FR2867523A3 - Dispositif modulable pour capter l'energie des courants marins ou fluviaux - Google Patents

Abstract

Dispositif modulable pour capter l'énergie des courants marins et fluviaux qui utilise des turbines immergées suspendues à des flotteurs, comme des barges ou des cloches amarrées (1). Les turbines et les flotteurs sont réalisés sous forme de modules élémentaires (3) qui peuvent être positionnés de différentes façons en fonction des sites où le dispositif est installé. Le profil des turbines et leur disposition permettent une augmentation de la vitesse des courants et un captage optimisé de leur énergie. Cette augmentation de la vitesse est particulièrement importante puisque les courants marins sont lents. Ce dispositif présente de nombreux avantages par rapport à ceux qui utilisent le vent. II peut être de très grande dimension car il n'est pas soumis à la limite du poids des turbines, ni soumis aux caprices du vent. Il n'engendre pas de nuisance sonore ou esthétique. II ne prend pas de place sur terre, et il permettrait aussi de réaliser des plateformes flottantes où nous pourrions installer des éoliennes et des capteurs de houle.

Description

La présente invention concerne un dispositif modulable pour recueillir

l'énergie des courants marins ou fluviaux. Il est constitué de turbines verticales géantes suspendues à des flotteurs, en forme de barges ou de cloches. Ces turbines sont composées de plusieurs turbines élémentaires ou modules de

quelques mètres. Ce dispositif serait amarré en pleine mer sur des zones de courants, afin de produire de l'électricité et éventuellement de l'hydrogène.

Des dispositifs comparables existent déjà, mais ils sont basés sur l'hélice, un moins bon récepteur que la turbine verticale, quand il s'agit de capter l'énergie de courants d'eau ayant une vitesse faible. Le choix d'avoir installé ces hélices sur des fonds sous-marins limite les sites possibles. Leurs génératrices sont immergées ce qui peut poser des problèmes d'étanchéité. N'étant pas multidirectionnelles, les hélices nécessitent une technologie compliquée, fragile et coûteuse. Enfin, elles sont inadaptées pour réaliser des centrales électriques géantes qui, installées en pleine mer, capteraient à la fois l'énergie du vent, des vagues et des courants marins, sans générer de nuisances sonores et visuelles... des centrales qui seraient d'un faible coût et qui n'auraient pas d'effets secondaires.

Des turbines élémentaires à trois ou quatre aubes sont particulièrement efficaces car leur profil augmente la vitesse du courant. Elles peuvent avoir une pluralité de formes (figure 1 et 2), mais 5 types sont particulièrement remarquables (figure 3,4,5,6,7). Dans tous les cas, elles sont constituées de 3 pièces (figure 8,9). Un arbre (ou axe) vertical, une pièce baptisée support, et trois ou quatre aubes fixées sur les supports du haut et du bas de la turbine. Les aubes seraient réalisées en aluminium ou en toile.

Le dispositif est constitué de turbines élémentaires fixées entre-elles par leurs supports et fixées à une barge par des montants verticaux. Dans le cas de plateformes équipées de plusieurs turbines, des barres transversales assureraient la rigidité de l'ensemble en reliant les montants verticaux. Les génératrices seraient installées dans les barges. Avec des dispositifs comprenant peu de turbines, l'ensemble pourrait être immergé de quelques dizaines de mètres pour permettre le passage des navires. Il suffirait alors de remplacer la barge par une cloche.

Sous des plateformes flottantes de grandes dimensions, les turbines pourraient être disposées de plusieurs façons. La plus simple étant de les aligner pour qu'elles forment un mur face au courant. Dans ce cas, elles peuvent être équipées d'écrans (figure 10), ou être installées en couple de turbines qui concentre le courant (figure 11). Dans ces deux cas le mur serait récepteur des 2 côtés, ce qui est souvent suffisant lorsque les courants proviennent de la marée. Mais elles pourront aussi être utilisées suspendues à des flotteurs alignés sur deux axes formant un angle de 60 , pour que le dispositif s'oriente automatiquement face au courant pour former un angle de 30 par rapport à lui. Pour obtenir cette orientation automatique, la plate-forme ne serait amarrée que d'un côté (figure 5).

Dans tous les cas la forme et la disposition des turbines tend à doubler la vitesse du courant. Dans la disposition en triangle, les aubes réceptrices de la turbine située devant protègent du courant les aubes remontantes de la turbine qui est derrière. Leur rotation pousse le courant vers le côté moteur de la turbine. C'est comme lorsque nous plaçons un obstacle dans le flux d'un petit ruisseau. Si son canal est 2 fois plus étroit, la même quantité d'eau ne peut passer que si elle s'écoule 2 fois plus vite. Ce phénomène n'existe pas avec les hélices qui écartent les flux et le laissent passer en partie sans prendre son énergie. La puissance d'un flux étant proportionnelle au cube de sa vitesse en multipliant sa vitesse par 2 on multiplie par 8 sa puissance. Ceci nous suggère que ce dispositif utilisant la turbine verticale doit avoir un rendement plus important que les dispositifs qui utilisent l'hélice comme capteur.

Ce dispositif nous permettrait de réaliser plus facilement des capteurs de très grande dimension pour récupérer l'énergie considérable des courants marins. Par exemple, nous savons que le gulf stream est une gigantesque masse d'eau qui se déplace à des vitesses pouvant atteindre 2, 7 m/s. L'eau étant 800 fois plus lourde que l'air, c'est l'équivalent d'un vent permanent de 25 Km/h. Mais ce courant n'étant pas soumis comme l'air à des variations de vitesse très importantes, il se prête à la réalisation de capteurs géants. Le problème du poids des turbines, très pénalisant en aérien, n'en est plus un lorsqu'elles sont immergées, puisque nous pourrions évider les supports pour les rendre comme des bouées qui les allégeraient.

Des plateformes flottantes supportant des turbines axées verticalement ne prendraient pas la place de terres habitables, et en plus, nous pourrions les équiper pour qu'elles soient également capable de recueillir l'énergie des vagues et du vent en vue de produire de l'électricité et de l'hydrogène.

Les dessins annexés illustrent l'invention: Les figures 1 et 2 nous montrent qu'une turbine à 4 aubes peut avoir une pluralité de profils. Avec des profils remarquables comme celui de la figure 3, lorsque Rc le rayon de courbure des aubes est égale au 2/3 de R (R étant le rayon du cylindre balayé par les aubes). Celui de la figure 4, lorsque Rc=2N3R. De la figure 5, lorsque Rc=-I2R. Des figures 6 et 7 qui nous montrent 2 profils remarquables avec 3 aubes. La première avec Rc=(4/(1+ 13))R, et la seconde avec Rc=2/3R.

La figure 8 illustre une installation simple composée d'une barge (1) supportant une turbine constituée de 3 modules. La génératrice (4), l'arbre (5) et les montants verticaux (6) sont représentés.

La figure 9 nous montre les pièces constituant une turbine élémentaire ayant le profil de la figure 4. Les supports (2), les aubes (3) et l'arbre (5) sont représentés.

La figure 10 nous montre comment un mur de turbine peut concentrer et capter le courant lorsque nous lui adjoignons des écrans.

Sur la figure 11 nous voyons que des turbines côte à côte qui tournent en sens contraire sont propices à un bon rendement car chacune d'elles tend à pousser le courant sur les aubes de sa voisine.

La figure 12 nous montre une configuration triangulaire où la partie réceptrice de chaque turbine protège les aubes qui remontent face au courant.

La figure 13 nous montre quel aspect aurait une centrale électrique basée sur une configuration triangulaire.

Claims (1)

1. 4 REVENDICATIONS

   1) Dispositif pour capter l'énergie des courants marins et fluviaux caractérisé en ce qu'il comporte des turbines à aubes axées verticalement suspendues 5 sous des barges amarrées (Fig. 8).

   2) Dispositif pour capter l'énergie des courants selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les turbines et les barges sont réalisées sous forme de modules.

   3) Dispositif pour capter l'énergie des courants selon la revendication 1, 10 caractérisé par le fait que des cloches amarrées peuvent être utilisées à la place des barges.

   4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les aubes de chaque turbine peuvent avoir un rayon de courbure centré au tiers du rayon du cylindre balayé par les aubes, et d'une longueur égale au 2/3 de ce rayon (Fig. 3 et Fig. 7).

   5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rayon de courbure des aubes d'une turbine peut aussi être centré sur le plus grand cercle décrit par les aubes en rotation, et d'une longueur égale à -V2 fois le rayon de ce cercle (Fig. 5).

   6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que les turbines peuvent être alignées sur 2 axes formant un angle de 60 (Fig.12 et Fig. 13).