d’électricité (1), comporte une pluralité de lames flexibles (9) et élastiques, chaque lame flexible (9) étant disposée entre une zone amont de la membrane (3a) et ledit support de la membrane (2) et étant agencée pour s’opposer au rapprochement de la membrane (3) vis-à-vis dudit support de la membrane (2) et les lames flexibles (9) exerçant ensemble un effort élastique de rappel du bord amont (3a) de membrane vers une position prédéfinie de repos par rapport au support de membrane (2). Système de génération d’électricité (0) selon la revendication 4, dans lequel chaque lame flexible (9) de la pluralité de lames (9) a une première extrémité montée en encastrement vis-à-vis du support de membrane (2) et une seconde extrémité montée en encastrement vis-à-vis d’au moins une pièce de liaison (10) assujettie à la membrane (3) au niveau de la zone amont de la membrane. Système de génération d’électricité (0) selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, comportant en outre des moyens de limitation d’éloignement (61, 62) adaptés à limiter l’éloignement entre le bord amont (3a) de la membrane et le bord aval (3b) de la membrane (3), ces moyens de limitation de l’éloignement (61, 62) étant agencés de manière que la distance d’éloignement mesurée en ligne droite entre le bord amont (3a) et le bord aval (3b) de la membrane (3) soit inférieure à la longueur la plus courte de la membrane (3) mesurée contre une face de la membrane, en suivant cette face, entre le bord amont (3a) et le bord aval (3b) de la membrane. Système de génération d’électricité (S0) selon la revendication 6, dans lequel les moyens de limitation de l’éloignement (61, 62) entre le bord amont de la membrane et le bord aval de la membrane comprennent des premier et second liens souples (61, 62), le premier lien souple (61) ayant une première extrémité attachée au support de membrane (2) et une seconde extrémité attachée à une première extrémité d’une traverse aval (7) qui s’étend parallèlement au bord aval de la membrane et la membrane étant fixée à cette traverse aval (7), ledit second lien souple ayant une première extrémité attachée au support de membrane (2) et une seconde extrémité attachée à une seconde extrémité de la traverse aval (7). Système de génération d’électricité (S0) selon l’une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel le support (2) a la forme d’une aile ayant un bord d’attaque (2a) et un bord de fuite (2b) agencé pour générer un effort de portance de l’interface de liaison (Ln) croissant avec une vitesse d’écoulement de fluide autour du support (2) allant du bord d’attaque (2a) vers le bord de fuite (2b). Système de génération d’électricité (S0) selon l’une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel chaque au moins un module de génération d’électricité (5) est relié fonctionnellement à la membrane (3), à distance d’une fibre neutre de la membrane (3) de manière que lorsque la membrane ondule selon sa direction longitudinale (D), des tensions électriques apparaissent aux bornes de bobinages de chaque au moins un module de génération d’électricité (5). Système de génération d’électricité (S0) selon l’une quelconque des revendications 2 à 9, dans lequel l’interface de liaison mécanique (Ln) comprend une couronne d’orientation (Lnz) creuse en son centre et qui définit ledit axe principal d’orientation (Z-Z). Système de génération d’électricité (S0) selon la revendication 10, comprenant des éléments de transfert d’énergie électrique reliés électriquement, d’un côté audit au moins un module de génération d’électricité (5) et d’un autre côté à une interface de liaison avec un réseau électrique externe au système de génération d’électricité (0), certains au moins de ces éléments de transfert d’énergie électrique passant au travers d’un passage creux traversant ladite couronne d’orientation (Lnz) en son centre. Système de génération d’électricité (S0) selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11, dans lequel l’interface de liaison mécanique (Ln) comporte un plateau (Pt) depuis lequel s’étendent une pluralité de pieds rigides (Px1, Px2, Px3, Px4) allant en s’écartant les uns des autres en s’éloignant du plateau (Pt), chaque pied rigide étant fixe par rapport au plateau (Pt) et chacun de ces pieds ayant une extrémité distante du plateau, une première desdites lignes d’amarrage (S331) ayant sa partie supérieure attachée à l’extrémité distante d’un premier desdits pieds rigides, une deuxième desdites lignes d’amarrage (S32) ayant sa partie supérieure attachée à l’extrémité distante d’un deuxième desdits pieds rigides, une troisième desdites lignes d’amarrage (S33) ayant sa partie supérieure attachée à l’extrémité distante d’un troisième desdits pieds rigides. Système de génération d’électricité (S0) selon l’une la revendications 12, dans lequel chacune des lignes d’amarrage s’étend en longueur selon un axe de ligne (Xs1, Xs2, Xs3, Xs4) qui lui est propre, ces axes de ligne se croisant en un point de croisement (Pnx) situé sur l’axe principal d’orientation. Système de génération d’électricité (S0) selon l’une la revendications 13 combinée à la revendication 3, dans lequel ledit point de croisement (Pnx) est placé entre des plans inférieur et supérieur parallèles entre eux, le plan supérieur étant défini contre une face supérieure dudit support de membrane (2) et le plan inférieur étant défini contre une face inférieure dudit support de membrane (2). Système de génération d’électricité (S0) selon l’une la revendications 1 à 14, comportant également des lignes d’écartement (Le1, Le2, Le3, Le4), chaque ligne d’écartement donnée étant reliée à une paire de lignes d’amarrage correspondant à cette ligne d’écartement donnée de manière à définir une distance maximale d’éloignement entre les parties inférieures de cette une paire de lignes d’amarrage (S31, S32, S33, S34). Système de génération d’électricité (0) selon l’une quelconque des revendications 1 à 15 combinée à la revendication 3, dans lequel le système d’amarrage subaquatique (S0) et le générateur d’électricité (1) sont agencés pour que lorsque le système de génération d’électricité (0) est plongé dans une colonne d’eau avec une vitesse d’écoulement d’eau dans la colonne inférieure à 0,5 m/s avec une orientation de la direction de l’écoulement (E) sensiblement horizontale à plus ou moins 5° d’angle près par rapport à un plan exactement horizontal alors ledit axe principal d’orientation (Z-Z) est perpendiculaire à la direction d’écoulement (E) à plus ou moins 20° d’angle près. Ensemble comprenant un système de génération d’électricité (0) selon l’une quelconque des revendications 1 à 16 et des moyens d’ancrage (X1, X2, X3, X4) définissant chacun au moins un point fixe subaquatique (Pt1, Pt2, Pt3, Pt4), chaque partie inférieure d’une desdites lignes d’amarrage étant fixée sur l’un des points fixes subaquatiques (Pt1, Pt2, Pt3, Pt4) qui lui est associé.