EP4116182B1

EP4116182B1 - Navire et système adaptés à la collecte d'énergie éolienne distante et nomade

Info

Publication number: EP4116182B1
Application number: EP22183426.0A
Authority: EP
Inventors: Aurélien BABARIT
Original assignee: Farwind Energy
Current assignee: Farwind Energy
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2022-07-06
Publication date: 2023-11-15
Anticipated expiration: 2042-07-06
Also published as: EP4116182A1; WO2023280917A1; EP4116182C0; FR3125016A1; EP4367020A1; FR3125015A1

Description

Domaine technique

L'invention concerne un navire et un système capables de collecter de manière nomade de l'énergie éolienne au large, de la stocker sous une forme chimique, dans une batterie, sous forme de dihydrogène, en carburant de synthèse ou e-fuel, puis de la ramener à un point de collecte, par exemple à terre.
Un tel navire, présente l'avantage de se déplacer vers des zones ventées et de suivre des dépressions de sorte à maximiser le facteur de charge de la production électrique, tout en supprimant les besoins d'ancrage des structures fixes de type éoliennes.

Technique antérieure

Les installations éoliennes dites offshore, sont réputées permettre d'obtenir des facteurs de charge plus élevés que les installations éoliennes terrestres.
Le facteur de charge est défini comme le ratio de l'énergie électrique produite par le générateur, mû par la force éolienne durant une période de référence, généralement 1 an, par la quantité théorique d'énergie qui aurait été produite sur la même période de référence si le générateur avait produit à sa pleine puissance sur la même période.
Ainsi ce facteur de charge est un paramètre composite qui tient compte à la fois de la performance du moyen en lui-même, c'est-à-dire sa puissance de production en fonction de la vitesse du vent pour une éolienne, des arrêts pour maintenance et des taux de pannes sur la même période de référence, mais aussi de l'environnement dans lequel ce moyen produit, qui définit la fréquence et l'intensité des épisodes venteux.
Ainsi l'éolien terrestre affiche des facteurs de charge compris entre 20 % et 25 %, l'éolien au large des facteurs de charge compris entre 40 % et 60 %, favorisé par la constance et la puissance des vents au large.
Toutefois le développement de l'éolien offshore est limité par plusieurs facteurs.
La profondeur du plancher océanique qui au-delà d'une certaine profondeur augmente les coûts d'installation de manière très importante.
La distance par rapport à la côte, qui nécessite de tirer des câbles sous-marins pour ramener l'électricité produite.
Ainsi les installations éoliennes en mer restent peu éloignées des côtes où leur exploitation entre en compétition avec des usages rivaux (navigation, pêche...) et où elles ne peuvent tirer pleinement avantage de la constance et de la puissance des vents.
Il existe aussi des systèmes d'éolien flottants, installés au large et stockant l'énergie qu'ils produisent sous forme de dihydrogène par électrolyse de l'eau. L'hydrogène ainsi produit est collecté de temps à autre par un navire adapté et ramené à la côte.
Toutefois dans ce dernier cas la production reste tributaire de la météo au lieu d'amarrage de l'éolienne, et du système de collecte.
La demande de brevet co-pendante FR2101157 décrit un navire de type catamaran pourvu d'un gréement rotatif de type Flettner, apte à la collecte nomade de l'énergie éolienne au large, et à stocker cette énergie de manière chimique.
Ce navire est équipé d'hydroliennes sous ses flotteurs, lesquelles hydroliennes sont entraînées en rotation lorsque le navire se déplace et produisent de l'électricité.
Le navire entre ainsi de temps à autre dans un port pour que soit récupérée l'énergie ainsi stockée.
Si ce système donne globalement satisfaction il reste améliorable dans son efficacité.
Ainsi le gréement de type Flettner, produisant une poussée à la fois perpendiculaire au vent et à l'axe de rotation du rotor, fait qu'en conditions de vent idéales vis-à-vis de la production électrique, le navire prend de la gîte sous l'effet du vent ce qui réduit l'efficacité du gréement dont l'axe de rotation n'est alors plus perpendiculaire au vent.
Par ailleurs, les dimensions du navire sont telles que seules des installations portuaires conséquentes sont aptes à l'accueillir pour le débarquement des moyens de stockage de l'énergie.
Le document US 2015/027125 décrit un navire de type catamaran comprenant 4 rotors Flettner et des hydroliennes réversibles, permettant d'utiliser ces dernières pour produire et stocker de l'électricité lorsque le navire et mû par les voiles et d'utiliser cette énergie stockée pour propulser le navire en cas d'absence de vent, en utilisant les hydroliennes en mode propulseur.
Le document WO 2010/00277 décrit un dispositif de production d'énergie électrique à partir des courants marins comprenant une partie flottante et une partie immergée.
Le document US 2005/0252764 décrit un navire multicoque à voile et des hydroliennes pour produire de l'électricité lors du mouvement du navire poussé par son gréement et de produire du dihydrogène par électrolyse de l'eau au moyen de l'électricité ainsi produite.

Résumé de l'invention

L'invention vise à résoudre les inconvénients de l'art antérieur et concerne à cette fin un navire multicoque amphidrome de type prao pacifique, comprenant une coque (101) produisant un premier déplacement en fonction de son tirant d'eau et un flotteur parallèle à la coque produisant un second déplacement en fonction de son tirant d'eau, le flotteur et la coque étant liés par une poutre (130) et distants l'un de l'autre d'une distance y, la coque portant un gréement rotatif de type Flettner apte à produire une poussée perpendiculaire à la fois à son axe de rotation et à une direction du vent, le flotteur comprenant des ballasts et des moyens pour remplir et vider lesdits ballasts, navire dans lequel la coque comprend une hydrolienne immergée apte à produire de l'électricité par le mouvement du navire et que le flotteur comprend une batterie de stockage apte à stocker l'électricité produite par ladite hydrolienne, dans lequel ladite batterie de stockage étant liée au flotteur dans un logement de manière amovible par des moyens de verrouillage de sorte à pouvoir être embarquée et débarquée.
Ainsi, la capacité de modifier la gîte du navire par le ballastage et la batterie amovible permettent d'échanger la batterie lorsque le navire est au mouillage au large sans qu'il ne lui soit nécessaire de rejoindre un port.
L'invention est mise en oeuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquels sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.
Avantageusement, la poutre lie le flotteur la coque selon une position verticale relative du flotteur par rapport à la coque de sorte que le navire étant chargé et en l'absence de vent, les tirants d'eau de la coque et du flotteur sont tels le navire est incliné d'une gîte d'un angle α vers le flotteur.
Ainsi, l'inclinaison en contre gîte du navire permet de redresser celui-ci dans les régimes de vent favorables et ainsi d'augmenter l'efficacité du gréement Flettner.
Selon un mode de réalisation, l'angle α est supérieur ou égal à 8°.
Ce mode de réalisation est adapté à un fonctionnement du navire dans une plage de vitesses de vent comprise entre 8 et 30 noeuds (3 à 7 beauforts).
Selon un mode de réalisation, la coque comporte deux gréements rotatifs de type Flettner.
Avantageusement, chaque gréement Flettner comprend 2 tronçons superposés selon son axe de rotation et comprend à la jonction entre lesdits deux tronçons une liaison par hauban entre le gréement et le flotteur.
Ce mode de réalisation permet de répartir le couple de basculement en roulis exercé au pied de chaque gréement Flettner.
Selon une variante de ce mode de réalisation, le gréement rotatif Flettner, comprend un mât central, et une pluralité de tronçons superposés selon son axe de rotation, chaque tronçon de la pluralité comprenant une toile en forme de caténoïde, tendue entre deux cerceaux coaxiaux centrés sur l'axe de rotation, liés au mât central et séparés l'un de l'autre parallèlement à l'axe de rotation du gréement rotatif, de sorte à exercer sur la toile une traction parallèle à l'axe de rotation du gréement rotatif, lesdites toiles formant la surface aérodynamique du gréement rotatif.
Cette variante permet d'alléger le gréement Flettner.
L'invention concerne également un système pour la collecte de l'énergie éolienne sous forme d'électricité comprenant un navire selon l'invention et une bouée d'amarrage, dans lequel la batterie de stockage comprend des moyens pour assurer sa flottaison.
Avantageusement, le navire comprend entre la coque et le flotteur un dispositif de halage pour embarquer ou débarquer la batterie de stockage du flotteur.
Selon un mode de réalisation avantageux, la batterie de stockage flottante du système objet de l'invention comprend des moyens de propulsion.
Dans le cas où la batterie de stockage flottante ne comprend pas ses propres moyens de propulsion, le système comprend une deuxième bouée d'amarrage destinée à la batterie de stockage, de sorte à amarrer ladite batterie au cours d'un échange.
Selon un mode de réalisation avantageux le système de collecte comprend un satellite de télécommunication et une station de contrôle distante du navire, le navire et la station de contrôle comprenant des moyens pour établir une liaison radio avec le satellite de télécommunication, la station de contrôle pilotant le navire à distance via la liaison radio.
Ce mode de réalisation permet la collecte d'énergie sans qu'un équipage ne soit à bord du navire.
L'invention concerne également un procédé pour le débarquement d'une batterie de stockage du système objet de l'invention comprenant les étapes consistant à :

i) amarrer le navire à la bouée d'amarrage ;
ii) ballaster le flotteur de sorte à incliner le navire ;
iii) sortir la batterie de stockage de son logement par treuillage ;
iv) évacuer la batterie de stockage.

L'invention concerne également un procédé pour l'embarquement d'une batterie de stockage sur le navire du système objet de l'invention, comprenant les étapes consistant à :

a) amarrer le navire à la bouée d'amarrage ;
b) ballaster le flotteur de sorte à incliner le navire ;
c) amener la batterie de stockage entre le flotteur et la coque du navire ;
d) treuiller la batterie de stockage dans son logement du flotteur ;
e) déballaster le flotteur et verrouiller la batterie de stockage dans son logement.

Brève description des dessins

L'invention est mise en oeuvre selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs, et en référence aux figures 1 à 11 dans lesquelles :

Fig.1
[Fig.1] représente selon une vue schématique en perspective un exemple de réalisation du navire objet de l'invention ;
Fig.2
[Fig.2] montre schématiquement le navire objet de l'invention selon une vue de face en l'absence de vent ;
Fig.3
[Fig.3] est la même vue que la [Fig.2] mais en présence de vent et comprend une vue de détail schématique de la jonction entre le mât et un hauban ;
Fig.4
[Fig.4] montre le navire objet de l'invention de face avant le ballastage du flotteur ;
Fig.5
[Fig.5] montre selon la vue de la [Fig.4], le treuillage dans ou hors de son logement d'une batterie de stockage après ballastage du flotteur ;
Fig.6
[Fig.6] représente un synopsis en vue de dessus du procédé d'échange d'une batterie de stockage dans le système objet de l'invention ;
Fig.7
[Fig.7] est une vue schématique de profil d'un exemple de réalisation d'un bateau-batterie ;
Fig.8
[Fig.8] représente de manière schématique les coupes au maître de la coque et du flotteur non liés par une poutre et leurs positions de flottaison individuelles ;
Fig.9
[Fig.9] montre une coupe au maître schématique du navire et les positions de flottaison relatives du flotteur et de la coque lorsqu'ils sont liés par une poutre ;
Fig.10
[Fig.10] est une vue partielle en coupe AA définie [Fig.3] d'un exemple de réalisation d'un gréement Flettner.
Fig.11
[Fig.11] représente schématiquement un mode de réalisation du système comprenant un satellite et une station de commande à distance.

Dans un but de clarté les figures sont schématiques et représentent individuellement chaque caractéristique de l'invention. Sauf indication spécifique, toutes ces caractéristiques peuvent être combinées en partie ou en totalité sur le même navire.

Description des modes de réalisation

[Fig.1], selon un exemple de réalisation, le navire (100) objet de l'invention est un navire multicoque conçu selon une architecture de type « prao pacifique », comprenant une coque (101) et un flotteur (102) parallèle à ladite coque et lié à celle-ci par une ou plusieurs poutres (130).
A la différence des trimarans et des catamarans plus classiques le prao ne vire pas. Il est amphidrome, c'est-à-dire qu'il navigue toujours le flotteur (102) au vent en contrepoids.
Cette particularité est mise à profit pour balancer l'effet du vent sur le gréement comme expliqué plus loin.
La coque (101) porte, selon cet exemple de réalisation, un gréement composé d'un ou plusieurs gréement rotatif Flettner (111, 112) comprenant un rotor tournant chacun d'un axe sensiblement vertical (110).
Chaque gréement Flettner (111, 112) produit une poussée (190) dont la direction est perpendiculaire à l'axe de rotation (110) du rotor et à la direction du vent (180).
La coque (101) comprend dans sa partie immergée une ou plusieurs hydroliennes (120) comprenant une turbine hydraulique, mise en rotation par le déplacement du navire sous l'effet du vent et qui produisent de l'électricité par l'intermédiaire d'un générateur couplé à la turbine hydraulique.
Le flotteur (102) est toujours orienté au vent et en contrepoids, de sorte que les turbines desdites hydroliennes sont toujours immergées pour produire de l'électricité.
Selon un exemple de réalisation, la longueur du navire est de 80 m, sa largeur de 21 m, la longueur du flotteur (102) de 60 m et la hauteur des gréements Flettner (111, 112) est de 50 m pour un diamètre de 7 m, les rotors étant entraînés en rotation à une vitesse comprise entre 0 et 130 tours par minute.
Un tel navire est apte à suivre zones ventées en haute mer pour collecter de l'énergie et produire de l'électricité.
[Fig.2], avantageusement, en l'absence de vent, le poids et la forme du flotteur (102) et de la coque (101) sont tels que le navire prend une gîte et que l'axe de rotation (110) des rotors des gréements Flettner est incliné d'un angle α vers le flotteur (102) en référence à une ligne perpendiculaire à la ligne de flottaison (210).
Typiquement α est de l'ordre de 8°.
À cette fin, [Fig.8], lorsque la coque (101) prise seule, c'est-à-dire non reliée au flotteur (102) par une poutre, est immergée de manière théorique alors qu'elle est soumise à son propre poids et à celui des éléments qu'elle transporte, notamment les gréements Flettner, celle-ci s'enfonce d'une certaine profondeur (801) par rapport au niveau de l'eau (800) selon sa forme et son tirant d'eau, de sorte que la poussée d'Archimède équilibre son poids total.
De la même manière, le flotteur (102) pris individuellement, c'est-à-dire non relié à la coque par une poutre, et soumis à son propre poids ainsi qu'à celui des éléments qu'il transporte, notamment une batterie de stockage de l'électricité produite, s'enfonce d'une certaine profondeur (802) par rapport au niveau de l'eau (800), profondeur fonction de sa forme et de son tirant d'eau, de sorte que la poussée d'Archimède équilibre son poids total.
Il est ainsi aisé, dans ces conditions théoriques, de définir une différence de hauteur h (803) entre, par exemple, une partie supérieure de la coque (101) et une partie supérieure du flotteur (102), tous deux immergés individuellement.
[Fig.9], pour obtenir un angle de gîte α lorsque le navire est au repos et en l'absence de vent, la poutre (130) reliant le flotteur (102) à la coque (101) est installée de telle sorte que, la coque est le flotteur étant distant d'une distance y (904), ladite poutre connecte le flotteur à la coque de telle sorte que la différence de hauteur (903) entre la partie supérieure de la coque (101) et la partie supérieure du flotteur soit égale à (h-x). Dans ces conditions, en première approximation, tan(α)=x/y.
Si y = 20 m et x = 3 m, α= 8°.
Mis à l'eau, le navire va alors s'incliner d'un angle proche de α jusqu'à ce que les poussées d'Archimède s'appliquant à la coque et au flotteur équilibrent son poids.
Ainsi, [Fig.3], en conditions de navigation, le flotteur (102) étant placé au vent, la force aérodynamique exercée par le vent apparent (380) sur les gréements Flettner, exerce un couple de chavirage qui tend à redresser le navire, de sorte que l'axe de rotation (110) des rotors desdits gréements se trouve sensiblement vertical dans les conditions de vent favorables, typiquement pour des vents de travers dont la vitesse est comprise entre 8 noeuds (4,12 m.s ') et 30 noeuds (15,43 m.s^-1), le rotor étant à la verticale pour un vent de travers de 18 noeuds (9,26 m.s ').
Le gréement Flettner produisant une poussée perpendiculaire au vent et perpendiculaire à l'axe de rotation (110) du rotor, celui-ci est plus efficace dans ces conditions.
Dans ces conditions, les pieds des mâts des gréements Flettner sont soumis à un couple de flexion autour de l'axe de poussée.
A cette fin, selon un mode de réalisation avantageux, un gréement Flettner comprend plusieurs tronçons (311, 312) superposés selon l'axe de rotation (110) du rotor autour du mât (310).
Entre tout ou partie desdits tronçons (311, 312) le mât est lié au flotteur (102) par l'intermédiaire d'un ou plusieurs haubans (315) de sorte à limiter la concentration du couple de flexion en pied de mât.
Avantageusement, la jonction entre un hauban (315) et le mât (310) comprend un capotage (316), par exemple lié aux rotors (311, 312) de sorte à limiter les effets aérodynamiques défavorables de cette jonction.
Selon un exemple de réalisation les gréements Flettner sont allégés de sorte à conserver le centre de gravité du navire le plus bas possible et ainsi d'améliorer sa stabilité, de limiter l'énergie nécessaire pour entraîner les rotors en rotation, et de limiter les volumes de ballastage pour réaliser les opérations de chargement et déchargement de la batterie tels qu'exposés plus loin.
À cette fin, [Fig.10], et selon un exemple de réalisation, les gréements Flettner comprennent plusieurs tronçons (1001, 1002) superposés selon l'axe de rotation (110) du rotor.
Chaque tronçon s'étend entre deux cerceaux (1010₁, 1010₂, 1010₃) séparés l'un de l'autre, parallèlement à l'axe de rotation du rotor (110), par une entretoise (1020₁, 1020 ₂) tubulaire à laquelle ils sont liés en rotation par leur partie centrale, par exemple par boulonnage. Ces entretoises assemblées entre elles par l'intermédiaire des parties centrales des cerceaux, constituent le mât central, centré sur l'axe (110) du rotor, lequel mât est entraîné en rotation lorsque ledit rotor est utilisé pour la propulsion du navire.
Lesdits cerceaux sont circulaires et coaxiaux, centrés sur l'axe de rotation (110) du rotor, et selon ce mode de réalisation, sont de mêmes diamètres sans que cette dernière caractéristique ne constitue une limitation.
La surface extérieure du gréement est constituée de toiles tendues (1030). Chaque tronçon comprend une toile (1030) s'étendant entre deux cerceaux et formant une surface cylindrique sensiblement en forme de diabolo, la toile ainsi tendue décrivant une caténoïde.
Cette forme en caténoïde résulte d'une configuration d'équilibre prise par la toile sous l'effet de la tension qui lui est appliquée par une traction installée, exercée par les cerceaux parallèlement à l'axe de rotation du rotor.
La forte tension de la toile lui confère la rigidité nécessaire pour servir de surface aérodynamique au gréement Flettner, les entretoises, les cerceaux et les toiles sont entraînés en rotation lorsque ledit rotor est en rotation.
Des haubans internes (1015) s'étendant entre deux cerceaux directement superposés et dans le volume compris entre l'entretoise et la toile, viennent parfaire la rigidité de l'ensemble et notamment sa rigidité en torsion.
Cette construction permet de limiter la masse et l'inertie en rotation des gréements Flettner.
Les entretoises et les cerceaux sont avantageusement constitués d'un alliage léger ou d'un matériau composite à renfort fibreux.
Selon des exemples de réalisation non limitatifs, la toile (1030) est par exemple constituée d'un fluroro-polymère tel qu'un polytétrafluoroéthylène (PTFE), un éthylène tétrafluoroéthylène (ETFE), un fluorure de polyvinylidène (PVDF) choisis pour leur résistance aux conditions environnementales et leur stabilité, ou d'un tissu de fibres naturelles, tel que coton, lin, ou encore de fibres polymères, le tissu étant éventuellement renforcé par une trame de fibres de verre ou de carbone, lequel tissu est revêtu d'un film de fluoro-polymère.
[Fig.4], selon un exemple de réalisation avantageux, le flotteur (102) comprend un emplacement (421) apte à recevoir une batterie de stockage, et comprend un volume ballastable (non représenté) de sorte que la gîte du navire puisse être modifiée en remplissant ou en vidant ledit volume ballastable.
Ladite batterie de stockage est destinée à stocker l'énergie électrique produite par les hydroliennes pour être ensuite transportée vers un lieu de consommation de cette énergie électrique, à terre ou en mer, mais distinct du navire de collecte.
Selon un exemple de réalisation, la batterie est de type Li-on.
Selon un exemple de réalisation, le navire comprend en outre une ou plusieurs batteries, également rechargeables par les hydroliennes ou par d'autres moyens tels que des panneaux solaires, voir si nécessaire par la batterie de stockage, mais de plus faible capacité, et destinées à alimenter les systèmes à bord du navire.
Selon un exemple de réalisation non limitatif, le flotteur déplace un volume de 1100 m³, la batterie de stockage de 20 MWh de capacité correspond à un volume de déplacement de 300 m³ et le volume ballastable est de 50 m³.
Ainsi, par l'utilisation du ballast, l'angle de gîte α est modifiable alors que le navire est au mouillage, de sorte à faciliter l'embarquement et le débarquement de la batterie de stockage.
À cette fin, le navire comprend une ou plusieurs lignes de guidage (430) s'étendant entre la coque (101) et le flotteur (102) entre des treuils (431, 432), lesquels lignes de guidage permettent de haler une batterie de stockage flottante dans ou hors de son emplacement (421) dans le flotteur.
Ainsi, l'invention concerne également un système comprenant le navire décrit ci-avant et une ou plusieurs batteries de stockage flottantes.
Une batterie de stockage flottante comprend une batterie, par exemple de 20 MWh de capacité, pourvue de moyens assurant sa flottaison.
Selon des variantes de réalisation ladite batterie flottante comprend ou non ses propres moyens de propulsion. Lorsque celle-ci comporte ses propres moyens de propulsion, elle est désignée comme « bateau-batterie », dans l'autre cas la batterie de stockage flottante est déplacée par l'intermédiaire d'un bateau remorqueur.
[Fig.11], selon un exemple de réalisation le système comprend un satellite de communication (1190), le navire (1100) , ici équipé de gréements Flettner allégés sans que cette configuration ne soit limitative, comprenant des moyens pour établir une liaison satellitaire (1192) avec ledit satellite (1190).
Le système comprend en outre une station de contrôle (1150) située à terre ou dans un bâtiment de surface (1150), pourvue de moyens pour communiquer avec le navire (1100) via sa propre liaison satellitaire (1191).
Selon cet exemple de mise en oeuvre, le navire ne comprend pas d'équipage à bord pour suivre les zones ventées et collecter l'énergie.
Ainsi le navire de collecte est piloté à distance depuis la station de contrôle en fonction de la météorologie de sorte à suivre le vent. Une station de contrôle est en mesure de piloter à distance plusieurs navires de collecte pour couvrir une zone géographique très étendue.
[Fig.7], selon un exemple de réalisation un bateau-batterie (700) comprend un propulseur principal (710) de type « pod » comprenant un moteur électrique et pouvant être orienté selon au moins un axe (711) et un propulseur d'étrave (720) de sorte à lui conférer une bonne manoeuvrabilité.
Les moyens de propulsion du bateau-batterie sont alimentés par la batterie elle-même ou par des batteries auxiliaires, lesquelles sont rechargées par exemple lorsque le bateau-batterie est à quai ou par des panneaux solaires portés par ladite batterie.
[Fig.5], selon un exemple de mise en oeuvre de l'embarquement d'une batterie de stockage (520), le navire étant amarré, les ballasts du flotteur (102) sont remplis de sorte à augmenter l'angle de gîte α vers le flotteur, par exemple jusqu'à une valeur α = 11°.
La batterie de stockage flottante (520) est placée entre le flotteur (102) et la coque (101) soit en utilisant ses moyens de propulsion propres, dans le cas d'un bateau-batterie, soit en par un bateau remorqueur.
La batterie de stockage flottante (520) est alors liée aux lignes de guidage par des moyens d'amarrage (530) présents sur ladite batterie et l'action des treuils (431, 432) permet de tirer celle-ci dans son logement (421).
Les ballasts sont vidés alors que la batterie est maintenue en position par les lignes de guidage, puis la batterie est verrouillée dans son logement.
Le débarquement se fait globalement par les opérations en sens inverse, le navire est ballasté, la batterie est déverrouillée, elle est alors tirée hors de son logement par l'intermédiaire des lignes de guidage, jusqu'à se trouver entre le flotteur et la coque, là la batterie de stockage flottante est évacuée soit par ses propres moyens de propulsion soit par un bateau remorqueur.
L'avantage est que ces étapes ne nécessitent pas que le navire soit au port, à quai, pour être réalisées, et sont réalisables au large le navire étant au mouillage.
Ainsi, l'invention concerne également un procédé pour un échange de batteries entre une batterie de stockage pleine et une batterie de stockage vide, mettant en oeuvre le système décrit ci-avant et comprenant en outre une bouée d'amarrage, ou plusieurs bouées d'amarrage correspondant à des lieux d'échange de batterie de stockage, aisément répartis dans une zone géographique définie.
Selon un exemple de réalisation, le navire est piloté à distance au cours de sa collecte d'électricité. Dans ce cas la mise en oeuvre du procédé décrit ci-après, comprend, avant la première étape, l'abordage d'un équipage à bord dudit navire, apte à prendre les commandes de celui-ci et à réaliser les manoeuvres correspondant à certaines des étapes.
Cet équipage est amené à bord, par exemple au moyen d'un canot pneumatique. Préalablement à son abordage, il se trouve par exemple à bord du « bateau batterie » ou du remorqueur de la batterie de stockage flottante.
Préalablement aux étapes qui suivent, un opérateur de l'équipage procède à la déconnexion et à l'isolation électrique de la batterie flottante (520₁) chargée électriquement en vue de son remplacement.
[Fig.6], selon une étape (610) de prise de coffre, le navire (100) est amarré à la bouée d'amarrage (601) qui lui est destinée. Cette étape est par exemple réalisée par un membre de l'équipage transporté à bord du navire.
Le navire est amarré face au vent (180) et face aux vagues (181).
Avantageusement, durant la période au cours de laquelle le navire est amarré, les hydroliennes, alimentées par les moyens propres du navire, sont utilisées en mode propulseur afin de stabiliser le navire.
Au cours d'une étape (615) de ballastage, les ballasts du flotteur sont remplis de sorte à amener la batterie flottante, toujours dans son logement, proche de sa hauteur de flottaison.
Au cours d'une étape (620) d'élingage, la batterie (520₁) est arrimée aux lignes de guidage (430).
Au cours d'une étape (625) de déverrouillage la batterie flottante est désolidarisée de son logement.
Au cours d'une étape de treuillage (630) la batterie de stockage flottante (520₁) est treuillée entre le flotteur (102) et la coque (101) du navire.
Au cours d'une étape de décrochage (635), la batterie de stockage flottante (520₁) est détachée des lignes de guidage.
Les manoeuvres d'élingage, de treuillage et de décrochage de la batterie sont réalisées par l'équipage monté à bord du navire.
Au cours d'une étape d'évacuation (640), la batterie de stockage chargée électriquement (520₁) est récupérée par le bateau remorqueur ou s'évacue elle-même par ses propres moyens de propulsion, le navire est alors prêt à recevoir une nouvelle batterie de stockage (520₂).
Au cours d'une étape de positionnement (645) la nouvelle batterie de stockage (520₂) est placée entre la coque (101) et le flotteur (102) du navire.
Au cours d'une étape d'élingage (650) la nouvelle batterie (520₂) est solidarisée avec les lignes de guidage.
Au cours d'une étape de treuillage (655), la nouvelle batterie est treuillée dans son logement.
Au cours d'une étape décrochage (660) la nouvelle batterie est désolidarisée des lignes de guidage et pré-verrouillée dans son logement.
Au cours d'une étape de déballastage (665) les ballasts du flotteur sont vidés et le navire se redresse.
Au cours d'une étape de verrouillage (670) la nouvelle batterie est verrouillée dans son logement, et les connexions électriques sont établies.
Au cours d'une étape de désamarrage (675), le navire est désamarré de la bouée.
Au cours d'une étape de départ (680) l'équipage quitte le navire qui repart pour une campagne de collecte d'énergie.
Dans le cas où les batteries flottantes sont dépourvues de moyens de propulsion et qu'elles sont déplacées par un bateau remorqueur, le système comprend une ou deux bouées d'amarrage supplémentaires permettant d'amarrer la nouvelle batterie (520₂) notamment au cours de l'étape d'évacuation (640) et d'amarrer la batterie chargée (520 ₁) au cours des étapes suivant cette étape d'évacuation.
L'homme du métier organise les étapes ci-avant présentées dans le cas d'une opération simple de débarquement ou d'embarquement sans échange de batterie de stockage.
Les exemples de réalisation ci-avant montrent que l'invention atteint le but visé et qu'elle permet en « suivant le vent » de collecter l'énergie éolienne de manière nomade de sorte à atteindre un facteur de charge élevé sans nécessiter d'infrastructures fixes et portuaires importantes, sans modifier le paysage, sans modifier les fonds marins et sans câbles sous-marins.
Le système objet de l'invention est flexible et permet d'alimenter plusieurs territoires de manière variable en fonction de leurs besoins variables, notamment des îles. Il peut facilement être affecté à la desserte d'un autre territoire même éloigné et peut faire l'objet d'opérations de maintenance et de réparation au port.
Un système comprenant un ou plusieurs navires et 2 ou plus batteries échangeables permet d'alimenter en électricité un territoire sans intermittence.

Claims

Navire (100) multicoque amphidrome de type prao pacifique, comprenant une coque (101) produisant un premier déplacement en fonction de son tirant d'eau et un flotteur (102) parallèle à la coque produisant un second déplacement en fonction de son tirant d'eau, le flotteur et la coque étant liés par une poutre (130) et distants l'un de l'autre d'une distance y (904), la coque portant un gréement rotatif de type Flettner (111, 112) apte à produire une poussée perpendiculaire à la fois à son axe de rotation (110) et à une direction du vent (180), le flotteur (102) comprenant des ballasts et des moyens pour remplir et vider lesdits ballasts, dans lequel la coque (101) comprend une hydrolienne (120) immergée apte à produire de l'électricité par le mouvement du navire et que le flotteur comprend une batterie de stockage (520) apte à stocker l'électricité produite par ladite hydrolienne, caractérisé en ce que ladite batterie de stockage est liée au flotteur (102) de manière amovible dans un logement (421) par des moyens de verrouillage de sorte à pouvoir être embarquée et débarquée.
Navire selon la revendication 1, dans lequel la poutre (130) lie le flotteur (102) à la coque (101) selon une position verticale relative (903) du flotteur par rapport à la coque de sorte que le navire étant chargé et en l'absence de vent, les tirants d'eau de la coque et du flotteur sont tels le navire est incliné d'une gîte d'un angle α vers le flotteur (102).
Navire selon la revendication 2, dans lequel l'angle α est supérieur ou égal à 8°.
Navire selon la revendication 1, dans lequel la coque comporte 2 gréements rotatifs de type Flettner (111, 112).
Navire selon la revendication 1, dans lequel un gréement rotatif Flettner comprend 2 tronçons (311, 312) superposés selon son axe de rotation (110) et qu'il comprend à la jonction entre lesdits deux tronçons une liaison par hauban (315) entre la voile et le flotteur (102).
Navire selon la revendication 5, dans lequel la liaison par hauban (315) à la jonction entre lesdits tronçons (311, 312) est protégée par un capotage (316) aérodynamique.
Navire selon la revendication 5, dans lequel le gréement rotatif Flettner, comprend un mât central, et une pluralité de tronçons (1001, 1002) superposés selon son axe de rotation (110), chaque tronçon de la pluralité comprenant une toile (1030) en forme de caténoïde, tendue entre deux cerceaux (1010) coaxiaux centrés sur l'axe de rotation (110), liés au mât central et séparés l'un de l'autre parallèlement à l'axe de rotation du gréement rotatif, de sorte à exercer sur la toile une traction parallèle à l'axe de rotation du gréement rotatif, lesdites toiles formant la surface aérodynamique du gréement rotatif.
Système de collecte de l'énergie éolienne sous forme d'électricité comprenant un navire (100) selon la revendication 1 et une bouée (601) d'amarrage, dans lequel la batterie de stockage (520) comprend des moyens pour assurer sa flottaison.
Système selon la revendication 8, dans lequel le navire comprend entre la coque et le flotteur un dispositif de treuillage (430, 431, 432) pour embarquer ou débarquer la batterie de stockage (520₁, 520₂) du flotteur.
Système selon la revendication 9 dans lequel la batterie de stockage (700) comprend des moyens de propulsion.
Système selon la revendication 8, comprenant une deuxième bouée d'amarrage destinée à la batterie de stockage.
Système selon la revendication 8, comprenant en outre un satellite de télécommunication (1190) et une station de contrôle distante du navire, le navire et la station de contrôle comprenant des moyens pour établir une liaison radio avec le satellite de télécommunication, la station de contrôle pilotant le navire à distance via la liaison radio.
Procédé pour le débarquement d'une batterie de stockage (520₁) d'un système selon la revendication 11 comprenant les étapes consistant à :
i) amarrer (610) le navire à la bouée d'amarrage (601) ;

ii) ballaster (615) le flotteur de sorte à incliner le navire ;

iii) sortir la batterie de stockage de son logement (421) par treuillage (630) ;

iv) évacuer (640) la batterie de stockage.
Procédé pour l'embarquement d'une batterie de stockage (520₂) sur le navire d'un système selon la revendication 11, comprenant les étapes consistant à :
a) amarrer (610) le navire à la bouée d'amarrage ;

b) ballaster (615) le flotteur de sorte à incliner le navire ;

c) amener (645) la batterie de stockage entre le flotteur et la coque du navire ;

d) treuiller (650) la batterie de stockage dans son logement du flotteur ;

e) déballaster (665) le flotteur et verrouiller (670) la batterie de stockage dans son logement (421).