FR2904062A1 - Dispositif eolien de production d'energie electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif éolien de production d'énergie électrique comprenant un groupe (1) générateur d'énergie électrique par une conversion d'une énergie mécanique en cette énergie électrique, un groupe (3) éolien adapté pour capter l'énergie du vent et la convertir en une énergie mécanique, une transmission (2) agencée entre ledit groupe (3) éolien et ledit groupe (1) générateur, ladite transmission (2) étant adaptée pour transmettre une énergie mécanique produite par ledit groupe (3) éolien audit groupe (1) générateur, caractérisé en ce que ledit groupe (3) éolien comprend au moins deux turbines à air, dites éoliennes (4), comprenant des arbres (5) non coaxiaux accouplés à la transmission (3), lesdites éoliennes (4) étant agencées de façon à présenter une surface équivalente au vent supérieure à la surface au vent de chacune des éoliennes (4).

Description

DISPOSITIF ÉOLIEN DE PRODUCTION D'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE L'invention concerne

un dispositif éolien de production d'énergie électrique. L'accroissement constant des coûts des énergies fossiles allié à un épuisement des réserves de combustibles fossiles û pétrole, charbon, gaz naturel û et à une prise de conscience du déséquilibre qu'ils provoquent sur le cycle du carbone, conduisent à de nombreuses recherches destinées à développer des dispositifs de production d'énergie renouvelable et inépuisable, notamment des dispositifs éoliens de production d'énergie.

Il existe de très nombreux dispositifs éoliens de production d'énergie électrique. Le principe général de ces dispositifs, qui dérive du principe des moulins à vent utilisés jadis pour le pompage d'eau ou le broyage du grain, consiste à utiliser la force du vent pour entraîner un arbre en rotation et à placer une machine électrique, telle qu'une génératrice, en bout de cet arbre, de manière à ce qu'elle puisse transformer l'énergie mécanique de l'arbre en une énergie électrique. Pour ce faire, un dispositif éolien comprend typiquement une roue à pales adaptée pour assurer la mise en rotation d'un arbre par transformation de l'énergie du vent en énergie mécanique, un rotor comprenant des aimants et des bobines, agencé à l'extrémité de l'arbre et dont la rotation permet la génération d'un champ inductif capté à travers le stator d'un alternateur, ce qui assure la production d'un courant électrique. Il est notamment connu d'agencer une pluralité d'éoliennes dans un espace donné pour constituer une centrale éolienne. Chaque éolienne de la centrale éolienne comprend un arbre à une extrémité de laquelle est agencée une machine électrique, telle qu'une génératrice. Les courants générés par cette pluralité de génératrices sont additionnés par la centrale éolienne aux fins de pouvoir être véhiculés par un réseau de transport d'électricité vers des utilisateurs. La quantité d'énergie produite par une éolienne étant, en première approximation, proportionnelle à la vitesse de rotation du rotor de la machine électrique, elle-même dépendante de la vitesse de rotation de l'éolienne, 2904062 2 les dispositifs connus ont recours à des pales aussi grandes que possible de manière à permettre d'atteindre de grandes vitesses, y compris par vent faible. Par ailleurs, de grandes pales permettent d'atteindre un couple au démarrage suffisant pour démarrer l'éolienne.

5 Les inconvénients d'un tel dispositif concernent la complexité du dispositif, notamment en ce qui concerne la conception des pales, les difficultés d'installation et de mise en oeuvre, les coûts de fabrication, le bruit généré par la rotation des pales, etc. De tels dispositifs sont donc réservés aux grands producteurs d'énergie, doivent être installés loin des habitations, et sont, à 10 ce titre, totalement inadaptés à un usage domestique urbain ou périurbain. Pour faciliter le démarrage d'éoliennes, sans néanmoins recourir à des pales surdimensionnées, il est connu d'adjoindre un dispositif, notamment électrique, d'aide au démarrage des éoliennes. Cette solution ne fait que renforcer les inconvénients liés à 15 la complexité et au coût d'un tel dispositif. Pour pallier en partie ces problèmes, d'autres dispositifs ont été proposés pour augmenter la vitesse de rotation du rotor et le couple au démarrage sans néanmoins recourir à des pales surdimensionnées. Par exemple, JP 2004-162684 décrit un dispositif éolien de production d'énergie électrique 20 comprenant deux éoliennes adaptées pour tourner dans des directions opposées, l'une comprenant le rotor de l'alternateur et l'autre comprenant le stator de l'alternateur. Dès lors, la vitesse apparente de rotation du rotor par rapport au stator est sensiblement doublée par rapport à un dispositif à stator fixe. L'inconvénient de ce dispositif concerne notamment un 25 rendement peu optimisé du fait de l'agencement des roues à pales en regard l'une de l'autre, la roue sous le vent étant alors nécessairement moins en prise au vent que la roue au vent. De plus, la roue au vent crée des turbulences pouvant entraver la bonne rotation de la roue sous le vent. JP 2004-340 1 1 6 décrit un dispositif éolien comprenant un 30 arbre autour duquel est agencée une pluralité de roues à pales et à l'extrémité duquel est agencée une génératrice. Un tel dispositif permet donc la génération 2904062 d'un couple au démarrage important, ce qui permet l'entraînement du rotor de la génératrice sans dispositif d'appoint d'aide au démarrage. En revanche, la vitesse de rotation du rotor est limitée et reste dépendante des dimensions des roues à pales agencées sur l'arbre du 5 dispositif Par ailleurs, le problème lié à l'agencement des roues au vent et sous le vent demeure. L'objectif de l'invention est de fournir un dispositif éolien de production d'énergie électrique qui pallie les inconvénients susmentionnés. L'invention vise un dispositif éolien de production 10 d'énergie électrique qui soit économique, et dont la mise en oeuvre soit simple et ne nécessite pas des réglages fins et/ou complexes. L'invention vise un dispositif éolien de production d'énergie électrique qui génère peu de bruits. L'invention vise aussi un dispositif éolien de production 15 d'énergie électrique adapté à un usage domestique. L'invention vise aussi un dispositif éolien de production d'énergie électrique qui soit adapté à un usage urbain et périurbain. L'invention vise aussi un dispositif éolien de production d'énergie électrique dont la maintenance soit aisée, y compris par un non 20 spécialiste. Pour ce faire, l'invention concerne un dispositif éolien de production d'énergie électrique comprenant : - un groupe générateur d'énergie électrique adapté pour générer une énergie électrique par une conversion d'une énergie mécanique 25 en cette énergie électrique, - un groupe éolien adapté pour capter l'énergie du vent et la convertir en une énergie mécanique, - une transmission agencée entre ledit groupe éolien et ledit groupe générateur, ladite transmission étant adaptée pour transmettre une 30 énergie mécanique produite par ledit groupe éolien audit groupe générateur, 4 2904062 caractérisé en ce que ledit groupe éolien comprend au moins deux turbines à air, dites éoliennes, comprenant des arbres non coaxiaux accouplés à ladite transmission et agencés de façon à ce que lesdites éoliennes puissent présenter une surface au vent, dite surface équivalente, supérieure à la surface au vent de 5 chacune des éoliennes. Un dispositif éolien selon l'invention permet donc la production d'énergie électrique par la coopération d'au moins deux éoliennes non coaxiales avec un groupe générateur. De plus, un dispositif selon l'invention comprenant au moins deux éoliennes non coaxiales agencées de façon à ce 10 qu'elles puissent présenter une surface équivalente au vent supérieure à la surface au vent de chacune des éoliennes, permet que l'aire de la surface équivalente au vent balayée par l'ensemble des éoliennes au cours de leurs rotations soit supérieure à l'aire de la surface au vent balayée par chacune de ces éoliennes au cours de leurs rotations respectives. La surface au vent d'une éolienne est la 15 surface d'une éolienne en contact direct avec le vent, avant que ce dernier ne soit en partie freiné par d'autres éoliennes. En d'autres termes, il s'agit de la surface d'une éolienne qui n'est masquée par aucune autre éolienne du dispositif. La puissance récupérable par une éolienne étant en première approximation proportionnelle à l'aire de la surface balayée par les pales de l'éolienne et au 20 cube de la vitesse du vent, un dispositif selon l'invention permet de fournir plus de puissance qu'un dispositif éolien comprenant des éoliennes à arbres coaxiaux. Dans tout le texte, deux éoliennes sont dites non coaxiales si leurs arbres sont non coaxiaux. Les inventeurs ont réussi à dépasser le préjugé de l'homme 25 du métier qui consiste à systématiquement disposer la machine électrique de génération d'énergie électrique dans l'axe de l'éolienne. En particulier, les inventeurs ont déterminé qu'un dispositif éolien, comprenant au moins deux éoliennes non coaxiales, notamment de petites dimensions, permet de générer une quantité d'énergie électrique suffisante pour des applications domestiques 30 malgré une perte de rendement induite par l'emploi d'une transmission plus complexe que dans l'art antérieur.

2904062 Par ailleurs, un dispositif éolien selon l'invention comprenant des éoliennes dont l'agencement permet que la surface équivalente directement en prise au vent balayée par l'ensemble des éoliennes soit supérieure à la surface au vent de chacune des éoliennes, concourt à fournir un couple au 5 démarrage important, sans néanmoins, nécessiter un dispositif d'aide au démarrage. Par ailleurs, les inventeurs ont imaginé un dispositif à moindre coût en remplaçant l'addition électrique des dispositifs éoliens de l'art antérieur, par une addition mécanique. En particulier, il est plus économique de 10 développer une transmission mécanique adaptée pour assurer la rotation d'un arbre unique à partir de la rotation d'une pluralité d'arbres que de disposer d'une pluralité de machines électriques. Dès lors, un dispositif éolien selon l'invention peut comprendre une pluralité d'éoliennes non coaxiales et une unique génératrice, ce qui permet la génération d'une énergie électrique de manière plus 15 économique qu'avec les dispositifs de l'art antérieur. Le groupe générateur selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs machines électriques. Néanmoins, avantageusement et selon l'invention, ledit groupe générateur comprend une unique machine électrique. Une machine électrique selon l'invention est de manière 20 connue une génératrice à courant continu, un alternateur à aimants permanents ou un alternateur sans balai. Une turbine à air selon l'invention peut être une turbine axiale ou une turbine radiale. Typiquement, une turbine à air axiale se présente sous la forme d'une turbine à axe horizontal et une turbine à air radiale se 25 présente sous la forme d'une turbine à axe vertical. En particulier, une turbine à air selon l'invention peut être une éolienne connue sous le nom d'éolienne classique, comprenant une pluralité de pales agencées autour d'un arbre et formant une hélice, une éolienne à voiles, une éolienne du type Savonius à axe horizontal ou vertical, une éolienne du type Darrieus classique ou delta, etc.

30 Néanmoins, avantageusement et selon l'invention, ledit groupe éolien comprend au moins deux turbines à air axiales comprenant des 6 2904062 arbres non coaxiaux accouplés à la transmission et agencés de façon que lesdites turbines puissent présenter une surface au vent supérieure à la surface au vent de chacune des turbines. Une turbine à air axiale est une turbine à air qui présente un 5 bon rapport prix/rendement et dont la fabrication et la mise en oeuvre sont aisées. Une transmission selon l'invention peut être de tout type connu. Une transmission selon l'invention permet de transmettre au groupe générateur une énergie mécanique produite par le groupe éolien, le groupe éolien comprenant au moins deux éoliennes non coaxiales, de telle sorte que l'énergie 10 mécanique produite par le groupe éolien, notamment le couple au démarrage du groupe éolien, puisse être plus important que celui produit par un groupe éolien de l'art antérieur. Avantageusement et selon l'invention, ladite transmission comprend au moins un arbre, dit arbre moteur, accouplé audit groupe générateur, 15 et au moins un arbre, dit arbre d'entrée, accouplé audit groupe éolien, ledit arbre d'entrée étant entraîné en rotation par au moins deux éoliennes à arbres non coaxiaux dudit groupe éolien. Des accouplements entre des arbres en rotation sont aisés à réaliser et permettent des transmissions de couple et de vitesse à rendement 20 connu. Par ailleurs, la cinématique de tels accouplements est facile à appréhender et permet une maintenance simple, y compris par un non spécialiste. Par ailleurs, une transmission selon l'invention comprenant au moins un arbre d'entrée adapté pour être entraîné en rotation par au moins deux arbres d'éoliennes non coaxiaux permet de fournir à l'arbre d'entrée un 25 couple au démarrage supérieur au couple de chacun de ces arbres d'éoliennes. Dès lors, le couple transmis à l'arbre moteur peut être supérieur au couple de chacun des arbres d'éoliennes. Or, il est connu que le couple au démarrage d'un arbre d'éolienne est proportionnel à la surface balayée par l'éolienne, c'est-à-dire, à la longueur et/ou à la largeur des pales qui constituent cette éolienne. Pour 30 cette raison, notamment, les dispositifs éoliens comprennent typiquement de grandes pales pour permettre la fourniture d'un couple au démarrage suffisant et 2904062 7 compatible avec la mise en rotation du groupe générateur. En cas de couple au démarrage insuffisant, certains dispositifs de l'art antérieur requièrent un dispositif d'appoint extérieur permettant d'initier la rotation. Un dispositif éolien selon l'invention permet, au contraire, par l'engrènement d'une pluralité d'arbres 5 d'éoliennes sur un même arbre d'entrée de fournir un couple au démarrage supérieur à chacun des couples de chacune des éoliennes, sans imposer néanmoins un recours à des pales surdimensionnées, ni à des dispositifs extérieurs d'aide à la mise en rotation. Un dispositif éolien selon l'invention peut comprendre un 10 unique arbre d'entrée qui coïncide avec l'arbre moteur. En variante, un dispositif éolien peut comprendre une pluralité d'arbres d'entrée, ces derniers entraînant tous un même arbre intermédiaire distinct de l'arbre moteur. Selon une autre variante, un dispositif selon l'invention peut comprendre un ou plusieurs arbres entraînés par un ou plusieurs arbres intermédiaires et adaptés pour entraîner 15 l'arbre moteur. La transmission d'un dispositif éolien selon l'invention n'est pas limitée en nombre d'arbres et en type d'agencement entre les arbres. Les accouplements entre les arbres peuvent être réalisés par tout moyen connu en soi. Ils peuvent notamment être réalisés par des engrenages, tels que des engrenages à pignons, notamment des pignons à denture droite, des 20 pignons à denture hélicoïdale, etc. Ils peuvent également être réalisés par des engrenages coniques, hypoïdes, cylindriques, à chevrons, à vis, etc., ou par des trains d'engrenage, tel que des trains épicycloïdaux, des trains sphériques, etc. Les accouplements entre les arbres peuvent également être réalisés par des courroies, des contacts magnétiques, des dispositifs hydrauliques, 25 etc. Avantageusement et selon l'invention, au moins un pignon, dit pignon mené, est monté sur au moins un arbre d'entrée de ladite transmission et au moins deux pignons, dits pignons menants, sont montés respectivement sur deux arbres d'éoliennes, lesdits pignons menants étant adaptés pour être 30 accouplés audit pignon mené, de telle sorte que ces éoliennes puissent entraîner cet arbre d'entrée en rotation.

8 2904062 De manière courante, les pignons menants et le pignon mené sont choisis de manière à présenter un pas identique, condition nécessaire pour permettre l'engrènement. Par ailleurs, chaque pignon menant d'un arbre d'éolienne 5 peut avoir un nombre de dents identique au nombre de dents du pignon mené de l'arbre d'entrée auquel il est engrené, de telle sorte que la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée soit la même que la vitesse de cet arbre de l'éolienne. Le pignon menant d'un arbre d'éolienne peut également comprendre un nombre de dents inférieur ou supérieur au nombre de dents du pignon mené de telle sorte que la 10 vitesse de l'arbre de sortie soit respectivement inférieure ou supérieure à la vitesse de rotation de cet arbre de l'éolienne. Les pignons des arbres d'éoliennes engrenés sur un même arbre de sortie peuvent avoir un nombre de dents identique ou différent. Néanmoins, avantageusement et selon l'invention, au moins 15 deux pignons menants d'au moins deux arbres d'éoliennes comprennent un nombre de dents différents. Un tel système d'engrenage offre une grande plage d'utilisation du dispositif éolien. En particulier, deux éoliennes comprenant des pignons menants à un nombre de dents différents engrenés au même pignon 20 mené d'un arbre d'entrée, permettent un démarrage progressif du dispositif éolien. Par faible vent, l'éolienne associée au pignon d'engrenage comprenant le plus grand nombre de dents, dite éolienne de démarrage, va imposer sa vitesse de rotation à l'arbre d'entrée. En revanche, lorsque le vent augmente, l'éolienne associée au pignon d'engrenage comprenant un nombre de dents moins important 25 impose sa vitesse à l'arbre d'entrée. L'éolienne de démarrage va alors en partie freiner l'arbre d'entrée, ce qui non seulement assure à un dispositif selon l'invention un démarrage progressif, mais constitue également une garantie contre un risque d'emballement du dispositif éolien. Un dispositif éolien selon l'invention peut comprendre une 30 pluralité d'éoliennes de démarrage comprenant un nombre de dents différent, de telle sorte que le démarrage du dispositif éolien puisse se faire de façon 9 2904062 progressive. Avantageusement, un dispositif selon l'invention peut être équipé de roues libres ayant pour fonction de limiter, si nécessaire, les effets de freinage des éoliennes associées aux pignons formant des rapports de 5 transmission avec le pignon mené inférieurs à 1. En variante ou en combinaison, la transmission comprend des accouplements par courroies et/ou par chaînes. En variante ou en combinaison, la transmission comprend des accouplements hydrauliques.

10 Un groupe éolien selon l'invention comprend au moins deux éoliennes à arbres non coaxiaux. Néanmoins, avantageusement et selon l'invention, le groupe éolien comprend au moins cinquante éoliennes, notamment deux cents éoliennes.

15 Toutes les éoliennes peuvent être non coaxiales ou simplement certaines d'entre elles. Avantageusement, une éolienne selon l'invention comprend des pales agencées autour de l'arbre de cette éolienne. Une éolienne selon l'invention peut comprendre une, deux, trois, quatre, cinq pales, voire plus. Ces 20 pales peuvent être fabriquées en tout type de matériau, notamment en plastique, en bois, en fibres de verre, en fibre de carbone, etc., et présenter tous types de dimensions. Néanmoins, avantageusement et selon l'invention, chaque éolienne comprend au moins deux pales agencées autour de son arbre et adaptées 25 pour entraîner cet arbre en rotation par l'action du vent, lesdites pales présentant des longueurs inférieures à 30 cm, notamment de l'ordre de 10 cm. Une éolienne selon l'invention présentant des pales de moins de 30 cm de longueur, notamment de l'ordre de 10 cm, est très économique à fabriquer. Une telle éolienne sera avantageusement fabriquée en 30 plastique recyclable, de telle sorte qu'un dispositif selon l'invention présente non seulement un coût de fabrication avantageux, mais constitue également un • lo 2904062 dispositif écologique. Une éolienne d'un dispositif éolien selon l'invention peut également être constituée d'un microsystème éolien, notamment à axe vertical, de manière à pouvoir entraîner son arbre en rotation notamment par un vent 5 surfacique. Un tel microsystème présente des micro-pales présentant une longueur inférieure à 1 cm, notamment inférieure à lmm. Un dispositif éolien équipé d'une pluralité de telles micro-éoliennes permet de constituer une source d'énergie adaptée notamment à l'alimentation d'un dispositif électronique. Il est dès lors concevable d'associer un dispositif éolien selon l'invention à chaque 10 appareil nécessitant une alimentation électrique, tel qu'un appareil électroménager, une télévision, un téléphone, etc. Un dispositif éolien selon l'invention est non seulement adapté à l'alimentation d'un appareil donné, mais également à l'alimentation d'une habitation ou d'un groupe d'habitation.

15 Pour ce faire notamment, un dispositif éolien selon l'invention comprend avantageusement un grand nombre de petites éoliennes dont la longueur des pales est de l'ordre de 10 cm. Ces éoliennes étant non coaxiales, elles peuvent être agencées de manière à ce que leurs axes soient dans la direction du vent, et restent dans la direction du vent, par exemple par un 20 système à girouette connu. Dès lors, l'aire de la surface équivalente balayée par l'ensemble des éoliennes est sensiblement égale à la somme des aires des surfaces balayées par chacune des éoliennes. Dès lors, un dispositif éolien selon l'invention permet d'atteindre des performances sensiblement égales à une unique éolienne à grandes pales balayant une surface sensiblement égale à la 25 surface équivalente balayée par l'ensemble des éoliennes. En cas de défaillance de l'une des éoliennes, il est très facile et très économique de la remplacer. Par ailleurs, un dispositif selon l'invention peut continuer à fonctionner, y compris en cas de défaillance de l'une des éoliennes.

30 Avantageusement, un dispositif éolien selon l'invention comprend au moins deux cents éoliennes, chaque éolienne présentant au moins 2904062 deux pales de 10 cm de longueur, de telle sorte que l'aire de la surface balayée par chaque éolienne est, en mètres carrés, de l'ordre de 0.017r, ledit dispositif étant adapté pour produire de l'ordre de 0,01 kW par mètres carrés de surface en présence d'un vent de l'ordre de 15 km/h.

5 L'invention concerne en outre un dispositif éolien de production d'énergie électrique caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui présente à titre d'exemple 10 non limitatif des modes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés ; sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif éolien de production d'énergie électrique selon un mode de réalisation de l'invention, 15 - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un dispositif éolien selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un dispositif éolien selon un mode de réalisation de l'invention monté sur une habitation.

20 Sur les figures, les proportions entre les différents organes et les échelles ne sont pas respectées à des fins de clarté. La figure 1 présente un dispositif éolien comprenant un groupe 1 générateur d'énergie électrique, un groupe 3 éolien et une transmission 2 agencée entre le groupe 3 éolien et le groupe 1 générateur, de manière à 25 pouvoir transmettre une énergie mécanique produite par le groupe 3 éolien au groupe 1 générateur d'énergie électrique. Selon le mode de réalisation de la figure 1, le groupe 3 éolien comprend deux turbines à air axiales, dites éoliennes 4. Une turbine à air axiale est un dispositif rotatif adapté pour recevoir la force du vent et la convertir 30 en une énergie mécanique qui se traduit par la rotation d'un arbre, cet arbre devant être situé le plus possible dans l'axe du flux de l'air.

2904062 Selon d'autres modes de réalisation, les éoliennes peuvent être des turbines à air à axe vertical, notamment du type Savonius ou Darrieus. Selon le mode de réalisation des figures, chaque éolienne 4 comprend un arbre 5 autour duquel sont agencées des pales 6. Les arbres 5 des 5 deux éoliennes 4 sont non coaxiaux. Ces arbres 5 sont, selon les modes de réalisation avantageux représentés sur les figures, parallèles les uns aux autres. Selon d'autres modes de réalisation, ces arbres 5 peuvent être non parallèles, par exemple, pour des dispositifs éoliens non équipés de système à girouette et dont le vent de la région d'installation de ce dispositif éolien souffle de manière 10 répétée dans une ou plusieurs directions privilégiées ; un premier groupe d'éoliennes peut alors être agencé de manière à ce que les arbres de ces éoliennes soient dans l'axe de l'une des directions privilégiées, et un deuxième groupe d'éoliennes peut être agencé de manière à ce que les arbres de ces éoliennes soient dans l'axe de l'autre direction privilégiée.

15 Les éoliennes 4 peuvent être de tout type connu en soi. L'arbre 5 de chaque éolienne est accouplé à un arbre, dit arbre 7 d'entrée, de la transmission 2. Selon le mode de réalisation de la figure 1, cet accouplement est réalisé par l'intermédiaire d'un système à engrenages. Pour ce faire, l'arbre 5 de chaque éolienne comprend un pignon 8 agencé à l'extrémité de l'arbre 5, à 20 l'opposé des pales 6. Ces pignons 8 sont engrenés dans un pignon mené, dit roue 9 dentée. Ces pignons 8 et cette roue 9 dentée sont choisis de manière à ce que le rapport de transmission induit soit conforme à l'utilisation recherchée et respecte de préférence les normes en vigueur. Par exemple, les nombres de dents sont si possible choisis premiers entre eux de manière à ce que chaque dent de chaque 25 pignon 8 rencontre chaque dent de la roue 9 dentée. De préférence, la roue 9 dentée présente un nombre de dents supérieur au nombre de dents de chaque pignon 8, de manière à ce que l'arbre 7 d'entrée soit entraîné en rotation à une vitesse inférieure à la vitesse de rotation de chacune des éoliennes 4 et à ce que le couple de l'arbre 7 d'entrée soit supérieur au couple de chacune des éoliennes 4.

30 Les arbres 7 d'entrée peuvent être considérés comme les arbres lents du dispositif éolien.

2904062 L'arbre 7 d'entrée de la transmission 2 est accouplé à une transmission 2. Cette transmission 2 peut comprendre plusieurs arbres et plusieurs dispositifs d'accouplement de manière à modifier le couple et/ou la vitesse de rotation. De préférence, le rapport de transmission de cette 5 transmission 2 est choisi de manière à ce que la vitesse de rotation à la sortie de la transmission 2 soit supérieure à la vitesse de rotation de l'arbre 7 d'entrée. De cette manière, un arbre 10 moteur accouplé à la transmission 2 peut avoir une vitesse de rotation élevée adaptée pour assurer la génération d'une importante quantité d'énergie électrique. L'arbre 10 moteur peut ainsi être considéré comme 10 l'arbre rapide du dispositif éolien. Cette transmission 2 est connue et n'est pas décrite de manière détaillée. Selon un mode de réalisation de l'invention, cette transmission 2 est une transmission 2 directe entre l'arbre 7 d'entrée et l'arbre 10 de sortie. L'arbre 10 de sortie est associé au groupe 1 générateur 15 d'énergie électrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le groupe 1 générateur comprend une unique machine électrique tournante, ce qui permet de réduire sensiblement les coûts d'un dispositif éolien selon l'invention. Cette machine électrique comprend, selon le mode de réalisation de la figure 1, un rotor 13 et un stator 14 adaptés pour permettre la génération d'énergie électrique 20 par la rotation du rotor 13 par rapport au stator 14. Ce rotor 13 peut être directement agencé sur l'arbre de sortie. Cette machine électrique peut être, de manière connue, un alternateur à aimants permanents, une génératrice à courant continu ou un alternateur sans balai. Les différents arbres du dispositif éolien selon l'invention 25 sont, de manière classique, montés sur des paliers. Les paliers de la transmission sont de préférence agencés à l'intérieur d'un carter, non représenté sur les figures. La figure 2 présente un autre mode de réalisation de l'invention comprenant une pluralité d'éoliennes non coaxiales les unes par 30 rapportaux autres. Sur cette figure, un mode de réalisation, non limitatif, de la transmission entre le groupe éolien et le groupe générateur a été représenté.

2904062 Sur cette figure, chaque arbre 7 d'entrée est entraîné en rotation par trois éoliennes 4. Selon d'autres modes de réalisation, un arbre 7 d'entrée peut être entraîné en rotation par plus de trois éoliennes et chaque arbre 7 d'entrée n'est pas nécessairement entraîné en rotation par un nombre égal 5 d'éoliennes 4. De plus, une éolienne 4 peut comprendre plus d'une roue à pales 6 agencée sur son arbre 5. Selon le mode de réalisation de la figure 2, chaque arbre 7 d'entrée est à son tour accouplé à un arbre, dit premier arbre 11 intermédiaire. Chaque premier arbre 11 intermédiaire est accouplé à un autre arbre, dit second 10 arbre 12 intermédiaire. Chaque second arbre 12 intermédiaire est accouplé à l'arbre 10 de sortie. Bien entendu, selon d'autres modes de réalisation, la transmission peut comprendre un nombre différent d'arbres intermédiaires. Les accouplements entre les différents arbres peuvent être réalisés par des systèmes à engrenage selon le principe de la figure 1. Selon 15 d'autres modes de réalisation, ces accouplements sont des accouplements par engrenages coniques, hypoïdes, cylindriques, à chevrons, à vis, etc., ou des trains d'engrenage, tel que des trains épicycloïdaux, des trains sphériques, etc. Selon d'autres modes de réalisation, ces accouplements sont des accouplements par courroies, des accouplements hydrauliques, des 20 accouplements magnétiques, etc. La figure 2 présente à titre d'exemple, un accouplement par courroie entre chaque second arbre 12 intermédiaire et l'arbre 10 moteur. Ces accouplements sont connus en soi et ne sont pas décrits de manière détaillée. Un dispositif éolien selon l'invention est particulièrement 25 destiné et adapté à la génération d'énergie électrique pour une habitation individuelle. Aussi, de manière à limiter notamment les bruits aérodynamiques résultant de la rotation des éoliennes, un dispositif éolien comprend des pales de petites dimensions, le bruit aérodynamique généré étant proportionnel, à vitesse de vent constante, à la longueur des pales de l'éolienne.

30 Pour ce faire, chaque éolienne 4 selon l'invention comprend de préférence des pales de moins de 30 cm de longueur, notamment de 15 2904062 l'ordre de 10 cm de longueur, et de moins de 10 cm de largeur, notamment de l'ordre de 5 cm. L'aire de la surface balayée par les pales 6 est donc de préférence inférieur à 0.78 mètres carrés, notamment de l'ordre de 0.03 mètres carrés.

5 Les pales 6 de l'éolienne sont de préférence des pales en matière plastique, notamment des pales plastiques moulées par injection, de manière à réduire au maximum les coûts de fabrication. Selon d'autres modes de réalisation, ces pales 6 peuvent être fabriquées en un autre matériau, notamment en bois, en fibre de verre, en fibre de carbone, etc. Selon le mode de réalisation 10 des figures, chaque éolienne 4 comprend trois pales 6 agencées autour de l'arbre 5 de l'éolienne 4. Selon d'autres modes de réalisation, les éoliennes 4 peuvent comprendre un nombre inférieur ou supérieur de pales, le nombre de pales déterminant le couple au démarrage d'une éolienne classique à pales à axe horizontal.

15 Selon le mode de réalisation de l'invention dans lequel les éoliennes balayent des surfaces de l'ordre de 0,03 mètres carrés, un dispositif éolien comprenant deux cents éoliennes couvre une surface équivalente de 6 mètres carrés et peut délivrer, sous un vent de 25 km/h, une puissance de 297 W. Si les pales présentent des longueurs de 20 cm, l'aire de la surface 20 équivalente balayée est de 25 mètres carrés et la puissance délivrée sous un vent de 25 km/h est de 1,16 kW. Il apparaît donc que le potentiel énergétique d'un dispositif éolien selon ce mode de réalisation est identique à une éolienne unique dont les pales présenteraient une longueur de 2,82 mètres. La réalisation d'une telle éolienne s'avère en pratique beaucoup plus complexe que la réalisation d'un 25 dispositif selon l'invention. Par ailleurs, en cas de défaillance de l'une des éoliennes d'un dispositif selon l'invention, le dispositif éolien peut continuer à produire de l'énergie, alors qu'une unique éolienne équivalente ne peut se permettre une défaillance, sous peine d'interrompre la production d'énergie. La figure 3 présente une utilisation possible d'un dispositif 30 éolien selon un mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 3, une habitation 15 présente un toit de 25 16 2904062 mètres carrés de surface sur lequel est agencé un dispositif éolien selon un mode de réalisation de l'invention comprenant deux cents éoliennes 4 (non toutes représentées sur la figure 3 à des fins de clarté), chaque éolienne 4 comprenant des pales de 20 cm de longueur. Dès lors, sous un vent moyen de 25 km/h, un tel 5 dispositif peut délivrer une puissance de 1,16 kW. Si l'on considère une surface de 100 mètres carrés, il est possible d'y agencer huit cents éoliennes, chacune présentant des pales de 20 cm de longueur. Dans cette configuration, un dispositif selon l'invention est apte à générer une puissance de 5 kW sous un vent de 25 km/h et une puissance de 70 kW sous un vent de 60 km/h.

10 Selon un mode de réalisation, un dispositif selon l'invention comprend au moins deux cents éoliennes, notamment quatre cents éoliennes, chaque éolienne présentant au moins deux pales 6 de 10 cm de longueur, de telle sorte que l'aire de la surface balayée par chaque éolienne 4 est de l'ordre de 0.017r mètres carrés, ledit dispositif étant alors adapté pour produire 15 au moins 0,310 kW, notamment 0,621 kW, en présence d'un vent moyen de 25 km/h. Selon le mode de réalisation de la figure 3, le groupe générateur comprend une unique génératrice. Selon d'autres modes de réalisation, le groupe générateur peut comprendre plusieurs génératrices, par 20 exemple une génératrice agencée à l'extrémité de chacun des trois rails 16, chaque rail 16 étant entraîné en rotation par une pluralité d'éoliennes 4. L'invention ne se limite pas aux seuls modes de réalisation décrits. En particulier, un dispositif éolien selon l'invention peut présenter des configurations variées et peut comprendre des éoliennes de tailles différentes et 25 des accouplements non décrits entre les différents arbres des différentes éoliennes. Un dispositif éolien selon l'invention peut également comprendre des éoliennes non axiales du type anémomètres ou autres. Un dispositif éolien selon l'invention permet de fournir une 30 puissance raisonnable pour des applications domestiques et parait être approprié pour un approvisionnement énergétique d'appoint. r-, 17 2904062 Un dispositif éolien selon l'invention est avantageusement associé à un dispositif solaire de génération d'énergie électrique. En particulier, un dispositif éolien selon l'invention est avantageusement associé à un accumulateur, cet accumulateur est de préférence rechargeable par le dispositif 5 éolien et par un dispositif solaire associée. Un dispositif éolien selon l'invention est un dispositif de génération d'une d'énergie propre et renouvelable. Par ailleurs, un dispositif éolien selon l'invention est économique, peu bruyant, et peut, à ce titre, être implanté dans des zones 10 urbaines et périurbaines. 18

Claims (3)

REVENDICATIONS

1/- Dispositif éolien de production d'énergie électrique comprenant : - un groupe (1) générateur d'énergie électrique 5 adapté pour générer une énergie électrique par une conversion d'une énergie mécanique en cette énergie électrique, - un groupe (3) éolien adapté pour capter l'énergie du vent et la convertir en une énergie mécanique, - une transmission (2) agencée entre ledit groupe (3) 10 éolien et ledit groupe (1) générateur, ladite transmission (2) étant adaptée pour transmettre une énergie mécanique produite par ledit groupe (3) éolien audit groupe (1) générateur, caractérisé en ce que ledit groupe (3) éolien comprend au moins deux turbines à air, dites éoliennes (4), comprenant des arbres (5) non coaxiaux accouplés à 15 ladite transmission (2) et agencés de façon que lesdites éoliennes (4) puissent présenter une surface au vent, dite surface équivalente, supérieure à la surface au vent de chacune des éoliennes (4).

2/- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit groupe (3) éolien comprend au moins deux éoliennes (4) axiales, 20 comprenant des arbres (5) non coaxiaux accouplés à ladite transmission (2) et agencés de façon que lesdites éoliennes (4) puissent présenter une surface au vent, dite surface équivalente, supérieure à la surface au vent de chacune des éoliennes (4).

3/- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, 25 caractérisé en ce que ladite transmission (2) comprend au moins un arbre, dit arbre (10) moteur, accouplé audit groupe (1) générateur, et au moins un arbre, dit arbre (7) d'entrée, accouplé audit groupe (3) éolien, ledit arbre (7) d'entrée étant entraîné en rotation par au moins deux éoliennes (4) à arbres (5) non coaxiaux dudit groupe (3) éolien. 30 4/- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite transmission (2) comprend des accouplements par 19 2904062 pignons. 5/- Dispositif selon les revendications 3 et 4 prises ensemble, caractérisé en ce qu'au moins un pignon, dit pignon (9) mené, est monté sur au moins un arbre (7) d'entrée de ladite transmission (2) et en ce qu'au moins deux pignons, dits pignons (8) menant, sont montés respectivement sur deux arbres (5) d'éoliennes, lesdits pignons (8) menant étant adaptés pour être accouplés audit pignon (9) mené, de telle sorte que ces éoliennes (4) puissent entraîner cet arbre (7) d'entrée en rotation. 6/- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce 10 qu'au moins deux pignons (8) menant d'au moins deux arbres (5) d'éoliennes comprennent un nombre de dents différent. 7/- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite transmission (2) comprend des accouplements par courroies. 15 8/- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite transmission (2) comprend des accouplements hydrauliques. 9/- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit groupe (3) éolien comprend des éoliennes (4) à arbres 20 (5) non coaxiaux et des éoliennes à arbres coaxiaux. 10/- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chaque éolienne (4) comprend au moins deux pales (6) agencées autour de son arbre (5) et adaptées pour entraîner cet arbre (5) en rotation par l'action du vent, lesdites pales (6) présentant des longueurs 25 inférieures à 30 cm, notamment de l'ordre de 10 cm. 11/-Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit groupe (3) éolien comprend au moins cent éoliennes (4), notamment de l'ordre de deux cents éoliennes (4). 12/- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, 30 caractérisé en ce que ledit groupe (1) générateur comprend une unique génératrice. 2904062 13/- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux cents éoliennes (4), notamment quatre cents éoliennes (4), chaque éolienne présentant au moins deux pales (6) de 10 cm de longueur, de telle sorte que l'aire de la surface balayée par chaque 5 éolienne (4) est de l'ordre de 0.01n mètres carrés, ledit dispositif étant alors adapté pour produire au moins 0,310 kW, notamment 0,621 kW, en présence d'un vent moyen de 25 km/h.