FR3133830A1 - Ensemble pour système de production d’énergie flottant - Google Patents
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Abstract
La présente divulgation concerne un ensemble comprenant :un support (4) ; etun flotteur (5). Figure pour l’abrégé : Fig. 3
Description
La présente demande concerne la production d’énergie, typiquement d’énergie électrique, au moyen d’un système flottant, telle qu’une centrale solaire ou un houlomoteur.
Contrairement aux systèmes de production d’énergie aménagés sur la terre ferme, les systèmes de production d’énergie flottants sont destinés à fonctionner en reposant sur un liquide, tel qu’un plan d’eau ou la peine mer. Dès lors, de tels systèmes sont soumis à des contraintes hydrodynamiques qui risquent de les endommager, réduisant leur durée de vie. Par exemple, les vagues ou les courants marins peuvent entraîner des contraintes mécaniques qu’il convient de correctement répartir au sein d’un système de production d’énergie flottant, afin d’éviter que ne naissent des zones de faiblesse ponctuelles, lesquelles pourraient finir par rompre, ce qui réduirait la durée de vie du système voire serait susceptible de mettre en péril l’environnement marin.
Un but de l’invention est d’améliorer la résistance d’un système de production d’énergie flottant.
Il est à cet effet proposé, selon un aspect de la présente divulgation, un ensemble pour un système de production d’énergie flottant, l’ensemble comprenant :
un support adapté pour supporter au moins un dispositif de production d’énergie, le support comprenant une base allongée présentant un premier axe longitudinal, la base présentant une première surface de contact s’étendant tout autour du premier axe longitudinal en étant parallèle au premier axe longitudinal ;
un flotteur allongé présentant un deuxième axe longitudinal, le flotteur comprenant une tête présentant une deuxième surface de contact s’étendant tout autour du deuxième axe longitudinal en étant parallèle au deuxième axe longitudinal, la tête étant prévue pour coopérer avec la base de sorte à ce que, une fois la base rapportée sur le flotteur, le deuxième axe longitudinal soit parallèle avec le premier axe longitudinal et au moins une portion de la deuxième surface de contact soit en contact avec au moins une portion de la première surface de contact.
un support adapté pour supporter au moins un dispositif de production d’énergie, le support comprenant une base allongée présentant un premier axe longitudinal, la base présentant une première surface de contact s’étendant tout autour du premier axe longitudinal en étant parallèle au premier axe longitudinal ;
un flotteur allongé présentant un deuxième axe longitudinal, le flotteur comprenant une tête présentant une deuxième surface de contact s’étendant tout autour du deuxième axe longitudinal en étant parallèle au deuxième axe longitudinal, la tête étant prévue pour coopérer avec la base de sorte à ce que, une fois la base rapportée sur le flotteur, le deuxième axe longitudinal soit parallèle avec le premier axe longitudinal et au moins une portion de la deuxième surface de contact soit en contact avec au moins une portion de la première surface de contact.
Avantageusement, mais facultativement, l’ensemble peut comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes, prise seule ou dans une quelconque combinaison :
- la première surface de contact est radialement interne à la base et la deuxième surface de contact est radialement externe à la tête ;
- le flotteur comprend en outre une bride séparant le flotteur entre la tête et un corps, au moins une portion du corps étant prévue pour être immergée dans un fluide lorsque le flotteur flotte sur le fluide ;
- la bride du flotteur est circonférentielle autour du deuxième axe longitudinal ;
- la base comprend une bride prévue pour coopérer avec la bride du flotteur de sorte à fixer le support sur le flotteur ;
- la bride de la base est circonférentielle autour du premier axe longitudinal ;
- chacune de la base et de la tête présente une forme de section cylindrique ;
- le flotteur comprend du plastique, de préférence du polyéthylène haute densité ;
- le flotteur comprend une mousse ; et
- le support comprend du métal, par exemple de l’acier, et/ou un matériau composite.
- la première surface de contact est radialement interne à la base et la deuxième surface de contact est radialement externe à la tête ;
- le flotteur comprend en outre une bride séparant le flotteur entre la tête et un corps, au moins une portion du corps étant prévue pour être immergée dans un fluide lorsque le flotteur flotte sur le fluide ;
- la bride du flotteur est circonférentielle autour du deuxième axe longitudinal ;
- la base comprend une bride prévue pour coopérer avec la bride du flotteur de sorte à fixer le support sur le flotteur ;
- la bride de la base est circonférentielle autour du premier axe longitudinal ;
- chacune de la base et de la tête présente une forme de section cylindrique ;
- le flotteur comprend du plastique, de préférence du polyéthylène haute densité ;
- le flotteur comprend une mousse ; et
- le support comprend du métal, par exemple de l’acier, et/ou un matériau composite.
D’autres caractéristiques, buts et avantages de la présente divulgation ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La illustre de façon schématique un système de production d’énergie flottant.
La illustre de façon schématique un module du système illustré sur la .
La illustre une partie de la .
La illustre une partie de la .
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
La illustre un système de production d’énergie flottant1sous la forme d’une centrale électrique solaire flottante.
D’autres systèmes de production d’énergie flottants sont toutefois envisageables, certains permettant de produire de l’électricité, d’autres non. Le système de production d’énergie flottant1peut ainsi comprendre : une installation hydrolienne, une éolienne, un dispositif houlomoteur, un système marémoteur, une centrale de récupération d’énergie thermique ou d’énergie osmotique des mers et/ou un système de climatisation par eaux des profondeurs (SWAC pour« Sea Water Air Conditionning »dans la terminologie anglo-saxonne).
En tout état de cause, tous ces systèmes de production d’énergie sont configurés pour flotter, c’est-à-dire pour demeurer à la surface d’un liquide, sans couler. Le liquide peut être de l’eau, salée ou non.
Le système de production d’énergie flottant1qui est illustré sur la comprend une pluralité de modules2assemblés entre eux de sorte à former un ensemble solidaire à la fois mécaniquement et, le cas échéant, électriquement. Ceci permet d’assurer non seulement une répartition des efforts mécaniques au sein du système de production d’énergie flottant1, mais aussi la circulation de l’énergie produite entre les modules2. Dans le cas d’une centrale électrique solaire flottante, un câble sous-marin peut d’ailleurs être prévu pour la relier à la terre, et plus précisément au réseau de distribution d’électricité terrestre.
La montre que les modules2peuvent être agencés en lignes et en colonnes, de sorte à former une nappe de forme rectangulaire. Ceci n’est toutefois pas limitatif puisque tout type d’assemblage des modules2est envisageable. Il convient d’ailleurs de noter que le système de production d’énergie flottant1peut ne comprendre qu’un seul module2.
La illustre plus en détails le module2. Le module2comprend un dispositif de production d’énergie3, en l’occurrence une pluralité de panneaux solaires, un support4et une pluralité de flotteurs5, en l’occurrence sept flotteurs5, dont seulement six sont visibles sur la , le septième étant masqué derrière les panneaux solaires. Bien entendu, le module2peut ne comprendre qu’un seul panneau solaire, suivant la quantité d’électricité qu’il est souhaitable de faire produire au module2.
D’autres dispositifs de production d’énergie sont envisageables, suivant le mode de production d’énergie utilisé, par exemple un houlomoteur.
Le support4est adapté pour supporter le dispositif de production d’énergie3et peut, à cet égard, comprendre un matériau suffisamment résistant comme du métal, tel que l’acier, et/ou un matériau composite, avec typiquement une matrice renforcée éventuellement munie d’une charge et/ou d’un additif. En outre, le support4peut présenter des dimensions propres à accommoder le poids et le volume du dispositif de production d’énergie3. Le support4peut également être adapté pour répartir le poids du dispositif de production d’énergie3sur les différents flotteurs5, typiquement en prenant une forme symétrique en croix avec une ligne de cinq flotteurs5et un flotteur5de part et d’autre de cette ligne (le support4apparaît comme un « T » du fait du masquage du septième flotteur5par les panneaux solaires), comme visible sur la . Le support4permet en outre d’encaisser les efforts hydrodynamiques (pression hydrostatique et forces de traînées liées à la poussée d’Archimède, à la houle, aux courants, etc.) appliqués au module2, mais aussi de surélever le dispositif de production d’énergie3afin de, par exemple, l’éloigner de projections de fluide (e.g., vagues) qui pourraient l’endommager, voire permettre la prolifération de flore sauvage. La montre que le support4peut ainsi comprendre un treillis métallique muni de poutres fixées les unes aux autres et doté de moyens de fixation du dispositif de production d’énergie3au support4. Le treillis métallique offre l’avantage d’une bonne répartition des efforts tout en étant simple à fabriquer, et léger.
Le nombre de flotteurs5est adapté à la taille et au poids du dispositif de production d’énergie3ainsi que du support4. D’ailleurs, le module2peut ne comprendre qu’un seul flotteur5. En tout état de cause, le flotteur5est adapté pour supporter le support4et le dispositif de production d’énergie3et configuré pour assurer la flottaison d’au moins une partie du système de production d’énergie flottant1. De cette manière, une fois le système de production d’énergie flottant1agencé sur un fluide, le système de production d’énergie flottant1ne coule pas, voire ni le support4, ni le dispositif de production d’énergie3ne coule.
La illustre plus en détails la coopération du support4, ou du moins d’une partie du support4, avec un flotteur5.
Comme visible sur la , le support4comprend une base40allongée présentant un premier axe longitudinalX-X. En l’occurrence, la base40est fixée sous le treillis métallique du support4illustré sur la . Ceci n’est toutefois pas limitatif puisque d’autres configurations de supports4sont envisageables, la base40formant au moins une des parties du support4qui coopère avec un flotteur5, également illustré sur la .
La illustre que la base40peut présenter une forme cylindrique de révolution, mais ceci n’est pas limitatif puisque la base40peut prendre toute forme allongée le long du premier axe longitudinalX-X, de préférence centrée sur le premier axe longitudinalX-X. Typiquement, la base40peut prendre la forme d’un cylindre, c’est-à-dire présenter une surface réglée dont les génératrices sont parallèles au premier axe longitudinalX-X, c'est-à-dire une surface dans l'espace constituée de droites parallèles au premier axe longitudinalX-X, et comprendre deux bases délimitant la surface cylindrique, les bases appartenant, respectivement, à des plans parallèles entre eux. Le cylindre peut d’ailleurs être droit, c’est-à-dire que ses bases peuvent être orthogonales au premier axe longitudinalX-X, ou non. D’autres formes que le cylindre sont bien entendu possibles, telles qu’une spirale s’enroulant autour du premier axe longitudinalX-Xpar exemple.
La illustre également que la base40comprend une bride400prévue pour coopérer avec une bride500du flotteur5, comme détaillé ci-après. La bride400est de préférence agencée au niveau d’une extrémité de la base40qui est opposée au reste du support4. La bride400de la base40peut être circonférentielle tout autour du premier axe longitudinalX-X, comme visible sur la , ou être circonférentielle seulement en partie autour du premier axe longitudinalX-X. Le cas échéant, la bride400comprend au moins une portion angulaire, voire une pluralité de portions angulaires, par exemple réparties, avantageusement équiréparties, autour du premier axe longitudinalX-X, typiquement tout autour du premier axe longitudinalX-X. En tout état de cause, comme visible sur la , la bride400s’étend radialement en saillie de la base40. La bride400peut en outre être munie d’au moins un organe de fixation4000, tel qu’une pluralité d’orifices de boulonnage4000équirépartis tout autour du premier axe longitudinalX-X, comme visible sur la , pour la fixation du support4sur le flotteur5, comme décrit plus en détails ci-après.
La montre en outre que la base40peut être creuse, c’est-à-dire privée de matière sur tout ou partie de l’espace séparant la paroi extérieure de la base40du premier axe longitudinalX-X. Ceci permet un avantageux gain de masse.
La illustre le flotteur5de manière plus détaillée.
Le flotteur5est également allongé et présente un deuxième axe longitudinalY-Y. De la même manière que la base40, le flotteur5peut présenter une forme cylindrique de révolution, comme visible sur la , sans que cela ne soit limitatif puisque le flotteur5peut prendre la forme d’un cylindre quelconque, centré ou non sur le deuxième axe longitudinalY-Y, voire même d’une spirale s’enroulant autour du deuxième axe longitudinalY-Y.
Dans le présent texte, une direction axiale correspond à la direction d’un axe longitudinalX-X,Y-Ydonné, et une direction radiale est une direction perpendiculaire à cet axe longitudinalX-X,Y-Yet coupant l’axe longitudinalX-X,Y-Y. Par ailleurs, un plan axial est un plan contenant l’axe longitudinalX-X,Y-Yet un plan radial est un plan perpendiculaire à l’axe longitudinalX-X,Y-Y. Une circonférence s’entend comme un cercle appartenant à un plan radial et dont le centre appartient à l’axe longitudinalX-X,Y-Y. Une direction tangentielle ou circonférentielle est une direction tangente à une circonférence : elle est perpendiculaire à l’axe longitudinalX-X,Y-Ymais ne passe pas par l’axe longitudinalX-X,Y-Y. Enfin, les adjectifs « intérieur » (ou « interne ») et « extérieur » (ou « externe ») sont utilisés en référence à une direction radiale de sorte que la partie intérieure d'un élément est, suivant une direction radiale, plus proche de l’axe longitudinalX-X,Y-Yque la partie extérieure du même élément.
Le flotteur5comprend une tête50prévue pour coopérer avec la base40pour monter le support4sur le flotteur5. Plus précisément, la base40présente une première surface de contact401s’étendant tout autour du premier axe longitudinalX-Xen étant parallèle au premier axe longitudinalX-X, tandis que la tête50présente une deuxième surface de contact502s’étendant tout autour de du deuxième axe longitudinalY-Yen étant parallèle au deuxième axe longitudinalY-Y. En outre, une fois la base40rapportée sur le flotteur5, le deuxième axe longitudinalY-Yest parallèle avec le premier axe longitudinalX-Xet au moins une portion de la deuxième surface de contact502est en contact avec au moins une portion de la première surface de contact401. La zone de contact de la première surface de contact401et de la deuxième surface de contact502est elle-même parallèle aux axes longitudinauxX-X,Y-Y. Cette coopération permet de répartir les efforts hydrodynamiques subis par le flotteur5, notamment les efforts radiaux en cisaillement, à la fois sur toute la circonférence de la base40et de la tête50du flotteur5, mais aussi le long des axes longitudinauxX-X,Y-Y. De cette manière, la transmission au support4des contraintes liées à la flottaison est effectuée de manière homogène sur au moins un pourtour d’une portion axiale de la base40. Il convient de noter que le contact entre la première surface de contact401et la deuxième surface de contact502s’établit de préférence dès que la base40est rapportée sur la tête50. Il se peut toutefois que, compte-tenu des tolérances de fabrication, un jeu de montage apparaisse entre ces surfaces de contact401,502. Toutefois, la zone de contact s’établit bien dès que le flotteur5est disposé sur un fluide et se trouve sollicité, par exemple en déformation, par des efforts hydrodynamiques.
La et la illustrent que la première surface de contact401est radialement interne à la base40et s’étendre en regard du premier axe longitudinalX-X, tandis que la deuxième surface de contact502est radialement externe à la tête50du flotteur5. Ceci n’est pas limitatif puisque la première surface de contact401peut être radialement externe à la base40, tandis que la deuxième surface de contact502serait radialement interne à la tête50et s’étendre en regard du deuxième axe longitudinalY-Y. En tout état de cause, les surfaces de contact401,502sont des surfaces latérales de la base4et du flotteur5
La coopération de la base40et du flotteur5peut être réalisée par emmanchement de la base40et de la tête50du flotteur5, c’est-à-dire par un ajustement bloqué, typiquement par emmanchement de la tête50dans la base40, comme visible sur la . Ceci n’est toutefois pas limitatif, puisque cette coopération pourrait également être réalisée par vissage, des filetages étant alors prévus sur les surfaces de contact. En tout état de cause, les formes de la tête50et de la base40sont avantageusement complémentaires pour autoriser cette coopération.
La et la montrent également que le flotteur5peut comprendre une bride500séparant le flotteur5entre la tête50et un corps51. Dans ce cas, au moins une portion du corps51est destinée à être immergé dans le fluide lorsque le flotteur5flotte. De cette manière, la base40ne risque pas d’entrer en contact avec le fluide, ce qui serait susceptible de l’endommager, typiquement par corrosion. Ainsi, la durée de vie du système de production d’énergie flottant1est avantageusement allongée.
La bride500peut être circonférentielle tout autour du deuxième axe longitudinalY-Y, comme visible sur la , ou être circonférentielle seulement en partie autour du deuxième axe longitudinalY-Y. Le cas échéant, la bride500comprend au moins une portion angulaire, voire une pluralité de portions angulaires, par exemple réparties, avantageusement équiréparties, autour du deuxième axe longitudinalY-Y, typiquement tout autour du deuxième axe longitudinalY-Y. En tout état de cause, comme visible sur la , la bride500s’étend radialement en saillie du flotteur5.
La bride500du flotteur5est prévue pour coopérer avec la bride400de la base40pour la fixation du support4au flotteur5. Pour ce faire, la bride500du flotteur5est agencée pour être en regard, voire au contact, de la bride400de la base40une fois la base40rapportée sur la tête50. En outre, la bride500du flotteur5est également munie d’organes de fixation5000prévus pour coopérer avec les organes de fixation de la bride400de la base40pour assurer la fixation des brides400,500entre elles. Avantageusement, l’organe de fixation de la bride500du flotteur5comprend des orifices de boulonnage5000équirépartis autour du deuxième axe longitudinalY-Yet destinés à venir en regard des orifices de boulonnage4000de la bride400de la base40une fois la base40rapportée sur la tête50. Ceci n'est toutefois pas limitatif puisque d’autres moyens de fixation des brides400,500entre elles peuvent être prévus. En tout état de cause, la dimension radiale des brides400,500peut être réduite grâce à la coopération de la base40et de la tête50déjà décrite, puisque les brides400,500n’ont plus à reprendre l’intégralité des efforts hydrodynamiques transmis du flotteur5au support4. Une avantageuse réduction de l’encombrement du flotteur5en est obtenue.
Le flotteur5peut être une structure pleine ou creuse, en tout ou partie, le cas échéant en pouvant être remplie d’une mousse, typiquement de mousse expansée, ce qui permet une répartition plus homogène des contraintes hydrodynamiques au sein du flotteur5. De préférence, le flotteur5comprend du plastique, de préférence du polyéthylène haute densité. L’utilisation de flotteurs5plastiques et non métalliques permet d’éviter de prévoir un revêtement de protection du flotteur5contre les corrosions liées au fluide, ce qui réduit les coûts et la complexité de fabrication du système de production d’énergie flottant1.
Claims (10)
- Ensemble pour un système de production d’énergie flottant (1), l’ensemble comprenant :
un support (4) adapté pour supporter au moins un dispositif de production d’énergie (3), le support (4) comprenant une base (40) allongée présentant un premier axe longitudinal (X-X), la base (40) présentant une première surface de contact (401) s’étendant tout autour du premier axe longitudinal (X-X) en étant parallèle au premier axe longitudinal (X-X) ; et
un flotteur (5) allongé présentant un deuxième axe longitudinal (Y-Y), le flotteur (5) comprenant une tête (50) présentant une deuxième surface de contact (502) s’étendant tout autour du deuxième axe longitudinal (Y-Y) en étant parallèle au deuxième axe longitudinal (Y-Y), la tête (50) étant prévue pour coopérer avec la base (40) de sorte à ce que, une fois la base (40) rapportée sur le flotteur (5), le deuxième axe longitudinal (Y-Y) soit parallèle avec le premier axe longitudinal (X-X) et au moins une portion de la deuxième surface de contact (502) soit en contact avec au moins une portion de la première surface de contact (401). - Ensemble selon la revendication 1, dans lequel la première surface de contact (401) est radialement interne à la base (40) et la deuxième surface de contact (502) est radialement externe à la tête (50).
- Ensemble selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel le flotteur (5) comprend en outre une bride (500) séparant le flotteur (5) entre la tête (50) et un corps (51), au moins une portion du corps (51) étant prévue pour être immergée dans un fluide lorsque le flotteur (5) flotte sur le fluide.
- Ensemble selon la revendication 3, dans lequel la bride (500) du flotteur (5) est circonférentielle autour du deuxième axe longitudinal (Y-Y).
- Ensemble selon l’une des revendications 3 et 4, dans lequel la base (40) comprend une bride (400) prévue pour coopérer avec la bride (500) du flotteur (5) de sorte à fixer le support (4) sur le flotteur (5).
- Ensemble selon la revendication 5, dans lequel la bride (400) de la base (40) est circonférentielle autour du premier axe longitudinal (X-X).
- Ensemble selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel chacune de la base (40) et de la tête (50) présente une forme de section cylindrique.
- Ensemble selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le flotteur (5) comprend du plastique, de préférence du polyéthylène haute densité.
- Ensemble selon l’une des revendications 1 à 8, dans lequel le flotteur (5) comprend une mousse.
- Ensemble selon l’une des revendications 1 à 9, dans lequel le support (4) comprend du métal, de préférence de l’acier, et/ou un matériau composite.
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| FR (1) | FR3133830B1 (fr) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3007581A1 (fr) * | 2013-06-20 | 2014-12-26 | Innogur Technologies | Plateforme photovoltaique flottante et installation autonome de traitement de l'eau associee a une telle plateforme |
| CN205883111U (zh) * | 2016-05-23 | 2017-01-11 | 武汉日意科技有限公司 | 水上中空浮体式光伏电站 |
| WO2021002760A1 (fr) * | 2019-07-04 | 2021-01-07 | Newtech As | Fondation flottante pour éolienne en mer, système d'extraction d'énergie du vent et procédé d'installation d'une éolienne |
| KR20210087258A (ko) * | 2020-01-02 | 2021-07-12 | 한국수력원자력 주식회사 | 해상 태양광 발전시스템 |
-
2022
- 2022-03-24 FR FR2202636A patent/FR3133830B1/fr active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3007581A1 (fr) * | 2013-06-20 | 2014-12-26 | Innogur Technologies | Plateforme photovoltaique flottante et installation autonome de traitement de l'eau associee a une telle plateforme |
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| WO2021002760A1 (fr) * | 2019-07-04 | 2021-01-07 | Newtech As | Fondation flottante pour éolienne en mer, système d'extraction d'énergie du vent et procédé d'installation d'une éolienne |
| KR20210087258A (ko) * | 2020-01-02 | 2021-07-12 | 한국수력원자력 주식회사 | 해상 태양광 발전시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3133830B1 (fr) | 2024-07-12 |
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