Brevet FR3140858A1 — publié le 20240419

Installation flottante ou semi-submersible avec éolienne Installation flottante ou semi-submersible (1) comprenant un pont (2), une coque (3), avec le pont recouvrant la coque de manière à former un espace clos compartimenté par des cloisons (4), et une éolienne (5) présentant un mât dont la base (6) est située au-dessous du pont et fixée à au moins deux des dites cloisons (4) au moyen d’un système de fondation (7) comprenant des espaces libres (9), (10). Figure pour l'abrégé : 3 Installation flottante ou semi-submersible avec éolienne La présente invention est relative aux installations flottantes ou semi-submersibles comprenant une coque et une éolienne ancrée dans la coque. De nombreuses unités d’exploitation et de production en mer existent, notamment pour l’extraction de pétrole et de gaz. Ces unités ont souvent la forme de coque de navire et sont amarrées de manière permanente sur le lieu de production. Les besoins en énergies sont alors prodigués par des équipements qui consistent généralement en des générateurs d’énergie mécanique ou électrique, de type moteurs à pistons ou turbine à gaz, éventuellement associés à des alternateurs. Ces solutions habituelles présentent l’inconvénient, soit de nécessiter l’importation de combustibles tels que l’essence, le gazole ou le gaz, soit d’autoconsommer une partie de leur production d’hydrocarbure. De plus, ces solutions habituelles de génération d’énergie occupent de l’espace dans la coque ou sur le pont de celle-ci, augmentant ainsi les besoins en volume ou en espace, au détriment respectif des volumes de stockage dans la coque ou de la place pour les procédés de conditionnement sur le pont pour une taille donnés de coque, ou bien nécessitent une coque plus grande. Partant de là, un problème qui se pose est de fournir une installation flottante ou semi-submersible comprenant un moyen de produire de l’énergie occupant une place limitée dans ladite installation. Une solution de la présente invention est une installation flottante ou semi-submersible 1 comprenant un pont 2, une coque 3, avec le pont recouvrant la coque de manière à former un espace clos compartimenté par des cloisons 4, et une éolienne 5 présentant un mât dont la base 6 est située au-dessous du pont et fixée à au moins deux des dites cloisons 4 au moyen d’un système de fondation 7 comprenant des espaces libres 9, 10. Dans le cadre de l’invention, on entendra par « coque » l’enveloppe du bateau située sous le pont. De même, on entendra par « espaces libres » des espaces non occupés par la structure du système de fondation ou par la base du mât de l’éolienne. Avantageusement, les espaces libres dans le système de fondation représentent entre 50 et 75% du volume du système de fondation. Soulignons que ces pourcentages ne tiennent pas compte du volume compris entre la coque et le système de fondation étant donné que ce volume ne fait pas parti du système de fondation. L’éolienne 5 sera de préférence orientable de manière à orienter les pâles de l’éolienne en fonction du vent. Par ailleurs, l’installation pourra être de préférence mobile de manière à assurer également un alignement partiel de l’éolienne aux conditions de vent existantes. La figure 1A représente une vue de côté d’une installation selon l’invention. La figure 1B représente plus spécifiquement une vue d’une coupe transversale du système de fondation 7 fixé dans deux cloisons 4. Selon le cas, l’installation selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous : - les cloisons sont des cloisons de réservoir de ballast ou de compartiment de stockage; - l’installation comprend un espace libre 14 entre le système de fondation 7 et la coque 3; - le système de fondation comprend une ossature parallélépipèdique ; - l’ossature définit 2n + 1 volumes rectangulaires, un volume central 8 et 2n volumes latéraux 9, 10, en série dans la largeur de la coque, avec le volume central comprenant la base de l’éolienne et les volumes latéraux étant des espaces libres et avec n ≥ 1. De préférence n sera compris entre 1 et 4. - le volume central comprend des panneaux verticaux 11 fixés entre la base du mât et les parois du volume central ; de préférence les panneaux verticaux présenteront une hauteur similaire à la hauteur du volume central ; de préférence le volume central comprendra entre 4 et 16 panneaux verticaux, uniformément répartis autour de la base du mât de l’éolienne ; de préférence les panneaux verticaux seront en acier ; Ces panneaux verticaux auront pour but de transférer les efforts du mât de l’éolienne au système de fondation 7 ; - l’ossature est en acier ; - les espaces libres 9, 10 et 14 sont des espaces de stockage ; - la base du mât de l’éolienne est fixée dans l’installation de manière à limiter les mouvements de translation dans les 3 axes, de préférence à un point situé à proximité du métacentre de carène de l’installation, préférentiellement à moins de 30 mètres du métacentre de carène de l’installation ; - l’installation comprend des moyens 12 pour transférer les efforts, fixés entre la partie du mât de l’éolienne située au-dessus du pont et le pont lui-même ; Les moyens 12 pour transférer les efforts seront de préférence des goussets ; - l’installation comprend des moyens 13 pour transférer les efforts, fixés entre la base du système de fondation et les cloisons ; les moyens 13 seront de préférence choisis parmi des goussets horizontaux ou des goussets verticaux ; - l’installation est une installation pour la séquestration géologique de dioxyde de carbone et elle comprend un compartiment de stockage de dioxyde de carbone à l’état liquide, situé dans l’espace formé par la coque et le pont, et un dispositif d’injection, apte à injecter du dioxyde de carbone dans un réservoir géologique sous-marin, depuis ledit compartiment de stockage ; - l’éolienne est apte à produire de l’énergie et à alimenter le dispositif d’injection ; - L’installation comprend un organe de stockage de l’énergie produite par l’éolienne, de préférence une batterie de stockage de l’énergie produite par l’éolienne ; L’organe de stockage combiné à l’éolienne permettent une utilisation continue de l’énergie étant donné que l’éolienne fournit une énergie variable dans le temps ; - L’installation est un navire, une unité flottante ou une barge. La représente une vue 3D du système de fondation 7 avec ses différents volumes 8, 9, 10, la base du mât de l’éolienne 6, et les différents moyens pour transférer les efforts 11, 12, 13. La représente une vue 3D du bloc formé par le mât de l’éolienne, le système de fondation 7, les cloisons 4, le pont 2 et la coque 3. On voit clairement que l’installation comprend un espace libre 14 entre le système de fondation 7 et la coque 3. La solution proposée par la présente invention permet l’installation d’une éolienne sur une unité flottante ou semi-submersible en évitant l’utilisation de fondations créées sur le fond de la coque elle-même, comme c’est souvent le cas sur les unités en mer pétrolières et gazières pour l’installation d’équipements lourds (par « équipements lourds » on entend des équipements présentant un poids supérieur à 4 tonnes). En effet, l’installation de ces équipements lourds sur les unités en mer nécessitent habituellement l’utilisation de grandes quantités d’acier (par exemple entre 8 et 10% du poids de l’équipement lourd porté) dans les fondations dont le seul but est le transfert des efforts vers la coque du bateau. Ces fondations sont faites d’acier ou de béton armé suivant le matériau utilisé pour la coque. La solution proposée par la présente invention présente l’avantage d’utiliser les structures déjà existantes de cloisons, des cloisons de ballast ou des cloisons de séparation de compartiments, tout en limitant l’encastrement dans la hauteur de l’espace compris entre le pont et la coque. En effet, les espaces libres compris dans le système de fondation et dans l’espace compris entre le système de fondation et la coque sont des espaces disponibles pour le stockage ou la localisation de fonctionnalités secondaires nécessaires à l’installation. Ce qui constitue un avantage supplémentaire non négligeable vis-à-vis des solutions de l’art antérieur : contrairement au système de fondation proposé dans le cadre de l’invention, les volumes à l’intérieur des fondations selon l’art antérieur sont inutilisables pour héberger d’autres fonctions telles que des volumes de stockage ou des salles de contrôle ou de puissance, notamment dû aux efforts transitant dans les fondations et les risques associés. Installation flottante ou semi-submersible (1) comprenant un pont (2), une coque (3), avec le pont recouvrant la coque de manière à former un espace clos compartimenté par des cloisons (4), et une éolienne (5) présentant un mât dont la base (6) est située au-dessous du pont et fixée à au moins deux des dites cloisons (4) au moyen d’un système de fondation (7) comprenant des espaces libres (9), (10). Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cloisons sont des cloisons de réservoir de ballast ou de stockage. Installation selon l’une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu’elle comprend un espace libre (14) entre le système de fondation et la coque. Installation selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le système de fondation (7) comprend une ossature parallélépipèdique. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l’ossature définit 2n + 1 volumes rectangulaires, un volume central (8) et 2n volumes latéraux (9), (10), en série dans la largeur de la coque, avec le volume central comprenant la base de l’éolienne et les volumes latéraux étant des espaces libres et avec n ≥ 1. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le volume central (8) comprend des panneaux verticaux (11) fixés entre la base du mât et les parois du volume central. Installation selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que l’ossature est en acier. Installation selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les espaces libres sont des espaces de stockage. Installation selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la base du mât de l’éolienne est fixée dans l’installation de manière à limiter les mouvements de translation dans les 3 axes, de préférence à un point situé à proximité du métacentre de carène de l’installation, préférentiellement à moins de 30 mètres du métacentre de carène de l’installation. Installation selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu’elle comprend des moyens (12) pour transférer les efforts, fixés entre la partie du mât de l’éolienne située au-dessus du pont et le pont lui-même. Installation selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu’elle comprend des moyens (13) pour transférer les efforts, fixés entre la base du système de fondation et les cloisons. Installation selon l’une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que ladite installation est une installation pour la séquestration géologique de dioxyde de carbone et elle comprend un compartiment de stockage de dioxyde de carbone à l’état liquide, situé dans l’espace formé par la coque et le pont, et un dispositif d’injection, apte à injecter du dioxyde de carbone dans un réservoir géologique sous-marin, depuis ledit compartiment de stockage. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que l’éolienne est apte à produire de l’énergie et à alimenter le dispositif d’injection. Installation selon l’une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu’elle comprend un organe de stockage de l’énergie produite par l’éolienne, de préférence une batterie de stockage de l’énergie produite par l’éolienne. Installation selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu’elle est un navire, une unité flottante ou une barge.