DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

L'invention concerne le domaine des dispositifs pour convertir l'énergie du vent en énergie électrique, tels que les éoliennes. Une éolienne est un dispositif qui transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique, qui est le plus souvent ensuite transformée en énergie électrique. Les éoliennes produisant de l'électricité sont appelées aérogénérateurs. Ces dispositifs permettent de produire de l'électricité à partir d'une source d'énergie renouvelable (l'énergie cinétique du vent), sans émission de gaz à effet de serre. ETAT DE LA TECHNIQUE

L'énergie éolienne est l'énergie cinétique des masses d'air en mouvement autour du globe. L'énergie éolienne est une forme indirecte de l'énergie solaire : les rayons solaires absorbés dans l'atmosphère entraînent des différences de température et de pression. De ce fait, les masses d'air se mettent en mouvement et accumulent de l'énergie cinétique. Celle-ci peut être transformée et utilisée à plusieurs fins telles que, par exemple, la conversion en énergie mécanique et la production d'énergie électrique. Afin de produire de l'énergie électrique, l'éolienne est en général couplée à un générateur électrique pour fabriquer du courant continu ou alternatif. L'énergie éolienne est une énergie renouvelable qui ne produit pas directement de gaz à effet de serre en phase d'exploitation.

L'énergie électrique ou mécanique produite par une éolienne dépend de trois paramètres principaux : la forme et la longueur de ses pâles, la vitesse du vent et enfin la température qui influe sur la densité de l'air. Notons notamment que, dans la formule de puissance du vent (exprimée en Watt), le facteur vitesse est à la puissance 3.

Les éoliennes présentent habituellement un mât qui porte un axe horizontal autour duquel tournent des pâles entraînées par le vent.

Ces structures de type éolien ont pour inconvénient d'être relativement coûteuses, et présentent une forte probabilité de détérioration notamment en cas de conditions climatiques difficiles (lors de vents violents par exemple). Par ailleurs, les éoliennes de l'art antérieur, généralement dotées de mâts, sont connues pour être inesthétiques, difficiles à intégrer dans l'environnement, interdites en zones urbaines et rejetées de plus en plus par les populations riveraines. En outre, le rendement des éoliennes actuelles est trop faible, ceci étant dû notamment à la nécessité de vents suffisamment forts pour démarrer la rotation des pales et commencer à produire de l'électricité. Ces vents suffisamment forts sont trop rarement observés, ce qui réduit d'autant la durée pendant laquelle l'éolienne fonctionne.

La présente invention vise à pallier au moins l'un des inconvénients susmentionnés.

Il existe en particulier un besoin pour un système de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne qui présente un rendement énergétique amélioré, tout en étant peu coûteux et le cas échéant compatible avec un usage domestique.

RÉSUMÉ DE L'INVENTION

Pour atteindre cet objectif, un aspect de la présente invention concerne un système de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne, le système comprenant :

- un dispositif d'admission comprenant au moins deux tuyères, chaque tuyère s'étendant depuis une première extrémité jusqu'à une seconde extrémité, chaque première extrémité étant configurée pour pouvoir capter un flux d'air dit principal provenant de l'environnement extérieur au système, de préférence quel que soit la direction de propagation du vent, - un dispositif de conversion comprenant au moins :

o une chambre dans laquelle au moins une tuyère débouche par sa seconde extrémité et

o une turbine agencée dans la chambre et associée à un générateur électrique ; et

un dispositif d'évacuation d'air provenant du dispositif de conversion vers l'environnement extérieur au système.

Le système comprend en outre trois tuyères et trois turbines réparties selon une même symétrie de rotation autour d'un axe longitudinal du système, chaque tuyère étant configurée de sorte à guider le flux d'air principal jusqu'à l'une ou l'autre des deux turbines les plus éloignées de la première extrémité de cette tuyère.

Avantageusement, cette disposition des tuyères permet un encombrement réduit. Cette forme des tuyères permet dans le même temps de minimiser les pertes de charge des flux d'air principaux et de capter les vents dans de multiples directions.

Le système est tel que le dispositif de conversion comprend en outre au moins une deuxième turbine, la seconde extrémité de chaque tuyère étant agencée conjointement avec, par exemple en regard de ou à l'aplomb de, une seule turbine pour convertir, en énergie mécanique, l'énergie éolienne du flux d'air principal guidé par cette tuyère.

Ainsi, chaque tuyère est avantageusement associée à un dispositif de conversion, et en particulier à une turbine. En outre, chaque première extrémité de chaque tuyère peut être orientée pour capter un flux d'air principal soufflant dans une direction qui lui est propre. Dès lors, le système permet de produire de l'énergie électrique quelle que soit la direction selon laquelle le vent souffle, et ce en nécessitant une puissance moindre du vent, du fait que chaque turbine peut être de dimensions relativement réduites par rapport à celles des turbines des systèmes actuels.

Ainsi la présente invention propose une solution particulièrement efficace pour améliorer le rendement énergétique amélioré des systèmes de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne, tout en étant peu coûteux.

Des caractéristiques optionnelles de l'invention, qui peuvent être mises en œuvre de façon combinée ou alternative, sont indiquées ci-après : le dispositif d'admission forme un premier compartiment dans lequel les tuyères sont agencées, le dispositif de conversion forme un deuxième compartiment, dont des parois sont formées éventuellement des parois de la chambre, et le dispositif d'évacuation forme un troisième compartiment, le deuxième compartiment étant situé entre le premier compartiment et le troisième compartiment ; les compartiments présentent de préférence des sections transversales de forme et de dimensions sensiblement identiques de sorte qu'un empilement des trois compartiments forme au moins une partie d'une tour éolienne ;

au moins une tuyère est configurée pour guider le flux d'air principal en minimisant les pertes de charge, l'au moins un premier conduit présentant par exemple une forme sensiblement hélicoïdale,

la seconde extrémité de chaque tuyère est agencée en regard d'une seule turbine, la turbine agencée en regard d'une tuyère donnée étant différente de la ou des turbine agencée en regard d'une autre tuyère. Ainsi, chaque turbine est respectivement agencée en regard d'une tuyère.

Le système forme une tour éolienne.

Au moins une turbine et de préférence toutes les turbines sont configurées pour tourner d'un axe de rotation sensiblement vertical. Elles présentent des pales agencées pour tourner autour de cet axe de rotation vertical. La seconde extrémité d'une tuyère présente, selon une section horizontale une surface S1 . Les turbines comportent des pales définissant un diamètre externe qui délimite une surface S2. S1 et S2 sont telles que 0.5 ^* S2<SK2 ^* S2 et de préférence 0.8 ^* S2<SK1 .5 ^* S2 et de préférence 0.8 ^* S2<S1 <1.2 ^* S2. Ainsi tout le flux d'air sortant de la tuyère est récupéré par la turbine.

au moins une tuyère est configurée pour augmenter la vitesse du flux d'air principal, l'au moins une tuyère présentant par exemple une section décroissante depuis sa première extrémité jusque sa seconde extrémité. L'énergie éolienne du flux d'air est ainsi avantageusement densifiée, de préférence de façon passive, par son passage dans la tuyère pour augmenter le rendement de conversion ;

le dispositif d'admission comprend une paroi périphérique comprenant au moins deux entrées depuis chacune desquelles une tuyère s'étend par sa première extrémité. Ainsi, les tuyères sont protégées, par la paroi périphérique, du vent et d'autres dangers pouvant nuire à son intégrité. En outre, la paroi périphérique peut ainsi jouer un rôle de maintien des tuyères ;

le dispositif d'évacuation comprend une paroi périphérique comprenant au moins deux ouvertures, chaque ouverture étant configurée pour successivement :

o évacuer un flux d'air provenant du dispositif de conversion vers l'environnement extérieur au système et

o capter un flux d'air dit secondaire provenant de l'environnement extérieur au système,

en fonction de la direction du vent soufflant sur le système ;

le dispositif d'évacuation comprend au moins un premier conduit s'étendant depuis une première extrémité jusqu'à une seconde extrémité, la première extrémité dudit au moins un premier conduit débouchant dans la chambre du dispositif de conversion à l'aplomb d'au moins une turbine. Plus particulièrement, ledit au moins un premier conduit peut présenter la forme d'un diffuseur configuré pour diminuer la pression d'un flux d'air provenant du dispositif de conversion, l'au moins un premier conduit présentant par exemple une section croissante depuis sa première extrémité jusque sa seconde extrémité. Ainsi, la diminution de la pression du flux d'air créée par chaque premier conduit induit un effet d'aspiration au moins en aval d'une turbine de façon à accroître l'énergie éolienne convertissable par cette turbine. De préférence, le dispositif d'évacuation comprend au moins deux premiers conduits, la première extrémité de chaque premier conduit étant agencée à l'aplomb d'une seule turbine ;

le dispositif d'évacuation comprend en outre au moins un deuxième conduit, chaque deuxième conduit s'étendant depuis une première extrémité jusqu'à une seconde extrémité. La première extrémité d'au moins un deuxième conduit est configurée pour capter un flux d'air dit secondaire provenant de l'environnement extérieur au système. Chaque deuxième conduit est configuré de sorte que le dispositif de conversion débouche dans ledit au moins un deuxième conduit entre sa première extrémité et sa seconde extrémité. De préférence, le dispositif d'évacuation comprend au moins deux deuxièmes conduits, chaque deuxième conduit étant agencé à l'aplomb d'une turbine. Ainsi, un flux d'air dit secondaire, provenant de renvironnement extérieur au système et se propageant dans un deuxième conduit, crée une diminution de pression au niveau de l'embouchure correspondante du dispositif de conversion dans le deuxième conduit. Par voie, un effet d'aspiration est créé qui vient accroître l'énergie éolienne convertissable par la turbine située à l'aplomb de cette embouchure. En outre, ledit au moins un deuxième conduit peut être configuré pour augmenter la vitesse du flux d'air secondaire. Pour ce faire, l'au moins un deuxième conduit présente par exemple une section décroissante depuis sa première extrémité jusqu'à sa seconde extrémité. La diminution de pression liée à la propagation d'un flux d'air secondaire dans un deuxième conduit de ce type est ainsi avantageusement accrue. Par ailleurs, le dispositif de conversion peut déboucher dans un deuxième conduit par l'intermédiaire d'un premier conduit. Le système selon cette dernière caractéristique permet de bénéficier d'une synergie entre la diminution de pression liée à la propagation d'un flux d'air principal à travers un diffuseur en tant que premier conduit, et la diminution de pression liée à la propagation d'un flux d'air secondaire dans un deuxième conduit, pour accroître encore l'énergie éolienne convertissable par les turbines ;

- les premières extrémités des tuyères sont réparties selon une symétrie de rotation autour d'un axe longitudinal du système. Ainsi, le système peut être apte à capter un flux d'air quel que soit la direction du vent soufflant sur le système ;

- au moins une ouverture est située à l'aplomb d'une première extrémité de chaque tuyère et les premières extrémités des tuyères sont réparties selon une symétrie de rotation autour d'un axe longitudinal du système. Ainsi, l'effet d'aspiration lié à la propagation du flux secondaire a lieu dès lors que la direction du vent entrant dans la tuyère et la direction du vent entrant dans l'ouverture sont les mêmes, ce qui est généralement le cas ; et

D'autres caractéristiques optionnelles de l'invention, qui peuvent être mises en œuvre de façon combinée ou alternative, sont indiquées ci-après :

- le système peut comprendre :

o un même nombre d'entrées, de tuyères, ainsi que de turbines ; ou o un même nombre d'entrées, de tuyères, de turbines et de premiers conduits : ou o un même nombre d'entrées, de tuyères, de turbines, de premiers conduits et de deuxièmes conduits, le système comprenant par exemple un même nombre de deuxièmes conduits et d'ouvertures ;

- le système peut comprendre trois turbines ou plus ;

- les turbines peuvent être disposées dans un même plan horizontal ;

- le système peut comprendre en outre au moins un clapet configuré conjointement avec une tuyère correspondante pour s'ouvrir lorsque la pression de l'air à l'intérieur de la tuyère est supérieure à une valeur seuil prédéfinie. Au moins un clapet est configuré pour revenir dans sa position de fermeture par gravité, l'au moins un clapet comprenant par exemple une masse sur son extrémité libre. En alternative ou en combinaison, au moins un clapet est configuré pour revenir à sa position de fermeture par rappel élastique, assuré par exemple au moyen d'un ressort de rappel ;

- le système peut comprendre en outre une première paroi séparant sensiblement horizontalement le dispositif d'admission et le dispositif de conversion, et dans laquelle la seconde extrémité de chaque tuyère constitue une embouchure ;

- le système peut comprendre en outre une seconde paroi séparant sensiblement horizontalement le dispositif de conversion et le dispositif d'évacuation, et dans laquelle la première extrémité de chaque premier conduit constitue une embouchure ;

- le système peut comprendre en outre au moins deux générateurs électriques, chaque générateur électrique étant agencé, par exemple dans le dispositif de conversion, conjointement avec une turbine ; et

- au moins une entrée peut comprendre un dispositif de filtrage disposé au niveau de la paroi périphérique et configuré pour filtrer le flux d'air lors de son introduction dans le premier compartiment à travers ladite entrée. Au moins une ouverture peut comprendre un dispositif de filtrage disposé au niveau de la paroi périphérique et configuré pour filtrer le flux d'air lors de son introduction dans le troisième compartiment à travers lesdites ouvertures. Les dispositifs de filtrage peuvent respectivement et indépendamment comporter un dispositif de chauffage.

Selon un autre aspect, l'invention concerne une tour éolienne comprenant une coiffe, une fondation et un système de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne tel qu'introduit ci-dessus, le système étant situé entre la fondation et la coiffe. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels :

- la figure 1 illustre une vue en transparence d'une tour éolienne selon le deuxième aspect de l'invention comprenant un système selon un mode de réalisation du premier aspect de l'invention, et

- la figure 2 illustre une vue en coupe transversale du dispositif d'évacuation du système selon un mode de réalisation du premier aspect de l'invention.

Les dessins joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ces dessins sont des représentations schématiques et ne sont pas nécessairement à l'échelle de l'application pratique.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION

Par la suite, le dispositif d'admission 1 peut également être appelé 'premier compartiment' ou 'chambre d'entrée d'air' ; le dispositif de conversion 2 peut également être appelé 'deuxième compartiment' ou 'compartiment turbine/générateur' ; le dispositif d'évacuation 3 peut également être appelé 'troisième compartiment' ou 'chambre d'évacuation d'air'.

On entend par 'effet Venturi', la formation d'une dépression dans une zone où les particules d'un fluide en mouvement sont accélérées. D'après la conservation du débit, S1 x v1 = S2 x v2 (ou S1 , S2 représentent des sections entrée/sortie et v1 , v2 représentent des vitesses entrée/sortie).

On entend pour la suite de la description et des revendications par tuyère un élément de canalisation profilé qui dirige un flux d'air vers une turbine

En référence à la figure 1 , selon un mode de réalisation du deuxième aspect de l'invention, la tour éolienne 100 comprend de préférence une coiffe 1 1 , une paroi périphérique 12, et une fondation 13. La paroi périphérique 12 se présente sous une forme générale cylindrique. Selon un autre mode de réalisation, la tour 100 peut présenter une section polygonale, par exemple hexagonale. La tour 100 peut présenter une hauteur, s'étendant selon un axe vertical 17, de préférence comprise entre 1 et 20 mètres, et une largeur moyenne, s'étendant selon un axe horizontal, comprise entre 0,5 et 10 mètres. La coiffe 1 1 peut prendre une forme pyramidale telle qu'illustrée sur la figure 1 ou une forme plane. Notamment lorsqu'un système 0 comprend une coiffe 1 1 plane, un deuxième système 0 peut lui être superposé.

La figure 1 illustre également un système 0 de production d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne selon le premier aspect de l'invention équipant la tour éolienne 100.

Le système 0 peut comprendre trois compartiments.

Le premier compartiment comprend un dispositif d'admission 1 d'air.

Le deuxième compartiment comprend un dispositif de conversion 2 de l'énergie éolienne en énergie électrique. Plus particulièrement, le dispositif de conversion 2 comprend au moins deux, de préférence trois, turbines 6 pour convertir l'énergie éolienne en énergie mécanique et au moins un générateur électrique 7 pour convertir l'énergie mécanique des turbines 6 en énergie électrique. De préférence, chaque turbine 6 est associée à un générateur électrique 7. Sur l'exemple illustré les turbines 6 sont configurées pour tourner d'un axe de rotation vertical. Elles présentent des pales agencées pour tourner autour de cet axe de rotation vertical.

Le troisième compartiment comprend un dispositif d'évacuation 3 d'air. Le système 0 ou la tour éolienne 100 peut comprendre en outre un compartiment technique 4 de préférence situé sous les autres compartiments du système 0. Ce compartiment technique 4 peut loger l'électronique, et notamment l'électronique de puissance, nécessaire à la transmission de l'énergie électrique produite dans un réseau de distribution domestique ou global.

La chambre d'entrée d'air 1 peut comprendre plusieurs entrées 8 d'air au niveau de sa paroi périphérique 12. Ces entrées 8 communiquent avec l'intérieur de la chambre d'entrée d'air 1 permettant au vent d'être capté et de pénétrer depuis l'extérieur jusqu'à l'intérieur dudit système 0.

Les entrées 8 ont une hauteur, s'étendant selon l'axe vertical 17, de préférence supérieure à 10 cm. Les entrées 8 ont une largeur, s'étendant selon l'axe horizontal, de préférence supérieure à 10 cm.

Chaque entrée 8 peut comprendre un dispositif de filtrage 16, tel qu'une grille, disposé au niveau de la paroi périphérique 12 et configuré pour filtrer le vent lors de son introduction dans la chambre d'entrée d'air 1 . Chaque grille 16 peut plus particulièrement être disposée au niveau de la paroi périphérique 12, sans toutefois y affleurer nécessairement. Les grilles 16 empêchent tout élément solide, tel qu'un oiseau ou un objet porté par le vent, de pénétrer à l'intérieur du système 0. Les grilles 16 permettent ainsi d'éviter l'introduction de projectiles de provenance extérieure, et pouvant être à l'origine de dégradations importantes du système 0, et notamment de ses turbines 6.

Selon un mode de réalisation particulier, les grilles 16 peuvent être chauffées. Le chauffage des grilles 16 permet d'éviter tout phénomène de congélation qui obstruerait une entrée 8 et empêcherait le flux d'air de circuler.

Avantageusement, les entrées 8 sont disposées de sorte à capter du vent quelle que soit sa direction de propagation. Le système 0 comprend de préférence trois entrées 8 réparties symétriquement selon un plan horizontal. Une même distance et un même angle séparent deux entrées 8 premières voisines entre elles.

Chaque entrée 8 débouche dans une tuyère 5. Ces tuyères 5 sont disposées à l'intérieur de la paroi périphérique 12 dans la chambre d'entrée d'air 1 . Ainsi, au moins un flux d'air dit principal peut être capté par une tuyère 5 quelle que soit la direction de propagation du vent.

Chaque tuyère 5 s'étend depuis une première extrémité 51 , dans laquelle débouche une entrée 8, jusqu'à une seconde extrémité 52. Chaque tuyère 5 est de préférence configurée pour guider le flux d'air principal en minimisant les pertes de charge. Cette minimisation peut passer entre autres par une configuration des tuyères 5 permettant de minimiser la turbulence des flux d'air principaux s'y propageant. La seconde extrémité 52 de chaque tuyère 5 est agencée conjointement avec une seule turbine 6, de sorte à déboucher dans le compartiment turbine/générateur 2, de préférence en vis-à-vis de, en regard de ou à l'aplomb de, une unique turbine 6 sur lesdites au moins deux turbines 6.

Le système 0 peut comprendre de préférence trois entrées 8, trois tuyères 5 et trois turbines 6.

Chaque turbine 6 peut être agencée à l'aplomb d'une unique entrée 8. Chaque tuyère 5 peut être configurée de sorte à guider le flux d'air principal depuis l'entrée 8 qui lui est associée jusqu'à l'une ou l'autre des deux turbines 6 non agencées à l'aplomb de ladite entrée 8. Cette configuration peut être obtenue notamment en donnant une forme sensiblement hélicoïdale à chaque tuyère 5. Les trois tuyères 5 peuvent ainsi être des portions d'hélices sensiblement circulaires et partageant sensiblement le même axe 17. Leur encombrement en est avantageusement réduit. Cette forme des tuyères 5 permet dans le même temps de minimiser les pertes de charge des flux d'air principaux. Les tuyères 5 peuvent présenter les mêmes formes et dimensions. Les tuyères 5 peuvent chacune présenter une section de forme polygonale (triangulaire, rectangulaire ou hexagonale) ou circulaire ou oblongue ou de toute autre forme. Chaque tuyère 5 peut être configurée pour augmenter la vitesse du flux d'air principal. Pour ce faire de façon passive, chaque tuyère 5 peut présenter une section décroissante depuis sa première extrémité 51 jusque sa seconde extrémité 52. Par exemple, la surface de la section de la première extrémité 51 est comprise entre 1 ,5 m ² et 0,30 m ² et la surface de la section de la seconde extrémité 52 est comprise entre 1 ,4 m ² et 0,20 m ² . Ainsi, le rapport de la surface de la section de la tuyère 5 au niveau de sa première extrémité 51 sur la surface de la section de la tuyère 5 au niveau de sa deuxième extrémité 52 peut être supérieur à 1 , de préférence supérieur ou égal à 4,5. De préférence, la longueur de chaque tuyère 5 est inférieure au produit de la surface de sa première extrémité 51 par un facteur compris entre 2 et 3. Le flux d'air principal se propageant dans une tuyère 5 est ainsi accéléré par effet Venturi. L'énergie cinétique du flux d'air principal est ainsi avantageusement accrue, de façon passive, par son passage dans la tuyère 5, avant d'atteindre la turbine 6 associée à la tuyère 5. Un premier effet Venturi est donc ainsi généré qui permet d'augmenter le rendement de conversion.

Les turbines 6 peuvent présenter un même diamètre. De préférence, le diamètre de la seconde extrémité 52 d'une tuyère est sensiblement égal au diamètre de la turbine 6 qui lui est associée.

Selon une variante, un ensemble tuyère 5/turbine 6 peut être dimensionné différemment d'un autre ensemble tuyère 5/turbine 6, par exemple pour prendre en compte l'existence de vents dominants sur le site d'édification de la tour éolienne 100.

L'exploitation de l'effet Venturi en sortie des tuyères 5 permet de faire fonctionner les turbines 6 avec des vents ayant une vitesse inférieure à la vitesse minimale nécessaire au démarrage des turbines 6 non carénées. Avantageusement, en augmentant, par le premier effet Venturi susmentionné, la vitesse du flux d'air principal, il est possible de réduire le diamètre de la turbine 6 et augmenter sa vitesse de rotation (en termes de nombre de tours de ses pales par minute), en réduisant l'énergie dissipée par frottements et l'usure des engrenages, tout en maintenant, voire en augmentant, le rendement de conversion.

Plus particulièrement, chaque tuyère 5 permet l'obtention d'un rapport supérieur ou égal à 1 entre la vitesse naturelle du vent extérieur et la vitesse du flux d'air principal se propageant dans cette tuyère 5, par effet Venturi. Cette disposition permet de faire tourner les pales d'une turbine 6 avec des vents extérieurs plus faibles que ceux requis jusqu'ici, c'est-à-dire avec des vents extérieurs ayant une vitesse inférieure à 20 km/h, voire inférieure à 15 km/h. Sachant que, quel que soit le site d'édification de la tour, les vents faibles à très faibles y sont généralement majoritaires, la durée de fonctionnement des turbines 6 est avantageusement augmentée en rendant possible l'exploitation de vents inférieurs au seuil de démarrage des turbines non carénées. Ainsi, le système 0 permet de générer en moyenne une puissance de 300 W pendant 6 à 10 heures au lieu d'une puissance de 300 W pendant 3 heures, ce qui en fait notamment un système mieux adapté à un usage domestique.

Le système 0 est ainsi tel qu'un flux d'air principal est capté et accéléré quelle que soit la direction du vent. Au moins une turbine 6 est susceptible de tourner de sorte que le générateur électrique 7 qui lui est associé produise de l'énergie électrique, quel que soit l'état de fonctionnement ou d'arrêt des autres turbines 6.

Chaque tuyère 5 peut comprendre un clapet 53 de sécurité permettant une évacuation d'air depuis l'intérieur de la tuyère 5 jusqu'à l'intérieur de la chambre d'entrée d'air 1 . Lorsque le clapet 53 est en position de fermeture, la tuyère 5 ne communique pas avec la chambre d'entrée d'air 1 . Lorsque le clapet 53 est en position d'ouverture, l'air compris à l'intérieur de la tuyère 5 peut en sortir et être évacué dans la chambre d'entrée d'air 1 .

Avantageusement, le clapet 53 est configuré de sorte à s'opposer au passage du flux d'air principal depuis l'intérieur de la tuyère 5 jusque dans la chambre d'entrée d'air 1 , lorsque le flux d'air principal est d'une énergie inférieure à une valeur seuil prédéterminée ; le clapet 53 est en outre configuré de sorte à laisser passer le flux d'air principal depuis l'intérieur de la tuyère 5 jusque dans la chambre d'entrée d'air 1 , lorsque le flux d'air principal est d'une énergie supérieure à ladite valeur seuil prédéterminée

Selon un mode de réalisation de l'invention, le clapet 53 est maintenu en position de fermeture grâce à une masse 54 située sur l'extrémité libre du clapet 53. La masse 54 a un poids et une position déterminés notamment en fonction de l'orientation de la tuyère 5 au niveau auquel le clapet 53 est agencé. Par exemple, la tuyère 5 présente à ce niveau une inclinaison sensiblement égale à 45° par rapport à l'horizon. Sans aucune force additionnelle exercée sur le clapet 53, il est naturellement maintenu en position de fermeture par la force de gravité liée à son poids et à celle de la masse 54. Selon une alternative non représentée, le clapet 53 peut être maintenu dans sa position de fermeture par une force élastique. Pour ce faire, le clapet 53 peut coopérer avec un ressort de rappel.

Le clapet 53 est ainsi configuré pour constituer un dispositif de sécurité, autorisant une évacuation partielle du flux d'air principal depuis la tuyère 5 vers la chambre d'entrée d'air 1 lorsque la pression exercée par le flux d'air principal sur la tuyère 5, et donc sur le clapet 53, est supérieure à une valeur seuil prédéterminée. Avantageusement, cette valeur seuil est déterminée pour correspondre à une pression exercée par un flux d'air principal se propageant à une vitesse sensiblement égale à 90km/h ; cette vitesse étant le seuil de tolérance généralement admis pour les turbines 6.

Cette valeur limite de vitesse peut être repoussée, par exemple en utilisant un aérogénérateur capable d'élargir et d'optimiser le champ de génération de puissance des vents faibles à très faibles jusqu'aux vents forts à très forts. Un tel aérogénérateur peut en outre permettre à chaque instant un débrayage des bobines, par exemple en cas d'une surcharge, pour éviter des dégradations et par conséquent des opérations de maintenance. Notons que la présente invention est compatible avec ce type d'aérogénérateur(s).

Quoiqu'il en soit, le clapet 53 constitue donc un dispositif de sécurité protégeant notamment les turbines 6 d'un flux d'air principal suffisamment violent pour les endommager.

Selon un mode de réalisation non représenté, au moins une turbine additionnelle peut être disposée à l'intérieur du compartiment 2, de sorte à pouvoir être mise en mouvement par une partie du flux d'air principal détournée depuis une tuyère 5 jusque dans la chambre d'entrée d'air 1 , et donc évacuée par l'ouverture d'un clapet 53 de sécurité.

Le premier compartiment 1 et le deuxième compartiment 2 sont séparés sensiblement horizontalement par une paroi 14, par exemple métallique. Cette paroi 14 peut constituer une paroi de la chambre du dispositif de conversion 2.

Selon un mode de réalisation représenté en figure 1 , les conduits d'orientation d'air 5 débouchent directement dans le compartiment turbine/générateur 2 par leur seconde extrémité 52. Chaque embouchure est avantageusement disposée face à une turbine 6 qui lui est associée, de sorte que chaque flux d'air principal, éventuellement accéléré par effet Venturi, puisse faire tourner les pales d'une turbine 6. En complément ou en alternative, la seconde extrémité de chaque tuyère 5 peut être prolongée par une pièce annulaire configurée pour pouvoir y loger sensiblement horizontalement et étroitement une turbine 6. La pièce annulaire peut alors constituer une paroi d'une chambre du dispositif de conversion 2. Cette configuration permet de mettre en communication directe la totalité du flux d'air principal avec la turbine 6, et d'augmenter ainsi le rendement de conversion. En effet, en l'absence de cette pièce annulaire, une partie du flux d'air principal est dispersée dans le compartiment turbine/générateur 2, ce qui représente une perte de charge.

Le dispositif d'évacuation d'air 3, aussi appelé 'chambre d'évacuation d'air', de la tour éolienne 100 va maintenant être décrit en détail en référence aux figures 1 et 2.

La chambre d'évacuation d'air 3 peut être séparée sensiblement horizontalement du compartiment turbine/générateur 2 par une paroi 15, par exemple métallique. Cette paroi 15 peut constituer une paroi de la chambre du dispositif de conversion 2. La paroi 15 comporte des embouchures au travers desquelles le flux d'air principal passe dans le troisième compartiment.

La chambre d'évacuation d'air 3 comprend des ouvertures 18 agencées, de préférence au niveau de la paroi périphérique 12 de la tour éolienne 100, pour permettre l'entrée ou la sortie de flux d'air dits secondaires depuis ou vers l'extérieur de la tour éolienne 100, respectivement. Ces ouvertures 18 peuvent comprendre des grilles 16. Ces grilles 16 sont par exemple de même nature, de même forme et dimensions, et ont potentiellement la même fonction que les grilles 16, décrites plus haut, agencées conjointement avec les entrées 8.

Selon le mode de réalisation du système 0 tel qu'illustré sur les figures 1 et 2, la chambre d'évacuation d'air 3 peut comprendre au moins un premier conduit 9 s'étendant depuis une première extrémité 91 jusqu'à une seconde extrémité 92. La première extrémité 91 de chaque premier conduit 9 débouche dans le compartiment turbine/générateur 2. Un unique premier conduit 9 peut être agencé à l'aplomb de l'ensemble des turbines 6. En alternative, le système comprend autant de premiers conduits 9 que de turbines, et la première extrémité 91 de chaque premier conduit 9 est agencée à l'aplomb d'une turbine 6 qui lui est associée. La première extrémité 91 de chaque premier conduit 9 peut être circulaire. Elle peut éventuellement être un prolongement de la pièce annulaire dans laquelle est logée la turbine 6.

Chaque premier conduit 9 peut en outre présenter la forme d'un diffuseur. Il présente par exemple une section croissante depuis sa première extrémité 91 jusque sa seconde extrémité 92. La première extrémité 91 de chaque diffuseur est d'une surface inférieure à la surface de la deuxième extrémité 92. Chaque diffuseur est ainsi configuré pour diminuer la pression d'un flux d'air provenant du dispositif de conversion 2.

Ainsi, une diminution de la pression du flux d'air principal est créée par effet Venturi en sortie de chaque diffuseur, ce qui induit une aspiration du flux d'air principal en aval de la turbine 6 qui lui est associée et un accroissement de l'énergie éolienne convertissable par cette turbine 6. Un deuxième effet Venturi est donc ainsi généré qui permet d'augmenter le rendement de conversion.

En alternative ou en complément, le dispositif d'évacuation 3 peut comprendre au moins un deuxième conduit 10. Chaque deuxième conduit 10 s'étend depuis une première extrémité 101 jusqu'à une seconde extrémité 102. La première extrémité 101 de chaque deuxième conduit 10 est de préférence située en vis-à-vis d'une ouverture 18. Chaque deuxième conduit 10 est configuré de sorte que le dispositif de conversion 2 débouche dans le deuxième conduit 10, éventuellement par l'intermédiaire d'un premier conduit 9, entre la première extrémité 101 et la seconde extrémité 102 du deuxième conduit 10. Un premier conduit 9 et un deuxième conduit 10 qui lui est associé peuvent constituer une pièce d'un seul tenant.

Ainsi, un flux d'air secondaire, provenant de l'environnement extérieur au système 0 et se propageant dans un deuxième conduit 10, permet de créer une diminution de pression au niveau de l'embouchure correspondante du dispositif de conversion 2 dans le deuxième conduit 10. Par voie, un effet d'aspiration est créé qui vient accroître l'énergie éolienne convertissable par la turbine 6 située à l'aplomb de cette embouchure.

En outre, chaque deuxième conduit 10 peut être configuré pour augmenter la vitesse du flux d'air secondaire s'y propageant. Pour ce faire de façon passive, chaque deuxième conduit présente par exemple une section décroissante depuis sa première extrémité 101 jusqu'à sa seconde extrémité 102. La diminution de pression liée à la propagation d'un flux d'air secondaire dans un deuxième conduit 10 de ce type est ainsi avantageusement accrue par l'accélération du flux d'air secondaire se propageant dans ce deuxième conduit 10.

Un troisième effet Venturi est donc ainsi généré qui permet d'augmenter le rendement de conversion.

Les deuxième et troisième effets Venturi peuvent a minima être additionnés entre eux, lorsque le dispositif de conversion 2 débouche dans un deuxième conduit 10 par l'intermédiaire d'un premier conduit 9. Un effet de synergie entre ces deux effets Venturi peut être escompté, par exemple, du fait qu'ils peuvent contribuer à créer une circulation d'air tourbillonnante dans le troisième compartiment.

En outre, le premier effet Venturi et l'un au moins des deuxième et troisième effets Venturi peuvent a minima être additionnés entre eux, notamment lorsque l'ouverture 18 par laquelle le flux d'air secondaire pénètre dans le troisième compartiment est située à l'aplomb de la première extrémité 51 de la tuyère 5 dans laquelle le flux d'air principal est capté. De la sorte, effectivement, un vent extérieur soufflant sur la tour éolienne 100 selon une direction sensiblement orientée vers la première extrémité 51 de ladite tuyère 5 et vers ladite ouverture 18 crée à la fois un flux d'air principal et un flux d'air secondaire dans le système 0 ; si la turbine 6 au niveau de laquelle le flux d'air principal est guidé par la tuyère 5 est associée à un premier conduit 9 par l'intermédiaire du deuxième conduit 10 à travers lequel le flux secondaire se propage, l'accélération par effet Venturi du flux d'air principal dans la tuyère 5 et la diminution de pression liée aux deuxième et troisième effets Venturi se combinent de façon synergique pour accroître l'énergie éolienne convertissable par la turbine 6 associée à la tuyère 5.

La mise en rotation d'une turbine 6 vers laquelle aucun flux d'air principal n'est guidé du fait que le vent souffle dans une direction opposée à celle selon laquelle est orientée la première extrémité 51 de la tuyère 5 qui lui est associée, peut être observée du fait de la circulation d'un flux d'air secondaire dans le troisième compartiment de la tour éolienne 100, si cette circulation permet de créer une dépression suffisante pour aspirer de l'air depuis l'extérieur dans ladite tuyère 5 ; autrement dit si cette dépression permet de créer un flux d'air principal en aspirant l'air depuis le premier compartiment vers le deuxième compartiment.

Par ailleurs, un quatrième effet Venturi peut être obtenu, ou est obtenu par construction, de la façon illustrée sur la figure 2. Ce quatrième effet Venturi est dû à la circulation du vent extérieur autour de l'obstacle que la tour éolienne 100, et en particulier sa paroi périphérique 12, constitue pour ce vent. En effet, une partie du vent non captée par la tour éolienne 100 est détournée de part et d'autre de la paroi périphérique 12 de la tour éolienne, ce qui crée, de façon connue (par exemple de la même façon qu'une aile d'avion), une dépression de l'air à l'opposé de la partie de paroi périphérique 12 sur laquelle le vent souffle. La propagation du vent autour de, dans et depuis la périphérie extérieure 12 est illustrée par des flèches sur la figure 2. Cette dépression contribue à attirer l'air compris dans le troisième compartiment vers l'extérieur de la tour éolienne 100 à travers au moins une ouverture 18, et par voie contribue à augmenter l'énergie cinétique du flux d'air principal, voire également du flux d'air secondaire notamment lorsqu'une deuxième extrémité 102 d'un deuxième conduit 10 dans lequel circule le flux d'air secondaire est agencée en vis-à-vis d'une des ouvertures 18 située à l'opposé de la partie de paroi périphérique 12 sur laquelle le vent souffle. Cet effet peut également être qualifié d'effet Venturi. Il s'agit donc du quatrième effet Venturi dont le système 0 peut bénéficier pour augmenter le rendement de conversion. Ce quatrième effet Venturi est obtenu de façon indépendante et est complémentaire des trois autres effets Venturi décrits plus haut.

Ainsi, le système 0 permet d'exploiter jusqu'à quatre effets Venturi complémentaires, voire synergiques, entre eux : un premier effet Venturi lié à la circulation du flux d'air principal dans la tuyère 5 de section variable, un deuxième effet Venturi lié à la circulation du flux d'air principal dans le premier conduit 9 en tant que diffuseur, un troisième effet Venturi lié à la circulation du flux d'air secondaire dans le deuxième conduit 10, et un quatrième effet Venturi lié à la circulation du vent autour de la tour éolienne 100. Ces quatre effets Venturi vont contribuer à augmenter significativement le rendement en puissance de l'éolienne. Des performances optimisées sont ainsi atteintes. Par exemple, avec une turbine 6 de 1 ,2 m de diamètre, les performances peuvent être multipliées par 4 ; avec une turbine 6 de 2,4 m de diamètre, les performances peuvent être multipliées par 16.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tout mode de réalisation entrant dans la portée des revendications. En particulier, le système pourra avantageusement être adapté en taille au site d'exploitation, en fonction de la force du vent et des besoins de l'utilisateur.

REFERENCES

1 Dispositif d'admission

2 Dispositif de conversion

3 Dispositif d'évacuation

4 Compartiment technique

5 Tuyère : 51 = 1 ère extrémité, 52 = 2nde extrémité, 53 = clapet

6 Turbine

7 Générateur électrique

8 Entrée

9 Premier conduit / Diffuseur : 91 = 1 ère extrémité, 92 = 2nde extrémité

10 Deuxième conduit : 101 = 1 ère extrémité, 102 = 2nde extrémité

1 1 Coiffe

12 Paroi périphérique/carénage

13 Fondation

14 Première paroi

15 Deuxième paroi

16 Dispositif de filtrage/Grille

17 Axe longitudinal

18 Ouverture