WO2008068390A1 - Dispositif de recuperation de l'energie de la houle - Google Patents

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Ruiz-Diez Jose-Antonio
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a device for recovering the energy of waves on a body of water, such as at sea.
  • energy consumption is mainly based on non-renewable energies such as oil, gas, coal and nuclear power.
  • non-renewable energies such as oil, gas, coal and nuclear power.
  • one solution is to use the energy from the sea, more precisely in terms of currents, swell or tide.
  • wave energy is only a particular form of solar energy.
  • the sun heats unevenly the different atmospheric layers which causes air currents (winds) themselves responsible by friction of the movements that animate the surface of the sea (currents, waves, waves).
  • the waves created by the wind on the surface of the seas and oceans carry energy. When they arrive on a floating or coastal obstacle, they can give up some of this energy, which can be transformed into electric current. This is where the winds are the strongest, between 40 ° and 60 ° of latitude, that the power of the waves is maximum.
  • wave energy has a very high power potential.
  • the average power transported by the waves is given in kW per linear meter. It is proportional to the wave period (the time that separates the arrival of two successive wave peaks) and to the square of the height of the wave (distance between the hollow and the ridge). For example, this potential is 63 kW / m off Ouelich, 50 kW / m on the Atlantic coast and 8 kW / m in the Mediterranean.
  • Wave energy is also characterized by the energy that occurs during a year over a linear meter of installation. For example, on the French Atlantic coast this potential is 420 MWh / m. On 1000 km of Atlantic coast the annual energy transported by waves is 420 TWh, it is the order of magnitude of the total electrical energy consumed in France each year.
  • the former use wave breaking, the latter use sea-level variations during the passage of waves.
  • the former are easy to build and maintain, but their performance is not as good as offshore devices that exploit more powerful and more consistent waves.
  • EP 1 295 031 discloses a device based on the movement of a buoy, the device comprising an outer round float surrounding an inner float, these two floats being connected to each other by connecting means comprising in particular hydraulic cylinders allowing the recovery of the energy of the movement between the two floats and further having a submerged body.
  • the subject of the present invention is a device for recovering the energy of waves at sea, comprising at least one floating structure intended to float on the surface of the water, characterized in that the said floating structure carries at least a member suspended above the surface of the water whose structure is arranged to generate a recoverable energy during the variation of the height of the surface of the water with respect to said body, under the effect of the upward movement and descending from the swell.
  • a device according to the invention allows, by cooperation of the structure of said organ with the surface of the water, to recover energy up to two times or more that of the height of the wave and / or that of the speed of the wave.
  • the floating structure is preferably composed of at least two floating elements such that beams extending substantially parallel to each other, one said before and the other said rear and between which extends substantially projecting upwardly, at least one bridge amount between said float elements, the at least one suspended member being fixed on said upright so as to extend substantially perpendicular to said float elements and substantially equidistant from them.
  • the floating structure has a length defined by the length of the front and rear float elements, less than the spacing between said front and rear float elements, said front and rear float elements being positioned parallel to the waves, in optimum operating position at the surface of the water, the axis connecting the float elements thus being substantially perpendicular to the waves.
  • the spacing between the front and rear float elements can be adjustable by any suitable means. In this way, it is possible to adapt the spacing between the front and rear float elements so that it corresponds to a wavelength of wave, a wave being thus trapped between the two float elements.
  • the spacing between the float elements can be fixed.
  • the floating structure further comprises appropriate means to allow the positioning of said structure on the surface of the water in an optimal position, that is to say so that the front and rear float elements are parallel to the waves.
  • these means may consist of at least one keel carried by the floating structure, preferably the keel being provided connected to each float element.
  • Such means may also consist of at least one wind-holding element carried by the floating structure orienting said floating structure facing the wind so that the float elements are parallel to the waves.
  • the floating structure consists of at least four floating elements such as floating beams, connected to said member.
  • the floating structure consists of at least four float elements such as float elements carried at the end of uprights, said float elements being connected to said member by said uprights, two float elements. being told before and the other two said back.
  • At least one of the float elements before said floating structure can be oriented with respect to a vertical axis of said float element so that said front float element can not extend parallel to the other float element. before, the axis that connects them being always substantially parallel to the waves. This is particularly the case when the float elements have for example an elongated shape such as a beam.
  • the floating structure of the device according to the invention is arranged to be attached to a buoy, an anchor; but it can also be towed by a boat, propelled or self-propelled or others from the front to facilitate its positioning in front of the waves so that the front and rear float elements or their alignment are parallel to the waves.
  • said suspended member carried by said floating structure comprises a float element intended to float on the surface of the water, this float element being connected by at least one flexible connecting element such as a chain, a sling, a cable, to means which are arranged to generate energy either in electrical form or in the form of a compressed fluid, under the effect of at least traction, exerted on the element flexible connection by at least the downward movement of the float element under the effect of the movement of the swell.
  • a flexible connecting element such as a chain, a sling, a cable
  • the means for generating the energy in the form of electric current are such that a dynamo whose rotation drive to generate electrical energy intervenes under the effect of a traction exerted by the float element on the flexible connecting element for example wound on the dynamo. It also makes it possible to produce electrical energy directly from the movement of the swell.
  • the wave energy can be recovered, at least during the traction exerted on the flexible connecting element, by means of energy generation in the form of compressed fluid, releasable by conventional means or to generate energy.
  • electrical energy by using compressed fluid in the form of pneumatic, hydraulic energy.
  • said member defines at least in part an enclosure whose volume is variable as a function of the height of the surface of the water, therefore of the swell, the compression of a fluid contained in said generating volume recoverable energy.
  • the member carried by the floating structure is an enclosure having an open lower end and a closed upper end, said enclosure being fixed to the floating structure on the closed end side so that its open end is immersed, the water entering the volume defined by said closed cylinder, so that, under the effect of the swell, the height of the water in the enclosure thus defined may vary causing the variation of the volume of said enclosure and generating in particular a compression air trapped inside, recoverable later to generate energy.
  • a float engaged in said enclosure for regulating the rise of water and the pressurization of the air in said enclosure.
  • this float also makes it possible to recover the energy generated by the descent of the weight of said float as soon as the water descends faster than it.
  • the compressed air in said enclosure can be used directly in the form of pneumatic energy or used to generate electricity.
  • This recovered compressed air is in fact subsequently recovered and used by appropriate conventional means.
  • Such a device according to the invention may advantageously be used at sea to allow in particular the power supply of sites such as fish farms or for any other use at sea and on bodies of water on land (lake, river, river, pond) requiring electrical, hydraulic and / or pneumatic energy.
  • the floating structure comprises at least one wind turbine, preferably of fixed orientation. It is thus also possible to recover the energy of the wind at the level of the floating structure to convert it into energy, in particular electrical energy.
  • Figure la shows a cross-sectional view of a first embodiment of the device according to the invention, the wave being high between the float elements of the floating structure;
  • Figure Ib shows a view according to Figure la the wave being low between the float elements of the floating structure;
  • Figure 1c shows a top view of the device of Figure 1a
  • Figure Id shows a sectional view of a variant of the device of Figure la;
  • Figure 2 shows a sectional view of a second alternative embodiment of the device of Figure 1a;
  • FIG. 3 represents a sectional view of a third variant embodiment of the device of FIG.
  • FIG. 4 represents a sectional view of a fourth variant embodiment of the device of FIG.
  • FIG. 5 represents a cross-sectional view of a fifth variant embodiment of the device of FIG.
  • Figures 6a and 6b respectively show a sectional view and a top view of a second embodiment of a device according to the invention
  • Figures 7a and 7b respectively show a sectional view and a top view of a variant of the device of Figures 6a and 6b;
  • Figure 8a shows a cross-sectional view of a third embodiment of a device according to the invention, the wave being high between the float elements of the floating structure of the device;
  • Figure 8b shows a sectional view of the device of Figure 8a; the wave being low, between the floating elements of the floating structure of the device;
  • Figure 8c shows a top view of the device of Figure 8a;
  • Fig. 8d shows a sectional view at the line A-A of Fig. 8c
  • Figure 9 shows an alternative embodiment of the device shown in Figures 8a to 8d.
  • the device according to the invention shown in FIGS. 1a, 1b and 1c has a floating structure consisting of two float elements 1, such as beams extending substantially parallel to each other and to the waves and between which extend bridge posts 3 between said float members 1, 1 '.
  • a member 2 such as a fixed enclosure suspended on each upright 3 extends substantially perpendicular to the sea level to said beams 1, 1 'and substantially equidistant therefrom.
  • This cylindrical chamber of circular section closed at one end 2a is fixed to an upright 3 at said closed end 2a while its open end is immersed.
  • This member 2 thus defines an enclosure whose volume A is variable as a function of the swell, that is to say the level of water entering said enclosure 2.
  • the optimal positioning of the device is such that the float elements 1, 1 'are parallel to the waves, one 1 being at the front and the other the at the rear in the direction of the swell represented by the arrow H in Figures la and Ib.
  • the spacing between the float elements 1, 1 ' corresponds to a wave wavelength, a wave being thus trapped between the two float elements 1, 1', as can be seen in FIG.
  • the float elements 1, 1 ' are therefore in wave recesses and the member 2 located between said float elements 1, is approximately at a wave crest so that the level of water in the enclosure is maximum, which generates the reduction of the volume A 'and therefore the compression of a fluid such as the air enclosed in said volume.
  • This compression of the air generates a recoverable energy.
  • the compressed air leaves said compression chamber A 'thus formed through a non-return valve 6 provided at the end 2a of the chamber 2 which only allows air to pass after that a certain pressure has been reached in said compression chamber A 'thus formed.
  • the beams 1, 1 contain a certain amount of water.
  • Any complementary means of support of the enclosure 2 may be provided such as slings or rigid arms 4.
  • a device according to Figure la is shown and further comprises a second member 5 defining an enclosure whose volume is variable under the effect of the swell.
  • This member 5 is in the form of a conical wall chamber forming a funnel and extending from a beam 1 perpendicular to it on the surface of the water.
  • a check valve 6 ' is also provided for recovering the compressed air. This further improves the energy recovery.
  • This member 5 can be installed for example between two speakers 2.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the device of FIG. 1a in which the member 2 is furthermore provided with a float 7 inside the enclosure defined by said member 2.
  • This float 7 makes it possible to regulate the rise of water in the enclosure.
  • the member 2 further comprises an orifice in its upper part through which is engageable a rod 7b formed projecting from a float 7.
  • the member 2 also has a tubular projection 2c in which is housed the rod 7b formed projecting from the float 7.
  • FIG 5 there is shown an alternative embodiment of the floating structure in which tubular or other uprights 30 extend between the beams 1 on either side of a member 2 to maintain it.
  • At least one non-return valve 6 is provided at each member 2 (FIGS. 2, 3, 4, 5) to allow the passage of air only after a certain pressure has been reached in said compression chamber formed in each enclosure 2.
  • the floating structure can also be made so as to be organized around the body defining the enclosure, the floating structure thus comprising the suspended member.
  • the floating structure thus comprising the suspended member.
  • FIGS. 6a and 6b for example four beams 10, 10 'extend perpendicularly to said cylinder 2 forming a floating cross structure.
  • the spacing between the beams 10, 10 ' can be adjusted by any appropriate means.
  • uprights 8 extend from the chamber 2 and are provided with float elements 9, 9 'at their ends. As can be seen in Figures 7a and 7b.
  • the optimal operating position of the device consists of having two beams 10 at the front and two beams 10 'at the rear or two float elements 9 said before and two float elements 9' said rear relative to the direction of the swell.
  • the two float elements 9 substantially aligned at the front with each other and the two float elements 9 'substantially aligned at the rear with each other will respectively be substantially parallel to the waves in the operating position optimal, the device comprising appropriate means to allow optimal positioning such as those mentioned above.
  • one of the forward float elements 9 may be steerable with respect to a vertical axis of said float member 9 so that said forward float member 9 may not extend parallel to the other rear float member 9, their alignment remaining preferably parallel to the waves.
  • the length of the floating structure defined by the gap between the front and rear float elements may be greater than the spacing defined between the front and rear 9 and 9 front float elements.
  • the upright 11 extending between the beams forming float members 1, V is substantially vertical V-shaped upside down.
  • the member carried by the floating structure consists of a piston 12 whose free end is fixed to the floating structure, in this case at the tip of the bridge amount of the floating structure.
  • the other piston end is engaged in a cylinder 13, said cylinder 13 being connected at its other end to a member 14 such as a counterweight float shaped to float on the surface of the water.
  • This float counterweight 14 is arranged to exert a quasi-permanent traction force towards the surface of the water. It is preferably positioned closer to the float element 1 before the floating structure.
  • the floating structure may be provided with means for hoisting the float 14 above the surface of the water during a storm. Indeed, it is preferred to disable the device according to the invention in case of storm as a point of view of the waves that take hold in the air.
  • the cylinder 13 when on the crest of a wave, the cylinder 13 extends around the piston rod 12 (see Figure 8a).
  • the cylinder 13 driven by the float 14 sufficiently heavy to float on the surface of the water or air slides along the piston 12 and this sliding allows driving a dynamo, for example, through a chain on which the cylinder exerts traction.
  • the piston and the cylinder serve advantageously to guide the cable, to limit the swinging movement of the counterweight float 14.
  • the member carried by the floating structure consists of a cylinder whose end is fixed at the apex of a bridge member of the floating structure and whose other end engages a piston said piston being connected at its free end to a member such as a counter-weight float, shaped to float on the surface of the water, said piston during its sliding along the cylinder under the effect of the swell actuating an electrical energy generating member, for example.
  • the floating structure may consist of two boats in place of the floating beams connected by an inverted V-shaped bridge structure, the rod and the cylinder being connected to a third boat forming the float 14.
  • the elements constituting the device according to the invention are made of any suitable materials including composite materials, steel, aluminum, etc.
  • the floating structure comprises a funnel-shaped member 25, 25 'arranged to channel the waves in a closed corridor from below by means of a plate 27 extending from a front float element. 1 to the space between the two float elements 1.1 'of the floating structure.
  • This funnel member preferably consists of side walls 25 extending from the float members 1 to the suspended member, here the float 14, vertically relative to the plate 27 to define a channel tapering to the float 14 and then then widening 25 'to the rear float element V, thereby increasing the height of the waves at the float counterweight 14 or an enclosure 2.
  • This member 25, 25' is further adjustable.
  • the floating structure is arranged to be attached, propelled or self-propelled from the front, to facilitate its positioning facing the waves so that the float elements 1, l '; 9, 9 'are always at maximum parallel to the waves.

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Abstract

Un dispositif de récupération de l'énergie de la houle en mer, comprenant au moins une structure flottante, destinée à flotter à la surface de l'eau. Ladite structure flottante porte au moins un organe (2) suspendu au-dessus de la surface de l'eau dont' la structure est agencée pour générer une énergie récupérable lors de la variation de la hauteur de la surface de l' eau par rapport audit organe, sous l'effet du mouvement ascendant et descendant de la houle. Application à la récupération de l'énergie de la houle.

Description

Dispositif de récupération de l'énergie de la houle.
La présente invention concerne un dispositif de récupération de l'énergie de la houle sur une étendue d'eau, tel qu'en mer.
A l'heure actuelle, la consommation énergétique repose principalement sur des énergies non renouvelables telles que le pétrole, le gaz, le charbon et le nucléaire. Compte-tenu de l'appauvrissement des réserves en ces énergies et/ou des pollutions générées par leur utilisation, on cherche à diversifier les sources d'énergies, en se tournant en particulier vers les énergies renouvelables.
Dans ce contexte, une voie de solution consiste à utiliser l'énergie provenant de la mer, plus précisément au niveau des courants, de la houle ou encore de la marée.
Ainsi, l'énergie des vagues n'est jamais qu'une forme particulière de l'énergie solaire. Le soleil chauffe inégalement les différentes couches atmosphériques ce qui entraîne des courants aériens (vents) eux-mêmes responsables par frottement des mouvements qui animent la surface de la mer (courants, houle, vagues).
Les vagues créées par le vent à la surface des mers et des océans transportent de l'énergie. Lorsqu'elles arrivent sur un obstacle flottant ou côtier elles peuvent céder une partie de cette énergie qui peut être transformée en courant électrique. C'est là où les vents sont les plus forts, entre 40° et 60° de latitude, que la puissance des vagues est maximum.
Par conséquent, l'énergie des vagues possède un potentiel de puissance très important. Ainsi, la puissance moyenne transportée par les vagues est donnée en kW par mètre linéaire. Elle est proportionnelle à la période des vagues (durée qui sépare l'arrivée de deux crêtes de vagues successives) et au carré de la hauteur de la vague (distance entre le creux et la crête). Par exemple ce potentiel est de 63 kW/m au large d'Ouessant, de 50 kW/m en moyenne sur la côte Atlantique et de 8 kW/m en Méditerranée. On caractérise également l'énergie des vagues par l'énergie qui arrive pendant une année sur un mètre linéaire d'installation. Par exemple, sur la côte Atlantique française ce potentiel est de 420 MWh/m. Sur 1000 km de côte Atlantique l'énergie annuelle transportée par les vagues est 420 TWh, c'est l'ordre de grandeur de l'énergie électrique totale consommée en France chaque année.
Toutefois, cette ressource totale ne peut être totalement exploitée en particulier compte- tenu des limitations techniques et des limitations naturelles ou légales qui réduisent le domaine utilisable.
On a déjà proposé de nombreux dispositifs, que l'on peut classer en deux grandes catégories : les dispositifs côtiers et les dispositifs de pleine mer.
Les premiers utilisent le déferlement des vagues, les seconds utilisent les variations du niveau de la mer lors du passage de la houle. Les premiers sont faciles à construire et à entretenir mais leur rendement est nettement moins bon que les dispositifs en pleine mer qui exploitent des vagues plus puissantes et plus régulières.
Ainsi, on connaît par EP 1 295 031 un dispositif reposant sur le mouvement d'une bouée, le dispositif comportant un flotteur rond extérieur entourant un flotteur intérieur, ces deux flotteurs étant reliés l'un à l'autre par des moyens de liaison comprenant notamment des cylindres hydrauliques permettant la récupération de l'énergie du mouvement entre les deux flotteurs et présentant en outre un corps immergé.
On connaît également un cylindre mobile (le flotteur) rempli d'air qui coulisse sur un cylindre fixé au fond de la mer. En l'absence de vague le flotteur est en équilibre. Lorsque le sommet de la vague passe sur le flotteur la surpression enfonce le flotteur. Au creux de la vague la dépression fait remonter le flotteur. Le va et vient du flotteur par rapport au cylindre fixe entraîne une dynamo linéaire productrice de courant électrique. Ce dispositif présente toutefois l'inconvénient de devoir être fixé en partie au fond de la mer. La présente invention a donc pour but de proposer un dispositif pour la récupération de l'énergie de la houle dont la structure plus simple facilite l'utilisation et la mise en œuvre.
Ainsi, la présente invention a pour objet un dispositif de récupération de l'énergie de la houle en mer, comprenant au moins une structure flottante, destinée à flotter à la surface de l'eau, caractérisé en ce que ladite structure flottante porte au moins un organe suspendu au-dessus de la surface de l'eau dont la structure est agencée pour générer une énergie récupérable lors de la variation de la hauteur de la surface de l'eau par rapport audit organe, sous l'effet du mouvement ascendant et descendant de la houle.
De manière très avantageuse, un dispositif selon l'invention permet par coopération de la structure dudit organe avec la surface de l'eau de récupérer une énergie jusqu'à deux fois ou plus celle de la hauteur de la vague et/ou celle de la vitesse de la vague.
De manière avantageuse, selon une forme de réalisation, la structure flottante est de préférence constituée d'au moins deux éléments flotteurs tels que des poutres s' étendant sensiblement parallèlement l'un à l'autre, l'un dit avant et l'autre dit arrière et entre lesquels s'étend sensiblement en saillie vers le haut, au moins un montant formant pont entre lesdits éléments flotteurs, le au moins un organe suspendu étant fixé sur ledit montant de manière à s'étendre sensiblement perpendiculairement auxdits éléments flotteurs et sensiblement à égale distance de ceux-ci.
De préférence, la structure flottante présente une longueur définie par la longueur des éléments flotteurs avant et arrière, inférieure à Fécartement entre lesdits éléments flotteurs avant et arrière, lesdits éléments flotteurs avant et arrière étant positionnés parallèles aux vagues, en position de fonctionnement optimal à la surface de l'eau, l'axe reliant les éléments flotteurs étant ainsi sensiblement perpendiculaire aux vagues.
De préférence, Fécartement entre les éléments flotteurs avant et arrière peut être réglable à l'aide de tous moyens appropriés. De cette manière, il est possible d'adapter Fécartement entre les éléments flotteurs avant et arrière de sorte qu'il correspond à une longueur d'onde de vague, une vague étant ainsi emprisonnée entre les deux éléments flotteurs. Bien entendu, l'écartement entre les éléments flotteurs peut être fixe.
De manière préférée, la structure flottante comporte en outre des moyens appropriés pour permettre le positionnement de ladite structure à la surface de l'eau en position optimale, c'est-à-dire de sorte que les éléments flotteurs avant et arrière soient parallèles aux vagues.
Ainsi, ces moyens peuvent être constitués d'au moins une quille portée par la structure flottante, de préférence la quille étant prévue reliée à chaque élément flotteur.
De tels moyens peuvent également être constitués d'au moins un élément de prise au vent porté par la structure flottante orientant ladite structure flottante face au vent de sorte que les éléments flotteurs soient parallèles aux vagues.
Selon une variante de réalisation de l'invention, la structure flottante est constituée d'au moins quatre éléments flotteurs tels que des poutres flottantes, raccordés sur ledit organe.
De même, selon une autre variante de réalisation, la structure flottante est constituée d'au moins quatre éléments flotteurs tels que des éléments flotteurs portés à l'extrémité de montants, lesdits éléments flotteurs étant raccordés sur ledit organe par lesdits montants, deux éléments flotteurs étant dit avant et les deux autres dits arrière.
Ainsi, on définit deux éléments flotteurs portés par des montants, dits avant et deux dits arrière, T alignement des éléments flotteurs avant et l'alignement des éléments flotteurs arrière étant parallèles l'un à l'autre, et en position de fonctionnement optimal du dispositif, parallèles aux vagues.
De manière préférée, au moins l'un des éléments flotteurs avant de ladite structure flottante, peut être orienté par rapport à un axe vertical dudit élément flotteur de sorte que ledit élément flotteur avant peut ne pas s'étendre parallèlement à l'autre élément flotteur avant, l'axe qui les relie étant lui toujours sensiblement parallèle aux vagues. Cela est notamment le cas lorsque les éléments flotteurs présentent par exemple une forme allongée telle qu'une poutre.
De préférence, la structure flottante du dispositif selon l'invention est agencée pour pouvoir être attachée à une bouée, une ancre ; mais elle peut également être tractée par un bateau, propulsée ou autopropulsée ou autres de l'avant pour faciliter son positionnement face aux vagues afin que les éléments flotteurs avant et arrière ou leur alignement soient parallèles aux vagues.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, ledit organe suspendu porté par ladite structure flottante comprend un élément flotteur destiné à flotter à la surface de l'eau, cet élément flotteur étant relié par au moins un élément de liaison souple tel qu'une chaîne, une élingue, un câble, à des moyens qui sont agencés pour générer de l'énergie soit sous forme électrique soit sous forme d'un fluide comprimé, sous l'effet d'au moins la traction, exercée sur l'élément de liaison souple par au moins le mouvement descendant de l'élément flotteur sous l'effet du mouvement de la houle.
De préférence, les moyens de génération de l'énergie sous forme de courant électrique sont tels qu'une dynamo dont l'entraînement en rotation pour générer de l'énergie électrique intervient sous l'effet d'une traction exercée par l'élément flotteur sur l'élément de liaison souple par exemple enroulé sur la dynamo. Il permet en outre de produire directement de l'énergie électrique depuis le mouvement de la houle.
L'énergie de la houle peut être récupérée, au moins lors de la traction exercée sur l'élément de liaison souple, par des moyens de génération d'énergie sous forme de fluide comprimé, libérable par des moyens classiques soit pour générer de l'énergie électrique soit par utilisation du fluide comprimé sous forme d'énergie pneumatique, hydraulique.
Selon un second mode de réalisation, ledit organe définit au moins en partie une enceinte dont le volume est variable en fonction de la hauteur de la surface de l'eau, donc de la houle, la compression d'un fluide renfermé dans ledit volume générant une énergie récupérable. De préférence, l'organe porté par la structure flottante est une enceinte présentant une extrémité inférieure ouverte et une extrémité supérieure fermée, ladite enceinte étant fixée à la structure flottante du côté de son extrémité fermée de sorte que son extrémité ouverte est immergée, l'eau entrant dans le volume défini par ledit cylindre fermé, de sorte que, sous l'effet de la houle, la hauteur de l'eau dans l'enceinte ainsi définie peut varier entraînant la variation du volume de ladite enceinte et générant notamment une compression de l'air enfermé dedans, récupérable ensuite pour générer de l'énergie.
Selon une variante de cette forme de réalisation, on peut prévoir un flotteur engagé dans ladite enceinte permettant de réguler la montée de l'eau et la mise en pression de l'air dans ladite enceinte. De plus, ce flotteur permet de récupérer également l'énergie engendrée par la descente du poids dudit flotteur dès que l'eau descend plus vite que lui.
L'air comprimé dans ladite enceinte peut être utilisé directement sous forme d'énergie pneumatique ou servir à générer de l'électricité. Cet air comprimé récupéré est en effet ensuite récupéré et utilisé par des moyens appropriés classiques.
Un tel dispositif selon l'invention peut avantageusement être utilisé en mer pour permettre notamment l'alimentation électrique de sites tels que des fermes piscicoles ou pour tout autre utilisation en mer et sur des étendues d'eau sur terre (lac, rivière, fleuve, étang) nécessitant une énergie électrique, hydraulique et/ou pneumatique.
En outre de manière encore plus préférée, la structure flottante comporte au moins une éolienne de préférence d'orientation fixe. On peut ainsi également récupérer l'énergie du vent au niveau de la structure flottante pour la convertir en énergie, en particulier en énergie électrique.
On décrira maintenant l'invention plus en détail en référence au dessin dans lesquels :
La figure la représente une vue en coupe transversale d'un premier exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, la vague étant haute entre les éléments flotteurs de la structure flottante ; La figure Ib représente une vue selon la figure la la vague étant basse entre les éléments flotteurs de la structure flottante ;
La figure 1 c représente une vue de dessus du dispositif de la figure 1 a ;
La figure Id représente une vue en coupe d'une variante du dispositif de la figure la ;
La figure 2 représente une vue en coupe d'une deuxième variante de réalisation du dispositif de la figure 1 a ;
La figure 3 représente une vue en coupe d'une troisième variante de réalisation du dispositif de la figure la ;
La figure 4 représente une vue en coupe d'une quatrième variante de réalisation du dispositif de la figure la ;
La figure 5 représente une vue en coupe transversale d'une cinquième variante de réalisation du dispositif de la figure la ;
Les figures 6a et 6b représentent respectivement un vue en coupe et une vue du dessus d'un deuxième exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention ;
Les figures 7a et 7b représentent respectivement un vue en coupe et une vue du dessus d'une variante du dispositif des figures 6a et 6b ;
la figure 8a représente une vue en coupe transversale d'un troisième exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, la vague étant haute entre les éléments flotteurs de la structure flottante du dispositif ;
La figure 8b représente une vue en coupe du dispositif de la figure 8a ; la vague étant basse, entre les éléments flotteurs de la structure flottante du dispositif ; La figure 8c représente une vue du dessus du dispositif de la figure 8a ;
La figure 8d représente une vue en coupe au niveau de la ligne A-A de la figure 8c, et
La figure 9 représente une variante de réalisation du dispositif représenté aux figures 8a à 8d.
Le dispositif selon l'invention représenté aux figures la, Ib et Ic présente une structure flottante constituée de deux éléments flotteurs 1, l' tels que des poutres s'étendant sensiblement parallèlement l'un à l'autre et aux vagues et entre lesquels s'étendent des montants 3 formant pont entre lesdits éléments flotteurs 1, l'.
Un organe 2 tel qu'une enceinte fixé suspendu sur chaque montant 3 s'étend sensiblement perpendiculairement au niveau de la mer auxdites poutres 1, l' et sensiblement à égale distance de celles-ci. Cette enceinte cylindrique de section circulaire fermée à une extrémité 2a est fixée à un montant 3 au niveau de ladite extrémité fermée 2a tandis que son extrémité ouverte est immergée. Cet organe 2 définit donc une enceinte dont le volume A est variable en fonction de la houle, c'est-à-dire du niveau d'eau entrant dans ladite enceinte 2.
De manière à pouvoir récupérer au mieux l'énergie de la houle, le positionnement optimal du dispositif est tel que les éléments flotteurs 1, l' se trouvent parallèles aux vagues, l'un 1 étant à l'avant et l'autre l' à l'arrière dans le sens de la houle représenté par la flèche H sur les figures la et Ib.
De préférence, Fécartement entre les éléments flotteurs 1, l' correspond à une longueur d'onde de vague, une vague étant ainsi emprisonnée entre les deux éléments flotteurs 1, 1 ', comme on peut le voir sur la figure la.
Sur la figure la, les éléments flotteurs 1, l' sont donc dans des creux de vagues et l'organe 2 se trouvant entre lesdits éléments flotteurs 1, l' se situe approximativement au niveau d'une crête de vague de sorte que le niveau d'eau dans l'enceinte est maximal, ce qui génère la réduction du volume A' et donc la compression d'un fluide tel que l'air enfermé dans ledit volume. Cette compression de l'air génère une énergie récupérable. En particulier, l'air comprimé sort de ladite chambre de compression A' ainsi formée au travers d'un clapet anti-retour 6 prévu au niveau de l'extrémité 2a de l'enceinte 2 qui ne laisse passer l'air qu'après qu'on ait atteint une certaine pression dans ladite chambre de compression A' ainsi formée.
Puis, lorsque l'organe 2 se trouve dans un creux de vague, le niveau de l'eau redescend dans l'enceinte qui reprend un volume A normal. On obtient ainsi une course théorique double de celle de la hauteur des vagues (cf. figure Ib).
Pour accroître la stabilité de la structure flottante, on peut envisager que les poutres 1, l' renferment une certaine quantité d'eau.
On peut prévoir tous moyens de maintien complémentaires de l'enceinte 2 tels que des élingues ou bras rigides 4.
A la figure Id, un dispositif selon la figure la est représenté et comporte en outre un second organe 5 définissant une enceinte dont le volume est variable sous l'effet de la houle. Cet organe 5 se présente sous la forme d'une enceinte à paroi conique formant entonnoir et s' étendant depuis une poutre 1 perpendiculairement à celle-ci à la surface de l'eau. On prévoit également un clapet anti-retour 6' pour récupérer l'air comprimé. On améliore ainsi encore la récupération d'énergie. Cet organe 5 peut être installé par exemple entre deux enceintes 2.
A la figure 2 est représenté une variante de réalisation du dispositif de la figure la dans laquelle l'organe 2 est en outre pourvu d'un flotteur 7 à l'intérieur de l'enceinte définie par ledit organe 2. Ce flotteur 7 permet de réguler la montée de l'eau dans l'enceinte.
A la figure 3, l'organe 2 comporte en outre un orifice dans sa partie supérieure à travers laquelle est engageable une tige 7b ménagée en saillie d'un flotteur 7.
A la figure 4, l'organe 2 présente également une saillie tubulaire 2c dans laquelle se loge la tige 7b ménagée en saillie du flotteur 7. On définit ainsi une première enceinte A et une seconde enceinte B, la chambre A ainsi définie pourra être à la pression atmosphérique et la chambre B pourra être à une pression supplémentaire.
A la figure 5, on a représenté une variante de réalisation de la structure flottante dans laquelle des montants tubulaires ou autres 30 s'étendent entre les poutres 1 de part et d'autre d'un organe 2 pour le maintenir.
Au moins un clapet anti-retour 6 est prévu au niveau de chaque organe 2 (figures 2, 3, 4, 5) pour permettre le passage de l'air qu'après qu'on ait atteint une certaine pression dans ladite chambre de compression formée dans chaque enceinte 2.
La structure flottante peut également être réalisée de manière à s'organiser autour de l'organe définissant l'enceinte, la structure flottante comportant ainsi l'organe suspendu. Ainsi comme on peut le voir aux figures 6a et 6b, par exemple quatre poutres 10, 10' s'étendent perpendiculairement audit cylindre 2 formant une structure flottante en croix. L'écartement entre les poutres 10, 10' peut être réglé par tous moyens appropriés.
En variante, des montants 8 s'étendent depuis l'enceinte 2 et sont pourvus d'éléments flotteurs 9, 9' à leurs extrémités. Comme on peut le voir aux figures 7a et 7b.
Là encore, le positionnement de fonctionnement optimal du dispositif consiste à avoir deux poutres 10 à l'avant et deux poutres 10' à l'arrière ou deux éléments flotteurs 9 dits avant et deux éléments flotteurs 9' dits arrière par rapport au sens de la houle.
Ainsi, les deux éléments flotteurs 9 sensiblement alignés à l'avant l'un avec l'autre et les deux éléments flotteurs 9' sensiblement alignés à l'arrière l'un avec l'autre seront respectivement sensiblement parallèles aux vagues en position de fonctionnement optimal, le dispositif comportant des moyens appropriés pour permettre son positionnement optimal tels que ceux évoqués précédemment. Toutefois, l'un des éléments flotteurs 9 avant peut être orientable par rapport à un axe vertical dudit élément flotteur 9 de sorte que ledit élément flotteur avant 9 peut ne pas s'étendre parallèlement à l'autre élément flotteur 9' arrière, leur alignement restant de préférence parallèle aux vagues. En outre, l'écartement entre les éléments flotteurs 9 avant et les éléments flotteurs arrière 9' peut être réglable ou fixe.
De préférence, la longueur de la structure flottante définie par l'écart entre les éléments flotteurs avant ou arrière peut être plus grande que l'écartement défini entre les éléments flotteurs 9 avant et 9' arrière.
Dans l'exemple de réalisation représenté aux figures 8a à 8d, le montant 11 s'étendant entre les poutres formant éléments flotteurs 1, V se dresse sensiblement à la verticale formant un V à l'envers.
L'organe porté par la structure flottante est constitué d'un piston 12 dont l'extrémité libre est fixée à la structure flottante, dans le cas présent à la pointe du montant formant pont de la structure flottante. L'autre extrémité formant piston est engagée dans un cylindre 13, ledit cylindre 13 étant relié à son autre extrémité à un organe 14 tel qu'un contre-poids flotteur conformé pour flotter à la surface de l'eau. Ce contre-poids flotteur 14 est agencé pour exercer de manière quasi permanente une force de traction vers la surface de l'eau. Il est de préférence positionné plus proche de l'élément flotteur 1 avant de la structure flottante.
De même, on peut prévoir sur la structure flottante des moyens permettant de hisser le flotteur 14 au-dessus de la surface de l'eau lors de tempête. En effet, on préfère mettre hors de fonctionnement le dispositif selon l'invention en cas de tempête tant que point de vue de prise aux vagues que de la prise à l'air.
Ainsi, lorsqu'on se trouve sur la crête d'une vague, le cylindre 13 s'étend autour de la tige du piston 12 (voir la figure 8a). Lorsque l'on passe dans un creux de vague (figure 8b), le cylindre 13 entraîné par le flotteur 14 suffisamment lourd pour toujours flotter à la surface de l'eau ou de l'air coulisse le long du piston 12 et ce coulissement permet l'entraînement d'une dynamo, par exemple, par l'intermédiaire d'une chaîne sur laquelle le cylindre exerce une traction. Le piston et le cylindre servent avantageusement à guider le câble, pour limiter le mouvement de balançoire du contrepoids flotteur 14.
A l'inverse, l'organe porté par la structure flottante est constitué d'un cylindre dont une extrémité est fixée à l'apex d'un montant formant pont de la structure flottante et dont l'autre extrémité s'engage sur un piston, ledit piston étant relié à son extrémité libre à un organe tel qu'un contre-poids flotteur, conformé pour flotter à la surface de l'eau, ledit piston lors de son coulissement le long du cylindre sous l'effet de la houle actionnant un organe générateur d'énergie électrique, par exemple.
Pour stabiliser la structure flottante, on prévoit également des entretoises 15 entre les poutres 1 et une entretoise 16 entre les sommets des montants 11 ou tout autre moyen approprié.
Dans ce mode de réalisation, la structure flottante peut être constituée de deux bateaux à la place des poutres flottantes reliés par une structure en pont en forme de V inversé, la tige et le cylindre étant relié à un troisième bateau formant le flotteur 14.
Les éléments constituant le dispositif selon l'invention sont réalisés en tous matériaux appropriés notamment des matériaux composites, de l'acier, de l'aluminium, etc.
Dans la variante représentée à la figure 9, la structure flottante comporte un organe 25, 25' formant entonnoir agencé pour canaliser les vagues dans un couloir fermé par le dessous à l'aide d'une plaque 27 s'étendant depuis un élément flotteur avant 1 vers l'espace entre les deux éléments flotteurs 1,1' de la structure flottante. Cet organe formant entonnoir est de préférence constitué de parois latérales 25 s'étendant depuis les éléments flotteurs 1 vers l'organe suspendu, ici le flotteur 14, verticalement par rapport à la plaque 27 pour définir un canal se rétrécissant jusqu'au flotteur 14 puis se ré élargissant 25' ensuite vers l'élément flotteur arrière V, faisant ainsi augmenter la hauteur des vagues au niveau du contre-poids flotteur 14 ou d'une enceinte 2. Cet organe 25, 25' est en outre réglable. De préférence, la structure flottante est agencée pour pouvoir être attachée, propulsée ou auto-propulsée depuis l'avant, pour faciliter son positionnement face aux vagues de sorte que les éléments flotteurs 1, l' ; 9, 9' soient toujours au maximum parallèles aux vagues.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits mais couvre toutes les formes de réalisation visées par l'ensemble des revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de récupération de l'énergie de la houle en mer, comprenant au moins une structure flottante, destinée à flotter à la surface de l'eau, caractérisé en ce que ladite structure flottante porte au moins un organe (2, 14)) suspendu au-dessus de la surface de l'eau dont la structure est agencée pour générer une énergie récupérable lors de la variation de la hauteur de la surface de l'eau par rapport audit organe, sous l'effet du mouvement ascendant et descendant de la houle.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la structure flottante est de préférence constituée d'au moins deux éléments flotteurs (1, l') tels que des poutres s'étendant sensiblement parallèlement l'un à l'autre, l'un (1) dit avant et l'autre (1 ') dit arrière, et entre lesquels s'étend sensiblement en saillie vers le haut, au moins un montant (3, 30, 11) formant pont entre lesdits éléments flotteurs (1, l'), le au moins un organe (2) étant fixé sur ledit montant de manière à s'étendre sensiblement perpendiculairement auxdits éléments flotteurs (1, 1') et, de préférence, à égale distance de ceux-ci.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure flottante est constituée d'au moins quatre éléments flotteurs tels que des poutres flottantes (10, 10'), raccordés sur ledit organe (2).
4. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la structure flottante est constituée d'au moins quatre éléments flotteurs, tels que des éléments flotteurs (9, 9') portés à l'extrémité de montants (8), lesdits éléments flotteurs (9, 9') étant raccordés sur ledit organe (2) par lesdits montants (8), deux éléments flotteurs (9) étant dit avant et les deux autres (9') dits arrière.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, au moins l'un des éléments flotteurs (9) avant est orientable par rapport à un axe vertical dudit élément flotteur (9) de sorte que ledit élément flotteur (9) peut ne pas s'étendre parallèlement à l'autre élément flotteur (9).
6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'écartement entre les éléments flotteurs avant (1 ; 9) et arrière
(V, ; 9') est réglable, de préférence sur une longueur d'onde de vague moyenne.
7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que Pécartemenl entre les éléments flotteurs avant et arrière (1, l' ; 9, 9') est fixe.
8. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la structure flottante comporte en outre des moyens appropriés pour permettre le positionnement de ladite structure à la surface de l'eau de sorte que les éléments flotteurs avant et arrière (1,1' ; 9, 9') soient parallèles aux vagues.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ces moyens sont constitués d'au moins une quille portée par la structure flottante, de préférence la quille étant prévue reliée à chaque élément flotteur (1,1 ' ; 9, 9').
10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que de tels moyens sont constitués d'au moins un élément de prise au vent porté par la structure flottante orientant ladite structure flottante quand elle est à la surface de l'eau face au vent de sorte que les éléments flotteurs avant (1 ; 9) et arrière (1 ' ; 9') soient parallèles aux vagues.
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'organe porté par ladite structure flottante comprend un élément flotteur (14), destiné à flotter à la surface de l'eau, cet élément flotteur étant relié par au moins un élément de liaison souple tel qu'une chaîne, une élingue, un câble, à des moyens qui sont agencés pour générer une énergie au moins sous l'effet de la traction, exercé sur l'élément de liaison souple au moins par le mouvement descendant de l'élément flotteur sous l'effet du mouvement de la houle.
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'organe porté par la structure flottante est constitué d'un piston (12) dont l'extrémité libre est fixée de préférence à la structure flottante et dont l'autre extrémité formant piston (12) est engagée dans un cylindre (13), ledit cylindre (13) étant relié à son autre extrémité à un organe (14) conformé pour flotter à la surface de l'eau, ledit cylindre lors de son coulissement le long du piston sous l'effet de la houle actionnant un organe générateur d'énergie telle que sous forme électrique, sous forme de fluide comprimé.
13. Dispositif selon l'une des revendications 11 à 12, caractérisé en ce que les moyens de génération de courant sont tels qu'une dynamo dont l'entraînement en rotation pour générer de l'énergie électrique intervient sous l'effet au moins d'une traction exercée par l'élément flotteur sur l'élément de liaison souple tel qu'enroulé sur la dynamo.
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit organe définit au moins en partie une enceinte dont le volume est variable en fonction de la hauteur de la surface de l'eau, donc de la houle, la compression d'un fluide renfermé dans ledit volume générant une énergie récupérable.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'organe porté par la structure flottante est une enceinte (2) présentant une extrémité inférieure ouverte et une extrémité supérieure fermée (2a), ladite enceinte (2) étant fixée à la structure flottante du côté de son extrémité fermée (2a) de sorte que son extrémité ouverte est immergée, l'eau entrant dans le volume défini par ladite enceinte fermée, de sorte que, sous l'effet de la houle, la hauteur de l'eau dans l'enceinte ainsi définie peut varier entraînant la variation du volume de ladite enceinte et générant notamment une compression de l'air enfermé dedans récupérable ensuite pour générer de l'énergie.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'un flotteur (7) est engagé dans ladite enceinte permettant de réguler la montée de l'eau et la mise en pression de l'air dans ladite enceinte.
17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un organe (5) se présentant sous la forme d'une enceinte à paroi conique formant entonnoir et s'étendant, de préférence, depuis un élément flotteur (1') perpendiculairement à celui-ci à la surface de l'eau, permettant de récupérer l'air comprimé par la hauteur et la vitesse d'une vague, directement ou par l'intermédiaire d'un piston, à l'aide d'un clapet anti-retour (6').
18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en que la structure flottante comporte un organe (25, 25') formant entonnoir agencé pour canaliser les vagues dans un couloir fermé par le dessous à l'aide d'une plaque 27 s'étendant depuis un élément flotteur avant 1 vers l'espace entre les deux éléments flotteurs 1,1' de la structure flottante, ledit organe formant entonnoir étant constitué de parois latérales (25) s'étendant depuis les éléments flotteurs 1 vers l'organe suspendu (14), verticalement par rapport à la plaque (27) pour définir un canal se rétrécissant jusqu' audit organe (14) puis se ré élargissant (25') ensuite vers l'élément flotteur arrière (1'), cet organe (25, 25') étant en outre réglable.
19. Dispositif selon Tune des revendications 1 à 18, caractérisé en ce que la structure flottante est agencée pour pouvoir être attachée, tractée, propulsée ou auto-propulsée de l'avant, pour faciliter son positionnement face aux vagues afin que les éléments flotteurs avant et arrière soient parallèles aux vagues.
20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que la structure flottante comporte en outre au moins une éolienne de préférence d'orientation fixe pour produire de l'électricité.
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