FR3027069A1

FR3027069A1 - Eolienne a axe vertical en forme d'arbre s'integrant dans les paysages, et qui produit de l'electricite

Info

Publication number: FR3027069A1
Application number: FR1402325A
Authority: FR
Inventors: Vincent Frederic Knaub
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-10-13
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2016-04-15
Anticipated expiration: 2034-10-13
Also published as: FR3027069B1

Abstract

Eolienne à axe vertical en forme d'arbre s'intégrant dans les paysages, et qui produit de l'électricité. L'invention concerne une éolienne à axe vertical ayant un rendement accru par rapport à celles qui existent actuellement, du fait de ses pales qui sont rotatives, et ayant l'avantage de s'intégrer dans les paysages grâce à sa forme d'arbre. Le dispositif comporte quatre pales de surfaces planes et rotatives sur leur propre axe vertical, celles-ci étant disposées entre un support bas et un support haut, à intervalle régulier de 90° autour de l'axe vertical de l'éolienne. Chaque pale peut tourner de 180° sur son propre axe vertical, sous la poussée du vent. Considérons l'éolienne vue de face. Le vent souffle uniformément sur toute l'éolienne. La pale du côté droit de l'axe vertical de l'éolienne arrive en butée et offre sa surface totale perpendiculairement au vent. La pale du côté gauche de l'axe vertical se met parallèlement à la direction du vent car elle a une possibilité de tourner de 180° sur son propre axe. Comme elle est parallèle au vent, elle n'offre aucune surface d'appui à la force du vent. La force du vent qui pousse sur la pale droite fait ainsi tourner l'éolienne. Après 90° de rotation de l'éolienne, deux nouvelles pales se présentent au vent. Comme décrit ci-dessus , la pale de droite tournant sur son propre axe arrive en butée et offre sa surface totale perpendiculairement au vent. La pale de gauche pivote sur son propre axe et sort du vent en se mettant parallèlement au vent. L'éolienne continue de tourner. D'autre part, elle prend esthétiquement la forme d'un arbre et peut donc s'intégrer harmonieusement dans les paysages. Une dynamo électrique est fixée au mât. Il produit de l'électricité quand l'éolienne tourne. Si une tempête est détectée, le servomoteur fait coulisser une tringle avec deux crochets qui libèrent les deux élastiques qui forment la butée sur le mât pour une pale. Cette pale pourra alors tourner vers l'arrière de 90° et se mettre aussi parallèlement au vent, comme sa collègue se trouvant diamétralement opposée par rapport à l'axe de l'éolienne. Le vent n'a plus aucune surface sur laquelle exercer sa force. L'éolienne s'arrêtera de tourner.

Description

- 1 - La présente invention concerne une éolienne à axe vertical. Les éoliennes à axe vertical existantes fonctionnent suivant deux principes: - soit des godets ou demi-coques placées à distance régulière autour de l'axe, d'un côté le vent s'engouffrant dans la partie concave de la coque, et de l'autre côté de l'axe, le vent étant dévié sur la partie convexe de la coque. - soit des branches en forme d'aile d'avion placées à distance régulière autour de l'axe, le vent créant une succion et une surpression. Le premier problème de ces éoliennes est que la coque ou la branche tournant autour de l'axe et se présentant contre le sens du vent freine le système. Ces éoliennes à axe vertical ont un rendement nettement inférieur aux éoliennes à hélice, et sont beaucoup moins présentes sur le marché que ces dernières. Le deuxième problème est l'intégration dans les paysages, surtout en ce qui concerne les éoliennes à hélice. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces deux inconvénients. Il comporte quatre pales de surfaces planes et rotatives sur leur propre axe vertical, celles-ci étant disposées entre un support bas et un support haut, à intervalle régulier de 90° autour de l'axe vertical de l'éolienne. Chaque pale peut tourner de 180° sur son propre axe vertical, sous la poussée du vent. Considérons l'éolienne vue de face. Le vent souffle uniformément sur toute l'éolienne. La pale du côté droit de l'axe vertical de l'éolienne arrive en butée et offre sa surface totale perpendiculairement au vent. La pale du côté gauche de l'axe vertical se met parallèlement à la direction du vent car elle a une possibilité de tourner de 180° sur son propre axe. Comme elle est parallèle au vent, elle n'offre aucune surface d'appui à la force du vent. La force du vent qui pousse sur la pale droite fait ainsi tourner l'éolienne. Après 90° de rotation de l'éolienne, deux nouvelles pales se présentent au vent. Comme décrit ci-dessus, la pale de droite tournant sur son propre axe arrive en butée et offre sa surface totale perpendiculairement au vent. La pale de gauche pivote sur son propre axe et sort du vent en se mettant parallèlement au vent. L'éolienne continue de tourner. D'autre part, elle prend esthétiquement la forme d'un arbre et peut donc s'intégrer harmonieusement dans les paysages. Une dynamo électrique est fixée au mât. Il produit de l'électricité quand l'éolienne tourne.

Si une tempête est détectée, le servomoteur fait coulisser une tringle avec deux crochets qui libèrent les deux élastiques qui forment la butée sur le mât pour une pale. Cette pale pourra alors tourner vers l'arrière de 90° et se mettre aussi parallèlement au vent, comme sa collègue se trouvant diamétralement opposée par rapport à l'axe de l'éolienne. Le vent n'a plus aucune surface sur laquelle exercer sa force. L'éolienne s'arrêtera de tourner.

Si le vent cesse entièrement, les pales tournent sur leurs charnières du fait d'un faux aplomb de l'axe des charnières de 2 mm par mètre et se plaquent contre leur butée. Les pales de l'arbre se ferment et l'arbre est entièrement reconstitué, et se confond dans le paysage. 3027069 - 2 - Avantage très important de cette éolienne : elle fonctionne qu'importe la direction d'ou vient le vent. Les pales de l'éolienne se mettront d'elles mêmes en place sous l'action du vent et l'éolienne tournera, toujours dans le même sens de rotation. Il n y a pas besoin de système de détection du sens du vent.

5 Variante à la dynamo : la production d'électricité peut se faire d'une autre façon : l'éolienne en tournant fait monter un poids dans le mât grâce à un câble et une poulie. Arrivé au sommet, un capteur libère le poids et celui-ci entraine dans sa chute une dynamo. L'électricité produite aura toujours la même tension et la même intensité. Si le vent souffle plus fort, le poids montera plus vite, mais l'électricité produite lors de sa chute restera la même depart ses 10 caracteristiques. Protection des oiseaux : les oiseaux, comme par exemple les corbeaux, les buses, les faucons et les cigognes se posent toujours sur l'arbre le plus haut, pour observer les environs. L'éolienne sera placée à proximité d'arbres réels et elle aura quelques mètres de moins en hauteur que ceux-ci. Ainsi les oiseaux ne se poseront pas sur l'éolienne mais choisiront l'arbre 15 plus grand à côté. Les oiseaux ne se feront pas écraser par l'éolienne quand elle tournera. Les oiseaux en vol regardent droit devant eux et voient bien l'éolienne frontalement dans toutes ses dimensions , et ils peuvent donc l'éviter. Par contre, pour les éoliennes traditionnelles à hélice, les oiseaux en vol qui regardent droit devant eux ne voient pas les pales de l'hélice qui se deplacent orthogonalement à eux et qui viennent les percuter par le dessus, 20 par le dessous ou par le côté comme un hachoir. Ainsi donc l'éolienne en forme d'arbre a cet avantage pour la sauvegarde des oiseaux. 3027069 - 3 - Fonctionnement de l'éolienne d'après les figures 1 à 3, qui représentent en vues de dessus schématiques, le dispositif en deux phases de rotations de l'éolienne. Figure 1: position de la pale (A) perpendiculaire à la direction du vent. Cette pale offre sa surface maximale et de façon orthogonale au vent. De ce fait, elle fait tourner l'éolienne. Les 5 pales (B) , (C) et (D) sont orientées parallèlement à la direction du vent. Figure 2: l'éolienne a tourné de 45° autour du mât par rapport à la figure 1, sous l'emprise du vent. La pale (A) expose toujours une surface importante à la force du vent. Elle fait tourner l'éolienne. La pale (D) est maintenant aussi orientée de façon à offrir sa surface au vent, à fond contre sa butée. La pale (B) qui était en butée se trouve maintenant en dehors de 10 l'emprise de sa butée. Elle tourne sur ses charnières sous l'effet du vent qui la pousse en arrière, et elle se place parallèlement au vent. Ainsi les pales (B) et (C) tournent sur leurs charnières et se mettent parallèlement au vent, et flottent comme des drapeaux dans le vent. L'éolienne continue de tourner. Figure 3: représentation en vue de dessus schématique de l'éolienne en position anti- 15 tempête, ou pour arrêter l'éolienne pour des travaux de maintenance. Description en cas de tempête. Un détecteur de la force du vent (anémomètre) détecte une tempête avec vents forts. Un servomoteur fixé sur la partie mobile du tronc désenclenche les deux butées de la pale (A). Celle-ci peut alors tourner sur ses charnières de 90° vers l'arrière et se placer parallèlement à la direction du vent. En vue de dessus, le dispositif présente ainsi les 4 pales placées 20 parallèlement à la direction du vent, comme 4 drapeaux qui flottent au vent. De ce fait, l'éolienne s'arrête de tourner. Si le vent change de direction, cette configuration des 4 pales parallèles au vent suivra le vent et s'alignera à nouveau sur la nouvelle direction que le vent a pris. Selon des modes particuliers de réalisation: 25 - l'éolienne peut comporter 2,4,5 ou plus de pales rotatives. - la hauteur de l'éolienne peut varier de 2 à 100 m. - le mât peut être soit encastré dans une fondation, soit articulé au pied et tenu au sommet par des haubans. - l'éolienne peut prendre les formes des arbres existants, par exemple un sapin, un peuplier, un 30 arbre fruitier. - le nombre de haubans peut être supérieur ou égal à 4. - les axes des pales rotatives peuvent être réalisés avec des roulements à billes. - les pales en été sont de couleur verte avec un dessin imitant le feuillage et les pales en hiver sont en couleur de fond gris clair avec des dessins de branches nues de couleur gris foncé. 35 - en cas d'absence de vent, les pales de l'arbre se referment du fait du faux aplomb de 2 mm par mètre de l'axe des charnières. 3027069 - 4 - Les dessins annexés illustrent l'invention: Les figures 1 et 2 représentent en vues de dessus schématiques, le dispositif en deux phases de rotations de l'éolienne. Le fonctionnement est décrit précédemment selon ces deux figures. La figure 3 représente une vue de dessus schématique du dispositif en position anti-tempête ou 5 bien l'éolienne à l'arrêt pour des travaux de maintenance. La figure 4 représente une élévation vue en coupe du dispositif, toutes les pales reposant contre leurs butées. La figure 5 représente la coupe A-A du dispositif, ou pour ainsi dire la vue en plan. En référence aux figures 4 et 5, le dispositif comporte un mât vertical (1) en tube d'acier 10 de diamètre 21,5 mm qui est scellé dans une fondation en béton (2). Un support bas (3) et un support haut (4) en contreplaqué d'épaisseur 12 mm en forme de carré évasé contiennent chacun un roulement à billes (5) de diamètre 25 mm intérieur qui est scellé en leur centre. Ces supports bas (3) et haut (4) sont reliés entre eux de façon rigide par un tube en PVC de diamètre 50 mm (6) qui reprendra le poids et surtout les efforts de 15 torsion venant de l'éolienne. Quatre montants en contreplaqué d'épaisseur 12 mm (7) qui représentent le contour du feuillage de l'arbre, sont fixés avec des équerres en acier de façon rigide aux supports bas (3) et haut (4). En dessous du support bas (3) est fixé un plateau entraîneur (8) rond en polystyrène rigide d'épaisseur 40 mm de la marque Styrodur renforcé et ceinturé à l'exterieur pour créer la bande de roulement qui entrainera le galet de la dynamo. La 20 dynamo 6 volts (9) est fixée au mât par un bras en acier (10). Ces éléments ci-dessus forment le support du corps tournant de l'éolienne. Lorsque le corps de l'éolienne tourne sous l'effet du vent, le plateau entraîneur (8) qui en est solidaire entraîne le galet de la dynamo (9) qui tournera et produira de l'électricité. Quatre pales (11) de surface plane en contreplaqué d'épaisseur 4 mm sont fixées sur 25 les quatre montants (7) par des charnières (12). Ces quatre pales peuvent donc tourner sur leur propre axe vertical, mais elles sont limitées a 180° en rotation, d'un côté par le montant (7) et de l'autre côté par la butée en élastique (13). Les élastiques (13) sont tendus et fixés au montant (7) d'un côté et au tube PVC (6) de l'autre côté. Deux amortisseurs (14) en polystyrène rigide de 40 mm de la marque Styrodur sont 30 fixés à chaque pale. Leur forme arrondie va amortir la pale par un déroulement progressif de l'arrondi sur l'élastique, quand celle-ci sera rabattue vers les élastiques tendus (13) selon les figures 6, 7 et 8 et le bruit provenant de l'effet de butée de la pale va être quasiment éliminé. Si une tempête est détectée par l'anémomètre (18), alors le servomoteur (15) fixé sur le support haut (4) fait coulisser une tringle (16) qui contient deux crochets (17) dans lesquels sont 35 accrochés les élastiques (13). La tringle (16) se déplace et les deux crochets (17) libèrent les deux élastiques (13) qui forment les butées d'une pale (11).Cette pale pourra alors tourner sur ses charnières (12) vers l'arrière de 90° et se mettre parallèlement au vent, comme sa collègue se trouvant diamétralement opposée par rapport à l'axe de l'éolienne. Le vent n'a plus aucune surface sur laquelle exercer sa force, selon la figure 3. L'éolienne s'arrêtera de tourner.

Claims

REVENDICATIONS1) Eolienne à axe vertical caractérisée en ce qu'elle comporte un mât vertical (1) autour duquel tournent au moyen de roulements à billes (5) un support bas (3) et un support haut (4), entre lesquels sont disposées au moins deux pales (11) planes tournant autour de leur propre axe vertical, en ce que lesdites pales sont limitées à 180° de rotation sur leur propre axe et en ce que des butées (13) pour les pales arrêtent les pales dans certaines positions selon la rotation de l'éolienne et la position des pales par rapport au sens du vent, en ce que certaines butées (13) peuvent être désenclenchées par un servomoteur (15) afin de libérer une pale en cas de vents forts ou pour arrêter l'éolienne pour des travaux de maintenance.
2) Eolienne selon la revendication 1 , caractérisée en ce que le mât (1) est scellé dans une fondation (2).
3) Eolienne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les axes des pales rotatives (11) sont réalisées avec des roulements à billes.
4) Eolienne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les pales sont de couleur verte avec un dessin imitant le feuillage d'un arbre qui seront montés au printemps jusqu'en automne, et seront remplacées en autonne et en hiver par des pales de couleur de fond gris clair avec des dessins de branches nues de couleur gris foncé, le mât étant toujours de couleur brun-vert foncé symbolisant le tronc.
5) Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le mât est articulé au pied et tenu au sommet par des haubans.
6) Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les butées des pales peuvent être des aimants voire des électro-aimants, ou alors des coussins pneumatiques ou hydrauliques.
7) Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les montants (7) peuvent être remplacés par des bras courts portant les charnières (12), ces bras étant fixés sur le support bas (3) et le support haut (4), donc la partie des montants (7) entre les deux charnières d'une pale (11) n'existant plus.