Brevet FR3155867A1 — publié le 20250530

Navire de conversion de l’énergie houlomotrice autonome et sans pilote avec des moyens de propulsions. L’invention a trait au domaine de la production d’énergie électrique à partir de l’énergie houlomotrice. Le navire de conversion de l’énergie houlomotrice autonome et sans pilote avec des moyens de propulsions (1), est constitué d’au moins une coque (2) et au moins une quille (3), caractérisé en ce que ladite quille (3) est montée mobile en translation verticale sur ladite coque (2), reliées entre elles par l’intermédiaire d’un système de prise de force (4), solidaire de ladite coque (2), transformant l’énergie cinétique et potentielle de la houle, entrainant un mouvement relatif de ladite quille (3) par rapport à ladite coque (2), en une énergie électrique, ladite énergie alimentant les éléments dudit navire (1) et stockée sur ledit navire (1). Le dispositif est particulièrement destiné à extraire de l’énergie électrique depuis un mouvement des vagues et de la stocker, de la transporter, et de la distribuer en mer et sur terre. Figure pour l’abrégé : figure 2 Navire de conversion de l’énergie houlomotrice autonome et sans pilote avec des moyens de propulsions. L’invention a trait au domaine de la production d’énergie et plus précisément au domaine de la production d’énergie électrique à partir de l’énergie potentielle et cinétique de la houle alternative contenue dans le mouvement de va-et-vient vertical des vagues, appelée énergie houlomotrice. La présente invention concerne un navire de conversion de l’énergie houlomotrice autonome et sans pilote avec des moyens de propulsions, qui convertit l’énergie potentielle et cinétique de la houle en énergie électrique, ledit navire pouvant stocker, transporter, et distribuer cette énergie sur terre et en mer. L’énergie houlomotrice apparaît comme une source d'énergie renouvelable prometteuse, offrant une alternative écologiquement préférable aux sources d'énergies non-renouvelables comme le pétrole et le charbon. La plupart des systèmes qui distribuent l’énergie ne le font que d'une manière limitée et prédéterminée et n’ont pas la capacité de distribuer l'énergie accumulée de manière dynamique et adaptative. Ils ne peuvent pas distribuer l’énergie de manière sélective en différents lieux et temps. Divers dispositifs de production d'énergie houlomotrice sont apparus comme une méthode potentielle de capture de cette énergie. Toutefois, les dispositifs actuels présentent de nombreuses limites et aucun d'entre eux n'a prouvé sa capacité à exploiter de manière fiable et à long terme la ressource disponible, leur développement étant limité par plusieurs facteurs. La technologie des convertisseurs d’énergie houlomotrice actuelle repose sur une conception dans laquelle un corps de flottaison se déplace à la surface des vagues en phase avec celles-ci, monté mobile sur un deuxième corps qui a généralement une extrémité immergée ancré au fond marin. L‘oscillation verticale du corps de flottaison mobile induit par l’ondulation des vagues est convertie en énergie électrique. Cette conception est tributaire de la météo et ne résiste pas à des conditions météorologiques extrêmes, ce qui entraîne des défaillances régulières, notamment la dislocation ou la rupture de l’ancrage. Les dispositifs d'énergie houlomotrice existants reposent souvent sur des ancres ou des fixations au littoral ou au fond de l'océan, ce qui limite leurs lieux de déploiement. En effet, à partir d’une certaine profondeur de plancher océanique, les coûts d’installations explosent. Dans les zones proches du rivage, la présence de ces structures peut également perturber les écosystèmes des fonds marins et avoir des effets écologiques indésirables. Les technologies sont actuellement coûteuses car il faut des câbles pour acheminer l’électricité jusqu’au réseau. Certaines îles n’ont jamais pu être raccordées au continent en raison du coût de ces câbles et de leurs distances éloignées de la côte. L’art antérieur présente des dispositifs de conversion qui convertissent parfois plusieurs fois l’énergie de la houle avant d’obtenir une énergie utile. Leurs rendements énergétiques sont donc plutôt faibles par rapport à l’énergie cinétique et potentielle exploitée. Les installations offshores nécessitent souvent une intervention humaine rapide pour diverses activités de maintenance et d'exploitation essentielles. Toutefois, ces activités sont entravées par la présence de vagues qui peuvent créer des conditions dangereuses. Le mouvement des vagues complique non seulement l'accès en toute sécurité aux installations offshores, mais introduit également un risque de déstabilisation et de chavirement. En particulier pour les plates-formes flottantes rendant l'accès aux installations offshore difficile, périlleux, voire irréalisable. Les technologies de conversion de l’énergie des vagues ne présentent que rarement une méthode d’optimisation de la récupération de l’énergie, permettant de s’adapter à tous les types de vagues. Il existe un dispositif de conversion houlomoteur qui a un élément d’optimisation de l’énergie récupérée à l’aide de ballasts qui peuvent être remplis d'eau pour augmenter son inertie. Cependant, cette technologie rattachée généralement au fond marin n’est pas mobile et il n'y a aucun moyen pour le dispositif d'obtenir une configuration de transport et d’optimiser le lieu où l’énergie est collectée. Il existe bien des navires autonomes et sans pilote dédiés à la collecte d’énergie, mais aucun ne semble extraire et convertir l’énergie houlomotrice. La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l’art antérieur et propose à cet effet un navire de conversion de l’énergie houlomotrice autonome et sans pilote avec des moyens de propulsions, apte à convertir l’énergie houlomotrice en énergie électrique de façon nomade et optimiser et stocker, transporter et distribuer cette énergie sur terre ou en mer, comprenant au moins une coque et au moins une quille, ledit navire étant remarquable en ce que ladite quille est montée mobile en translation verticale sur ladite coque, reliées entre elles par l’intermédiaire d’un système de prise de force, solidaire de ladite coque, transformant l’énergie cinétique et potentielle de la houle, entrainant un mouvement relatif de ladite quille par rapport à ladite coque, en une énergie électrique, ladite énergie alimentant les éléments dudit navire et stockée sur ledit navire. Ainsi, l’invention propose d’extraire l’énergie houlomotrice de façon nomade et de la convertir en énergie électrique, ainsi que de la stocker, de la transporter et de la distribuer tout en ayant les avantages d’avoir, une adaptabilité aux contraintes météorologiques, un bon rendement énergétique, une maintenance aisée, le choix du temps et du lieu de décharge de l’énergie. L’invention est mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquels sont considérés individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Selon un mode de réalisation, le navire comprend au moins une ancre reliée à la coque, par au moins une ligne, pouvant être descendue et remontée, et au moins une balise de localisation de ladite ancre. Grâce à l’ancre pouvant être descendue et remontée, il est possible de changer de lieu d’ancrage. Le navire peut alors exploiter des vagues dans des régions en eaux profondes et celles avec un important potentielle énergétique en se déployant dans les zones les plus propices. De plus, cela permet d’extraire l’énergie houlomotrice en s’adaptant à la météo, réduisant ainsi le risque de casse de l’ancrage habituellement fixé dans les fonds marins et leurs impacts sur l’écosystème. Selon un mode de réalisation, les moyens de propulsions dudit navire comprennent au moins une unité de commande en communication avec des capteurs configurés pour mesurer la vitesse et la direction dudit navire, la force du vent, la vitesse du vent relative ou absolue, l'angle de tangage dudit navire, c’est-à-dire son angle de rotation autour de son axe transversal, l'angle de roulis dudit navire, c’est-à-dire son angle de rotation autour de son axe longitudinal, la hauteur, la fréquence et l’amplitude de la houle, les forces sur la coque et sur lesdits moyens de propulsions. Ce mode de réalisation permet au navire de se déplacer tout en s’adaptant aux conditions extérieures. Ainsi, les capteurs permettent à l’unité de commande de contrôler les moyens de propulsions du navire et ainsi adapter la vitesse, l’accélération ou encore la direction de celui-ci. Selon un mode de réalisation, les moyens de propulsions dudit navire comprennent au moins un dispositif de pilotage automatique pour recevoir et émettre des consignes de pilotage, un module de pilotage autonome apte à piloter ledit navire durant la phase de pilotage autonome, l’ensemble communiquant avec l’unité de commande des moyens de propulsions. Ce mode de réalisation permet de collecter l’énergie houlomotrice de façon autonome et sans qu’un équipage soit à bord du navire. Cela permet ainsi de diminuer les risques en lien avec la récupération d’énergie en mer. Selon un mode de réalisation, le système de prise de force reliant la coque et la quille, transformant leur mouvement relatif en énergie électrique est composé d’au moins une crémaillère et d’au moins un pignon, ladite crémaillère étant reliée à ladite quille et ledit pignon étant relié à ladite coque, avec au moins un desdits pignons connecté à au moins un générateur disposé de façon à être rendu étanche à l’eau et solidaire de la coque, ledit générateur produisant de l’énergie électrique. Ce mode de réalisation permet de convertir l’énergie houlomotrice en énergie électrique directement sans perte de force par frottement. Le rendement est alors proche de 1. Selon un mode de réalisation, le système de prise de force est équipé d’un mécanisme de freinage. Ce mode de réalisation permet d’inhiber le mouvement relatif entre la coque et la quille en différentes positions, facilitant entre autres la navigation et permettant de mettre en position de sécurité le système de prise de force. Selon un mode de réalisation, le navire comprend des ballasts et des moyens pour remplir et vider lesdits ballasts. Ce mode de réalisation permet entre autres de gérer le roulis et le tangage du navire si les ballasts sont dans la coque et de gérer la profondeur d’immersion de la quille si les ballasts sont dans la quille. Selon un mode de réalisation, calculateur pilote en fonction des paramètres de la houle, de géolocalisation, de marée, des commandes systèmes et des besoins en propulsions dudit navire, le remplissage et le vidage desdits ballasts. Ce mode de fonctionnement permet de piloter le remplissage et le vidage des ballasts et ainsi d'adapter l’immersion de la quille et de la coque afin d’optimiser la conversion de l’énergie houlomotrice et la navigation du navire. Selon un mode de réalisation, le navire comprend des batteries de stockage apte à stocker l’énergie produite par le système de prise de force et capable de la distribuer aux différents éléments du navire, disposées de façon à être rendu étanche à l’eau et logées de manière amovible de sorte à pouvoir être embarquées et débarquées, avec au moins un système de contrôle communiquant avec au moins un capteur, configuré pour mesurer la température, le courant, l’intensité, l’état de charge et décharge desdites batteries. Ainsi, le navire peut stocker de l’énergie gérée par un système de contrôle qui communique avec des capteurs afin d’optimiser la charge et la décharge de la batterie. Selon un mode de réalisation, le navire comprend au moins une prise étanche à l’eau et au moins un organe de verrouillage de ladite prise. Ce mode de réalisation permet au navire de décharger son énergie à l’aide d’un câble adapté sur terre et en mer. Selon un mode de réalisation le navire est autonome et sans pilote et qu’il comprend un système de gestion de l’autonomie (19), constitué de plusieurs éléments, avec au moins un satellite de télécommunication (20), au moins une station de contrôle à distance (21) du navire (1), ledit navire et ladite station de contrôle (21) comprenant des moyens pour établir une liaison radio (22) avec ledit satellite de télécommunication (20), ladite station de contrôle (21) pilotant ledit navire (1) à distance via ladite liaison radio (22) avec des antennes adaptées (23), d’au moins un système de communication pouvant inclure au moins un récepteur satellite (25), au moins un émetteur et au moins un récepteur de système de positionnement global GNSS avec boussole et compas (24), au moins un moyen de détection des obstacles (26), comme un LIDAR ou une caméra portée par ledit navire (1), une interface de communication homme-machine (27), des capteurs environnementaux (28) tels que des anémomètres, des girouettes, des radars, des intercepteurs de radiofréquences, des capteurs optiques dans le spectre visible et infrarouge, des capteurs chimiques et biologiques, des capteurs de courants marins, des capteurs acoustiques, et des capteurs bathymétriques, communiquant avec les différents éléments du navire (1) tels que la balise de localisation de l’ancre, le dispositif de pilotage automatique (12) et ces capteurs associés, du calculateur (15) qui pilote les ballasts (14) et du système de contrôle (17) des batteries, l’ensemble pouvant être contrôlé manuellement ou par des paramètres établis par une intelligence artificielle. GNSS est l’abréviation anglaise de global navigation satellite systems, c’est-à-dire un système de positionnement globale. LIDAR est l’abréviation anglaise de laser imaging detection and ranging, c’est-à-dire un dispositif de télédétection des obstacles. La nature autonome du navire signifie qu'il fonctionne sans intervention humaine. Son autonomie est gérée par un système comprenant de nombreux capteurs et permettant de réguler aussi la collecte de l’énergie houlomotrice et le pilotage du navire à l’aide de tous les capteurs du navire et des systèmes nécessaires à son bon fonctionnement tels que la balise de localisation de l’ancre, le dispositif de pilotage automatique et ces capteurs associés, du calculateur qui pilote les ballasts et du système de contrôle des batteries, le tout fonctionnant automatiquement par des paramètres établis par une intelligence artificielle et pouvant être intégralement contrôlé manuellement au travers de l’interface homme-machine. Nous allons maintenant décrire un exemple de mise en œuvre de la présente invention, en référence aux dessins annexés. La FIG. 1 est une vue d’ensemble du navire selon un des modes de réalisation du système comprenant un satellite et un satellite de télécommunication et une station de contrôle à distante. La FIG. 2 est une vue en coupe A-A du navire selon son axe de symétrie. La FIG. 3 montre schématiquement le navire objet de l’invention selon une vue de droite avec la houle. La FIG. 4 présente une variante du navire. En référence à La FIG. 1 , selon un exemple de réalisation, le navire (1), objet de l’invention, est un navire de conversion de l’énergie houlomotrice autonome et sans pilote avec des moyens de propulsions (1), comprenant au moins une coque (2) et au moins une quille (3), ledit navire (1) étant remarquable en ce que ladite quille (3) est montée mobile en translation verticale sur ladite coque (2) reliées entre elles par l’intermédiaire d’un système de prise de force (4) solidaire de ladite coque (2), transformant l’énergie cinétique de la houle, qui entraîne un mouvement relatif de ladite quille par rapport à ladite coque, en une énergie électrique, ladite énergie alimentant les éléments dudit navire (1) pouvant être stockée sur le navire (1). La coque (2) porte, selon cet exemple de réalisation une seule ancre (9) pouvant être remontée et descendue. Le navire comprend des moyens de propulsions (5), dans cet exemple de réalisation, les moyens de propulsions (5) sont constitués de deux moteurs avec une hélice pouvant modifier la direction du navire (1) l’un installé sur la quille (3) et l’autre sur la coque (2). La coque (2) est solidaire de la quille (3) par un système de prise de force (4) entraîné par le mouvement relatif de la coque (2) et de la quille (3) en réponse à la houle. Le navire (1) comporte, selon un exemple de réalisation, deux freins (13) pouvant inhiber le mouvement relatif entre la coque (2) et la quille (3). Le navire (1) comporte, selon un exemple de réalisation, un système de gestion de l’autonomie composé de différentes antennes installées au point le plus haut du navire sur la quille (3) afin d’avoir la meilleure réception ainsi qu’un satellite de télécommunication (20) qui communique de façon bidirectionnelle via une liaison radio (22) avec une station de contrôle à distance (21) et avec le navire (1) via des antennes adaptées (23). Une station de contrôle à distance (21) communique elle aussi avec le navire (1) via la liaison radio (22) de façon bidirectionnelle. De plus, un récepteur de système de positionnement global GNSS avec boussole et compas (24) et un récepteur satellite (25) Selon un exemple de réalisation, le navire (1) comporte des moyens de détection des obstacles (26). Un LIDAR situé à l’avant du navire (1) sur la coque (2) permet de scanner à 360° son environnement régulièrement afin d’éviter les obstacles. L’interface homme-machine (27) fait partie intégrante de la station de contrôle à distance (21) et permet de contrôler le navire manuellement ou via des paramètres établis par l’intelligence artificielle permettant ainsi d’obtenir des informations provenant des différents capteurs et systèmes du navire (1). Les capteurs environnementaux (28) sont, dans cet exemple de réalisation, situés sous la coque (2). La FIG. 2 présente une coupe du navire (1). La coque (2) et la quille (3) sont creuses et embarquent plusieurs éléments du navire (1) tels que deux unités de commande (11) disposées à côté des moyens de propulsions (5) afin de faciliter leur câblage. Ainsi qu’un dispositif de pilotage automatique (12) situé, selon un exemple de réalisation, dans la coque (2) proche d’une des deux unités de commande (11). Selon un exemple de réalisation, la quille (3) comporte des batteries (16) aptes à stocker l’énergie produite par le système de prise de force (4). Ces batteries ont l’avantage de fonctionner comme un lest dans la quille (3). Selon un exemple de réalisation, le navire (1) comporte aussi un système de contrôle des batteries (17), positionné dans la quille (3) accolé aux batteries (17), permettant de gérer la charge et décharge de l’ensemble. Selon un exemple de réalisation, le navire comprend au moins une prise étanche à l’eau (18) et au moins un organe de verrouillage de ladite prise (18) qui permet de délivrer l’énergie sur les côtes à l’aide d’un câble adapté. L’étanchéité de la prise (18) permet une distribution de cette électricité sur terre et en mer. Selon un exemple de réalisation, le système de prise de force (4) reliant la coque (2) et la quille (3) et qui convertit leur mouvement relatif en énergie électrique est composé, d’une crémaillère (6) et de deux pignons (7), ladite crémaillère (6) étant reliée à ladite quille (3) et chaque pignon (7) est connecté à un générateur (8), eux-mêmes solidaire de la coque (2), transformant le mouvement de rotation des pignons (7) entraîné par le mouvement de translation de la crémaillère (6) en énergie électrique. Selon un exemple de réalisation, le navire (1) comporte des ballasts (14) situés dans la quille (3) permettant de la faire monter et descendre par rapport à la coque (2), selon le remplissage et vidage desdits ballasts (14). Proche des ballasts (14) dans la quille (3) se trouve le calculateur (15) qui pilote le remplissage desdits ballasts (14) et donc la remontée et descente de la quille (3) dans un but d’optimisation de l’extraction de l’énergie houlomotrice. La FIG. 3 présente le navire (1) sous l’effet de la houle, selon cet exemple de réalisation, la variation de mouvement relatif entre la quille (3) et la coque (2) peut être importante. La FIG. 4 présente un deuxième exemple de réalisation présentant une variante de la quille (3). Les exemples de réalisation ci-avant montrent que l’invention atteint le but visé et qu’elle permet de collecter l’énergie houlomotrice de manière nomade, optimisée et adaptable, de la stocker, de la transporter et de la distribuer en mer ou sur terre, sans occuper l’espace marin ni dégrader la faune et la flore marine, sans la nécessité de matières premières, sans modifications du paysage, sans coûts de câblage et de maintenance importante, sans infrastructures portuaires fixes. Le navire objet de l’invention propose une extraction de l’énergie houlomotrice dynamique et adaptative pouvant participer à alimenter des territoires éloignés du réseau, mais proche de la mer tels que les îles. Ce navire peut être facilement réaffecté sur d’autres territoires. Sans équipage et autonome ce navire diminue drastiquement la dépendance à la météo que l’on rencontre dans d’autres technologies houlomotrices. Et peut participer à fournir de l’électricité sur un territoire sans intermittence. Navire de conversion de l’énergie houlomotrice autonome et sans pilote avec des moyens de propulsions (1), comprenant au moins une coque (2) et au moins une quille (3), caractérisé en ce que ladite quille (3) est montée mobile en translation verticale sur ladite coque (2), reliées entre elles par l’intermédiaire d’un système de prise de force (4), solidaire de ladite coque (2), transformant l’énergie cinétique et potentielle de la houle, entrainant un mouvement relatif de ladite quille (3) par rapport à ladite coque (2), en une énergie électrique, ladite énergie alimentant les éléments dudit navire (1) et stockée sur ledit navire (1). Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une ancre (9) reliée à la coque (2), par au moins une ligne (10), pouvant être descendue et remontée, et au moins une balise de localisation de ladite ancre (9). Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de propulsions (5) dudit navire (1) comprennent au moins une unité de commande (11) en communication avec des capteurs configurés pour mesurer la vitesse et la direction dudit navire (1), la force du vent, la vitesse du vent relative ou absolue, l'angle de tangage dudit navire (1), l'angle de roulis dudit navire (1), la hauteur, la fréquence et l’amplitude de la houle, les forces sur la coque et sur lesdits moyens de propulsions (5). Navire selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de propulsions (5) dudit navire (1) comprennent au moins un dispositif de pilotage automatique (12) pour recevoir et émettre des consignes de pilotage, un module de pilotage autonome apte à piloter ledit navire (1) durant la phase de pilotage autonome, l’ensemble communiquant avec l’unité de commande (11) des moyens de propulsions (5). Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de prise de force (4) reliant la coque (2) et la quille (3), transformant leur mouvement relatif en énergie électrique est composé d’au moins une crémaillère (6) et d’au moins un pignon (7), ladite crémaillère (6) étant reliée à ladite quille (3) et ledit pignon (7) étant relié à ladite coque (2), avec au moins un desdits pignons (7) connecté à au moins un générateur (8) disposé de façon à être rendu étanche à l’eau et solidaire de la coque (2), ledit générateur (8) produisant de l’énergie électrique. Navire selon la revendication 5, caractérisé en ce que le système de prise de force (4) est équipé d’un mécanisme de freinage (13). Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend des ballasts (14) et des moyens pour remplir et vider lesdits ballasts (14). Navire selon la revendication 1 et 7, caractérisé en ce qu’un calculateur (15) pilote en fonction des paramètres de la houle, de géolocalisation, de marée, des commandes systèmes et des besoins en propulsions dudit navire (1), le remplissage et le vidage desdits ballasts (14). Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend des batteries (16) de stockage apte à stocker l’énergie produite par le système de prise de force (4) et capable de la distribuer aux différents éléments du navire (1), disposées de façon à être rendu étanche à l’eau et logées de manière amovible de sorte à pouvoir être embarquées et débarquées, avec au moins un système de contrôle (17) communiquant avec au moins un capteur, configuré pour mesurer la température, le courant, l’intensité, l’état de charge et décharge desdites batteries (16). Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une prise étanche à l’eau (18) et au moins un organe de verrouillage de ladite prise (18). Navire selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est autonome et sans pilote et qu’il comprend un système de gestion de l’autonomie (19), avec au moins un satellite de télécommunication (20), au moins une station de contrôle à distance (21) du navire (1), ledit navire et ladite station de contrôle (21) comprenant des moyens pour établir une liaison radio (22) avec ledit satellite de télécommunication (20), ladite station de contrôle (21) pilotant ledit navire (1) à distance via ladite liaison radio (22) avec des antennes adaptées (23), d’au moins un système de communication pouvant inclure au moins un récepteur satellite (25), au moins un émetteur et au moins un récepteur de système de positionnement global GNSS avec boussole et compas (24), au moins un moyen de détection des obstacles (26), comme un LIDAR ou une caméra portée par ledit navire (1), une interface de communication homme-machine (27), des capteurs environnementaux (28) tels que des anémomètres, des girouettes, des radars, des intercepteurs de radiofréquences, des capteurs optiques dans le spectre visible et infrarouge, des capteurs chimiques et biologiques, des capteurs de courants marins, des capteurs acoustiques, et des capteurs bathymétriques, communiquant avec les différents éléments du navire (1) tels que la balise de localisation de l’ancre, le dispositif de pilotage automatique (12) et ces capteurs associés, du calculateur (15) qui pilote les ballasts (14) et du système de contrôle (17) des batteries, l’ensemble pouvant être contrôlé manuellement ou par des paramètres établis par une intelligence artificielle.