FR3011590A1

FR3011590A1 - WIND POWER GENERATING SYSTEM WITH A FLEXIBLE ENVELOPE

Info

Publication number: FR3011590A1
Application number: FR1359688A
Authority: FR
Inventors: Michel Constant; Claude Mabile; Alice Pourtier; Nicolas Gautreau
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-04-10
Anticipated expiration: 2033-10-07
Also published as: FR3011590B1

Abstract

La présente invention concerne un système pour la production d'énergie, comportant un dispositif concentrateur (1) d'énergie éolienne en forme de convergent dont la sortie communique avec l'entrée d'un élément machine comportant des moyens de captation de l'énergie éolienne (2), et un extracteur d'air (3) en forme de divergent, ayant au moins une partie de ces moyens comprenant une enveloppe souple.The present invention relates to a system for the production of energy, comprising a concentrator device (1) of convergent-shaped wind energy whose output communicates with the input of a machine element comprising means for capturing energy. wind turbine (2), and a divergent air extractor (3) having at least a portion of these means comprising a flexible envelope.

Description

La présente invention concerne le domaine de la production d'énergie à l'aide d'un dispositif éolien comprenant au moins une turbine précédée d'un système concentrant l'énergie éolienne et suivie d'un système d'extraction d'air.The present invention relates to the field of energy production using a wind turbine device comprising at least one turbine preceded by a system concentrating wind energy and followed by an air extraction system.

Le potentiel mondial de génération d'énergie par la conversion de l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique ou électrique est très important. Ce type d'énergie renouvelable est donc amené à se développer fortement dans la prochaine décennie. L'éolien "offshore" (en mer) offre des potentialités très importantes. En effet, au large des côtes maritimes, les vents puissants et réguliers qui soufflent sur les océans garantissent un meilleur rendement que les éoliennes "onshore" (sur terre). L'Europe occidentale et notamment la France possèdent près de leurs cotes de nombreux sites exploitables. Le développement d'éoliennes classiques (à axe horizontale, avec pales) de plus en plus puissantes se traduit par une augmentation de leurs dimensions, ce qui implique que ce type d'éolienne doit posséder des fondations ou des moyens de flottaison très importants pour assurer la stabilité de l'équipement. Par exemple, la taille des futures éoliennes de 10 MW dépasse 200 m de hauteur et 160 m de diamètre. Par conséquent, l'implantation de ce type d'éolienne sur terre comme en mer devient vite complexe et onéreux. De plus, l'inconvénient majeur de ces éoliennes est leur rendement qui est à la fois relativement faible au point optimum et qui diminue brutalement de part et d'autre de cet 20 optimum. Pour une vitesse du vent faible (environ 3 ou 4 m/s), le rendement est voisin de zéro, l'énergie captée étant relativement faible alors que les pertes d'énergie (contrôle de l'angle des ailes, positionnement du rotor, équipements électriques) sont sensiblement du même ordre de grandeur. Lorsque la vitesse du vent s'accroît de 4 à 9 m/s, l'énergie captée, 25 proportionnelle au cube de la vitesse dépassant de façon significative le niveau des pertes d'énergie, le rendement s'approche progressivement de la valeur du rendement nominal. Au delà de 9 m/s, l'énergie captée est progressivement plafonnée (plafonnement total à partir de 11 à 13 m/s) pour des raisons d'ordre mécanique (effort centrifuge sur les pales, effet gyroscopique, rafales) en diminuant progressivement l'angle d'incidence des pales. A cet 30 effet, le rendement décroît selon un rapport sensiblement égal à l'énergie captée et l'énergie cinétique transportée par le vent. Compte tenu que l'énergie du vent varie selon le cube de la vitesse, le rendement chute de façon drastique au delà de 9 m/s. Au delà d'environ 20 à 25 m/s, les pales sont mises en drapeau et l'énergie recueillie ainsi que le rendement sont strictement nuls. 35 Ces éoliennes, bien que très largement utilisées, présentent de nombreux autres inconvénients : nécessité de moyens complexes pour leur mise en oeuvre (montage, élévation, maintenance, ...) notamment en mer, de part leurs dimensions importantes, très forte élévation du rotor des pales, dictée non seulement par la nécessité de capter l'énergie du vent à une très haute altitude, mais également par la dimension des pales déterminant le niveau maximum d'énergie pouvant être capté et la distance séparant le point bas des pales du support du mât, nécessité de monter le rotor en amont du mât pour éviter l'effet sur les pales des excitations générées par le mât généralement de très grand diamètre (par exemple 6 m). Le rotor monté en amont est instable (tendance à passer en aval) ce qui oblige à positionner la nacelle supportant le rotor au vent à l'aide d'un système d'orientation muni de moteurs électriques, les pales tournent à très faible vitesse (quelques tours par minute) et d'autant plus lentement que le diamètre des pales est grand, c'est à dire que l'énergie à capter est élevée. De ce fait, un à deux trains de multiplicateurs épicycloïdaux montés en série, sont parfois nécessaires pour porter la vitesse des alternateurs à 1500 ou 1800 tour/min et permettre ainsi un choix dans la gamme des alternateurs standards. Il existe des alternateurs tournant à très faible vitesse, mais ils sont de très grand diamètre et très coûteux. La présence des multiplicateurs épicycloïdaux fait chuter le rendement de l'ordre de 5%, compte tenu de l'irrégularité statique (long terme) comme dynamique (court terme - bourrasque) de la vitesse du vent, les pales ne peuvent pas toujours tourner à vitesse fixe. De ce fait, l'énergie est généralement convertie d'alternatif en continu puis à nouveau en alternatif (50 ou 60 Hz selon les pays). Les conversions d'énergie occasionnent des pertes de l'ordre de 5 à 10%. Certaines éoliennes tournent à vitesse régulée. Dans ce dernier cas, ce sont les variations de vitesse autour du point de synchronisation qui peuvent poser un problème, les fondations sont très importantes et il est peu envisageable, dans la plupart des cas, de les enlever en cas de retrait de l'éolienne, la fiabilité et la disponibilité des éoliennes à pales (facteur de charge) sont relativement éloignées de 100% compte tenu de leur fragilité et de leur complexité demandant des interventions relativement fréquentes. Pour pallier en grande partie à ces problèmes, il a été développé des systèmes éoliens multi turbines pour la production d'énergie. Par exemple, le brevet FR 2 954 415 décrit un système éolien multi-turbines pour la production d'énergie sur terre, les turbines étant positionnées dans le col d'un système comprenant un convergent et un divergent. Selon un autre exemple, le brevet FR 2 954 268 décrit une barge comportant un dispositif éolien multi turbines pour la production d'énergie et d'eau, les turbines étant également positionnées dans le col d'un système comprenant un convergent et un divergent. Ces systèmes éoliens multi turbines permettent de convertir l'énergie éolienne possédant une bonne efficacité quelque soit la vitesse du vent avec un équipement plus stable, et moins onéreux qu'une éolienne classique. La présente invention concerne un système pour la production d'énergie, comportant un dispositif concentrateur d'énergie éolienne en forme de convergent dont la sortie communique avec l'entrée d'un élément machine comportant des moyens de captation de l'énergie éolienne, et un extracteur d'air en forme de divergent, ayant au moins une partie de ces moyens comprenant une enveloppe souple. La réalisation du système avec une enveloppe souple permet de réduire le poids du système. Le système selon l'invention L'invention concerne un système pour la production d'énergie comprenant un dispositif concentrateur d'énergie éolienne en forme de convergent, des moyens de captation de ladite énergie éolienne disposés en sortie dudit dispositif concentrateur et un extracteur d'air en forme de divergent disposé en sortie desdits moyens de captation. Au moins une partie dudit dispositif concentrateur et/ou desdits moyens de captation et/ou dudit extracteur d'air comprend une enveloppe souple. Selon l'invention, ladite enveloppe souple est en Kevlar ®, en polyazole, en polyester, en PVC ou en élastomère. Avantageusement, ladite enveloppe souple est armée, notamment par des fils en fibres synthétiques ou par des fils métalliques.The global potential for energy generation by converting the kinetic energy of the wind into mechanical or electrical energy is very important. This type of renewable energy is therefore likely to grow strongly in the next decade. Offshore wind power (at sea) offers very significant potential. Indeed, off the coast, the strong and steady winds that blow on the oceans ensure better performance than "onshore" wind turbines. Western Europe and especially France have close to their coast many sites exploitable. The development of more and more powerful conventional wind turbines (with horizontal axis, with blades) is resulting in an increase in their dimensions, which implies that this type of wind turbine must have very important foundations or flotation devices to ensure the stability of the equipment. For example, the size of future 10 MW wind turbines exceeds 200 m in height and 160 m in diameter. Therefore, the installation of this type of wind turbine on land as at sea quickly becomes complex and expensive. In addition, the major disadvantage of these wind turbines is their efficiency which is both relatively low at the optimum point and which decreases abruptly on both sides of this optimum. For a low wind speed (about 3 or 4 m / s), the efficiency is close to zero, the energy collected is relatively low whereas the energy losses (control of the angle of the wings, positioning of the rotor, electrical equipment) are of substantially the same order of magnitude. When the wind speed increases from 4 to 9 m / s, the energy captured, proportional to the cube of the speed significantly exceeding the level of the energy losses, the yield progressively approaches the value of the nominal yield. Beyond 9 m / s, the energy captured is progressively capped (total ceiling from 11 to 13 m / s) for mechanical reasons (centrifugal force on the blades, gyroscopic effect, bursts) decreasing progressively the angle of incidence of the blades. For this purpose, the efficiency decreases in a ratio substantially equal to the energy captured and the kinetic energy transported by the wind. Given that the wind energy varies according to the cube of the speed, the yield drops drastically beyond 9 m / s. Beyond about 20 to 25 m / s, the blades are flagged and the energy collected and the yield are strictly zero. These wind turbines, although very widely used, have many other disadvantages: the need for complex means for their implementation (assembly, elevation, maintenance, ...) especially at sea, because of their large size, very high rise in rotor blade, dictated not only by the need to capture wind energy at a very high altitude, but also by the size of the blades determining the maximum level of energy that can be captured and the distance between the low point of the blades of the blade. support mast, need to mount the rotor upstream of the mast to avoid the effect on the blades of the excitations generated by the mast generally very large diameter (for example 6 m). The rotor mounted upstream is unstable (tendency to go downstream) which forces to position the nacelle supporting the rotor in the wind by means of an orientation system equipped with electric motors, the blades turn at very low speed ( a few revolutions per minute) and all the more slowly as the diameter of the blades is large, ie the energy to be captured is high. As a result, one to two sets of epicyclic multipliers mounted in series are sometimes necessary to increase the speed of the alternators to 1500 or 1800 rpm and thus allow a choice in the range of standard alternators. There are alternators running at very low speeds, but they are very large and very expensive. The presence of epicyclic multipliers reduces the efficiency of the order of 5%, considering the static irregularity (long term) as dynamic (short term - squall) of the speed of the wind, the blades can not always turn to fixed speed. As a result, the energy is generally converted from AC to DC and again to AC (50 or 60 Hz depending on the country). Energy conversions cause losses of the order of 5 to 10%. Some wind turbines run at regulated speed. In the latter case, it is the speed variations around the synchronization point that can pose a problem, the foundations are very important and it is not possible, in most cases, to remove them in case of removal of the wind turbine. , the reliability and availability of blade turbines (load factor) are relatively far from 100% given their fragility and complexity requiring relatively frequent interventions. To largely overcome these problems, multi-turbine wind turbines have been developed for the production of energy. For example, patent FR 2 954 415 describes a multi-turbine wind turbine system for producing energy on land, the turbines being positioned in the neck of a system comprising a convergent and a divergent. According to another example, the patent FR 2 954 268 describes a barge comprising a multi-turbine wind turbine device for the production of energy and water, the turbines also being positioned in the neck of a system comprising a convergent and a divergent. These multi-turbine wind turbines make it possible to convert wind energy with good efficiency whatever the wind speed with more stable equipment, and less expensive than a conventional wind turbine. The present invention relates to a system for the production of energy, comprising a convergent-shaped wind energy concentrator device whose output communicates with the input of a machine element comprising means for capturing wind energy, and a divergent air extractor, having at least a portion of these means comprising a flexible envelope. The realization of the system with a flexible envelope reduces the weight of the system. The system according to the invention relates to a system for the production of energy comprising a convergent-shaped wind energy concentrator device, means for capturing said wind energy disposed at the output of said concentrator device and a centrifugal extractor. divergent air disposed at the output of said capturing means. At least a portion of said concentrator device and / or said capturing means and / or said air extractor comprises a flexible envelope. According to the invention, said flexible envelope is made of Kevlar®, polyazole, polyester, PVC or elastomer. Advantageously, said flexible envelope is armed, in particular by synthetic fiber son or by metal son.

Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit système comprend une structure évidée sur laquelle est fixée et tendue ladite enveloppe souple. Selon un premier aspect, ladite enveloppe souple est disposée à l'intérieur de ladite structure évidée.According to one embodiment of the invention, said system comprises a recessed structure on which is fixed and stretched said flexible envelope. According to a first aspect, said flexible envelope is disposed inside said recessed structure.

Avantageusement, ladite structure évidée est une structure rigide métallique. De préférence, ladite enveloppe souple comprend des moyens de fixation à ladite structure rigide, lesdits moyens de fixation comportant un renfort de ladite enveloppe souple, ledit renfort comprenant un insert métallique taraudé pour le passage d'un élément fileté traversant ladite structure métallique.Advantageously, said recessed structure is a rigid metal structure. Preferably, said flexible envelope comprises fixing means to said rigid structure, said fixing means comprising a reinforcement of said flexible envelope, said reinforcement comprising a threaded metal insert for the passage of a threaded element passing through said metal structure.

Selon un deuxième aspect, ladite structure évidée est réalisée par des câbles tendus.According to a second aspect, said recessed structure is made by tensioned cables.

De manière avantageuse, lesdits câbles tendus sont en acier inoxydable, à base de fibres synthétiques ou en matériau composite. Ladite enveloppe souple peut être fixée auxdits câbles tendus par des moyens d'assemblage disposés au niveau d'au moins une intersection desdits câbles tendus. De préférence, lesdits moyens d'assemblage comprennent des moyens de maintien desdits câbles et des moyens de fixation de ladite enveloppe souple insérés dans au moins un renfort de ladite enveloppe souple.Advantageously, said tensioned cables are made of stainless steel, based on synthetic fibers or composite material. Said flexible envelope can be attached to said tensioned cables by assembly means arranged at at least one intersection of said tensioned cables. Preferably, said assembly means comprise means for holding said cables and means for fixing said flexible envelope inserted in at least one reinforcement of said flexible envelope.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, ladite enveloppe souple comprend deux toiles étanches fermées à leurs extrémités. Avantageusement, ladite enveloppe souple est gonflée par injection d'un gaz sous pression, notamment de l'air, de l'argon ou de l'hélium. De préférence, ladite enveloppe souple gonflée est posée et maintenue sur un support au moyen d'au moins un câble d'attache. Selon l'invention, lesdits moyens de captation actionnent au moins une turbine, un alternateur et/ou un compresseur de gaz et/ou une pompe. De préférence, lesdits moyens de captation comprennent plusieurs turbines.According to a second embodiment of the invention, said flexible envelope comprises two watertight canvases closed at their ends. Advantageously, said flexible envelope is inflated by injection of a gas under pressure, in particular air, argon or helium. Preferably, said inflated flexible envelope is placed and held on a support by means of at least one attachment cable. According to the invention, said capturing means actuate at least one turbine, an alternator and / or a gas compressor and / or a pump. Preferably, said capturing means comprise a plurality of turbines.

De manière avantageuse, au moins une desdites turbines comporte des moyens d'occultation et des moyens de commande. En outre, l'invention concerne une barge flottante comportant au moins un système de production d'énergie selon l'invention.Advantageously, at least one of said turbines comprises occultation means and control means. In addition, the invention relates to a floating barge comprising at least one energy production system according to the invention.

Avantageusement, ladite barge comporte au moins un flotteur contenant des moyens de stockage de l'énergie fournie par lesdits moyens de captation. Selon une variante de réalisation de l'invention, ladite barge comporte deux flotteurs reliés par une liaison rigide, de telle sorte que lesdits deux flotteurs et ladite liaison rigide forment un triangle supportant au moins deux systèmes de production d'énergie.Advantageously, said barge comprises at least one float containing means for storing the energy supplied by said capturing means. According to an alternative embodiment of the invention, said barge comprises two floats connected by a rigid connection, such that said two floats and said rigid connection form a triangle supporting at least two energy production systems.

Présentation succincte des figures D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other characteristics and advantages of the method according to the invention will appear on reading the following description of nonlimiting examples of embodiments, with reference to the appended figures and described below.

La figure 1 représente un système pour la production d'énergie selon l'invention.Figure 1 shows a system for the production of energy according to the invention.

La figure 2 illustre un système avec une structure métallique rigide selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 3 illustre des moyens de fixation pour le premier mode de réalisation de l'invention.Figure 2 illustrates a system with a rigid metal structure according to a first embodiment of the invention. Figure 3 illustrates fastening means for the first embodiment of the invention.

La figure 4 illustre un système avec une structure composée de câbles tendus selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 5 illustre des moyens d'assemblage pour le deuxième mode de réalisation de l'invention. Les figures 6a à 6c illustrent un système avec une enveloppe gonflée selon un troisième mode de réalisation respectivement en vue de face, de gauche et de droite. La figure 7 illustre un système multi turbines selon l'invention équipé de volets d'obturation. La figure 8 illustre une barge flottante équipée d'un système selon l'invention. Les figures 9a et 9b illustrent deux modes de réalisation de la barge flottante.FIG. 4 illustrates a system with a structure composed of tensioned cables according to a second embodiment of the invention. FIG. 5 illustrates assembly means for the second embodiment of the invention. Figures 6a to 6c illustrate a system with an inflated envelope according to a third embodiment respectively in front view, left and right. Figure 7 illustrates a multi-turbine system according to the invention equipped with shutters shutter. FIG. 8 illustrates a floating barge equipped with a system according to the invention. Figures 9a and 9b illustrate two embodiments of the floating barge.

Description de différents modes de réalisation de l'invention Le système faisant l'objet de l'invention vise à capter l'énergie du vent avec une très grande efficacité, dans des conditions de vitesse de vent très faible à très élevée, et à obtenir une disponibilité de l'équipement proche de 100%. L'objet de cet équipement est de capturer sur le court, le moyen et le long terme une énergie plus élevée que celle produite par une éolienne classique à pales mais surtout de réduire son coût de fabrication en utilisant une structure ainsi que des matériaux mieux adaptée pour son utilisation en mer loin des côtes. Ainsi, l'éolienne selon l'invention permet une bonne adéquation entre efficacité et coût.DESCRIPTION OF DIFFERENT EMBODIMENTS OF THE INVENTION The system which is the subject of the invention aims at capturing the wind energy with a very high efficiency, under conditions of very low to very high wind speed, and obtaining equipment availability close to 100%. The purpose of this equipment is to capture on the short, medium and long term higher energy than that produced by a conventional wind turbine but especially to reduce its manufacturing cost by using a structure and materials better suited for its use at sea far from the coast. Thus, the wind turbine according to the invention allows a good match between efficiency and cost.

La figure 1 illustre schématiquement un système de production d'énergie selon l'invention qui comprend, relativement à la direction du vent V, trois éléments principaux : en amont, un système concentrateur d'énergie 1 se présente sous la forme d'un convergent, par exemple un cône, ou équivalent à un cône. Le vent entre dans ce premier élément 1 au travers de la surface d'entrée 4 et sort au travers de l'aire réduite de la surface 5. Lors de la traversée du convergent, la vitesse de l'air augmente inversement proportionnellement à la surface, tandis que la pression statique diminue selon une loi quasi isentropique régissant la transformation de l'énergie potentielle en énergie cinétique sur la base d'une quasi conservation de l'énergie transportée par le vent. L'élément d'entrée 1 peut être conçu sous une forme rigoureusement conique avec des surfaces d'entrée et de sortie, circulaires, carrées, rectangulaires, ou sous la forme de tout autre polygone. en aval de l'élément concentrateur 1, des moyens de captations 2 de l'énergie éolienne, pouvant regrouper une ou plusieurs turbines captant une partie de l'énergie cinétique de l'air et entraînant divers types de machines convertissant l'énergie mécanique, disponible en bout d'arbre des turbines, en énergie électrique (alternateurs) ou potentielle (pression ou hauteur manométrique d'un fluide au travers de compresseurs ou de pompes). L'air entre au travers de la surface 5 et sort au travers de la surface 6. en aval des moyens de captation 2, un élément divergent 3 permet l'évacuation de l'air absorbé par le convergent 1 et ralenti par les moyens de captation ayant capté une partie de l'énergie cinétique de l'air d'entrée. L'air est évacué au travers de l'aire élargie de la surface de sortie 7. Lors de la traversée du divergent, la vitesse diminue inversement proportionnellement à la surface tandis que la pression statique augmente selon une loi quasi isentropique régissant la transformation des énergies et la quasi conservation de l'énergie entre les surfaces 6 et 7. Le divergent peut être entouré d'une enveloppe convergente de plus grande dimension que le concentrateur d'énergie en amont de façon à capter une énergie cinétique supplémentaire non captée par le concentrateur amont et pouvant servir à activer l'évacuation de l'air dans le divergent. Pour faciliter la sortie de l'air, l'extracteur d'air 3 peut comprendre facultativement des moyens pour faciliter la sortie de l'air, ces moyens peuvent être réalisés par un second cône convergent et d'ouverture orientée dans la direction du vent. L'air pénétrant dans le second cône est dirigé avec une énergie cinétique élevée vers l'intérieur de l'extracteur d'air en vue de l'entraînement de l'air sortant des moyens de captation avec une énergie cinétique plus faible.FIG. 1 schematically illustrates a power generation system according to the invention which comprises, with respect to the direction of the wind V, three main elements: upstream, a concentrator energy system 1 is in the form of a convergent for example a cone, or equivalent to a cone. The wind enters this first element 1 through the inlet surface 4 and out through the reduced area of the surface 5. During the crossing of the convergent, the air speed increases inversely proportionally to the surface , while the static pressure decreases according to a quasi-isentropic law governing the transformation of the potential energy into kinetic energy on the basis of a quasi conservation of the energy transported by the wind. The input member 1 can be designed in a strictly conical shape with circular, square, rectangular, or any other polygon input and output surfaces. downstream of the concentrator element 1, wind energy capturing means 2, which can group together one or more turbines capturing part of the kinetic energy of the air and driving various types of machines converting the mechanical energy, available at the end of the turbine shaft, in electrical energy (alternators) or potential (pressure or head of a fluid through compressors or pumps). The air enters through the surface 5 and out through the surface 6. downstream of the capture means 2, a diverging element 3 allows the evacuation of the air absorbed by the convergent 1 and slowed by the means of capture capturing some of the kinetic energy of the incoming air. The air is evacuated through the enlarged area of the outlet surface 7. During the crossing of the divergent, the speed decreases inversely proportionally to the surface while the static pressure increases according to a quasi-isentropic law governing the transformation of energies. and the quasi-conservation of the energy between the surfaces 6 and 7. The divergent can be surrounded by a convergent envelope of larger dimension than the upstream energy concentrator so as to capture additional kinetic energy not captured by the concentrator upstream and can be used to activate the evacuation of air in the divergent. To facilitate the exit of the air, the air extractor 3 may optionally comprise means to facilitate the exit of the air, these means can be realized by a second convergent cone and opening oriented in the direction of the wind . The air entering the second cone is directed with a high kinetic energy towards the interior of the air extractor for the purpose of driving the air leaving the capturing means with a lower kinetic energy.

L'invention porte sur l'allègement de la structure du système de production d'énergie à partir du vent en forme de convergent-divergent, par le fait qu'au moins une partie du système comprend une enveloppe souple. L'enveloppe souple réalise au moins une partie des parois du système convergent-divergent, et donne la forme souhaitée au système convergent-divergent. L'enveloppe souple peut être une bâche ou une toile, dont le poids est inférieur à un carter (enveloppe) métallique, notamment en acier ou en aluminium. L'enveloppe souple peut être en Kevlar ®, en polyazole, en polyester, en PVC ou en tout autre alliage élastomère et peut être armée, notamment par des fils en fibres synthétiques ou des fils métalliques. Ces matériaux assurent une résistance aux conditions atmosphériques sévères (froid chaud, grêle, gel...), et le cas échéant au milieu marin et présentent une grande résistance aux efforts mécaniques. Par exemple, les bâches antieffraction, résistantes notamment aux cutters, dont les applications sont principalement destinées aux transports routiers, peuvent être utilisées en tant qu'enveloppe souple.The invention relates to the lightening of the structure of the power generating system from the convergent-divergent wind, in that at least a part of the system comprises a flexible envelope. The flexible envelope carries at least a portion of the walls of the convergent-divergent system, and gives the desired shape to the convergent-divergent system. The flexible envelope may be a tarpaulin or canvas, the weight of which is less than a housing (envelope) metal, especially steel or aluminum. The flexible envelope may be Kevlar ®, polyazole, polyester, PVC or any other elastomeric alloy and may be armed, including synthetic fiber son or metal son. These materials provide resistance to severe weather conditions (hot, cold, hail, frost, etc.) and, if necessary, to the marine environment and have a high resistance to mechanical stresses. For example, anti-tear tarpaulins, particularly resistant to cutters, whose applications are mainly intended for road transport, can be used as a flexible envelope.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'enveloppe souple est fixée et tendue sur une structure évidée. On appelle structure évidée, une structure pour laquelle les faces (frontales, latérales, supérieure et inférieure) ne sont pas pleines, c'est-à-dire que cette structure ne comporte pas de parois. Cette structure évidée peut être rigide ou semi-rigide. Avantageusement, l'enveloppe souple est fixée et tendue à l'intérieur de la structure évidée, ce qui permet d'obtenir une surface de toile lisse présentant une faible résistance au vent pénétrant dans le système. Selon une première variante de ce mode de réalisation, la structure évidée est une structure rigide métallique. Un exemple de cette variante est illustré sur la figure 2. La structure 9 est constituée de barres métalliques délimitant notamment la forme sensiblement tronconique de caissons qui définissent le dispositif concentrateur 1, les moyens de captation 2 et l'extracteur d'air 3. Tel que représenté, des barres métalliques de la structure 9 peuvent également être implantées au niveau des diagonales des caissons afin d'assurer une meilleure tenue mécanique pour la fixation et tension de l'enveloppe souple 8. La structure 9 repose sur un support 11 pour son installation sur terre ou sur une barge flottante. La bâche ou toile 8 est d'abord accrochée sur la structure 9 coté intérieur de façon à ce qu'elle soit simplement soutenue par celle-ci. Ensuite elle est tendue à l'aide de moyens de tension non représentés sur la figure 2. Une fois la bâche 8 tendue, elle est fixée définitivement sur la structure à l'aide de moyens de fixation 10 régulièrement répartis sur la structure 9. Tel que représenté sur la figure 2, l'extracteur d'air 3 comporte de manière facultative des moyens 29 pour faciliter la sortie de l'air. Ces moyens 29 peuvent également comprendre une architecture similaire à l'extracteur d'air (structure évidée et enveloppe souple).According to a first embodiment of the invention, the flexible envelope is fixed and stretched on a recessed structure. A recessed structure is a structure for which the faces (front, side, top and bottom) are not full, that is to say that this structure has no walls. This recessed structure can be rigid or semi-rigid. Advantageously, the flexible envelope is fixed and tensioned inside the recessed structure, which makes it possible to obtain a smooth fabric surface having a low resistance to wind entering the system. According to a first variant of this embodiment, the recessed structure is a rigid metal structure. An example of this variant is illustrated in FIG. 2. The structure 9 consists of metal bars delimiting in particular the substantially frustoconical shape of boxes which define the concentrator device 1, the capturing means 2 and the air extractor 3. Tel that shown, metal bars of the structure 9 can also be implanted at the diagonals of the boxes to ensure a better mechanical strength for fixing and tension of the flexible envelope 8. The structure 9 rests on a support 11 for its installation on land or on a floating barge. The tarpaulin or canvas 8 is first hung on the structure 9 on the inner side so that it is simply supported by it. Then it is tensioned using tensioning means not shown in Figure 2. Once the tarpaulin 8 stretched, it is fixed permanently on the structure using fastening means 10 regularly distributed on the structure 9. Tel As shown in Figure 2, the air extractor 3 optionally includes means 29 to facilitate the exit of air. These means 29 may also include an architecture similar to the air extractor (recessed structure and flexible envelope).

La figure 3 représente un exemple de réalisation des moyens de fixation 10 sur l'enveloppe souple 8. Au niveau de l'enveloppe souple 8, les moyens de fixation sont constitués notamment par des renforts 12 régulièrement espacés, la structure 9 comportant quant à elle une pluralité de points de passage pour les moyens de fixation. Les renforts 12 comprennent des inserts métalliques, notamment en acier inoxydable 13, pour recevoir des vis ou des rivets de fixation 114 (ou analogues) qui traversent la structure 9. Des lumières 115 dans la structure 9 au niveau des vis de fixation 114 permettent de tendre l'enveloppe 8 avant de la fixer définitivement sur celle-ci. D'autres moyens de fixation peuvent être envisagés, notamment des moyens par pinçage de l'enveloppe souple 8.FIG. 3 represents an exemplary embodiment of the fastening means 10 on the flexible envelope 8. At the level of the flexible envelope 8, the fastening means consist in particular of reinforcements 12 regularly spaced apart, the structure 9 comprising in turn a plurality of passage points for the fastening means. The reinforcements 12 comprise metal inserts, in particular made of stainless steel 13, to receive fastening screws or rivets 114 (or the like) which pass through the structure 9. Lights 115 in the structure 9 at the level of the fastening screws 114 make it possible to stretch the envelope 8 before fixing it permanently on it. Other fixing means may be envisaged, in particular means by clamping the flexible envelope 8.

Selon une deuxième variante de ce premier mode de réalisation de l'invention, la structure évidée est une structure semi rigide formée au moyen de câbles tendus. Les câbles tendus peuvent être en acier inoxydable, à base de fibres synthétiques ou en matériau composite. La figure 4 représente un exemple de cette variante de réalisation. Sur cette figure, l'enveloppe souple 8 n'est pas représentée. La structure semi rigide est formée par des tubes rigides 15 et par des câbles tendus 14 montés sur les tubes rigides 15. Les tubes rigides 15 délimitent notamment les bases et une génératrice de la forme sensiblement tronconique qui défini le dispositif concentrateur 1, les moyens de captation 2 et l'extracteur d'air 3. L'ensemble formé par les tubes rigides 15 et les câbles 14 repose sur un support 11 pour son installation sur terre ou sur une barge flottante. De préférence, les câbles tendus 14 forment sensiblement un quadrillage définissant la forme sensiblement tronconique des éléments 1, 2 et 3. Les câbles 14 sont tendus au moyen de dispositifs de tension des câbles 16 fixés sur les tubes rigides 15. L'enveloppe souple 8 est fixée et tendue sur les câbles par des moyens d'assemblage 17 régulièrement répartis, notamment au niveau des intersections de deux câbles 14. Tel que représenté sur la figure 4, l'extracteur d'air 3 comporte de manière facultative des moyens 29 pour faciliter la sortie de l'air. La figure 5 représente un exemple de réalisation des moyens d'assemblage 17 permettant le maintien des deux câbles 14 se croisant et la fixation de l'enveloppe souple 8. Pour cela, les moyens d'assemblage 17 comprennent des moyens de maintien 18 des deux câbles 14 et des moyens de fixation de l'enveloppe souple 8. Les moyens de maintien 18 des câbles 14 comprennent deux alésages perpendiculaires pour le passage des deux câbles et une vis de maintien 19 des câbles. Les moyens de fixation de l'enveloppe souple comportent des renforts 12. Les renforts 12 comprennent des inserts métalliques non corrosifs, par exemple en acier inoxydable, pour recevoir des vis ou des rivets de fixation 20 qui sont insérés dans les moyens de maintien 18. D'autres moyens de fixation peuvent être envisagés, notamment des moyens par pinçage de l'enveloppe souple 8 et des câbles 14.According to a second variant of this first embodiment of the invention, the recessed structure is a semi-rigid structure formed by means of tensioned cables. Stretched cables can be made of stainless steel, based on synthetic fibers or composite material. FIG. 4 represents an example of this variant embodiment. In this figure, the flexible envelope 8 is not shown. The semi-rigid structure is formed by rigid tubes 15 and by tensioned cables 14 mounted on the rigid tubes 15. The rigid tubes 15 define in particular the bases and a generatrix of the substantially frustoconical shape which defines the concentrator device 1, the means of capture 2 and the air extractor 3. The assembly formed by the rigid tubes 15 and the cables 14 rests on a support 11 for installation on land or on a floating barge. Preferably, the tensioned cables 14 substantially form a grid defining the substantially frustoconical shape of the elements 1, 2 and 3. The cables 14 are tensioned by means of cable tensioning devices 16 fixed to the rigid tubes 15. The flexible envelope 8 is fixed and tensioned on the cables by assembly means 17 regularly distributed, especially at the intersections of two cables 14. As shown in Figure 4, the air extractor 3 optionally comprises means 29 for facilitate the exit of the air. FIG. 5 represents an exemplary embodiment of the assembly means 17 allowing the two crossing cables 14 to be held and the flexible casing 8 to be secured. For this, the assembly means 17 comprise holding means 18 of the two cables 14 and means for fixing the flexible envelope 8. The holding means 18 of the cables 14 comprise two perpendicular bores for the passage of the two cables and a screw 19 for holding the cables. The fastening means of the flexible envelope comprise reinforcements 12. The reinforcements 12 comprise non-corrosive metallic inserts, for example made of stainless steel, for receiving fastening screws or rivets 20 which are inserted in the holding means 18. Other fastening means may be envisaged, in particular means by clamping the flexible envelope 8 and cables 14.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'enveloppe souple peut être gonflée afin de donner la forme souhaitée à au moins une partie du système de production d'énergie. L'enveloppe souple pouvant constituer le convergent et le divergent peut être réalisée à partir de deux toiles étanches fermées à leurs extrémités pour réaliser un volume fermé pouvant être gonflé.According to a second embodiment of the invention, the flexible envelope can be inflated to give the desired shape to at least a part of the energy production system. The flexible envelope that can be the convergent and the divergent can be made from two tight cloths closed at their ends to achieve a closed volume that can be inflated.

La figure 6 représente un exemple de ce deuxième mode de réalisation. La figure 6a est une vue de face du système, la figure 6b une vue de gauche et la figure 6c une vue de droite. La double enveloppe souple 8 est mise en forme en injectant un gaz sous pression 23 au travers d'une valve 22 pour donner la forme du convergent 1 et du divergent 3. Le dispositif concentrateur 1 et l'extracteur d'air 3 possèdent une telle enveloppe gonflée. Ces deux parties de forme tronconique sont assemblées respectivement en entrée et en sortie des moyens de captation 2 pour former la structure globale du système de production d'énergie. La pression du gaz à l'intérieur de la double enveloppe est ajustée de façon à obtenir une surface de toile suffisamment lisse dans le but de réduire au maximum les pertes aux parois lors du passage du vent dans le convergent-divergent. De façon non limitative, le gaz injecté peut être de l'air, de l'argon ou de l'hélium. Ce mode de conception permet de s'affranchir d'une structure mécanique lourde et coûteuse. Cet ensemble est posé et maintenu sur un support 21 au moyen de câbles d'attache 24 enlaçant l'ensemble comme représenté sur la figure 6a. Par ailleurs pour ce mode de réalisation, les moyens de captation 2 qui se trouvent insérés entre la structure convergente 1 et la structure divergente 3 ne comprennent pas d'enveloppe souple et sont constitués en matériau rigide ultraléger (aluminium, béton cellulaire, etc.). La structure des moyens de captation 2 peut utiliser, par exemple, des matériaux en forme de nid d'abeilles, permettant ainsi d'obtenir un bon compromis entre le poids de la structure et la charge à supporter due aux moyens de captation 2 de l'énergie éolienne.Figure 6 shows an example of this second embodiment. Figure 6a is a front view of the system, Figure 6b is a left view, and Figure 6c is a right view. The flexible double envelope 8 is shaped by injecting a pressurized gas 23 through a valve 22 to give the shape of the convergent 1 and the divergent 3. The concentrator device 1 and the air extractor 3 have such a device. swollen envelope. These two portions of frustoconical shape are respectively assembled at the input and at the output of the capturing means 2 to form the overall structure of the power generation system. The pressure of the gas inside the jacket is adjusted so as to obtain a sufficiently smooth canvas surface in order to minimize the losses to the walls during the passage of the wind in the convergent-divergent. Without limitation, the injected gas may be air, argon or helium. This design method eliminates a heavy and expensive mechanical structure. This assembly is placed and held on a support 21 by means of attachment cables 24 embracing the assembly as shown in Figure 6a. Moreover, for this embodiment, the capturing means 2 which are inserted between the convergent structure 1 and the divergent structure 3 do not comprise a flexible envelope and are made of ultralight rigid material (aluminum, cellular concrete, etc.). . The structure of the capturing means 2 may use, for example, materials in the form of a honeycomb, thus making it possible to obtain a good compromise between the weight of the structure and the load to be borne due to the capture means 2 of the 'wind power.

Les moyens de captation peuvent être constitués d'une seule turbine, ou d'une pluralité de turbines avec leurs moyens de conversion appropriés pour transformer l'énergie du vent en énergie mécanique. Les moyens de captation peuvent actionner au moins une turbine pour transformer l'énergie du vent en énergie mécanique, un alternateur pour transformer l'énergie mécanique en énergie électrique, et/ou au moins un compresseur pour la compression d'un gaz (air ou autre) et/ou au moins une pompe pour le relevage de la hauteur hydrostatique d'un liquide. Les turbines peuvent être couplées indépendamment à des alternateurs, des compresseurs ou des pompes au moyen d'un dispositif d'embrayage approprié. Les alternateurs peuvent être de type synchrone ou asynchrone. L'utilisation d'une pluralité de turbines, tel que décrit notamment dans les brevets FR 2 954 415 et 2 954 268, permet une bonne adéquation du système entre efficacité et coût. En effet, un tel système multi turbines peut fonctionner, par sa conception, dans des conditions de vitesse très faible à très élevée et permet d'obtenir une disponibilité de l'équipement proche de 100 `Vo. De plus, comparé à une éolienne traditionnelle à pales, la fabrication, le montage et le contrôle des turbines est simplifié. Dans ce cas, les moyens de captation de l'énergie éolienne sont constitués d'un ensemble de machines pouvant être montées, par exemple, en rectangle ou en cercle. L'invention ne se limite pas à ces exemples de configurations géométriques. Comparées à des éoliennes à pales, les turbines de la présente invention sont de très petit diamètre (à l'échelle métrique), 10 à 100 fois plus petit que celui d'une pale classique et peuvent, par conséquent, tourner à une vitesse considérablement plus élevée que celle d'une éolienne à pales. Cette vitesse peut être un multiple ou un sous multiple, de 1500 tours/min (pour les pays alimentés en 50 Hz) ou 1800 tours/min (pour les pays alimentés en 60 Hz). Ces vitesses sont admissibles pour deux raisons principales : - adaptation aérodynamique possible à ces vitesses, - pas de fortes contraintes centrifuges limitant la rotation des turbines à de faible vitesse comme c'est le cas avec une éolienne à pales conventionnelle. Compte tenu de l'asservissement de la vitesse de rotation des turbines ainsi que de leur couple pour des vents variés, celles ci peuvent entraîner en direct les machines convertissant l'énergie que ce soit des alternateurs, des compresseurs ou des pompes sans nécessiter la présence de multiplicateurs de vitesse.The capturing means may consist of a single turbine, or a plurality of turbines with their conversion means suitable for transforming the wind energy into mechanical energy. The capturing means can actuate at least one turbine to transform the wind energy into mechanical energy, an alternator to transform the mechanical energy into electrical energy, and / or at least one compressor for compressing a gas (air or other) and / or at least one pump for raising the hydrostatic head of a liquid. The turbines can be independently coupled to alternators, compressors or pumps by means of a suitable clutch device. Alternators can be synchronous or asynchronous. The use of a plurality of turbines, as described in particular in patents FR 2 954 415 and 2 954 268, allows a good adequacy of the system between efficiency and cost. Indeed, such a multi-turbine system can operate, by design, in very low to very high speed conditions and provides an equipment availability close to 100 `Vo. In addition, compared to a traditional wind turbine blades, the manufacture, assembly and control of turbines is simplified. In this case, the means for capturing wind energy consist of a set of machines that can be mounted, for example, in a rectangle or in a circle. The invention is not limited to these examples of geometric configurations. Compared with blade turbines, the turbines of the present invention are of very small diameter (on a metric scale), 10 to 100 times smaller than that of a conventional blade and can, therefore, rotate at a considerable speed. higher than that of a wind turbine. This speed can be a multiple or a sub-multiple, of 1500 revolutions / min (for the countries supplied with 50 Hz) or 1800 rev / min (for the countries supplied with 60 Hz). These speeds are admissible for two main reasons: - aerodynamic adaptation possible at these speeds, - no strong centrifugal constraints limiting the rotation of the turbines at low speed as is the case with a conventional blade turbine. Given the enslavement of the rotational speed of the turbines as well as their torque for varied winds, these can directly drive the machines converting energy whether alternators, compressors or pumps without requiring the presence speed multipliers.

De façon à faciliter et à ne pas perturber l'écoulement de l'air en amont de chaque turbine, les turbines sont montées les unes par rapport aux autres sous la forme d'un cône, ou sensiblement conique, dans le prolongement du cône d'entrée 1 (figure 7). Le nombre d'éléments turbines 27 en fonctionnement est défini selon la vitesse du vent, de façon à obtenir une vitesse proche de la vitesse optimum en amont de chaque turbine 27 individuelle. Ainsi, cela permet de s'approcher d'un fonctionnement à vitesse constante et toujours proche du rendement optimum. Certaines turbines 27 sont, par conséquent, arrêtées ou démarrées pour le maintien de ce paramètre en amont des turbines en fonctionnement, à l'aide de moyens électroniques de contrôle et de commande permettant d'asservir le nombre de turbines en fonction de la vitesse du vent. De façon à canaliser l'air dans les turbines 27 celles-ci sont équipées d'un mini convergent 26, et sont équipées d'un divergent 35 pour guider l'air affaibli de son énergie vers le divergent du récupérateur d'énergie. La stratégie peut être : - Par vent faible, la plupart des turbines 27 sont à l'arrêt jusqu'au maintien en rotation d'une seule turbine 27 pour un vent à l'entrée du cône 1 avec une vitesse correspondant à la condition minimum. Cette vitesse minimum est très inférieure à la vitesse minimum requise par une éolienne à pales conventionnelle compte tenu des dimensions relatives de chaque rotor. Par ailleurs, une turbine 27 fonctionnant avec une vitesse d'air optimum en amont de son rotor (vitesse en amont du cône au prorata des surfaces) opère avec un rendement aérodynamique élevé très nettement supérieur au rendement d'une éolienne à pales à la vitesse de vent correspondant au décollage des pales et à un rendement voisin de zéro. - Par vent élevé, la plupart des turbines sont en fonctionnement jusqu'à la mise en service de la totalité des turbines par vitesse de vent très élevée (vitesse maximum). Cette facilité permet de recueillir de l'énergie à une vitesse de vent très élevée contrairement à une éolienne conventionnelle à pales qui est, soit arrêtée, soit plafonnée en puissance pour une question de protection mécanique de certains éléments (principalement les pales). Ce fonctionnement des turbines est obtenu avec un rendement aérodynamique optimum au niveau de chaque turbine, la vitesse de l'air à l'entrée de chaque turbine étant optimum. Par une vitesse de vent dépassant celle correspondant à la mise en service de toutes les turbines (fonctionnement théorique des turbines au delà de la vitesse et de la puissance optimum), des moyens d'ouverture 25 disposés dans la paroi du cône d'entrée 1 sont actionnés de façon à dévier une partie de l'air (donc de son énergie) vers l'extérieur du cône d'entrée 26 des turbines et ainsi maintenir une vitesse optimum à l'entrée de chaque turbine 27. Ces moyens de contournement 25 d'air sont actionnés de façon naturelle, par exemple, sous l'effet de la pression du vent (force supérieure à la force de rappel d'un ressort) ou de façon contrôlée (système motorisé), de façon à maintenir une vitesse optimum au niveau des turbines. - Par vent moyen, les turbines sont mises en service en fonction de la vitesse du vent sur la base d'un fonctionnement des turbines avec une vitesse de rotation optimum (rendement optimum). Un trop grand nombre de turbines en fonctionnement aurait tendance à faire fonctionner les turbines en sous régime (vitesse trop lente avec rendement diminué). A l'inverse, un nombre insuffisant de turbines en fonctionnement aurait tendance à faire fonctionner les turbines en sur régime (vitesse trop élevée avec un rendement diminué associé à des contraintes mécaniques élevées). Ces conditions de fonctionnement permettent à chaque turbine de travailler dans sa zone de rendement maximal. Les turbines 27 sont mises en service ou arrêtées, par l'utilisation de volets d'obturation 28 en amont ou en aval (tel qu'illustré en figure 7) des turbines 27 de façon à faciliter ou interrompre le flux d'air. L'ouverture de ces volets 28 est éventuellement ajustable de façon à contrôler la vitesse ou la puissance captée au niveau de chaque turbine. L'ouverture totale ou partielle des volets 28 est régit par un système de contrôle en fonction des conditions atmosphériques, du choix des turbines (disponibilité - maintenance - localisation au niveau de leur disposition matricielle) et des besoins énergétiques (production d'électricité ou stockage de l'énergie). Le dispositif d'obturation 28 peut être, par exemple, de type clapet, diaphragme, et équipé d'un servomoteur ou d'un dispositif à commande hydraulique ou pneumatique. Les turbines 27 sont de taille métrique et de type tri-pales.In order to facilitate and not to disturb the flow of air upstream of each turbine, the turbines are mounted relative to each other in the form of a cone, or substantially conical, in the extension of the cone. input 1 (FIG. 7). The number of turbine elements 27 in operation is defined according to the wind speed, so as to obtain a speed close to the optimum speed upstream of each individual turbine 27. Thus, it allows to approach a constant speed operation and always close to optimum performance. Some turbines 27 are consequently stopped or started to maintain this parameter upstream of the turbines in operation, by means of electronic control and control means making it possible to control the number of turbines as a function of the speed of the turbine. wind. In order to channel the air into the turbines 27, they are equipped with a converging mini-26, and are equipped with a diverging element 35 for guiding the weakened air of its energy towards the divergent of the energy recuperator. The strategy can be: - In low wind, most of the turbines 27 are stopped until a single turbine 27 remains in rotation for a wind at the inlet of the cone 1 with a speed corresponding to the minimum requirement . This minimum speed is much lower than the minimum speed required by a conventional blade turbine given the relative dimensions of each rotor. Moreover, a turbine 27 operating with an optimum air velocity upstream of its rotor (speed upstream of the cone in proportion to the surfaces) operates with a high aerodynamic efficiency very much higher than the efficiency of a blade turbine at the speed of wind corresponding to the takeoff of the blades and a yield close to zero. - In high winds, most turbines are in operation until all turbines are put into operation at very high wind speed (maximum speed). This facility can collect energy at a very high wind speed unlike a conventional wind turbine that is either stopped or capped power for a question of mechanical protection of certain elements (mainly blades). This operation of the turbines is obtained with optimum aerodynamic efficiency at each turbine, the speed of the air at the inlet of each turbine being optimum. By a wind speed exceeding that corresponding to the commissioning of all the turbines (theoretical operation of the turbines beyond the speed and optimum power), opening means 25 disposed in the wall of the inlet cone 1 are actuated so as to deflect a portion of the air (and its energy) to the outside of the inlet cone 26 of the turbines and thus maintain an optimum speed at the inlet of each turbine 27. These bypass means 25 naturally, for example, under the effect of wind pressure (force greater than the return force of a spring) or in a controlled manner (motorized system), so as to maintain an optimum speed at the turbine level. - In medium wind, the turbines are commissioned according to the wind speed on the basis of turbine operation with an optimum rotation speed (optimum efficiency). Too many turbines in operation would tend to run the turbines under steady state (too slow speed with reduced efficiency). Conversely, an insufficient number of turbines in operation would tend to operate the turbines at over speed (too high speed with reduced efficiency associated with high mechanical stresses). These operating conditions allow each turbine to work in its zone of maximum efficiency. The turbines 27 are put into operation or stopped by the use of shutters 28 upstream or downstream (as shown in Figure 7) of the turbines 27 so as to facilitate or interrupt the flow of air. The opening of these flaps 28 is optionally adjustable so as to control the speed or the power sensed at each turbine. The total or partial opening of the flaps 28 is governed by a control system depending on atmospheric conditions, the choice of turbines (availability - maintenance - location at their matrix layout) and energy needs (electricity production or storage Energy). The closure device 28 may be, for example, valve-type, diaphragm, and equipped with a servomotor or a hydraulically or pneumatically controlled device. The turbines 27 are of metric and tri-blade type.

En outre, l'invention concerne une barge flottante sur laquelle est disposé au moins un système de production d'énergie tel que décrit précédemment, afin de pouvoir utiliser le système en mer. La diminution du poids permise par l'utilisation de l'enveloppe souple selon l'invention permet de faciliter la construction de la barge : la stabilité et la flottaison peuvent être obtenues en diminuant la taille des différents éléments, notamment des flotteurs, ce qui rend l'ensemble moins complexe et moins onéreux. La figure 8 représente un exemple de barge selon l'invention. L'ancrage 33 du flotteur 30 peut être de type "touret" ou "bouée" 32 avec raccord tournant pour que le support puisse s'orienter, facilement, face au vent. Le profil du support flottant est étudié de façon à ce que les courants marins et les vagues interagissant sur la coque perturbent au minimum son orientation. Dans le cas de fort courant marin ou de vague importante, l'orientation du support flottant peut être assistée par de mini-propulseurs 36 situés sous le flotteur diamétralement opposés à l'ancrage de type touret. Le support flottant 30 peut être une barge, des flotteurs de type "Catamaran", une bouée, etc. Il est conçu dans des matériaux solides et résistants vis à vis des conditions météorologiques sévères et de l'agressivité de l'eau de mer. Ces matériaux peuvent être par exemple en béton armé (ferrociment) ou en acier ou tout autres types de matériaux qui résistent bien à la corrosion. Par exemple, il est connu de l'homme du métier qu'un support flottant en béton armé est plus résistant dans le temps qu'une coque en acier. Le support flottant peut être creux pour servir de stockage tampon d'énergie. La représentation de la figure 8 non limitative montre que le système multi-turbines 2 est surélevé du support flottant 30 d'environ 10 mètres grâce au support 11 pour éviter que les vagues pénètrent dans le convergent-divergent par mer très agitée. Tel que représenté sur la figure 8, l'extracteur d'air 3 comporte de manière facultative des moyens 29 pour faciliter la sortie de l'air. Deux exemples de structure de barge sont proposés sur les figures 9a et 9b. La figure 9a représente une barge stabilisée par deux bouées latérales sur lequel est fixé un système multi-turbines. La figure 9b montre une structure en triangle qui peut recevoir deux systèmes éoliens multi-turbines. Le triangle est formé par deux flotteurs 30 et une barre de liaison 34, qui relie les deux flotteurs 30. Cette structure d'agencement des supports flottants présente une bonne stabilité. D'autres agencements peuvent être réalisés afin d'optimiser, d'un point de vue coût-robustesse, l'ensemble "support flottant - éolienne".In addition, the invention relates to a floating barge on which is disposed at least one energy production system as described above, in order to be able to use the system at sea. The reduction in weight allowed by the use of the envelope flexible according to the invention facilitates the construction of the barge: stability and flotation can be obtained by reducing the size of the various elements, including floats, which makes the whole less complex and less expensive. Figure 8 shows an example of a barge according to the invention. The anchor 33 of the float 30 may be of type "reel" or "buoy" 32 with rotating connection so that the support can be oriented, easily, facing the wind. The profile of the floating support is studied so that the ocean currents and the waves interacting on the hull disturb at least its orientation. In the case of strong marine current or large wave, the orientation of the floating support can be assisted by mini-propellers 36 located below the float diametrically opposed to the anchor type drum. The floating support 30 may be a barge, floats of the "Catamaran" type, a buoy, etc. It is made of strong materials resistant to severe weather conditions and the aggressiveness of seawater. These materials can be, for example, reinforced concrete (ferrocement) or steel or any other type of material that are resistant to corrosion. For example, it is known to those skilled in the art that a floating support made of reinforced concrete is more resistant in time than a steel shell. The floating support may be hollow to serve as energy buffer storage. The representation of FIG. 8, which is not exhaustive, shows that the multi-turbine system 2 is raised from the floating support 30 by approximately 10 meters thanks to the support 11 to prevent the waves from entering the convergent-divergent by very rough sea. As shown in FIG. 8, the air extractor 3 optionally includes means 29 to facilitate the exit of the air. Two examples of barge structure are proposed in Figures 9a and 9b. Figure 9a shows a barge stabilized by two lateral buoys on which is fixed a multi-turbine system. Figure 9b shows a triangle structure that can accommodate two multi-turbine wind systems. The triangle is formed by two floats 30 and a connecting bar 34, which connects the two floats 30. This arrangement structure floating supports has good stability. Other arrangements can be made to optimize, from a cost-robustness point of view, the assembly "floating support - wind turbine".

De plus, le flotteur peut comprendre des moyens de stockage 31 de l'énergie fournie par les moyens de captation 2. Il peut s'agir de batteries électriques ou d'un mini-CAES (de l'anglais "Compressed air energy storage", qui désigne un système de stockage d'énergie d'air comprimé). En effet, dans le cas où le réseau électrique n'a pas besoin de toute l'énergie fournie par les champs d'éolienne, le surplus d'énergie peut être stocké pour une utilisation ultérieure. On réduit ainsi fortement les inconvénients liés au caractère intermittent de cette énergie. Plusieurs scénarii de stockage peuvent être réalisés. Par exemple, un des scénarii consiste à utiliser le surplus d'électricité fourni par les alternateurs pour la stocker temporairement dans des batteries ou sous forme d'air comprimé. Les moyens de stockage 31 (batteries, compresseurs, etc.) peuvent être disposés à l'intérieur du support flottant 30. Prenons l'exemple où le surplus d'énergie est stocké sous forme d'air comprimé (mini-CAES) dans des unités de stockage au travers de compresseurs de moyenne puissance alimentés par l'électricité fournie par les alternateurs. De façon à minimiser les pertes calorifiques de la chaîne de stockage, les compresseurs sont installés proche des unités de stockage situées à l'intérieur du support flottant de façon à réduire au maximum les pertes dues au transfert du gaz chaud de la zone de compression vers la zone de stockage. Par ailleurs, l'unité de stockage constituée d'une multitude de tubes rigides est parfaitement isolée pour conserver la température du gaz. Quant aux compresseurs, pour minimiser leur perte calorifique une solution consiste à utiliser, par exemple, l'énergie de vaporisation de l'eau pour convertir une partie de l'énergie thermique dissipée par les compresseurs en énergie latente de vaporisation ou tout autre moyen de récupération et stockage de la chaleur.In addition, the float may include means 31 for storing the energy supplied by the capturing means 2. It may be electric batteries or a mini-CAES (Compressed air energy storage). which denotes a compressed air energy storage system). In fact, in the case where the electricity network does not need all the energy supplied by the wind turbine fields, the excess energy can be stored for later use. The disadvantages associated with the intermittent nature of this energy are thus greatly reduced. Several storage scenarios can be made. For example, one of the scenarios is to use the surplus electricity provided by the alternators to temporarily store it in batteries or in the form of compressed air. The storage means 31 (batteries, compressors, etc.) can be disposed inside the floating support 30. For example, the surplus energy is stored as compressed air (mini-CAES) in storage units through medium power compressors powered by the electricity provided by the alternators. In order to minimize the heat losses of the storage chain, the compressors are installed close to the storage units located inside the floating support so as to minimize the losses due to the transfer of the hot gas from the compression zone to the storage area. In addition, the storage unit consisting of a multitude of rigid tubes is perfectly insulated to maintain the temperature of the gas. As for the compressors, to minimize their heat loss a solution consists in using, for example, the vaporization energy of the water to convert a portion of the thermal energy dissipated by the compressors to latent vaporization energy or any other means of recovery and storage of heat.

Alternativement, l'énergie électrique provenant des alternateurs est aiguillée vers ces moyens de stockage 31 à travers des commutateurs de puissance pilotés par un microcontrôleur. Le microcontrôleur a pour but de donner l'ordre aux commutateurs de diriger l'énergie électrique provenant des alternateurs soit vers le réseau soit vers les moyens de stockage selon l'état du réseau électrique (réseau intelligent). En cas de vent insuffisant ou de demande élevée du réseau électrique, cette énergie stockée sera reconvertie en électricité à travers un "expander" (détendeur) et une génératrice. Un autre exemple de scénario consiste à placer le compresseur sur le même axe que l'alternateur. Dans ce cas, l'énergie fournie aux compresseurs est directement l'énergie mécanique transmise par la turbine. Les compresseurs sont alors de petite taille (faible puissance) et leur nombre est le même que celui des turbines. La chaîne de transmission "turbine-alternateur-compresseur" est constituée d'au moins un arbre de transmission couplé des moyens d'embrayage.Alternatively, the electrical energy from the alternators is switched to these storage means 31 through power switches controlled by a microcontroller. The purpose of the microcontroller is to instruct the switches to direct electrical energy from the alternators either to the network or to the storage means according to the state of the electrical network (smart grid). In case of insufficient wind or high demand of the electrical network, this stored energy will be reconverted into electricity through an "expander" and a generator. Another example scenario involves placing the compressor on the same axis as the alternator. In this case, the energy supplied to the compressors is directly the mechanical energy transmitted by the turbine. The compressors are then small (low power) and their number is the same as that of the turbines. The transmission chain "turbine-alternator-compressor" consists of at least one transmission shaft coupled clutch means.

Claims

CLAIMS1) System for the production of energy comprising a concentrator device (1) convergent wind energy, means for capturing (2) said wind energy disposed at the output of said concentrator device (1) and a centrifugal extractor air (3) in the form of a divergent disposed at the output of said capturing means (2), characterized in that at least a part of said concentrator device (1) and / or said capturing means (2) and / or said extractor ( 3) air comprises a flexible envelope (8).

2) System according to claim 1, wherein said flexible envelope (8) is Kevlar ®, polyazole, polyester, PVC or elastomer.

3) System according to one of claims 1 or 2, wherein said flexible envelope (8) is armed, in particular by son of synthetic fibers or metal son.

4) System according to one of the preceding claims, wherein said system comprises a recessed structure on which is fixed and tensioned said flexible envelope (8).

5) System according to claim 4, wherein said flexible envelope (8) is disposed within said recessed structure.

6) System according to one of claims 4 or 5, wherein said recessed structure is a rigid metal structure (9). 25

7) System according to claim 6, wherein said flexible envelope (8) comprises fixing means to said rigid structure, said fixing means comprising a reinforcement (12) of said flexible envelope (8), said reinforcement (12) comprising a threaded metal insert (13) for the passage of a threaded element (114) passing through said metal structure (9).

8) System according to one of claims 4 or 5, wherein said recessed structure is formed by tensioned cables (14). 35

9) System according to claim 8, wherein said tensioned cables (14) are made of stainless steel, based on synthetic fibers or composite material.

10) System according to one of claims 8 or 9, wherein said flexible envelope (8) is attached to said tensioned cables (14) by assembly means (18) arranged at at least one intersection (17) said tensioned cables (14).

11) System according to claim 10, wherein said assembly means (18) comprise means for holding (19) said cables (14) and means (20) for fixing said flexible envelope inserted in at least one reinforcement ( 12) of said flexible envelope (8).

12) System according to one of claims 1 to 11, wherein said flexible envelope (8) comprises two watertight canvases closed at their ends.

13) System according to claim 12, wherein said flexible envelope (8) is inflated by injection of a gas under pressure, including air, argon or helium.

14) System according to claim 13, wherein said inflated flexible envelope (8) is placed and held on a support (21) by means of at least one attachment cable (24).

15) System according to one of the preceding claims, wherein said capturing means (2) actuate at least one turbine, an alternator and / or a gas compressor and / or a pump.

16) System according to one of the preceding claims, wherein said capturing means (2) comprise a plurality of turbines (27).

17) System according to claim 16, wherein at least one of said turbines (27) comprises occulting means (28) and control means.

18) Floating barge characterized in that it comprises at least one power generation system according to one of the preceding claims.

19) Barge according to claim 18, wherein said barge comprises at least one float (30) containing storage means (31) of the energy supplied by said capturing means (2).

20) barge according to one of claims 18 or 19, wherein said barge comprises two floats (30) connected by a rigid connection (34), so that said two floats (30) and said rigid connection (34) form a triangle supporting at least two energy production systems.