FR2991005A1 - Eolienne flottante a turbines a flux transverse a regulation aerodynamique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une éolienne flottante comprenant un flotteur et une turbomachine (12) reposant sur le flotteur, l'éolienne comprenant au moins une colonne de turbines (30) à flux transverse et une structure de maintien des turbines, la structure de maintien comprenant, pour chaque turbine, des montants verticaux (22) de part et d'autre de la turbine, au moins l'un des montants verticaux comprenant un volet vertical mobile (58).

Description

B11709 - D105278-01 1 EOLIENNE FLOTTANTE A TURBINES A FLUX TRANSVERSE A REGULATION AERCDYNAMIQUE Domaine de l'invention La présente invention concerne une éolienne flottante, notamment pour une utilisation au large des côtes. Exposé de l'art antérieur La plupart des éoliennes installées sur la terre ferme comprennent des turbines à flux axial comportant généralement trois pales et" dont l'axe de rotation est parallèle à la direction du vent incident qui atteint l'éolienne. Les pales sont maintenues par une nacelle à l'extrémité supérieure d'un mât. Les autres éoliennes terrestres comprennent des turbines à flux transverse dont l'axe de rotation est perpendiculaire à la direction du vent, et agencé horizontalement ou le plus souvent verticalement. Les pales de l'éolienne entraînent en rotation un arbre qui entraîne à son tour un générateur électrique (également appelé génératrice). Une tendance actuelle est à l'installation d'éoliennes au large des côtes car le vent y est plus intense et plus constant. De telles éoliennes sont appelées éoliennes en mer. Les éoliennes en mer actuellement en activité comprennent essentiellement des turbines à flux axial. L'extrémité inférieure du mât maintenant la turbine à flux axial est fixée B11709 - D105278-01 2 au fond marin. Dans un sol souple, l'extrémité inférieure du mât peut être enfoncée dans le sol, tandis que dans un sol dur, l'extrémité inférieure du mât peut être pourvue d'une embase en béton, posée sur le fond marin. Des structures constituées d'un treillis de tubes soudés (appelées en anglais « jacket ») peuvent également être utilisées pour fixer la turbine axiale au fond marin. De telles éoliennes en mer ne peuvent donc être installées que sur des profondeurs d'eau peu importantes, de l'ordre de quelques dizaines de mètres. Toutefois, les sites à faible profondeur sont en nombre limité et ne sont pas toujours exploitables pour l'installation d'éoliennes. Il est donc souhaitable de concevoir des éoliennes en mer dont l'installation peut être réalisée en s'éloignant davantage du rivage. L'éolienne comporte alors une structure de support immergée qui comporte au moins un flotteur qui est, par exemple, relié au fond marin par des lignes d'ancrage. De telles éoliennes sont appelées éoliennes flottantes. De façon générale, il est nécessaire de prévoir une régulation du comportement aérodynamique de l'éolienne pour en assurer le bon fonctionnement. En effet, il faut maximiser la puissance collectée par l'éolienne pour les vitesses de vent faibles et modérées. Par ailleurs, il faut assurer la sureté de l'installation pour les vitesses de vent élevées. Il est en particulier nécessaire de protéger l'éolienne par un système d'arrêt d'urgence lorsque la vitesse du vent est supérieure à la vitesse maximale admissible. Dans ce but, il peut être prévu des commandes mécaniques qui modifient le comportement aérodynamique de la turbine. Lorsque la turbine comprend des pales reliées à un moyeu, il peut être prévu d'utiliser des pales dont l'angle de calage sur le moyeu peut être modifié en fonctionnement. L'angle de calage dés pales est alors asservi afin d'assurer une variation de l'angle' d'attaque des pales et donc de leur portance.

B11709 - D105278-01 3 La réalisation d'une éolienne flottante à turbine à flux axial présente des inconvénients. En effet, l'accès à la nacelle qui contient le générateur électrique est difficile. En outre, la masse de la nacelle et des pales peut entraîner l'apparition d'un moment important de basculement de l'éolienne qui doit être compensé. De plus, lorsque la régulation du comportement aérodynamique de l'éolienne est réalisée en utilisant des pales à calage variable, la structure de l'éolienne est complexe.

Des exemples d'éoliennes flottantes à turbines à flux transverse ont été décrits. Elles permettent notamment de loger le générateur électrique dans le flotteur, ce qui facilite la stabilisation de l'éolienne. A titre d'exemple, le document W02009/036107 décrit une éolienne flottante composée d'une turbine à flux transverse et le document W003089787 décrit une éolienne flottante composée de deux turbines à flux transverse superposées à axe vertical et contrarotatives. Un inconvénient de l'utilisation de turbines à flux transverse est le rendement inférieur obtenu par rapport à des 20 turbines à flux axial. Un autre inconvénient tient aux pulsations du couple délivré par les pales tournantes. Enfin, ces turbines ne peuvent pas démarrer automatiquement et peuvent rester immobilisées dans des positions stables. 25 Il peut être avantageux de permettre le fonctionnement de l'éolienne à une vitesse de rotation variable. Dans ce but, la commande de l'éolienne peut comporter une commande de la génératrice via l'électronique de puissance et une commande aérodynamique. Le type de commande aérodynamique le plus 30 utilisé, notamment pour des d'éoliennes à flux axial de taille moyenne et de grande taille, est la commande de l'angle d'attaque de la pale via l'ajustement de l'angle de calage de la pale sur le moyeu. Toutefois, une régulation du comportement aérodynamique d'une turbine à flux transverse fondée .sur des 35 pales à calage variable n'est pas adaptée pour des éoliennes B11709 - DI05278-01 4 flottantes. En effet, les turbines à flux transverse d'éoliennes flottantes sont de grande taille et la réalisation de pales à calage variable est complexe pour de telles dimensions. En outre, les éoliennes flottantes étant éloignées du rivage, la structure des turbines doit rester simple pour limiter les interventions coûteuses. Il serait donc souhaitable de proposer une éolienne flottante à turbines à flux transverse dépourvue des trois inconvénients mentionnés précédemment tout en concevant une régulation aérodynamique du fonctionnement de l'éolienne en fonction de la vitesse du vent» incident 'sans requérir l'utilisation de pales à calage variable. Résumé Un objet d'un exemple de réalisation de la présente 15 invention est de pallier tout ou partie des inconvénients des éoliennes flottantes à turbines à flux transverse mentionnés précédemment. Un autre objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est d'effectuer la régulation aérodynamique, 20 en fonction de la vitesse du vent incident, du fonctionnement de l'éolienne à turbines à flux transverse sans modifier la structure des turbines à flux transverse. Un autre objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est que la régulation aérodynamique, en 25 fonction de la vitesse du vent incident, du fonctionnement de l'éolienne à turbines à flux transverse, est robuste. Un autre objet d'un exemple de réalisation de la présente invention est la compensation, via des moyens aérodynamiques, du moment de tangage qui s'exerce sur le 30 flotteur et qui croît avec la vitesse du vent incident. Un aspect d'un exemple de réalisation de l'invention prévoit une éolienne flottante comprenant un flotteur et une turbomachine reposant sur le flotteur, l'éolienne comprenant au moins une colonne de turbines à flux transverse et une structure 35 de maintien des turbines, la structure de maintien comprenant, B11709 - DI05278-01 pour chaque turbine, des montants verticaux de part et d'autre de la turbine, au moins l'un des montants verticaux comprenant un volet vertical mobile. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 5 les volets verticaux sont mobiles indépendamment les uns des autres. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque volet vertical est mobile en pivotement autour d'un axe vertical.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'éolienne comprend, pour au moins l'un des volets verticaux, un système de commande du braquage dudit volet vertical adapté à commander le braquage dudit volet vertical vers l'extérieur de l'éolienne, lorsque la vitesse du vent est inférieure à la vitesse de fonctionnement nominale de la turbine associée audit volet vertical. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'angle de braquage dudit volet vertical vers l'extérieur de l'éolienne est constant lorsque la vitesse du vent est 20 inférieure à la vitesse de fonctionnement nominale de la turbine associée audit volet vertical. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le système de commande du braquage dudit volet vertical est adapté à commander le braquage dudit 25 l'intérieur de l'éolienne, lorsque la supérieure à la vitesse de.fonctionnement associée audit volet vertical. Selon un mode de réalisation de volet vertical vers vitesse du vent est nominale de la turbine la présente invention, le système de commande du braquage dudit volet vertical est 30 adapté à commander le braquage maximal dudit volet vertical vers est l'intérieur de l'éolienne lorsque la vitesse du vent supérieure à la vitesse de coupure de l'éolienne. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'éolienne est adaptée à pivoter par rapport au flotteur autour B11709 - DI05278-01 6 d'un axe de pivotement situé en amont du centre de poussée des montants verticaux par rapport à la direction du vent. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la structure de maintien comprend pour chaque turbine au moins 5 un plateau horizontal fixé aux montants verticaux, la turbine étant reliée au plateau horizontal par une liaison pivotante, ledit au moins un montant vertical comprenant une portion à laquelle est fixé le plateau, le volet vertical étant mobile par rapport à la portion. 10 Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'éolienne comprend, pour chaque plateau, un volet horizontal en aval du plateau selon la direction du vent, le volet horizontal étant mobile par rapport au plateau, l'éolienne, comprenant, pour au moins l'un des volets horizontaux, un système de 15 commande du braquage dudit volet horizontal adapté à commander le braquage dudit volet horizontal vers le bas d'un angle qui est constant ou augmente lorsque la vitesse du vent augmente. Selon un mode de réalisation dé la présente invention, le système de commande du braquage dudit volet horizontal est 20 adapté à commander le braquage maximal dudit volet horizontal vers le bas lorsque la vitesse du vent est supérieure à la vitesse de coupure de l'éolienne. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la turbomachine comprend des première et deuxième colonnes de 25 turbines à flux transverse, la structure de maintien comprenant pour chaque paire de turbines adjacentes comprenant une turbine de la première colonne et une turbine de la deuxième colonne, un montant central vertical entre les turbines, des montants latéraux verticaux du côté des turbines de ladite paire opposé 30 au montant central, chaque montant vertical comprenant un volet vertical mobile. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'éolienne comprend un système d'inversion du sens de rotation - des turbines de la première colonne par rapport au sens de 35 rotation des turbines de la deuxième colonne.

B11709 - DI05278-01 7 Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'éolienne comprend, en outre, un générateur électrique entraîné par les turbines et logé dans le flotteur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque turbine comprend un arbre d'entraînement, les arbres d'entraînement des turbines étant reliés les uns aux autres, l'arbre d'entraînement de la turbine à la base de la colonne de turbines étant relié au générateur électrique. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque turbine comprend un arbre d'entraînement, les arbres d'entraînement des turbines n'étant pas reliés les uns aux autres, chaque arbre d'entraînement étant relié au générateur électrique par un système de transmission hydraulique comprenant une pompe hydraulique située dans le plateau.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque turbine comprend des pales entraînant en rotation l'arbre d'entraînement et, pour au moins des première et deuxième turbines de la colonne tournant dans le même sens de rotation, les pales de la première turbine sont décalées angulairement par rapport aux pales de la deuxième turbine. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'éolienne comprend, en outre, au moins un panneau photovoltaïque ou un photobioréacteur fixé au montant vertical. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 25 l'éolienne comprend des lignes d'ancrage destinées à relier le flotteur au fond marin. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante 30 de modes de réalisation particuliers faite-à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures 1 et 2 représentent, de façon schématique, deux exemples de réalisation d'une éolienne flottante à turbines à flux transverse selon l'invention ; B11709 - D105278-01 8 les figures 3 à 5 représentent trois exemples de turbines à flux transverse ; la figure 6 représente, de façon partielle et schématique, un exemple de réalisation d'un dispositif de 5 régulation du comportement aérodynamique de l'éolienne de la figure 2 ; la figure 7 représente, de façon partielle et schématique, un exemple de réalisation d'un dispositif de compensation du tangage de l'éolienne flottante de la figure 2 ; 10 la figure 8 représente, sous la forme d'un schéma- blocs, un exemple de système de régulation de la conversion énergétique de l'éolienne de la figure .7 ; la figure 9 représente, de façon partielle et schématique, un exemple de réalisation d'un dispositif de 15 d'orientation automatique de l'éolienne de la figure 2 face au vent ; et la figure 10 représente un exemple de réalisation d'une éolienne flottante comprenant des panneaux photovoltaïques. 20 Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Description détaillée Seuls les éléments utiles à la compréhension de l'invention sont décrits et représentés sur les figures. Dans la 25 suite de la description, sauf indication contraire, les termes "sensiblement", "environ" et "de l'ordre de" signifient "à 10 % près". En outre, les termes "supérieur", "inférieur", "au-dessus", "au-dessous", "sommet" et "base" sont définis par rapport à l'axe de rotation des turbines de l'éolienne qui 30 correspond, par exemple, sensiblement à la direction verticale. La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un exemple de réalisation d'une éolienne flottante 10 selon l'invention. L'éolienne:flottante'10 comprend une turbomachine émergée 12 reposant -sur un flotteur 14. Le flotteur 14 peut 35 correspondre à une coque flottante. La coque flottante 14 est B11709 - D105278-01 9 reliée au fond marin, non représenté, par des lignes d'ancrage 16. Le niveau des eaux est représenté de façon schématique par la ligne 18. La turbomachine 12 est montée sur la coque flottante 14 de façon que la turbomachine 12 puisse tourner par rapport à la coque flottante 14 autour d'un axe A sensiblement vertical. La turbomachine 12 comprend un empilement de plusieurs étages 20. A titre d'exemple, quatre étages 20 sont représentés en figure 1. Le nombre d'étages varie, par exemple, de 2 à 10.

Chaque étage 20 comprend : -un châssis 21, ou structure de maintien, assurant la rigidité de l'ensemble et comprenant des montants latéraux 22, un panneau horizontal supérieur 26 et un panneau horizontal inférieur 28 reliés aux montants latéraux 22 ; et -une turbine à flux transverse 30 disposée entre les montants latéraux 22 et les plateaux 26, 28 susceptible de tourner autour d'un axe D, par exemple sensiblement vertical. La coque flottante 14 peut être à symétrie de rotation autour de l'axe A et avoir, suivant un plan méridien, le profil transversal de la coque d'un navire. Le matériau pour réaliser la coque 14 peut être identique à celui utilisé actuellement pour réaliser la coque des navires. Les montants latéraux 22 d'un étage 20 sont dans le prolongement des montants latéraux 22 de l'étage adjacent au- dessus et/ou de l'étage adjacent au-dessous dans l'empilement d'étages. Les montants 22 des étages 20 peuvent correspondre à. un élément monobloc ou à des éléments distincts. Les turbines 30 de deux étages 20 successifs sont séparées par un plateau horizontal 31 formé par le panneau supérieur 26 de l'étage 20 inférieur et le panneau inférieur 28 de l'étage 20 supérieur. La turbine à flux transverse 30 comprend un arbre d'entraînement 32 d'axe D ét des moyens adaptés à entraîner l'arbre 32 en rotation autour de l'axe D, notamment lorsque le vent a une direction approximativement perpendiculaire à l'axe D. L'arbre d'entraînement 32 est maintenu aux panneaux 26, 28 B11709 - DI05278-01 10 par des paliers 34. Les turbines 30 sont empilées et forment une colonne 35 de turbines 30 ou empilement de turbines. Les montants 22 et les plateaux 31 de l'ensemble de la turbomachine 12 sont solidaires les uns des autres pour former la structure de maintien de la colonne de turbines 30. Les arbres d'entraînement 32 des turbines 30 peuvent être reliés les uns aux autres pour former l'arbre d'entraînement d'axe D de la colonne 35 de turbines. La colonne 35 de turbines 30 entraîne un générateur électrique (non visible en figure 1) contenu dans la coque flottante 14. Selon un exemple de réalisation, les arbres 32 des turbines 30 sont indépendants les uns des autres. Dans ce cas, chaque arbre 32 peut entraîner une pompe hydraulique, disposée dans le plateau horizontal 31, les circuits d'aspiration et de refoulement de la pompe hydraulique s'étendant le long des montants 22. Chaque pompe hydraulique entraîne un moteur hydraulique commun relié au générateur électrique, le moteur et le générateur étant logés dans la coque flottante.14. Les axes de rotation des turbines 30 peuvent alors ne pas être confondus.

Un tel exemple autorise un fonctionnement autonome de chaque turbine 30 de la turbomachine 12. En particulier, si une turbine, victime une avarie, se trouve bloquée, les autres turbines peuvent continuer de fonctionner. Selon un exemple de réalisation, les arbres 32 sont reliés les uns aux autres et l'arbre de rotation de l'étage 20 à la base de la turbomachine 12 entraîne le générateur électrique logé dans la coque flottante 14, éventuellement par l'intermédiaire d'un système de transmission hydraulique. L'axe de rotation de la turbomachine 12 par rapport à la coque flottante 14 est alors identique à l'axe D de rotation des turbines 30. Les arbres 32 des turbines 30 peuvent former un arbre monobloc d'axe D maintenu par les plateaux 31. A titre de variante, les arbres 32 des turbines 30 peuvent être des éléments distincts. Des dispositifs d'accouplement, non repré- sentés, .entre les arbres 32 associés à deux turbines adjacentes B11709 - DI05278-01 11 peuvent être prévus dans les plateaux 31. Il peut s'agir d'accouplements flexibles ou élastiques. Des éléments de protection, non représentés, peuvent être prévus pour éviter tout choc entre les turbines 30 et des 5 oiseaux ou des projectiles entraînés par le vent. Chaque montant latéral 22 a une forme profilée pour jouer, en outre, le rôle d'un carénage. Pour chaque étage, les carénages 22 favorisent l'aspiration du flux d'air vers la turbine 30. Au-delà de chaque turbine 30, l'écoulement s'engage 10 dans une partie divergente obtenue grâce à l'éloignement graduel des carénages 22 l'un de l'autre. La figure 2 est une vue en perspective schématique d'un autre exemple de réalisation d'une éolienne flottante 40 qui, par rapport à l'éolienne flottante 10 représentée en figure 15 1, comprend des première et deuxième colonnes 35 de turbines 30 juxtaposées dont les axes de rotation D et D' sont parallèles. Chaque étage 20 de l'éolienne flottante 40 comprend deux turbines 30, l'une appartenant à la première colonne de turbines et l'autre appartenant à la deuxième colonne de 20 turbines. L'arbre de rotation 32 de chaque turbine 30 est maintenu par le panneau supérieur 26 et le panneau inférieur 28 associés. Le châssis 21 de chaque étage 20 comprend, en plus des carénages 22 et des panneaux 26, 28, un montant central 42 interposé entre les deux turbines 30 de l'étage 20. Chaque 25 plateau supérieur 26 s'étend entre l'un des carénages 22 et le montant central 42. Les montants centraux 42 des étages 20 peuvent correspondre à un élément monobloc ou à des éléments distincts par étage. Le montant central 42 et les carénages 22 peuvent être réalisés en des matériaux utilisés dans 30 l'aéronautique pour la fabrication d'ailes, par exemple des matériaux composites. Le montant central 42 comprend une portion 43 en amont jouant notamment le rôle d'une étrave et une portion 44 en aval jouant le rôle d'un empennage. Le montant central 42 permet 35 notamment de séparer les flux d'air qui atteignent les deux B11709 - D105278-01 12 turbines 30 de chaque étage 20. L'aspiration du flux d'air au niveau de chaque turbine 30 d'un étage 20 est réalisée par les carénages latéraux 22 et le montant central 42. Au-delà de chaque turbine 30, l'écoulement s'engage dans une partie divergente obtenue grâce à l'éloignement graduel du carénage 22 par rapport au montant central 42. En outre, la forme profilée du montant central 42 et des carénages 22 permet de minimiser les forces aérodynamiques de traînée exercées sur le châssis 21. Pour les éoliennes flottantes 10 ou 40, la turbine 30 peut être n'importe quel type de turbine à flux transverse. Plus particulièrement, il peut s'agir d'une turbine à flux transverse comprenant des pales entraînant en rotation l'arbre 32 sous l'action de forces de portance. A titre d'exemple, la turbine à flux transverse est une turbine du type Darrieus ou du type Gorlov, par exemple, les turbines décrites dans la publication "Helical Turbines for the Gulf Stream: Conceptual Approach to Design of a Large-Scale Floating Power Farm" de Gorlov (Marine Technology, vol. 35, n°3, Juillet 1998, pages 175-182, etc.). Par ailleurs, la demanderesse a déposé un ensemble de demandes de brevet sur des turbines à flux transverse mues par des forces de portance parmi lesquelles on peut mentionner les demandes de brevet PCT/FR2008/051917 (B8450), PCT/FR2011/052781 (810341) et FR11/56768 (B11141). Les turbines 30 peuvent correspondre aux turbines décrites dans ces demandes de brevet.

Les figures 3 à 5 représentent trois exemples de réalisation particuliers de turbines 30. A titre d'exemple, comme cela est représenté aux figures 1 à 5, la turbine 30 comprend un moyeu 45 fixé à l'arbre d'entraînement 32 et duquel se projettent des bras 46. Chaque 30 bras 46 porte une aile 48 (ou pale) à son extrémité opposée au moyeu 45. Chaque aile 48 a, par exemple, une forme en "V" à extrémité libre dont la flèche peut varier de -45° à +45°. Dans un plan perpendiculaire à l'axe de .rotation D, la section de chaque aile 48 peut correspondre.à un profil de type biconvexe 35 symétrique ou dissymétrique, creux, à double courbure, etc. Le B11709 - DI05278-01 13 bras 56 peut également avoir une forme profilée pour réduire les forces de traînée qui s'y exercent. L'envergure de chaque aile 48, mesurée selon l'axe D, peut varier de 1 à 10 mètres. Dans un plan perpendiculaire à l'axe D, les ailes 48 suivent en fonctionnement un cercle centré sur l'axe D dont le diamètre peut varier de 1 à 10 mètres. La hauteur de la pale 48 rapportée au diamètre (hauteur relative) peut varier de 0,5 à 3. Lorsque la turbine 30 est placée dans un flux d'air ayant une direction perpendiculaire à l'axe D, les pales motrices 48 entraînent l'arbre 32 en rotation autour de l'axe D. Dans la suite de la description, on considérera sans indication contraire que le flux d'air a une -direction sensiblement perpendiculaire à l'axe D. Toutefois, il est clair que lorsque le flux d'air a une direction inclinée par rapport à l'axe D de moins de 90 degrés, les pales motrices 48 entraînent toujours l'arbre 32 en rotation mais avec un rendement qui décroît d'autant plus que l'inclinaison entre la direction du flux d'air et l'axe D est faible. Aux figures 1 et 2, les turbines 30 représentées 20 comprennent trois pales 48 en "V" ayant une flèche positive. En figure 3, la turbine 30 représentée comprend trois pales 48 en "V" ayant une flèche inversée d'environ -30°. La figure 4 est une vue éclatée d'un exemple de réalisation de la turbine 30 représentée aux figures 1 et 2 dans 25 lequel la turbine 30 peut être réalisée par le montage d'éléments séparés pouvant être assemblés les uns aux autres. Le moyeu 45 et les bras 46 peuvent correspondre à des pièces distinctes. Chaque aile 48 peut être obtenue par le montage d'une portion de liaison 50 et de deux portions d'aile 52. Ceci 30 permet de faciliter le montage et le démontage des turbines. En figure 5, la turbine 30 représentée comprend trois .pales 48 droites. Chaque pale 48' a un profil aérodynamique d'aile volante défini en- section par une corde c et une épaisseur e. A chaque extrémité 53, la pale 48 est évasée,- -35 c'est-à-dire que le profil de la pale 48 est modifié de-sorte B11709 - D105278-01 14 que sa corde reste sensiblement constante et que son épaisseur augmente pour atteindre une valeur emax à l'extrémité 53 supérieure d'au moins 15 % à e. En outre, un dévers est prévu en bout de pale. La hauteur de la pale 48 rapportée au diamètre 5 (hauteur relative) est sensiblement de 1,5. En outre, une ligne de traction 54 anti-flexion relie l'extrémité 53 de chaque pale 48 à l'arbre d'entraînement 32. La ligne de traction 54 peut correspondre à un câble, un filin, une chaîne, un profilé, etc. Ceci permet de lutter contre les forces centrifuges lorsqu'elles 10 sont particulièrement importantes et notamment prépondérantes vis-à-vis des forces aérodynamiques (portance et traînée). En fonctionnement, il résulte, de l'écoulement de l'air autour d'une turbine 30, l'application sur l'arbre de rotation 32 de la turbine 30 d'une force de portance dont la 15 direction est perpendiculaire à l'axe D et perpendiculaire à la direction du vent et dont le sens exact dépend du sens de rotation de la turbine 30. La force de portance se surajoute à la force de traînée qui est toujours présente, ces forces étant transmises à la structure de maintien des turbines 30. 20 Pour l'éolienne flottante 10, des systèmes peuvent être prévus pour permettre à certaines turbines d'une même colonne de turbines de tourner autour de l'axe D selon un sens de rotation opposé à celui des autres turbines. A titre d'exemple, il peut être prévu, pour certaines turbines 30, par 25 exemple à l'intérieur du moyeu 45 reliant chaque bras 46 à l'arbre d'entraînement 32, un système d'inversion de couple permettant à ces turbines 30 de tourner autour de l'axe de rotation D en sens opposé par rapport au sens de rotation de l'arbre d'entraînement 32. Les turbine 30 peuvent être réparties 30 sur la colonne de turbines 30 de façon que deux turbine 10 adjacentes tournent dans un sens opposé comme cela est représenté en figure 1. Lorsque la colonne de turbines comprend un nombre pair de turbines 30, la résultante des forces de.portance au niveau de-la colonne peut être annulée d'une part et suivant 35 le nombre et la taille des turbines, le moment résultant de ces B11709 - D105278-01 15 forces, appelé moment de roulis, que la structure de maintien contenant les turbines 30 applique à la coque flottante 14, peut être minimisé d'autre part. Pour l'éolienne flottante 40, il peut être prévu que 5 les deux colonnes de turbines adjacentes tournent en sens opposé sous l'action d'un flux d'air. Les turbines 30 d'un même étage 20 sont de préférence disposées de façon symétrique par rapport au montant central 42 comme cela est représenté en figure 2. Ceci peut être réalisé par un système d'engrenages reliant les 10 deux colonnes de turbines ou par l'application d'un couple de freinage adapté à chaque colonne de turbines. Etant donné la rotation en sens inverse de deux turbines 30 adjacentes de chaque étage 20, les forces de portance orthogonales à la direction du vent s'annulent mutuellement, ou sont à tout le 15 moins fortement réduites. On réduit, en outre, le moment de roulis que la structure de maintien applique à la coque flottante 14 résultant de la somme des moments associés aux forces de portance de chaque turbine. Ainsi, quand la turbomachine 12 est soumise à l'action 20 du vent, le moment de roulis imposé à la coque flottante 14 est nul ou réduit. En outre, le moment de lacet qu'impose la turbomachine 12 sur la coque flottante 14 est également nul puisque la turbomachine 12 est montée libre en rotation sur la coque flottante 14 comme cela est expliqué plus en détail par la 25 suite en relation avec la figure 9. La turbomachine 12 est alors sensiblement soumise à une force de traînée qui tend à induire un moment de tangage sur la coque flottante 14. Selon un exemple de réalisation, comme cela est représenté en figure 2, pour chaque colonne de turbines, chaque 30 turbine 30 est décalée angulairement autour de l'axe de rotation D, D' par rapport à la turbine 30 adjacente située au-dessus ou au-dessous de la même colonne de turbines. Cela permet d'obtenir un couple d'entraînement, au niveau- de l'extrémité de l'arbre d'entraînement 32 de la colonne de turbines reliée au générateur 35 électrique, qui est sensiblement uniforme tout au long d'une B11709 - D105278-01 16 rotation de 360° de la colonne de turbines 30. Un lissage des pulsations du couple délivré par les pales tournantes est ainsi obtenu. Ce décalage est, par exemple, de 360/(P*N) degrés pour une colonne de turbines 30 ayant un empilement de N turbines 30, chaque turbine 30 ayant P pales 48. En outre, de tels décalages permettent d'obtenir une structure dissymétrique qui facilite la mise en rotation de la colonne de turbines 30 à partir d'une position d'arrêt. La figure 6 est une vue en perspective d'une moitié de la turbomachine 12 de l'éolienne flottante 40 de la figure 2 qui représente, de façon détaillée, la structure des carénages 22. En figure 6, l'un des carénages 22 et la moitié du montant central 42 sont représentés pour chaque étage 20. A titre d'exemple, la turbomachine 12 peut avoir une structure symétrique par rapport au plan P. Une structure analogue est prévue pour les carénages 22 de l'éolienne flottante 10 de la figure 1. Chaque carénage 22 d'un étage 20 comprend une portion fixe 56 et un volet mobile 58. Le volet 58 est orienté verticalement et situé dans le prolongement de la portion fixe 56, en aval de la portion fixe 56 selon le sens d'écoulement du vent. A titre d'exemple, le profil global du carénage 22 est de la famille Eppler. Les plateaux 31 sont fixés aux portions fixes 56.

Le volet vertical 58 peut être pivoté par rapport à la portion fixe 56 correspondante, par exemple autour d'un axe B parallèle à l'axe D pour être braqué vers l'extérieur de la turbomachine .12 depuis une position de braquage nul. Dans la suite de la description, il est considéré que l'angle de braquage du volet vertical 58 est positif lorsque le volet vertical 58 a été pivoté depuis la position de braquage nul vers l'extérieur de la turbomachine 12. Lorsque l'angle positif de braquage du volet vertical 58 est augmenté, la courbure du profil du carénage 22 est augmentée, ce.qui accroît l'aspiration d'air entre les carénages 22.

B11709 - D105278-01 17 Chaque volet vertical 58 d'un étage 20 peut être déplacé indépendamment du volet vertical 58 d'un autre étage 20. Les systèmes d'actionnement des volets verticaux 58, par exemple des systèmes hydrauliques, peuvent être logés dans les carénages 22 pour chaque étage 20. Le volet 58 est, par exemple, un volet de courbure. Le volet vertical 58 peut être un volet .à fente, comprenant une fente ou plus d'une fente. Le volet vertical 58 peut avoir la structure d'un volet Fowler. La figure 7 est une vue écorchée en perspective d'un étage 20 de la turbomachine 12 de l'éolienne flottante 10 ou 40. Seuls l'arbre d'entraînement 32 et le moyeu 45 d'une turbine' sont représentés. Chaque plateau 31 peut correspondre à une structure creuse délimitée par le panneau inférieur 26 d'un étage 20 et le panneau supérieur 28 de l'étage 20 adjacent situé au-dessous. Le panneau supérieur 26 comprend un palier 64 maintenant une extrémité de l'arbre 32 d'entraînement de la turbine 30 et le panneau inférieur 28 .comprend un palier 66 maintenant l'extrémité opposée de l'arbre 32. Plus précisément, le palier 64 est un palier du type radial/axial et le palier 66 est un palier du type radial pour éviter les risques de flambage de l'arbre 32 et les contraintes de dilatation. Cette configuration fait que la plus grande partie des efforts de flexion transmis par les turbines 30 ainsi que leur poids sont repris par le châssis 21. A chaque plateau 31 peut être associé un volet horizontal 68 disposé dans le prolongement du plateau 31. Le volet horizontal 68 est disposé en aval du plateau 31 selon le sens de l'écoulement du vent. Le volet horizontal 68 peut s'étendre d'un carénage 22 à l'autre pour l'éolienne flottante 10 et d'un carénage 22 au montant central 42 pour l'éolienne flottante 40. Le bord d'attaque du volet horizontal 68 peut être au contact ou séparé du plateau 31 et le bord de fuite du volet horizontal 68 peut être au niveau du bord de fuite du carénage 22. Le profil du volet horizontal 68 peut être sensiblement B11709 - D105278-01 18 uniforme sur toute l'envergure du volet horizontal 68. La finesse du volet horizontal 68 peut être supérieure ou égale à 30. Le volet horizontal 68 est mobile par rapport au 5 plateau 31 correspondant. A titre d'exemple, le volet horizontal 68 peut être pivoté autour d'un axe perpendiculaire à l'axe D et à la direction du vent. Chaque volet horizontal 68 d'un étage 20 peut être déplacé indépendamment des volets horizontaux 68 des autres étages 20. Les systèmes d'actionnement des volets 10 horizontaux 68 peuvent être logés dans les carénages 22 verticaux ou dans les plateaux.31 pour chaque étage 20. Le volet horizontal 68 peut être braqué vers le bas par rapport -au plateau 31 associé. Le volet horizontal 68 peut, en outre, être déplacé en translation par rapport au plateau 31 de façon à 15 ouvrir une fente 72 entre le volet horizontal 68 et le plateau 31. Cela permet à l'air de passer entre le plateau 31 et le volet horizontal 68, de l'intrados à l'extrados de l'aile 70, pour retarder le décollement des filets d'air sur le volet horizontal 68. En outre, la surface alaire de l'aile 70 est 20 ainsi augmentée. Le pivotement du volet horizontal 68 peut être prévu après que le volet horizontal 68 a été écarté du plateau 31. Le volet horizontal 68 est, par exemple, un volet du type Fowler. En figure 7, un volet horizontal 68 à une fente 72 est 25 représenté. A titre de variante, à chaque plateau 31 peut être associé à un.volet horizontal. à plusieurs fentes qui comprend plusieurs volets successifs, deux. volets successifs étant mobiles l'un 'par rapport à l'autre et pouvant notamment être séparés l'un de l'autre par une: fente. 30 La figure 8 représente,-sous la forme d'un schéma- bloc, un exemple de réalisation d'un système de commande du braquage .des volets verticaux 58, des volets horizontaux.68 et .du couple de freinage fourni-par la génératrice 74. Le -système comprend un module 75 de .détermination-de l'angle de braquage 35, des volets verticaux 58 et des.volets horizontaux 68 pour chaque B11709 - DI05278-01 19 étage 20 de la turbomachine 12 et du couple de freinage à appliquer par la génératrice 74. La turbomachine 12 comprend au moins un capteur 76 de la vitesse v du vent incident. De préférence, un capteur 76 de vitesse du vent incident est prévu à chaque étage 20 de la turbomachine 12. L'éolienne flottante 10, 40 comprend, en outre, un module de conversion électromécanique 77 comportant un système 78 de commande de la génératrice 75, relié à la génératrice 74 par un convertisseur 79. Le module 77 comprend, en outre, un module de mesure 80 fournissant un signal représentatif de la vitesse de rotation co de la colonne 35 de turbines ou des colonnes de turbines et un signal représentatif de la puissance P fournie par la génératrice 74.

Le module 75 comprend un module 83 de détermination de l'angle de braquage des volets verticaux 83. Le module 83 est relié au module de mesure 80 et au capteur 76. Le module 83 détermine, pour chaque volet vertical 58, un angle de braquage en fonction de la vitesse v du vent incident à l'étage 20 considéré et de la vitesse de rotation co et transmet des signaux de commande au système électromécanique de pivotement du volet vertical 58 pour faire pivoter le volet vertical 58 dudit angle de braquage. Le module 75 comprend un module 84 de détermination de l'angle de braquage des volets horizontaux 68. Le module 84 est relié au module de mesure 80 et au capteur 76. Le module 84 détermine, pour chaque volet horizontal 68, un angle de. braquage en fonction de la vitesse v du vent incident à l'étage 20 considéré et de la vitesse de rotation o) et transmet des signaux de commande au système électromécanique de pivotement du volet horizontal 68 pour faire pivoter le volet horizontal 68 dudit angle de braquage. Le module 75 comprend un module 85 de détermination du couple de freinage à appliquer par la génératrice 74. Le module 35 85 est relié au module 80. Le module 85 détermine le couple de B11709 - D105278-01 20 freinage à appliquer par la génératrice 74 en fonction de la puissance P fournie par la génératrice 74 et la vitesse de rotation o de la colonne de turbines. Selon un exemple de réalisation, la régulation 5 aérodynamique du fonctionnement de l'éolienne flottante 10, 40 est réalisée par le braquage des volets verticaux 58 et le braquage des volets horizontaux 68. Une augmentation de l'angle de braquage du volet vertical 58 vers l'extérieur de la turbomachine 12 entraîne une 10 augmentation du coefficient de portance du carénage 22, la force de portance exercée sur le carénage 22 étant orientée sensiblement selon la direction horizontale. Cela se traduit par une accélération du flux d'air pénétrant entre les volets verticaux 58 pour l'éolienne flottante 10 ou entre chaque volet 15 vertical 58 et le montant central 42 pour l'éolienne flottante 40, ce qui permet d'augmenter la vitesse vue par la turbine 30 pour une vitesse incidente du vent donnée. Il en résulte une augmentation de la puissance collectée par la turbine 30 qui croît comme le cube de la vitesse vue par la turbine 30. 20 Par ailleurs, une augmentation de l'angle de braquage du volet horizontal 68 entraîne une occultation plus ou moins importante du flux d'air atteignant la turbine 30. Dans la suite de la description, on appelle vp la vitesse v du vent à partir de laquelle la colonne 35 de turbines 25 30 commence à tourner, vn la vitesse nominale du vent qui est la vitesse pour laquelle la puissance recueillie par la colonne de. turbines 30 est maximale et vc la vitesse de coupure qui est la vitesse maximale admissible à partir de laquelle la turbomachine doit être mise hors service afin d'éviter tout dommage matériel. 30 La régulation aérodynamique par rapport au vent du fonctionnement de l'éolienne flottante 10, 40 vise à satisfaire différentes contraintes, en coordination avec la régulation par l'électronique .de puissance de. la génératrice électrique 74. Plus précisément il s'agit : B11709 DI05278-01 21 (i) de démarrer la colonne de turbines à une vitesse du vent vp faible ; (ii) d'optimiser le régime de conversion de l'énergie, pour une vitesse du vent 'qui varie de la vitesse vp à la vitesse 5 vn ; (iii) de limiter la puissance collecté P à la puissance nominale Pn pour une vitesse de vent strictement supérieure à vn ; et (iv) de protéger la partie mécanique de l'éolienne par 10 des systèmes d'arrêt d'urgence lorsque la vitesse du vent est strictement supérieure à \ic (qui est.par exemple de l'ordre dé 90km/h), ces systèmes pouvant être par exemple aérodynamiques ou mécaniques via un frein sur l'arbre qui attaque la génératrice. Les braquages des volets verticaux 58 et des volets 15 horizontaux 68 peuvent être réalisés selon les phases suivantes pour satisfaire les contraintes décrites précédemment : (a) Pour démarrer la rotation de la turbine 30 à la vitesse vp et lorsque la vitesse du vent varie de vc, à vn, le volet vertical 20 l'extérieur de augmentation de traînée ne soit 58 pour chaque étage 20 est braqué vers la turbomachine 12 pour rechercher une la puissance collectée sans toutefois que la trop importante. L'angle de braquage positif peut être fixe lorsque la vitesse du vent varie de vD à vn. En appelant X la vitesse spécifique de la turbine définie par la 25 relation suivante : X=coR/v où R est le rayon maximal de la turbine 30 et oe est la vitesse de rotation de la turbine 30, la puissance maximale Pmax est alors obtenue en utilisant la stratégie de commande de la 30 génératrice 74 appelée stratégie MPPT (acronyme anglais pour Maximum Power Point Tracking) qui permet de régler automatiquement la vitesse spécifique X à sa valeur optimale X. de manière à obtenir le coefficient de puissance maximale. Le coefficient de puissance, ou coefficient de performance, de la 35 colonne de turbines indique l'efficacité avec laquelle B11709 - DI05278-01 22 l'éolienne convertit l'énergie mécanique du vent en électricité. Lors de cette phase dans laquelle la puissance fournie Pmax reste inférieure à la puissance nominale Pn et la vitesse de rotation to croît avec la vitesse v du vent, le couple Pmax/co est imposé sur la commande de la génératrice. L'angle de braquage des volets verticaux 58 peut être différent d'un étage à l'autre. Par exemple, pour les étages inférieurs, il est souhaitable que le coefficient de portance Cz du carénage 22 soit plus élevé que dans les étages supérieurs.

L'angle de braquage du volet vertical 58 peut alors être important. (b) Lorsque la vitesse du vent est supérieure à la vitesse vn et inférieure à la vitesse de coupure vci correspondant à la phase d'écrêtage de la puissance récupérée, il est nécessaire de jouer de surcroit sur la réduction de l'angle de braquage positif du volet vertical 58, ce qui correspond à une commande bi-variable. Dès que la vitesse de rotation co excède la vitesse de rotation nominale de la colonne de turbines, une loi de fermeture progressive du braquage du volet vertical 58 en fonction de co est imposée et simultanément, un couple égal à Pn/o) est imposé sur la commande de la génératrice. Lorsque l'angle de braquage du volet vertical 58 s'approche de la valeur nulle, le volet horizontal 68 peut 25 prendre le relais du volet précédent en jouant un rôle analogue. Le volet horizontal 68 est progressivement braqué vers le bas, de façon à réduire le flux du vent incident qui s'engage entre les carénages 22 pour l'éolienne flottante 10 ou entre le carénage 22 et le montant central 42 pour l'éolienne flottante 30. 40, en occultant progressivement le conduit en aval de la turbine 30 pour réduire la vitesse vue par la turbine 30. L'occultation du passage du flux d'air par le volet horizontal 68:peut être réalisée de façon continue ou par à-coups.. - (c) Lorsque la vitesse du vent est supérieure ou égale 35 à -la vitesse de coupure. vc, l'angle de braquage du volet- B11709 - DI05278-01 23 vertical 58 demeure sensiblement nul et le volet horizontal 68 est rabattu à sa valeur maximale de braquage vers le bas. Lorsque la vitesse du vent est sensiblement uniforme sur toute la hauteur de la turbomachine 12, la commande de 5 l'angle de braquage du volet vertical 58 peut être identique pour chaque étage 20. De même, la commande de l'angle de braquage du volet horizontal 68 peut être identique pour chaque étage 20. Toutefois, dans le cas où le vent incident n'a pas la même vitesse sur toute la hauteur de la turbomachine 12, en 10 particulier, dans le cas où la vitesse du vent diminue lorsque l'on s'approche de la surface 18 de la mer, l'angle de braquage du volet vertical 58 dans la phase (a) peut être d'autant plus important que l'étage 20 est proche de la surface 18 de la mer comme cela est représenté en figure 6. 15 L'augmentation de l'angle de braquage positif des volets verticaux 58 des étages 20 supérieurs vers les étages 20 inférieurs permet de compenser la réduction de la vitesse du vent au voisinage de la surface 18 de la mer. La vitesse du flux d'air qui atteint la turbine 30 à chaque étage 20 est alors 20 uniformisée suivant la direction verticale. On obtient ainsi une uniformisation des conditions optimales de rotation des turbines 30. Dans la phase (b) d'écrêtage de la puissance récupérée une loi de fermeture progressive du volet vertical 58 avec la 25 vitesse de rotation co spécifique à chaque étage doit être définie de sorte que la puissance produite par chaque turbine soit uniformisée. Cela est possible si la vitesse v est mesurée à chaque étage et si le coefficient de puissance d'une turbine carénée est connu en fonction de la vitesse spécifique et de 30 l'angle de braquage. La présence de la structure de maintien fait que l'éolienne selon l'invention peut comprendre un empilement de plusieurs turbines. En outre, l'utilisation des volets verticaux 58 et des volets horizontaux 68 permet de faire -fonctionner le 1709 - D105278-01 24 plus possible les turbines dans des conditions nominales. Le rendement de l'éolienne selon l'invention est donc amélioré. En outre, par rapport à une turbine pour laquelle la régulation du comportement aérodynamique de la turbine 30 est 5 obtenue par l'utilisation de pales à angle de calage variable, le dispositif de régulation selon la présente invention permet avantageusement d'obtenir une structure plus simple et plus fiable. En effet, les pales sont des organes en mouvement lors du fonctionnement de la turbine alors que, dans la présente 10 invention, l'ajustement est réalisé par les volets verticaux 58 qui sont des organes fixes en fonctionnement. Le découplage entre la régulation et la collecte d'énergie rend aussi la maintenance plus aisée et un contrôle simple et efficace, éventuellement en cours de fonctionnement. 15 Les volets horizontaux 68 ont une fonction supplémentaires puisqu'ils permettent de conférer aux plateaux horizontaux profilés 31 une fonction d'aile portante 70 qui permet de compenser le moment de tangage sur la coque flottante 14 dû à la traînée aérodynamique qui tend à faire basculer la 20 turbomachine 12 vers l'arrière. Outre l'effet de la traînée aérodynamique, s'ajoute l'effet du poids de la turbomachine 12 qui se manifeste dès que la turbomachine 12 est inclinée par rapport à la direction verticale. De plus, les ailes 70 permettent d'alléger la poussée verticale que doit exercer la 25 coque flottante 14. A titre d'exemple, les volets horizontaux 68 peuvent être braqués avant que les volets verticaux 58 n'atteignent un angle de braquage nul, et de façon coordonnée avec ces derniers pour écrêter la puissance récupérée à Pn pour ajuster le moment piqueur compensant le moment de tangage alors 30 que la vitesse du vent varie de la vitesse vD à la vitesse vn. A titre d'exemple, les volets horizontaux 68 peuvent en partie jouer un tel rôle en demeurant dans leur position initiale pendant toute la phase de fermeture des volets verticaux 58. L'incidence de ces volets peut alors être celle de 35 la finesse maximum correspondant pour le profil choisi au nombre B11709 - DI05278-01 25 de Reynolds de l'écoulement sur le volet horizontal 68 le plus fréquent. Dans cette configuration, la stabilité de la turbomachine 12 est obtenue par l'augmentation naturelle de la portance exercée sur l'aile 70 avec l'inclinaison croissante des plateaux 31 et des volets horizontaux 68 résultant du basculement progressif de la turbomachine 12 vers l'arrière avec la traînée aérodynamique du vent. Avec l'augmentation de la portance, un moment est obtenu qui s'oppose au moment de tangage qu'applique la turbomachine 12 sur la coque flottante 14.

Selon un autre exemple de réalisation, chaque volet vertical 58 correspond à un volet de courbure qui peut être braqué dans les deux sens, vers l'extérieur de la turbomachine 12 mais également vers l'intérieur de la turbomachine 12. Dans la suite de la description, il est considéré que l'angle de braquage du volet vertical 58 est négatif lorsque le volet vertical 58 a été pivoté depuis la position de braquage nul vers l'intérieur de la turbomachine 12. De préférence, pour chaque étage 20, les volets verticaux 58 peuvent être braqués suffisamment vers l'intérieur de la turbomachine 12 pour bloquer sensiblement complètement le passage du flux d'air au niveau de la turbine 30, les volets verticaux 58 étant rabattus l'un vers l'autre pour l'éolienne flottante 10 et chaque volet vertical 58 étant rabattu contre le montant central 42 pour l'éolienne flottante 40. Dans cet exemple de réalisation, les volets horizontaux 68 peuvent ne pas être présents. Dans cet exemple de réalisation, la régulation aérodynamique du fonctionnement de l'éolienne flottante 10, 40 est réalisée seulement par le braquage des volets verticaux 58. En particulier, par rapport à la phase (b) décrite précédemment, lorsque la vitesse du vent est supérieure à la vitesse vn et inférieure à la vitesse de coupure vc, le mouvement de braquage du volet vertical 58 peut comprendre une diminution de l'angle de braquage du volet vertical 58 qui est alors successivement positif, nul puis éventuellement négatif.

B11709 - D105278-01 26 En outre, par rapport à la phase (c) décrite précédemment, lorsque la vitesse du vent est supérieure ou égale à la vitesse de coupure vc, le volet vertical 58 est rabattu au maximum vers l'intérieur de la turbomachine 12. L'angle de braquage négatif du volet vertical 58 est alors maximal en valeur absolue. Un avantage de l'exemple de réalisation dans lequel les volets horizontaux 68 ne sont pas présents, est de réduire le nombre de volets mobiles de l'éolienne flottante 10, 40 à commander et donc de simplifier la structure de l'éolienne flottante 10, 40. En particulier, pour l'éolienne 40, le-nombre de volets mobiles est réduit de moitié. La. figure 9 est une section, partielle et schématique, du châssis 21 d'un étage 20 de l'éolienne flottante 40 et 15 représente le montant central 42 et les carénages 22. En figure 9, la section du châssis 21 est symétrique par rapport à un axe de symétrie S. La ligne 86 représente le contour de la coque flottante 14. L'entraînement en rotation de la turbomachine 12 par 20 rapport au flotteur 14 peut être réalisé sans assistance motorisée par l'intermédiaire des carénages 22 et du montant central 42 qui tendent naturellement à maintenir l'axe de symétrie S de l'éolienne 12 parallèle à la direction C du vent en fonctionnement normal. En effet, la portion 44 en aval du 25 montant central 42 joue le rôle d'un empennage et oriente naturellement le montant central 42 parallèlement à la direction C. En outre, chaque carénage 22 a, en section, la forme d'une aile ayant une corde dont l'inclinaison par rapport à l'axe de symétrie .S est définie par un angle R. L'angle p correspond donc 30 à l'angle d'incidence de cette aile en fonctionnement normal de l'éolienne 12. Lors .d'une perturbation, l'axe de symétrie S est incliné d'un angle A avec la direction C. L'angle d'incidence de l'empennage.44 - est A. La somme des forces de:traînée et de 35- portance au centre de poussée de l'empennage 44 (représentée en B11709 - DI05278-01 27 figure 9 par la flèche 87) induit un moment sur l'axe de rotation D qui tend à replacer la turbomachine 12 de façon à aligner l'axe de symétrie S avec la direction C. En outre, l'angle d'incidence du carénage 22 le plus incliné (carénage 22 à gauche en figure 9) par rapport à la direction C devient p + A et l'angle d'incidence du carénage 22 le moins incliné (carénage 22 à droite en figure 9) par rapport à la direction C devient - A. Pour chaque carénage 22, la somme des forces de traînée et de portance au centre de poussée du carénage 22 (représentée par la flèche 88 pour le carénage 22 à gauche en figure 9 et par la flèche 89 pour le carénage 22 à droite en figure 9) induit un moment sur l'axe de rotation D de la turbomachine 12. Le moment dû au carénage 22 le plus incliné est supérieur au moment dû au carénage 22 le moins incliné. Si les centres de poussée des carénages 22 sont disposés en aval de l'axe de rotation D de la turbomachine 12, la somme des moments associés à toutes ces forces tend à replacer la turbomachine 12 de façon à aligner l'axe de symétrie S avec la direction C. Pour l'éolienne flottante 10 représentée en figure 1, 20 le montant central 42 n'est pas présent. En outre, comme l'écoulement autour de chaque carénage 22 est perturbé par le sens de rotation de la turbine 30 unique à chaque étage 20, la situation symétrique face au vent ne peut être une position d'équilibre stable, étant donné que la somme des forces de 25 traînée et de portance au centre de poussée de chaque carénage 22 est différente. Lorsque le sens de rotation d'une turbine 30 est inversé par rapport au sens de rotation de la turbine 30 de l'étage supérieur ou inférieur, comme cela a été décrit précédemment, les forces appliquées sur l'ensemble des carénages 30 22 de part et d'autre des turbines 30 sont en moyenne égales. L'orientation naturelle de la turbomachine 12 redevient proche d'une situation symétrique car les différences de moments produits par les carénages 22 à chaque étage 20 s'annulent d'un étage à l'autre. Dans ce cas, les carénages 22 peuvent être.

B11709 - DI05278-01 28 utilisés comme cela a été décrit précédemment pour orienter automatiquement la turbomachine 12 face au vent. Ainsi pour les éoliennes flottantes 10 et 40, l'orientation naturelle (passive) de la structure de maintien de la turbomachine 12 est proche d'une situation symétrique, face au vent. De façon avantageuse, aucune commande en lacet n'est nécessaire. La figure 10 représente une vue en perspective schématique d'un exemple de réalisation dans laquelle des panneaux photovoltaïques 90 sont fixés aux carénages 22 de l'éolienne flottante 10 -de la figure 1. Les panneaux photovoltaïques ,90 peuvent, en outre, être fixés au montant central 42. A titre de variante, les panneaux photovoltaïques 90 peuvent n'être fixés qu'au montant central 42.

A titre de variante, les panneaux photovoltaïques 90 peuvent être remplacés, en totalité ou en partie, par des photobioréacteurs, par exemple des photobioréacteurs solaires, notamment des photobioréacteurs solaires plans. Il s'agit de systèmes assurant la production de micro-organismes photo- synthétiques. Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaissent à l'homme de l'art. En particulier, des exemples de réalisation d'éoliennes flottantes comprenant une et deux colonnes de turbines ont été décrits. Toutefois, il est clair que l'invention peut être mise en oeuvre pour des éoliennes flottantes comprenant plus de deux colonnes de turbines. Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On note que l'homme de l'art peut combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. En particulier, des panneaux photovoltaïques ou des photobioréacteurs 90 représentés en. figure 10 en relation avec l'éolienne flottante .10 de la figure 1 peuvent, bien-sûr, être .également prévus sur l'éolienne flottante 40 de la figure 2.

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Eolienne flottante (10 ; 40) comprenant un flotteur (14) et une turbomachine (12) reposant sur le flotteur, l'éolienne comprenant au moins une colonne de turbines (30) à flux transverse et une structure de maintien (21) des turbines, 5 la structure de maintien comprenant, pour chaque turbine, des montants verticaux (22, 42) de part et d'autre de la turbine, au moins l'un des montants verticaux comprenant un volet vertical mobile (58).
2. 2. Eolienne flottante selon la revendication 1, dans 10 laquelle les volets verticaux (58) sont mobiles indépendamment les uns des autres.
3. 3. Eolienne flottante selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque volet vertical (58) est mobile en pivotement autour d'un axe vertical (B). 15
4. 4. Eolienne flottante selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant, pour au moins l'un des volets verticaux (58), un système de commande (75) du braquage dudit volet vertical (58) adapté à commander le braquage dudit volet vertical vers l'extérieur de l'éolienne (10 ; 40), lorsque la vitesse du vent 20 est inférieure à la vitesse de fonctionnement nominale de la turbine (30) associée audit volet vertical.
5. 5. Eolienne flottante selon la revendication 4, dans laquelle l'angle de braquage dudit volet yertical (58) vers l'extérieur de l'éolienne (10 ; 40) est constant lorsque la 25 vitesse du vent est inférieure à la vitesse de fonctionnement nominale de la turbine (30) associée audit volet vertical.
6. 6. Eolienne flottante selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle le système de commande (75) du braquage dudit volet vertical est adapté à commander le braquage dudit volet 30 vertical (58) vers l'intérieur de l'éolienne (10; 40), lorsque la vitesse du vent est supérieure à la vitesse de fonctionnement nominale de la turbine (30) associée audit volet vertical.
7. 7. Eolienne flottante selon la revendication 6, dans laquelle le système de commande (75) du braquage dudit voletB11709 - DI05278-01 30 vertical est adapté à commander le braquage maximal dudit volet vertical (58) vers l'intérieur de l'éolienne (10 ; 40) lorsque la vitesse du vent est supérieure à la vitesse de coupure de l'éolienne.
8. 8. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle l'éolienne (12) est adaptée à pivoter par rapport au flotteur (14) autour d'un axe de pivotement (A) situé en amont du centre de poussée des montants verticaux (22) par rapport à la direction du vent.
9. 9. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle la structure de maintien (21) comprend pour chaque turbine (30) au moins un plateau horizontal (31) fixé aux montants verticaux (22), la turbine étant reliée au plateau horizontal par une liaison pivotante (34, 64, 66), ledit au moins un montant vertical comprenant une portion (56) à laquelle est fixé le plateau, le volet vertical (58) étant mobile par rapport à la portion.
10. 10. Eolienne flottante selon la revendication 9, comprenant, pour chaque plateau (31), un volet horizontal (68) en aval du plateau (31) selon la direction du vent, le volet horizontal étant mobile par rapport au plateau (31), l'éolienne, comprenant, pour au moins l'un des volets horizontaux (68), un système de commande (75) du braquage dudit volet horizontal adapté à commander le braquage dudit volet horizontal vers le bas d'un angle qui est constant ou augmente lorsque la vitesse du vent augmente.
11. 11. Eolienne flottante selon la revendication 10, dans laquelle le système de commande (75) du braquage dudit volet horizontal est adapté à commander le braquage maximal dudit volet horizontal (68) vers le bas lorsque la vitesse du vent est supérieure à la vitesse de coupure de l'éolienne.
12. 12. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle la turbomachine (12) comprend des première et deuxième colonnes de turbines (30) à 35 flux transverse, la structure de maintien (21) comprenant, pourB11709 - D105278-01 31 chaque paire de turbines adjacentes comprenant une turbine de la première colonne et une turbine de la deuxième colonne, un montant central vertical (42) entre les turbines, des montants latéraux (22) verticaux du côté des turbines de ladite paire opposé au montant central, chaque montant vertical comprenant un volet vertical mobile (58).
13. 13. Eolienne flottante selon la revendication 12, comprenant un système d'inversion du sens de rotation des turbines de la première colonne par rapport au sens de rotation 10 des turbines de la deuxième colonne.
14. 14. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant, en outre, un générateur électrique (74) entraîné par les turbines (30) et logé dans le flotteur (14). 15
15. 15. Eolienne flottante selon la revendication 14, dans laquelle chaque turbine (30) comprend un arbre d'entraînement (32), les arbres d'entraînement des turbines étant reliés les uns aux autres, l'arbre d'entraînement de la turbine à la base de la colonne de turbines étant relié au générateur électrique 20 (74).
16. 16. Eolienne flottante selon les revendications 9 et 14,' dans laquelle chaque turbine (30) comprend un arbre d'entraînement (32), les arbres d'entraînement des turbines n'étant pas reliés les uns aux autres, chaque arbre 25 d'entraînement étant relié au générateur électrique (74) par un système de transmission hydraulique comprenant une pompe hydraulique située dans le plateau (31).
17. 17. Eolienne flottante selon la revendication 15 ou 16, dans laquelle chaque turbine (30) comprend des pales (48) 30 entraînant en rotation l'arbre d'entraînement (32) et dans laquelle, pour au moins des première et deuxième turbines de la colonne tournant dans le même sens de rotation, les pales de la première turbine sont décalées angulairement par rapport aux pales de la deuxième turbine.B11709 - D105278-01 32
18. 18. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, comprenant, en outre, au moins un panneau photovoltaïque (90) ou un photobioréacteur fixé au montant vertical (22).
19. 19. Eolienne flottante selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, comprenant des lignes d'ancrage (16) destinées à relier le flotteur (14) au fond marin.