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WO2024200584A1 - Dispositif houlomoteur - Google Patents

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Info

Publication number
WO2024200584A1
WO2024200584A1 PCT/EP2024/058376 EP2024058376W WO2024200584A1 WO 2024200584 A1 WO2024200584 A1 WO 2024200584A1 EP 2024058376 W EP2024058376 W EP 2024058376W WO 2024200584 A1 WO2024200584 A1 WO 2024200584A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flap
walls
opening
float
axis
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/058376
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Luc LONGEROCHE
Philippe MAGALDI
Original Assignee
Geps Techno
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Geps Techno filed Critical Geps Techno
Publication of WO2024200584A1 publication Critical patent/WO2024200584A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
    • F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
    • F03B13/1805—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem
    • F03B13/181—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation
    • F03B13/182—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is hinged to the rem for limited rotation with a to-and-fro movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/70—Application in combination with
    • F05B2220/705—Application in combination with the other apparatus being a wind turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
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    • F05B2240/00—Components
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/90—Mounting on supporting structures or systems
    • F05B2240/97—Mounting on supporting structures or systems on a submerged structure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/10—Geometry two-dimensional
    • F05B2250/11—Geometry two-dimensional triangular
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/70—Shape
    • F05B2250/71—Shape curved
    • F05B2250/712—Shape curved concave
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/40—Transmission of power
    • F05B2260/406—Transmission of power through hydraulic systems

Definitions

  • the present invention falls within the general field of renewable energies and more particularly of the recovery of wave energy in electrical form.
  • the invention is designed to also allow, in addition to the recovery of wave energy, the recovery of wind energy and/or thermal and/or photovoltaic solar energy.
  • document FR2981992 describes a wave energy recovery device that comprises several compartments filled with liquid.
  • the wave creates a difference in liquid height between the compartments and a flow of liquid from one compartment to another, this flow driving a turbine.
  • This device is designed to float and can therefore be installed in the open sea.
  • Document FR3102492 describes a wave attenuation device which also converts wave energy into electrical energy.
  • This device is intended, in operation, to be fixed to the seabed. It comprises a flap that can rotate about an axis that extends vertically in its rest position and that can be moved in rotation in two opposite directions of rotation, on either side of a vertical median plane, under the effect of the swell.
  • the device comprises a piston that is driven in translation by the rotation of the flap and that is associated with a valve for regulating the flow of hydraulic fluid displaced by the piston so as to drive a hydraulic-electric generator.
  • This device is very effective in attenuating swell, in particular thanks to the presence of a porous wall located downstream of the shutter relative to the direction of swell propagation, but it is not designed in a preferred manner for energy recovery. Moreover, the fixed distance between the shutter and the skirt necessarily limits this recovery.
  • the invention aims to overcome these drawbacks by proposing a wave energy recovery device whose structure is simple, modular and robust and whose efficiency can be easily optimized. This device will subsequently be called a wave energy device.
  • Another object of the invention is to provide a wave energy device that can serve as a support structure for other energy recovery systems, such as wind turbines or photovoltaic panels.
  • an object of the invention is to propose a wave recovery device comprising a structure intended to float and to be anchored on a seabed, in use, this structure comprising at least a first and a second wall, the first and second walls being non-coplanar, one of them comprising at least a first opening and a first flap mounted inside said at least one first opening while being movable in rotation about a first axis, so as to be able to be moved in rotation about said first axis under the effect of the swell and to generate, in operation, mechanical energy, two adjacent walls of the structure being connected together by means of a float to form a polygonal structure having a bottom and an upper part facing each other, the first flap being vertical in the rest position and behaving as a movable barrier which creates a pressure difference over the height of the flap to generate mechanical energy, the device also comprising means for converting the mechanical energy of the flaps into electrical energy.
  • the term vertical refers to a direction parallel to gravity, while the term horizontal refers to directions perpendicular to it.
  • the second wall of this wave recovery device comprises at least a second opening and a second flap mounted inside the second opening while being movable in rotation about a second axis.
  • the axis of a shutter of this device is substantially parallel to said bottom.
  • the conversion means of the device according to the invention comprise, connected to each of the flaps of the structure, at least one piston driven in translation by said flap.
  • the bottom of the device according to the invention is partially closed.
  • the structure of the device according to the invention comprises at least three walls connected together so as to form an outer belt, said structure being closed.
  • At least one of said walls of the device according to the invention is solid.
  • Said structure comprises at least five walls connected to each other, at least four of them forming an outer belt and at least one of them being placed inside said belt.
  • the said structure supports at least one wind turbine and/or a photovoltaic power plant.
  • At least one float of said structure and/or at least one wall provided with a flap of said structure comprises(s) a widened box on the bottom side of said structure.
  • At least one of the flaps of said structure has a generally concave shape, the concavity being turned towards the inside of said structure.
  • a shutter has a density strictly greater than 1.
  • FIG. 1 a schematic top view of a first embodiment of a wave energy device according to the invention, the structure of which comprises two walls;
  • FIG. 1 a schematic top view of a second embodiment of a wave energy device according to the invention, comprising three walls arranged in a triangle;
  • FIG. 1 a schematic top view of a third embodiment of a wave energy device according to the invention, comprising nine walls forming a general triangular structure;
  • FIG. 1 a schematic top view of a fourth embodiment of a wave energy device according to the invention, comprising four walls arranged in a square;
  • FIG. 1 a schematic top view of a fifth embodiment of a wave energy device according to the invention, comprising nine walls forming a general hexagonal structure which supports wind turbines;
  • FIG. 1 a schematic top perspective view of a sixth embodiment of a wave energy device according to the invention, comprising twelve walls arranged in a polygon;
  • FIG. 1 a schematic side view of a variant of the wall of the structure of a wave energy device according to the invention.
  • the structure 1 of the wave energy device comprises two walls 10, 11 connected to each other by a float 12. These two walls make a non-zero angle between them or are non-coplanar.
  • the structure also comprises a float 13 fixed to the free end of the wall 10, opposite the float 12, as well as a float 14 fixed to the free end of the wall 11, opposite the float 12.
  • a float 13 fixed to the free end of the wall 10 opposite the float 12
  • This structure therefore has a bottom 15 and an upper part 16.
  • the latter can be open or closed.
  • the bottom 15 is preferably partially closed, for example by plates (not shown in the figures). These plates have an anti-pounding effect.
  • the shutters and walls therefore extend vertically or substantially vertically when the structure is placed on a flat support.
  • the wall 10 has an opening 100, while the wall 11 is solid.
  • a shutter 101 movable in rotation about an axis 102 which is in the plane of the wall 11, substantially parallel to the bottom of the structure or substantially horizontal when the structure 1 is placed on a flat support.
  • This orientation has the advantage of allowing the shutter to be returned to its vertical rest position (or in the plane of the wall), thanks to the action of gravity.
  • the structure is designed so that during operation, the horizontal rotation axis is not submerged but on the contrary above the waterline of the structure.
  • the opening 100 here has a rectangular shape but other shapes can be considered, such as that illustrated in .
  • the flap 101 here has the shape of a rectangular flat plate. Other shapes can be envisaged, in particular to take into account the shape of the opening of the plate. Furthermore, other profiles are illustrated in figures 10 to 12.
  • the floats 12 and 13 are provided, on the side of the bottom 15, with a caisson 17, 18 whose section is wider than that of the floats and whose height is less than this section.
  • Each caisson therefore widens the base of a float and contributes to reducing the heaving effect.
  • the invention is however not limited to this embodiment and these caissons could be omitted.
  • the structure 2 of the wave energy device comprises three walls 20, 21, 22 connected to each other by three floats 23, 24, 25. These three walls are non-coplanar and form a non-zero angle between them, two by two.
  • the walls are substantially identical, the structure 2 therefore has, seen from above, the shape of an equilateral triangle and this angle is 60°.
  • This structure 2 has a bottom and an upper part (not referenced in the figure).
  • the walls 20 and 21 each have an opening (not referenced in the figure), while the wall 22 is solid.
  • a flap 201, 211 movable in rotation about an axis (not referenced in the figure) which extends in the plane of the wall in which it is provided and which is substantially parallel to the bottom of the structure or substantially horizontal when the structure 2 is placed on a flat support.
  • This structure forms an outer belt, that is, a closed structure, unlike structure 1 illustrated in which is an open structure. Therefore, as will be explained in more detail in the following description, a resonance can be obtained inside this closed structure.
  • This second embodiment also includes variants.
  • the wall 22 could include an opening provided with a shutter and/or be solid.
  • the structure 3 of the wave energy device comprises nine walls 30 to 38 connected to each other by six floats 39a to 39f. These nine walls are non-coplanar and form a non-zero angle between them, two by two.
  • This structure 3 has a bottom and an upper part (not referenced in the figure).
  • the six walls 30 to 35 are connected together by all the floats so as to form an outer belt having the shape of a triangle.
  • the walls are substantially identical and each face of the triangle has two walls, the outer belt therefore having, seen from above, the shape of an equilateral triangle and the structure 3 is closed.
  • the walls 30, 31, respectively 32, 33, respectively 34, 35 are coplanar.
  • the walls 30, 31 make a non-zero angle with the walls 32, 33 and 34, 35 respectively. This angle is here 60°.
  • Each of the six walls 30 to 35 has an opening (not referenced in the figure) in which a shutter 301 to 351 is mounted, movable in rotation around an axis (not referenced in the figure) which extends in the plane of the wall in which it is provided and which is substantially parallel to the bottom of the structure or substantially horizontal when the structure 3 is placed on a flat support.
  • the three other walls 36 to 38 are provided which are connected to each other by means of the floats 39b, 39d and 39f. These three walls 36 to 38 are non-coplanar and form between them, two by two, a non-zero angle. In this example, the walls are substantially identical, they therefore form, seen from above, an equilateral triangle and this angle is 60°.
  • This third embodiment also includes variants.
  • one or more of the walls 36 to 38 could include an opening with or without a shutter and/or one or more of the walls 30 to 35 could be without a shutter or solid.
  • the structure 4 of the wave energy device comprises four walls 40 to 43 connected to each other by four floats 44 to 47 so as to form an outer belt. These four walls are non-coplanar and form a non-zero angle between them, two by two.
  • the walls are substantially identical, the structure 4 has, seen from above, the shape of a square and this angle is 90°. This is again a closed structure.
  • This structure 4 has a bottom and an upper part (not referenced in the figure).
  • Each of the facing walls 40 and 42 has an opening (not referenced in the figure) in which a shutter 401 and 421 is mounted, movable in rotation around an axis (not referenced in the figure) which extends in the plane of the wall in which it is provided and which is substantially parallel to the bottom of the structure or even substantially horizontal when the structure 4 is placed on a flat support.
  • Each of the walls 41 and 43 opposite each other are solid.
  • This fourth embodiment also includes variants.
  • one of the walls 40, 42 could be without a flap or solid.
  • one of the walls 41, 43 or both could include an opening with or without a flap.
  • another wall (not illustrated in the figure) could be fixed between the floats 45 and 47 and therefore be placed inside the outer belt.
  • Figures 6 and 7 illustrate a fifth embodiment in which the structure 5 of the wave energy device comprises ten walls 50 to 59 connected to each other by seven floats 60 to 66. These ten walls are non-coplanar and form a non-zero angle between them, two by two.
  • This structure 5 has a bottom 66 and an upper part 67.
  • the six walls 50 to 55 are connected to each other by the floats 60 to 65 so as to form an outer belt having, seen from above, the shape of a regular hexagon, the walls being substantially identical.
  • the internal angle between two adjacent walls of the outer belt is approximately 120°.
  • the four other walls 56 to 59 are provided which are connected to each other via the float 66 and to the outer belt via one of the floats 60 to 65.
  • the structure 5 is a closed structure. These four walls 56 to 59 are non-coplanar and form a non-zero angle between them, two by two. In this example, all the walls are substantially identical and the angle between two adjacent walls of the structure is 60°.
  • Each of the ten walls 50 to 59 has an opening. Only the openings 520 to 540 of the walls 52 to 54 and the axes of rotation 522 to 542 of the flaps 521 to 541 are illustrated in the .
  • a shutter 501 to 591 is mounted, movable in rotation around an axis (not referenced on the ) which is substantially parallel to the bottom of the structure or substantially horizontal when the structure 5 is placed on a flat support.
  • Each axis extends in the plane of the wall in which it is provided. Furthermore, the shows that the axes are located in the same substantially horizontal plane when the structure 5 is placed on a flat support.
  • the invention is however not limited to this embodiment and the axes could be located in different horizontal planes.
  • the floats 62 to 65 are provided, on the side of the bottom 60, with a caisson 62a to 65a whose section is wider than that of the floats and whose height is less than this section.
  • Each caisson therefore widens the base of a float and contributes to reducing the heaving effect.
  • the invention is however not limited to this embodiment and these caissons could be omitted.
  • the openings 520 to 540 here have the shape of an irregular hexagon but other shapes could be envisaged.
  • Each shutter is in the form of a flat plate whose outline is adapted to that of the opening.
  • This fifth embodiment also includes variants.
  • one or more of the walls 50 to 59 could be without shutters or solid.
  • the wave energy device supports, on the upper part 67 of the structure 5, wind turbines.
  • each wind turbine 600 to 660 is fixed on a float of the structure 5.
  • the wind turbines illustrated in Figures 6 and 7 are vertical axis wind turbines described in document EP3426917. Compared to horizontal axis wind turbines, they have the advantage of not having their performance degraded despite the movements of the floats, up to heel/pitch angles of up to 10°. The use of such wind turbines therefore makes it possible to reduce the dimensions and weight of the floats and therefore the anchoring efforts.
  • the structure 7 of the wave energy device comprises twelve walls 700 to 711 connected together, two by two, by twelve floats 712 to 723 to form a polygonal outer belt.
  • the structure 7 is again a closed structure. These twelve walls are non-coplanar and form a non-zero angle between them, two by two. In this example, the walls are substantially identical, and this angle is 150°.
  • This structure 7 has a bottom and an upper part (not referenced in the figure).
  • Each of the twelve walls 700 to 711 has an opening (not shown in the figure).
  • a shutter 730 to 741 is mounted, movable in rotation about an axis (not referenced in the figure) which extends in the plane of the wall in which it is provided and which is substantially parallel to the bottom of the structure or substantially horizontal when the structure 7 is placed on a flat support.
  • This sixth embodiment also includes variants.
  • one or more of the walls 700 to 711 could be without shutters or solid.
  • the structure floats on the sea, the floats being anchored to the seabed by anchors, dead weights or any other system connected by textile lines and/or chains, to stabilise the structure at a specific location.
  • the structure of the wave energy device is designed so that in operation, the horizontal axis of rotation of each flap is not submerged but on the contrary above the waterline of the structure.
  • each structure is sized so that in operation, each shutter is partially submerged and, preferably, approximately 3 ⁇ 4 submerged.
  • a shutter can be made of any material suitable for use at sea.
  • the density of the shutter is strictly greater than 1.
  • the density is defined here as the ratio between the density of the shutter and the density of the seawater.
  • the density of the shutter is also less than 5.
  • the shutter is, unlike a float, a heavy structure which cannot float and which is returned to a vertical position under the effect of gravity.
  • each flap behaves like a mobile barrier which creates a difference in water height between the upstream and downstream of the flap and therefore a differential pressure on the height of the flap. This pressure itself creates a force which generates a moment around the axis of rotation of the flap and generates an angular speed, therefore mechanical energy.
  • This structure makes it possible to control the movements of the shutter, which systematically follow those of the swell. Furthermore, by forming a mobile barrier, the shutter draws energy from the swell, this energy drawn being greater than that drawn by a float, at equivalent scales.
  • means 8 for converting the mechanical energy of the shutter 201 can be provided for each shutter, for example the shutter 201 of the structure 2, or partially shared.
  • These means 8 here comprise a piston 80 driven in translation by the rotation of the flap 201, for example by means of a connecting rod 81 which connects the piston to the flap. No other intermediate system, such as a crankshaft, is necessary.
  • the piston is not submerged but on the contrary positioned out of the water. This has the advantages of protecting the piston from corrosion due to sea water and making its maintenance easier.
  • the piston moves inside a cylinder 82 which extends vertically (or in the plane of the flap or wall) at rest).
  • the connecting rod 81 vertically connects the piston 80 to the flap 201 at rest, that is to say that, in this rest position where the flap 201 is vertical, the connecting rod 81 is aligned with the piston 80 and is in the plane of the flap 201.
  • the piston is associated with a control valve 83 which regulates the flow of hydraulic fluid displaced by the piston towards low and high pressure reservoirs 84, 85 so as to generate a flow driving a hydroelectric generator 86 by pressure difference.
  • the reservoirs and the generator are connected by a hydraulic circuit.
  • the hydroelectric generator 86 comprises a hydraulic turbine 86a connected to an electric generator 86b which transforms the torque and rotation into electricity.
  • the electric current produced by the generator is then transported to land to an electrical network 87 or storage means (not illustrated). It can also be consumed on site, in particular when the device is integrated into an offshore platform.
  • the conversion means also comprise regulation means 88 which are capable of regulating the electrical power or voltage generated by the generator 86 as a function of the energy of the swell and therefore of the rotation of the flap. Thanks to this regulation, the energy extracted by the generator brakes the hydraulic turbine, which increases the pressure in the hydraulic circuit and slows down the pistons and therefore brakes the flap. This regulation makes it possible in particular to optimize the recovery of energy as a function of the sea state.
  • Regulation can be performed “wave by wave” to optimize recovery.
  • Structure 2 illustrated in the being a closed structure a resonance phenomenon can occur inside the structure, producing an increase in the amplitudes of the free surface of the sea. This makes it possible to optimize energy recovery.
  • the structure of the device prefferably has solid walls or walls with a flap on its outer belt, with walls with an opening without a flap being provided inside this belt (if such walls are present).
  • the wave energy devices according to the invention allow multidirectional recovery of the swell, while being in a fixed position, which also makes it possible to optimize energy recovery while avoiding the presence of complex connectors between the export cables and the device.
  • the upper part of the structure of the wave energy device may be open or closed.
  • the bottom is preferably partially closed, for example by plates (not shown in the figures) which have an anti-heave effect.
  • the length of a wall of the device is advantageously between 20 and 100 meters. This is why the structure and in particular its walls can be designed to integrate the energy conversion means, the energy storage means and also the various means associated with the wind turbines when these are planned.
  • the floats can be made of metal, composite fibers, concrete or any other material suited to their functions and constraints.
  • a wall can have several openings and not just one opening, each of them being fitted with a shutter.
  • axis of rotation of a shutter could have a different orientation than that previously described, for example perpendicular to the bottom.
  • the floats preferably have a battery shape, and in particular the shape of a cylinder with a round, polygonal or elliptical section.
  • the invention is however not limited to this embodiment and other float shapes could be envisaged.
  • the floats may or may not be fitted with a box widening their base, as described with reference to the or 7.
  • any wall of the structure may also comprise, on the bottom side of the structure, a box 103 whose section is wider than that of the wall and whose height is less than this section. Each box therefore widens the base of a wall and contributes to reducing the heaving effect.
  • a flap of the wave energy device is not necessarily a flat plate. It may have a concave shape as illustrated in Figures 10 to 12.
  • the flap 800 illustrated in has the shape of a quarter of an ellipse in side view.
  • the one 801 illustrated in the has the shape of a half-ellipse in side view, while that 802 illustrated in has the shape of a spoon in side view.
  • Other concave shapes could still be considered.
  • the flap is mounted in the structure of the wave energy device in such a way that the concavity is turned towards the inside of the structure or towards the downstream side of the swell.
  • the wave energy device can also be used as a support for other types of wind turbines, an offshore photovoltaic plant or any other offshore application requiring a large surface area and energy to operate.
  • the wave energy device according to the invention is designed in a modular manner, consisting of unitary elements built in series with a shipbuilding technique based on the use of thin sheets with stiffeners, this technique being able to be implemented anywhere in the world.
  • the piston of the wave energy conversion means can take different forms which are illustrated in figures 13 to 17.
  • each connecting rod 90b, 91b horizontally connects each piston 90, 91 to the flap 201 at rest, that is to say that, in this rest position where the flap 201 is vertical, each connecting rod 90b, 91b is perpendicular to a piston 90, 91 and to the plane of the flap 201.
  • FIG. 92a There illustrates a piston 92 sliding in a cylinder 92a extending horizontally (or else perpendicular to the flap 201), the connection between the flap and the piston being obtained by means of a connecting rod 92b.
  • the connecting rod 92b connects the piston 92 to the flap 201, such that, in the rest position where the flap 201 is vertical, the connecting rod 81 is perpendicular to the piston 92 and is in the plane of the flap 201.
  • FIG. 9 There illustrates a piston 93 sliding in a cylinder 93a extending vertically, the connection between the flap and the piston being obtained by means of a connecting rod 93b.
  • the connecting rod 93b connects the piston 93 to the flap 201, such that, in the rest position where the flap 201 is vertical, the connecting rod 81 is perpendicular to the piston 93 and to the plane of the flap 201.
  • flap 201 connected to two pistons 94 and 95 which each slide in a cylinder 94a, 95a extending in an inclined and symmetrical manner relative to the plane defined by the flap 201, the angle between each piston and this plane being an acute angle.
  • the connection between the flap and each piston is obtained by means of a single connecting rod 98.
  • flap 201 connected to two pistons 96 and 97 which each slide in a cylinder 96a, 97a extending in an inclined and symmetrical manner relative to the plane defined by the flap 201, the angle between each piston and this plane being an obtuse angle.
  • the connection between the flap and each piston being obtained by means of a single connecting rod 99.

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de récupération de l'énergie de la houle comportant une structure(l) destinée à flotter et à être ancrée sur un fond marin, en utilisation, cette structure comprenant au moins une première et une deuxième paroi (10, 11), les première et deuxième parois étant non coplanaires, l'une d'elles (10) comprenant au moins une première ouverture et un premier volet (101) monté à l'intérieur de ladite au moins une première ouverture en étant mobile en rotation autour d'un premier axe, de façon à être apte à être déplacé en rotation autour dudit premier axe sous l'effet de la houle et générer, en fonctionnement, une énergie mécanique, deux parois adjacentes de la structure étant reliées ensemble par l'intermédiaire d'un flotteur (12) pour former une structure polygonale présentant un fond et une partie supérieure en vis-à-vis, le premier volet étant vertical en position de repos, et se comportant comme une barrière mobile qui crée une différence de pression sur la hauteur du volet pour engendrer une énergie mécanique, le dispositif comprenant également des moyens de conversion de l'énergie mécanique des volets en énergie électrique.

Description

Dispositif houlomoteur
La présente invention s'inscrit dans le domaine général des énergies renouvelables et plus particulièrement de la récupération de l’énergie de la houle sous forme électrique.
Plus spécifiquement, l'invention est conçue pour permettre également, en plus de la récupération de l’énergie de la houle, la récupération de l'énergie du vent et/ou d’énergie solaire thermique et/ou photovoltaïque.
Plusieurs dispositifs houlomoteurs ont déjà été proposés.
Ainsi, le document FR2981992 décrit un dispositif de récupération de l’énergie de la houle qui comporte plusieurs compartiments remplis de liquide. La houle crée une différence de hauteur de liquide entre les compartiments et un écoulement de liquide d’un compartiment à un autre, cet écoulement entrainant une turbine.
Ce dispositif est conçu pour flotter et peut donc être installé en pleine mer.
Il présente néanmoins l’inconvénient d’être d’une conception complexe.
Les documents EP3278662 et EP4071352 décrivent des dispositifs de récupération de l’énergie de la houle fixés sur une plateforme et qui comprennent un flotteur conçu pour flotter au niveau de la ligne de flottaison de la plateforme. Il effectue une rotation alternative autour d’un axe de rotation sous l’action des vagues de manière à entrainer un vilebrequin relié à des vérins hydrauliques et générer une énergie électrique.
Le document FR3102492 décrit un dispositif d’atténuation de la houle qui permet également de convertir l’énergie de la houle en énergie électrique.
Ce dispositif est destiné, en fonctionnement, à être fixé au fond marin. Il comprend un volet mobile en rotation autour d’un axe qui s’étend verticalement dans sa position de repos et qui peut être déplacé en rotation dans deux sens de rotation opposés, de part et d’autre d’un plan médian vertical, sous l’effet de la houle. Le dispositif comprend un piston qui est entrainé en translation par la rotation du volet et qui est associé à une vanne de régulation du flux de fluide hydraulique déplacé par le piston de façon à entrainer une génératrice hydrauélectrique.
Ce dispositif est très efficace pour atténuer la houle, notamment grâce à la présence d’une paroi poreuse située en aval du volet par rapport à la direction de propagation de la houle mais il n’est pas conçu de manière privilégiée pour la récupération d’énergie. D’ailleurs, la distance fixe entre le volet et la jupe limite nécessairement cette récupération.
D’autres systèmes sont en cours de développement, notamment des plateformes hybrides qui sont conçues pour récupérer l’énergie de la houle et pour supporter des éoliennes. L’ancrage de ces plateformes est complexe et coûteux. Elles doivent elles-mêmes être surdimensionnées pour résister aux conditions environnementales. A défaut, elles ne sont pas adaptées à un spectre de houle très large.
L’invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif de récupération de l’énergie de la houle dont la structure est simple, modulaire et robuste et dont le rendement peut être facilement optimisé. Ce dispositif sera par la suite dénommé dispositif houlomoteur.
Un autre objet de l'invention est de fournir un dispositif houlomoteur pouvant servir de structure de support à d’autres systèmes de récupération d’énergie, tels que des éoliennes ou des panneaux photovoltaïques.
À cette fin, un objet de l'invention est de proposer un dispositif de récupération de la houle comportant une structure destinée à flotter et à être ancrée sur un fond marin, en utilisation, cette structure comprenant au moins une première et une deuxième paroi, les première et deuxième parois étant non coplanaires, l’une d’elles comprenant au moins une première ouverture et un premier volet monté à l’intérieur de ladite au moins une première ouverture en étant mobile en rotation autour d’un premier axe, de façon à être apte à être déplacé en rotation autour dudit premier axe sous l’effet de la houle et générer, en fonctionnement, une énergie mécanique, deux parois adjacentes de la structure étant reliées ensemble par l’intermédiaire d’un flotteur pour former une structure polygonale présentant un fond et une partie supérieure en vis-à-vis, le premier volet étant vertical en position de repos et se comportant comme une barrière mobile qui crée une différence de pression sur la hauteur du volet pour engendrer une énergie mécanique, le dispositif comprenant également des moyens de conversion de l’énergie mécanique des volets en énergie électrique.
Dans toute la description, le terme vertical se réfère à une direction parallèle à la gravité, tandis que le terme horizontal se réfère à des directions perpendiculaires à celle-ci.
Selon des formes de réalisation particulières :
La deuxième paroi de ce dispositif de récupération de la houle comprend au moins une deuxième ouverture et un deuxième volet monté à l’intérieur de la deuxième ouverture en étant mobile en rotation autour d’un deuxième axe.
L’axe d’un volet du présent dispositif est sensiblement parallèle audit fond.
Les moyens de conversion du dispositif selon l’invention comprennent, relié à chacun des volets de la structure, au moins un piston entrainé en translation par ledit volet.
Le fond du dispositif selon l’invention est partiellement fermé.
La structure du dispositif selon l’invention comporte au moins trois parois reliées entre elles de façon à former une ceinture extérieure, ladite structure étant fermée.
Au moins l’une desdites parois du dispositif selon l’invention est pleine.
Ladite structure comporte au moins cinq parois reliées entre elles, au moins quatre d’entre elles formant une ceinture extérieure et au moins l’une d’entre elles étant placée à l’intérieur de ladite ceinture.
Ladite structure supporte au moins une éolienne et/ou une centrale photovoltaïque.
Au moins un flotteur de ladite structure et/ou au moins une paroi pourvue d’un volet de ladite structure comporte(nt) un caisson élargi du côté du fond de ladite structure.
Au moins un des volets de ladite structure présente une forme générale concave, la concavité étant tournée vers l’intérieur de ladite structure.
Par ailleurs, un volet a une densité strictement supérieure à 1.
D'autres caractéristiques de l'invention seront énoncées dans la description détaillée ci-après, faite en référence aux figures annexées, données à titre d'exemple, et qui représentent respectivement :
, une vue schématique de dessus d’un premier mode de réalisation d’un dispositif houlomoteur selon l’invention, dont la structure comprend deux parois ;
, une vue schématique de face d’une paroi du dispositif houlomoteur de la  ;
, une vue schématique de dessus d'un deuxième mode de réalisation d’un dispositif houlomoteur selon l’invention, comprenant trois parois disposées selon un triangle ;
, une vue schématique de dessus d’un troisième mode de réalisation d’un dispositif houlomoteur selon l’invention, comprenant neuf parois formant une structure générale en triangle ;
, une vue schématique de dessus d’un quatrième mode de réalisation d’un dispositif houlomoteur selon l’invention, comprenant quatre parois disposées selon un carré ;
, une vue schématique de dessus d'un cinquième mode de réalisation d’un dispositif houlomoteur selon l’invention, comprenant neuf parois formant une structure générale en hexagone qui supporte des éoliennes ;
, une vue schématique latérale selon la flèche VI du dispositif illustré à la  ;
, une vue schématique de dessus en perspective d'un sixième mode de réalisation d’un dispositif houlomoteur selon l’invention, comprenant douze parois disposées selon un polygone ;
, une vue schématique du dispositif houlomoteur illustrant les moyens de conversion de l’énergie ;
,
, et
illustrent, vues de côté, différentes variantes de réalisation du volet ;
,
,
,
,
illustrent, vues de côté, différentes variantes de réalisation du ou des pistons des moyens de conversion de l’énergie ;
, une vue schématique de côté d’une variante de la paroi de la structure d’un dispositif houlomoteur selon l’invention.
Dans ce qui suit, les mêmes éléments seront désignés par les mêmes numéros de référence.
En référence aux figures 1 et 2, dans ce premier mode de réalisation, la structure 1 du dispositif houlomoteur comporte deux parois 10, 11 reliées entre elles par un flotteur 12. Ces deux parois font entre elles un angle non nul ou encore, sont non coplanaires.
Dans cet exemple, la structure comporte également un flotteur 13 fixé à l’extrémité libre de la paroi 10, opposée au flotteur 12, ainsi qu’un flotteur 14 fixé à l’extrémité libre de la paroi 11, opposée au flotteur 12. Cette réalisation est préférée mais ces deux flotteurs 13 et 14 pourraient néanmoins être omis.
Cette structure présente donc un fond 15 et une partie supérieure 16. Cette dernière peut être ouverte ou fermée. Par ailleurs, le fond 15 est de préférence partiellement fermé, par exemple par des plaques (non illustrées sur les figures). Ces plaques ont un effet anti-pilonnement.
Les volets et les parois s’étendent donc verticalement ou sensiblement verticalement lorsque la structure est posée sur un support plan.
La paroi 10 comporte une ouverture 100, tandis que la paroi 11 est pleine. Dans l’ouverture 100 est monté un volet 101, mobile en rotation autour d’un axe 102 qui est dans le plan de la paroi 11, sensiblement parallèle au fond de la structure ou encore sensiblement horizontal lorsque la structure 1 est posée sur un support plan. Cette orientation présente l’avantage de permettre le rappel du volet dans sa position de repos verticale (ou encore dans le plan de la paroi), grâce à l’action de la gravité.
La structure est conçue pour qu’en fonctionnement, l’axe de rotation horizontal ne soit pas immergé mais au contraire au-dessus de la ligne de flottaison de la structure.
L’ouverture 100 présente ici une forme rectangulaire mais d’autres formes peuvent être envisagées, comme celle illustrée à la .
Le volet 101 présente ici la forme d’une plaque plane rectangulaire. D’autres formes peuvent être envisagées, notamment pour tenir compte de la forme de l’ouverture de la plaque. Par ailleurs, d’autres profils sont illustrés aux figures 10 à 12.
La montre que les flotteurs 12 et 13 sont munis, du côté du fond 15, d’un caisson 17, 18 dont la section est plus large que celle des flotteurs et dont la hauteur est inférieure à cette section. Chaque caisson élargit donc la base d’un flotteur et contribue à réduire l’effet de pilonnement. L’invention n’est cependant pas limitée à ce mode de réalisation et ces caissons pourraient être omis.
La illustre un deuxième mode de réalisation dans lequel la structure 2 du dispositif houlomoteur comporte trois parois 20, 21, 22 reliées entre elles par trois flotteurs 23, 24, 25. Ces trois parois sont non coplanaires et font entre elles, deux à deux, un angle non nul. Dans cet exemple, les parois sont sensiblement identiques, la structure 2 présente donc, vue de dessus, la forme d’un triangle équilatéral et cet angle est de 60°.
Cette structure 2 présente un fond et une partie supérieure (non référencés sur la figure).
Les parois 20 et 21 comportent chacune une ouverture (non référencée sur la figure), tandis que la paroi 22 est pleine. Dans chacune des ouvertures est prévu un volet 201, 211, mobile en rotation autour d’un axe (non référencé sur la figure) qui s’étend dans le plan de la paroi dans laquelle il est prévu et qui est sensiblement parallèle au fond de la structure ou encore sensiblement horizontal lorsque la structure 2 est posée sur un support plan.
Cette structure forme une ceinture extérieure, c’est-à-dire une structure fermée, contrairement à la structure 1 illustrée à la qui est une structure ouverte. De ce fait, comme cela sera expliqué plus en détail dans la suite de la description, une résonnance peut être obtenue à l’intérieur de cette structure fermée.
Ce deuxième mode de réalisation comporte également des variantes. Ainsi, la paroi 22 pourrait comporter une ouverture munie d’un volet et /ou être pleine.
Dans le troisième mode de réalisation illustré à la , la structure 3 du dispositif houlomoteur comporte neuf parois 30 à 38 reliées entre elles par six flotteurs 39a à 39f. Ces neuf parois sont non coplanaires et font entre elles, deux à deux, un angle non nul.
Cette structure 3 présente un fond et une partie supérieure (non référencés sur la figure).
Les six parois 30 à 35 sont reliées entre elles par l’ensemble des flotteurs de façon à former une ceinture extérieure présentant la forme d’un triangle. Dans cet exemple, les parois sont sensiblement identiques et chaque face du triangle comporte deux parois, la ceinture extérieure présentant donc, vue de dessus, la forme d’un triangle équilatéral et la structure 3 est fermée.
Ainsi, les parois 30, 31, respectivement 32, 33, respectivement 34, 35 sont coplanaires. En revanche, les parois 30, 31 font un angle non nul avec respectivement les parois 32, 33 et 34, 35. Cet angle est ici de 60°.
Chacune des six parois 30 à 35 comporte une ouverture (non référencée sur la figure) dans laquelle est monté un volet 301 à 351, mobile en rotation autour d’un axe (non référencé sur la figure) qui s’étend dans le plan de la paroi dans laquelle il est prévu et qui est sensiblement parallèle au fond de la structure ou encore sensiblement horizontal lorsque la structure 3 est posée sur un support plan.
A l’intérieur de cette ceinture extérieure, sont prévues les trois autres parois 36 à 38 qui sont reliées entre elles par l’intermédiaire des flotteurs 39b, 39d et 39f. Ces trois parois 36 à 38 sont non coplanaires et font entre elles, deux à deux, un angle non nul. Dans cet exemple, les parois sont sensiblement identiques, elles forment donc, vues de dessus, un triangle équilatéral et cet angle est de 60°.
Ces trois parois 36 à 38 sont pleines.
Ce troisième mode de réalisation comporte également des variantes. Ainsi, une ou plusieurs des parois 36 à 38 pourrai(en)t comporter une ouverture munie ou non d’un volet et /ou une ou plusieurs des parois 30 à 35 pourrai(en)t être dépourvues de volet ou pleines.
La illustre un quatrième mode de réalisation dans lequel la structure 4 du dispositif houlomoteur comporte quatre parois 40 à 43 reliées entre elles par quatre flotteurs 44 à 47 de façon à former une ceinture extérieure. Ces quatre parois sont non coplanaires et font entre elles, deux à deux, un angle non nul. Dans cet exemple, les parois sont sensiblement identiques, la structure 4 présente, vue de dessus, la forme d’un carré et cet angle est de 90°. Il s’agit là encore d’une structure fermée.
Cette structure 4 présente un fond et une partie supérieure (non référencés sur la figure).
Chacune des parois 40 et 42 en vis-à-vis comporte une ouverture (non référencée sur la figure) dans laquelle est monté un volet 401 et 421, mobile en rotation autour d’un axe (non référencé sur la figure) qui s’étend dans le plan de la paroi dans laquelle il est prévu et qui est sensiblement parallèle au fond de la structure ou encore sensiblement horizontal lorsque la structure 4 est posée sur un support plan.
Chacune des parois 41 et 43 en vis-à-vis sont pleines.
Ce quatrième mode de réalisation comporte également des variantes. Ainsi, une des parois 40, 42 pourrait être dépourvue de volet ou pleine. Par ailleurs, une des parois 41, 43 ou les deux pourrai(en)t comporter une ouverture munie ou non d’un volet. Enfin, une autre paroi (non illustrée sur la figure) pourrait être fixée entre les flotteurs 45 et 47 et être donc placée à l’intérieur de la ceinture extérieure.
Les figures 6 et 7 illustrent un cinquième mode de réalisation dans lequel la structure 5 du dispositif houlomoteur comporte dix parois 50 à 59 reliées entre elles par sept flotteurs 60 à 66. Ces dix parois sont non coplanaires et font entre elles, deux à deux, un angle non nul.
Cette structure 5 présente un fond 66 et une partie supérieure 67. Les six parois 50 à 55 sont reliées entre elles par les flotteurs 60 à 65 de façon à former une ceinture extérieure présentant, vue de dessus, la forme d’un hexagone régulier, les parois étant sensiblement identiques. L’angle interne entre deux parois adjacentes de la ceinture extérieure est d’environ 120°.
A l’intérieur de cette ceinture extérieure, sont prévues les quatre autres parois 56 à 59 qui sont reliées entre elles par l’intermédiaire du flotteur 66 et à la ceinture extérieure par l’intermédiaire d’un des flotteurs 60 à 65. La structure 5 est une structure fermée. Ces quatre parois 56 à 59 sont non coplanaires et font entre elles, deux à deux, un angle non nul. Dans cet exemple, toutes les parois sont sensiblement identiques et l’angle entre deux parois adjacentes de la structure est de 60°.
Chacune des dix parois 50 à 59 comporte une ouverture. Seuls les ouvertures 520 à 540 des parois 52 à 54 et les axes de rotation 522 à 542 des volets 521 à 541 sont illustrés sur la . Dans chaque ouverture, est monté un volet 501 à 591, mobile en rotation autour d’un axe (non référencé sur la ) qui est sensiblement parallèle au fond de la structure ou encore sensiblement horizontal lorsque la structure 5 est posée sur un support plan. Chaque axe s’étend dans le plan de la paroi dans laquelle il est prévu. Par ailleurs, la montre que les axes sont situés dans un même plan sensiblement horizontal lorsque la structure 5 est posée sur un support plan.
L’invention n’est cependant pas limitée à ce mode de réalisation et les axes pourraient être situés dans des plans horizontaux différents.
La montre que les flotteurs 62 à 65 sont munis, du côté du fond 60, d’un caisson 62a à 65a dont la section est plus large que celle des flotteurs et dont la hauteur est inférieure à cette section. Chaque caisson élargit donc la base d’un flotteur et contribue à réduire l’effet de pilonnement. L’invention n’est cependant pas limitée à ce mode de réalisation et ces caissons pourraient être omis.
Les ouvertures 520 à 540 présentent ici la forme d’un hexagone irrégulier mais d’autres formes pourraient être envisagées. Chaque volet se présente sous la forme d’une plaque plane dont le contour est adapté à celui de l’ouverture.
Ce cinquième mode de réalisation comporte également des variantes. Ainsi, une ou plusieurs des parois 50 à 59 pourrai(en)t être dépourvue(s) de volet ou pleines.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif houlomoteur supporte, sur la partie supérieure 67 de la structure 5, des éoliennes. En pratique, chaque éolienne 600 à 660 est fixée sur un flotteur de la structure 5.
Les éoliennes illustrées sur les figures 6 et 7 sont des éoliennes à axe vertical décrites dans le document EP3426917. Par rapport à des éoliennes à axe horizontal, elles présentent l’avantage de voir leur performance non dégradée malgré les mouvements des flotteurs et ce, jusqu’à des angles de gite/tangage allant jusqu’à 10°. L’utilisation de telles éoliennes permet donc de réduire les dimensions et le poids des flotteurs et donc les efforts d’ancrage.
La illustre un sixième mode de réalisation dans lequel la structure 7 du dispositif houlomoteur comporte douze parois 700 à 711 reliées entre elles, deux à deux, par douze flotteurs 712 à 723 pour former une ceinture extérieure polygonale. La structure 7 est là encore une structure fermée. Ces douze parois sont non coplanaires et font entre elles, deux à deux, un angle non nul. Dans cet exemple, les parois sont sensiblement identiques, et cet angle est de 150°.
Cette structure 7 présente un fond et une partie supérieure (non référencés sur la figure).
Chacune des douze parois 700 à 711 comporte une ouverture (non illustrée sur la figure). Dans chaque ouverture, est monté un volet 730 à 741, mobile en rotation autour d’un axe (non référencé sur la figure) qui s’étend dans le plan de la paroi dans laquelle il est prévu et qui est sensiblement parallèle au fond de la structure ou encore sensiblement horizontal lorsque la structure 7 est posée sur un support plan.
Ce sixième mode de réalisation comporte également des variantes. Ainsi, une ou plusieurs des parois 700 à 711 pourrai(en)t être dépourvue(s) de volet ou pleines.
Le fonctionnement du dispositif houlomoteur selon l’invention va maintenant être décrit en référence à la . Cette description est centrée sur le dispositif illustré à la mais elle peut être transposée à tous les dispositifs décrits.
Il convient tout d’abord de préciser qu’en fonctionnement, la structure flotte sur la mer, les flotteurs étant ancrés sur le fond de la mer par des ancres, des corps-morts ou tout autre système relié par des lignes textiles et/ou des chaînes, pour stabiliser la structure à un endroit déterminé.
Dans tous les modes de réalisation qui ont été décrits, la structure du dispositif houlomoteur est conçue pour qu’en fonctionnement, l’axe de rotation horizontal de chaque volet ne soit pas immergé mais au contraire au-dessus de la ligne de flottaison de la structure.
Par ailleurs, chaque structure est dimensionnée pour qu’en fonctionnement, chaque volet soit partiellement immergé et, de préférence, immergé aux ¾ environ.
A cet effet, un volet peut être réalisé dans tout matériau adapté à une utilisation en mer. La densité du volet est strictement supérieure à 1. La densité est ici définie comme le ratio entre la masse volumique du volet et la masse volumique de l’eau de mer. De façon préférée, la densité du volet est également inférieure à 5. Le volet est, à l’inverse d’un flotteur, une structure pesante qui ne peut pas flotter et qui est rappelée en position verticale sous l’effet de la gravité.
La houle provoque ainsi un mouvement de rotation alternatif de chaque volet 201, 211 de la structure autour de son axe. En effet, chaque volet se comporte comme une barrière mobile qui crée une différence de hauteur d’eau entre l’amont et l’aval du volet et donc une pression différentielle sur la hauteur du volet. Cette pression crée elle-même une force qui génère un moment autour de l’axe de rotation du volet et engendre une vitesse angulaire, donc une énergie mécanique.
Cette structure permet de contrôler les mouvements du volet, lesquels suivent de façon systématique ceux de la houle. Par ailleurs, en formant une barrière mobile, le volet prélève de l’énergie à la houle, cette énergie prélevée étant plus importante que celle prélevée par un flotteur, à des échelles équivalentes.
La illustre un exemple de moyens 8 de conversion de l’énergie mécanique du volet 201. Ces moyens peuvent être prévus pour chaque volet, par exemple le volet 201 de la structure 2, ou partiellement mutualisés.
Ces moyens 8 comprennent ici un piston 80 entrainé en translation par la rotation du volet 201, par exemple par l’intermédiaire d’une bielle 81 qui relie le piston au volet. Aucun autre système intermédiaire, tel qu’un vilebrequin, n’est nécessaire.
Comme l’illustre schématiquement la , grâce à la structure du dispositif houlomoteur, en fonctionnement, le piston n’est pas immergé mais au contraire positionné hors de l’eau. Ceci présente les avantages de protéger le piston de la corrosion due à l’eau de mer et de rendre sa maintenance plus aisée.
Le piston se déplace à l’intérieur d’un cylindre 82 qui s’étend verticalement (ou encore dans le plan du volet ou de la paroi) au repos). Dans ce mode de réalisation, la bielle 81 relie verticalement le piston 80 au volet 201 au repos, c’est-à-dire que, dans cette position de repos où le volet 201 est vertical, la bielle 81 est alignée avec le piston 80 et se trouve dans le plan du volet 201.
D’autres modes de réalisation seront décrits en référence aux figures 13 à 17.
Le piston est associé à une vanne de régulation 83 qui régule le flux de fluide hydraulique déplacé par le piston vers des réservoirs basse et haute pression 84, 85 de façon à générer un flux entrainant une génératrice hydrauélectrique 86 par différence de pression. Les réservoirs et la génératrice sont reliés par un circuit hydraulique. La génératrice hydrauélectrique 86 comprend une turbine hydraulique 86a reliée à une génératrice électrique 86b qui transforme le couple et la rotation en électricité. Le courant électrique produit par la génératrice est ensuite transporté à terre jusque vers un réseau électrique 87 ou des moyens de stockage (non illustrés). Il peut également être consommé sur place, notamment lorsque le dispositif est intégré à une plateforme offshore.
Les moyens de conversion comprennent également des moyens de régulation 88 qui sont aptes à réguler la puissance électrique ou la tension générée par la génératrice 86 en fonction de l’énergie de la houle et donc de la rotation du volet. Grâce à cette régulation, l’énergie extraite par la génératrice freine la turbine hydraulique, ce qui augmente la pression dans le circuit hydraulique et ralentit les pistons et donc freine le volet. Cette régulation permet notamment d’optimiser la récupération d’énergie en fonction de l’état de mer.
La régulation peut être réalisée « vague à vague » pour optimiser la récupération.
La structure 2 illustrée à la étant une structure fermée, un phénomène de résonnance peut se produire à l’intérieur de la structure, en y produisant une augmentation des amplitudes de la surface libre de la mer. Ceci permet d’optimiser la récupération d’énergie. Il en est de même pour les dispositifs illustrés aux 4 à 8.
Pour obtenir une telle résonnance, il est préférable que la structure du dispositif comporte des parois pleines ou pourvues d’un volet sur sa ceinture extérieure, les parois comportant une ouverture dépourvue de volet étant plutôt prévues à l’intérieur de cette ceinture (si de telles parois sont présentes).
On note par ailleurs que les dispositifs houlomoteurs selon l’invention permettent une récupération multidirectionnelle de la houle, tout en étant dans une position fixe, ce qui permet également d’optimiser la récupération d’énergie tout en évitant la présence de connecteurs complexes entre les câbles d’export et le dispositif.
De façon générale, dans tous les modes de réalisation, la partie supérieure de la structure du dispositif houlomoteur peut être ouverte ou fermée. Par ailleurs, le fond est de préférence partiellement fermé, par exemple par des plaques (non illustrées sur les figures) qui ont un effet anti-pilonnement.
A titre illustratif, la longueur d’une paroi du dispositif est avantageusement comprise entre 20 et 100 mètres. C’est pourquoi la structure et notamment ses parois, peuvent être conçues pour intégrer les moyens de conversion de l’énergie, les moyens de stockage de l’énergie et également les différents moyens associés aux éoliennes lorsque celles-ci sont prévues.
La présente invention ne doit pas être limitée par les modes de réalisation décrits, y compris ceux représentés dans les dessins ou illustrés dans les spécifications, qui sont donnés à titre d'exemple ou d'illustration et non de limitation.
Les flotteurs peuvent être réalisés en métal, en fibres composites, en béton ou tout autre matériau adapté à leurs fonctions et contraintes.
D’autres variantes de l’invention peuvent encore être envisagées.
Ainsi, une paroi peut comporter plusieurs ouvertures et non une seule ouverture, chacune d’elles étant munie d’un volet.
Par ailleurs, l’axe de rotation d’un volet pourrait présenter une autre orientation que celle précédemment décrite, par exemple perpendiculaire au fond.
Les flotteurs présentent de préférence une forme de pile, et notamment la forme d’un cylindre de section ronde polygonale ou elliptique. L’invention n’est cependant pas limitée à ce mode de réalisation et d’autres formes de flotteur pourraient être envisagées.
Les flotteurs peuvent ou non être munis d’un caisson élargissant leur base, comme décrit en référence à la ou 7.
Par ailleurs, comme l’illustre la , une paroi quelconque de la structure, par exemple la paroi 10, peut également comporter, du côté du fond de la structure, un caisson 103 dont la section est plus large que celle de la paroi et dont la hauteur est inférieure à cette section. Chaque caisson élargit donc la base d’une paroi et contribue à réduire l’effet de pilonnement.
Un volet du dispositif houlomoteur n’est pas nécessairement une plaque plane. Il peut présenter une forme concave telle qu’illustrée sur les figures 10 à 12. Le volet 800 illustré à la présente en vue de côté la forme d’un quart d’ellipse. Celui 801 illustré à la présente en vue de côté la forme d’une demi-ellipse, tandis que celui 802 illustré à la présente en vue de côté la forme d’une cuillère. D’autres formes concaves pourraient encore être envisagées.
Dans tous les cas, le volet est monté dans la structure du dispositif houlomoteur de telle sorte que la concavité est tournée vers l’intérieur de la structure ou encore du côté aval de la houle. Ces formes particulières permettent d’augmenter la quantité d’énergie récupérée depuis la houle.
Le dispositif houlomoteur peut également servir de support à d’autres types d’éoliennes, à une centrale photovoltaïque offshore ou à tout autre application en mer nécessitant une grande surface et de l’énergie pour fonctionner.
Il convient de noter que le dispositif houlomoteur selon l’invention est conçu de façon modulaire, en étant constitué d’éléments unitaires construits en série avec une technique de construction navale basée sur l’utilisation de tôles de faible épaisseur avec des raidisseurs, cette technique pouvant être mise en œuvre partout dans le monde.
Le piston des moyens de conversion de l’énergie de la houle peut prendre des formes différentes qui sont illustrées sur les figures 13 à 17.
Ainsi, toujours en référence au volet 201 de la structure 2, la montre que le volet 201 est relié à deux pistons 90, 91 qui coulissent chacun dans un cylindre 90a, 91a s’étendant verticalement (ou encore dans un plan parallèle à celui du volet), la liaison entre le volet et chaque piston étant obtenue par l’intermédiaire d’une bielle 90b, 91b. Dans ce mode de réalisation, chaque bielle 90b, 91b relie horizontalement chaque piston 90, 91 au volet 201 au repos, c’est-à-dire que, dans cette position de repos où le volet 201 est vertical, chaque bielle 90b, 91b est perpendiculaire à un piston 90, 91 et au plan du volet 201.
La illustre un piston 92 coulissant dans un cylindre 92a s’étendant horizontalement (ou encore perpendiculairement au volet 201), la liaison entre le volet et le piston étant obtenue par l’intermédiaire d’une bielle 92b. Dans ce mode de réalisation, la bielle 92b relie le piston 92 au volet 201, de telle sorte que, dans la position de repos où le volet 201 est vertical, la bielle 81 est perpendiculaire au piston 92 et se trouve dans le plan du volet 201.
La illustre un piston 93 coulissant dans un cylindre 93a s’étendant verticalement, la liaison entre le volet et le piston étant obtenue par l’intermédiaire d’une bielle 93b. Dans ce mode de réalisation, la bielle 93b relie le piston 93 au volet 201, de telle sorte que, dans la position de repos où le volet 201 est vertical, la bielle 81 est perpendiculaire au piston 93 et au plan du volet 201.
Les modes de réalisation illustrés aux figures 13 à 15 sont plus adaptés à des puissances élevées mais ils imposent d’avoir de l’espace pour relier le ou les pistons au volet, tout en protégeant le ou les pistons de l’eau de mer.
La illustre le volet 201 relié à deux pistons 94 et 95 qui coulissent chacun dans un cylindre 94a, 95a s’étendant de façon inclinée et symétrique par rapport au plan défini par le volet 201, l’angle entre chaque piston et ce plan étant un angle aigu. La liaison entre le volet et chaque piston est obtenue par l’intermédiaire d’une seule bielle 98.
La illustre le volet 201 relié à deux pistons 96 et 97 qui coulissent chacun dans un cylindre 96a, 97a s’étendant de façon inclinée et symétrique par rapport au plan défini par le volet 201, l’angle entre chaque piston et ce plan étant un angle obtus. La liaison entre le volet et chaque piston étant obtenue par l’intermédiaire d’une seule bielle 99.
Les modes de réalisation illustrés aux figures 16 et 17 sont plus adaptés à des puissances et des espaces réduits car ils permettent de relier les pistons directement à l’axe de rotation du volet.
Ainsi, dans tous les modes de réalisation illustrés aux figures 13 à 17, les pistons ne sont pas immergés mais au contraire positionnés hors de l’eau, comme dans le mode de réalisation illustré à la .

Claims (12)

  1. Dispositif de récupération de l’énergie de la houle comportant une structure (1, 2, 3, 4, 5, 7) destinée à flotter et à être ancrée sur un fond marin, en utilisation, cette structure comprenant au moins une première et une deuxième paroi (10,11 ; 20, 21, 22 ; 30 à 38 ; 40 à 43 ; 50 à 59 ; 700 à 711), les première et deuxième parois étant non coplanaires, l’une d’elles (10 ; 20,21 ; 30 à 35 ; 40,42 ; 50 à 59 ; 700 à 711) comprenant au moins une première ouverture (100 ; 520, 530, 540) et un premier volet (101 ; 201, 211 ;301 à 351 ; 401,421 ; 501 à 551 ; 730 à 741) monté à l’intérieur de ladite au moins une première ouverture en étant mobile en rotation autour d’un premier axe (102 ; 522,532,542) de façon à être apte à être déplacé en rotation autour dudit premier axe sous l’effet de la houle et générer, en fonctionnement, une énergie mécanique, deux parois adjacentes de la structure étant reliées ensemble par l’intermédiaire d’un flotteur (12; 23,24,25 ; 39a à 39f ; 44 à 47 ; 60 à 66 ; 712 à 723) pour former une structure polygonale présentant un fond (15 ; 60) et une partie supérieure (16 ; 67) en vis-à-vis, le premier volet étant vertical en position de repos, et se comportant comme une barrière mobile qui crée une différence de pression sur la hauteur du volet pour engendrer une énergie mécanique, le dispositif comprenant également des moyens de conversion (8) de l’énergie mécanique des volets en énergie électrique.
  2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ladite deuxième paroi (21) comprend au moins une deuxième ouverture et un deuxième volet (201) monté à l’intérieur de la deuxième ouverture en étant mobile en rotation autour d’un deuxième axe.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l’axe (102 ; 522,532,542) d’un volet est sensiblement parallèle audit fond.
  4. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel lesdits moyens de conversion (9) comprennent, relié à chacun des volets de la structure, au moins un piston (80) entrainé en translation par ledit volet (201).
  5. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4 dans lequel ledit fond est partiellement fermé.
  6. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel ladite structure (2, 3, 4, 5, 7) comporte au moins trois parois (20, 21, 22 ; 30 à 38 ; 40 à 43 ; 50 à 59 ; 700 à 711) reliées entre elles de façon à former une ceinture extérieure, ladite structure étant fermée.
  7. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 6 dans lequel au moins l’une desdites parois est pleine.
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel ladite structure (3, 4, 5, 7) comporte au moins cinq parois reliées entre elles, au moins quatre d’entre elles (30 à 35 ; 40 à 43 ; 50 à 55) formant une ceinture extérieure et au moins l’une d’entre elles (36 à 37 ; 56 à 59) étant placée à l’intérieur de ladite ceinture.
  9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 dans lequel ladite structure supporte au moins une éolienne et/ou une centrale photovoltaïque.
  10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel au moins un flotteur (12,13 ; 62 à 65) de ladite structure et/ou au moins une paroi (10) pourvue d’un volet de ladite structure comporte(nt) un caisson élargi (17,18 ; 62a à 65a ; 103) du côté du fond de ladite structure.
  11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel au moins un des volets de ladite structure présente une forme générale concave, la concavité étant tournée vers l’intérieur de ladite structure.
  12. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 dans lequel le volet a une densité strictement supérieure à 1.
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