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EP1971771A1 - Aerogenerateur a axe horizontal - Google Patents

Aerogenerateur a axe horizontal

Info

Publication number
EP1971771A1
EP1971771A1 EP06709075A EP06709075A EP1971771A1 EP 1971771 A1 EP1971771 A1 EP 1971771A1 EP 06709075 A EP06709075 A EP 06709075A EP 06709075 A EP06709075 A EP 06709075A EP 1971771 A1 EP1971771 A1 EP 1971771A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blades
axis
rotor
wind
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06709075A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nordine Haddjeri
Ocine Hayane
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NHEOLIS (SARL)
Original Assignee
NHEOLIS (SARL)
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 NHEOLIS (SARL) filed Critical NHEOLIS (SARL)
Publication of EP1971771A1 publication Critical patent/EP1971771A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • 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
    • F05B2210/00—Working fluid
    • F05B2210/16—Air or water being indistinctly used as working fluid, i.e. the machine can work equally with air or water without any modification
    • 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
    • F05B2250/00—Geometry
    • F05B2250/20—Geometry three-dimensional
    • F05B2250/23—Geometry three-dimensional prismatic
    • F05B2250/232—Geometry three-dimensional prismatic conical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the present invention relates to an aerogenerator with a horizontal axis.
  • wind turbines have a rotor consisting of blades perpendicular to the transmission axis. These blades generate constraints that are:
  • the device according to the invention makes it possible to remedy these disadvantages or to reduce these constraints: 0 - operation by high wind and starting at low wind speed
  • the device according to the invention converts the kinetic energy of the wind into mechanical energy.
  • the mechanical energy of the rotor can be converted into electrical energy (coupling with an electric generator).
  • the invention can be exploited as a hydraulic turbine by immersing the rotor in a moving body of water. It can be exploited on a principle of driving tide or hydraulic power station.
  • the rotor blades can be composed in any type of materials (metals, composite, wood ).
  • the invention is an aerogenerator with a horizontal axis positioned in the direction of the wind and which consists of a rotor with semi-frustoconical blades twisted, almost parallel to the axis of rotation; a nacelle; a movable structure and a mast carrying the assembly 5 rotor / nacelle / mobile structure.
  • the rotor may consist of two, three or four blades and assembled on a transmission shaft or axis of rotation, (boards 1,2,3,4).
  • the top (the smallest side of the semi-trunk) B2 of diameter D2 is oriented around the axis
  • the blade has an angle of inclination ⁇ (psi) between 10 ° and 16 ° with respect to the axis of rotation of the rotor, (plate 6)
  • the rotor In the case where the rotor consists of three blades, the latter are oriented at an angle of 120 ° relative to each other (plate 2). The blade is fixed at two points to the drive shaft. Fixings are assured 50 by clamping on two hubs secured to the drive shaft (plate 7).
  • the flange at the level of the base Bl is fixed directly on the hub.
  • the flange at the base B2 is mechanically secured to the rear hub through a tabular stiffener.
  • the flaps are oriented to reduce the rotational speed of the rotor.
  • the rotor assembly is supported by two bearings at each end of the drive shaft (boards 2 and 3).
  • bearings are mechanically fixed on a mobile support structure in the shape of "U".
  • the mobile support structure is arranged on a mast.
  • An orientation system of the support structure / rotor assembly is disposed at the top of a mast.
  • the base of the mast is equipped with a base fixed on a massive concrete scrap.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

L'invention concerne un aérogénérateur permettant de générer de l'énergie grâce à la force du vent (ou à un courant d'eau). Il est constitué d'un rotor doté de 2 ; 3 ou 4 pales semi-tronconiques, vrillées, quasi- parallèles à l'axe de rotation qui est horizontal. Il est silencieux, démarre face à un vent de faible vitesse et peut fonctionner par très grand vent. Il nécessite ainsi un mât de très faible hauteur ce qui réduit considérablement l'impact visuel sur le paysage et les perturbations sur l'environnement. Il peut être destiné pour les habitations, maisons individuelles, bateaux, caravanes mais aussi pour les exploitations agricoles ou toutes autres applications nécessitant de l'énergie électrique ou autre.

Description

AEROGENERATEUR A AXE HORIZONTAL
La présente invention concerne un aérogénérateur à axe horizontal. Traditionnellement les aérogénérateurs sont dotés d'un rotor constitué de pales perpendiculaires à l'axe de transmission. Ces pales génèrent des contraintes qui sont :
- arrêt de leur fonctionnement à une vitesse de vent importante, - modification du paysage due à leur structure imposante,
- perturbation de l'environnement,
- nuisances sonores.
Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients ou réduire ces contraintes : 0 - fonctionnement par grand vent et démarrage à faible vitesse de vent
- limitation de l'impact visuel sur le paysage
- limitation des perturbations sur l'environnement
- absence de nuisance sonore.
Le dispositif selon l'invention transforme l'énergie cinétique du vent en énergie 5 mécanique. Ainsi, l'énergie mécanique du rotor peut être transformée en énergie électrique (couplage avec un générateur électrique). L'invention peut être exploitée en tant que turbine hydraulique en immergeant le rotor dans une masse d'eau en mouvement. Elle peut être exploitée sur un principe de marée motrice ou centrale hydraulique. Les pales du rotor peuvent être composées en tout type de matériaux (métaux, 0 composite, bois...).
Le descriptif et des planches présentent et illustrent l'invention.
L'invention est un aérogénérateur à axe horizontal se positionnant dans le sens du vent et qui est constitué d'un rotor doté de pales semi-tronconiques vrillées, quasi-parallèles à l'axe de rotation ; d'une nacelle ; d'une structure mobile et d'un mât portant l'ensemble 5 rotor/nacelle/structure mobile. Le rotor peut être constitué de deux, trois ou quatre pales et assemblées sur un arbre de transmission ou axe de rotation, (planches 1,2,3,4).
Ce paragraphe décrit la forme et la configuration dans l'espace de la pale (planche 6). La forme de la pale de l'invention est semi-tronconique. (planches 1,2,3,4,5,6,7) 30 L'expression du rapport des dimensions de la pale est la suivante :
Pour une hauteur H donné du tronc de cône : -Le diamètre de la base : Dl = 0,25 x H
-Le diamètre du sommet : D2 = 0,083 x H
Considérons cette pale disposée dans l'espace par rapport 35 au repère (x,y,z)-(planche 5, 6).
Le sommet (côté le plus petit du semi-tronc) B2 de diamètre D2 est orienté autour de l'axe
de révolution (y) d'un angle de vrillage β compris entre 20° et 30°, et ce par rapport la base (côté le plus grand du semi-tronc) Bl de diamètre Dl.
Il en résulte une inclinaison de la base Bl d'un angle α= 11° et de la base B2 d'un
40 angle γ= 9° et ce dans le plan (x,y).(planche 6)
La pale présente une inclinaison d'angle ψ (psi) comprise entre 10° et 16° par rapport à l'axe de rotation du rotor, (planche 6)
Si nous schématisons cette inclinaison, considérons l'axe de l'arbre de transmission nommé (R). Dans le cas de figure où le rotor est constitué de deux ou quatre pales, ces 45 dernières sont disposées diamétralement opposées sur l'arbre de transmission (ou axe de rotation), (planches 1,3,4).
Dans le cas de figure où le rotor est constitué de trois pales, ces dernières sont orientées avec un angle de 120° les unes par rapport aux autres (planche 2). La pale est fixée en deux points à l'arbre de transmission. Les fixations sont assurées 50 par bridage sur deux moyeux solidaires de l'arbre de transmission (planche 7).
La bride au niveau de la base Bl, est fixée directement sur le moyeu.
La bride au niveau de la base B2, est solidaire mécaniquement du moyeu arrière grâce à un rigidifîcateur tabulaire.
A l'arrière de chaque pale, (côté sous le vent), se trouve disposé un volet régulateur
55 de vitesse (planche 3). Ce volet assure deux rôles :
1-11 permet de réguler la vitesse de rotation du rotor en variant son angle d'attaque. Angle défini entre le volet et l'axe de rotation du rotor. Considérons que la vitesse du vent maximale est de (x) m/s. Tant que la vitesse du vent évolue entre 2m/s et (x) m/s, les volets régulateurs de vitesse conservent leur position 60 assurant l'exploitation de l'énergie cinétique du vent en sortie de pale.
Une fois que la vitesse du vent est supérieure ou égale à (x) m/s, les volets s'orientent de manière à réduire la vitesse de rotation du rotor.
Au plus le vent souffle fort, au plus le volet réduit son angle d'inclinaison par rapport à la direction du vent.
65 2-11 assure un rôle de pale secondaire, destiné à exploiter l'énergie cinétique du vent en sortie de pale. L'ensemble rotor est supporté par deux paliers à chaque extrémité de l'arbre de transmission (planche 2 et 3).
Ces paliers sont fixés mécaniquement sur une structure de supportage mobile en forme de « U ». La structure de supportage mobile est disposée sur un mât. 70 Un système d'orientation de l'ensemble structure de supportage/rotor est disposé au sommet d'un mât. La base du mât est dotée d'un socle fixé sur un massif en béton ferraillé.

Claims

Revendications
1) Dispositif pour générer de l'énergie grâce à la force du vent caractérisé en ce qui constitue un aérogénérateur formé d'une nacelle (3), d'une structure mobile (4), d'un mat (5) (portant l'ensemble de l' aérogénérateur) et d'un rotor (6) dont les pales (1) sont quasi parallèles à l'axe de rotation (2). L'axe de rotation (2) est horizontal et dans le sens du vent. 5 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les pales (1) du rotor (6) sont de forme semi-tronconiques.
3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rotor (6) peut être doté de deux, trois ou quatre pales (1).
4) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la 10 forme semi-tronconique des pales est telle que, pour une hauteur H donnée du tronc de cône, la base a un diamètre égal à 0,25 fois la hauteur, et le sommet a un diamètre égal à 0,083 fois la hauteur.
5) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que les pales (1) présentent une inclinaison d'angle comprise entre 10° et 16° par rapport à l'axe de 15 rotation du rotor (6).
6) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que les pales (1) sont fixées autour de l'axe de rotation (2) de manière diamétralement opposée pour les rotors (6) à deux ou quatre pales (1). Pour les rotors (6) de trois pales, ces dernières sont fixées et orientées autour de l'axe (2) avec un angle de 120° les unes par rapport 20 aux autres (1).
7) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les pales semi-tronconiques sont orientées autour de l'axe de rotation avec un angle de vrillage.
8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble de l' aérogénérateur est fixé par une structure de supportage mobile (4). 5 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la structure de supportage mobile (4) est soutenue par un mât (5) pivotant et servant de système d'orientation.
EP06709075A 2006-01-12 2006-01-12 Aerogenerateur a axe horizontal Withdrawn EP1971771A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/FR2006/000068 WO2007080234A1 (fr) 2006-01-12 2006-01-12 Aerogenerateur a axe horizontal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1971771A1 true EP1971771A1 (fr) 2008-09-24

Family

ID=37038298

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EP06709075A Withdrawn EP1971771A1 (fr) 2006-01-12 2006-01-12 Aerogenerateur a axe horizontal

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EP (1) EP1971771A1 (fr)
CN (1) CN101449054B (fr)
BR (1) BRPI0621034A2 (fr)
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WO (1) WO2007080234A1 (fr)

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