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Pour satisfaire les besoins en énergie de petites exploitations isolées, telles que fermes, scieries en montagne, placers, etc.. l'éolienne présente un intérêt évident.
Malheureusement, on se heurte à des difficultés provenant surtout de l'insuffisante productivité de l'éolienne lorsque le vent est faible ou nul, combinée aux inconvénients bien connus de tout système d'accumulation d'énergie.
En général, on demande à l'éolienne de transformer l'énergie mé- canique de l'air en énergie électrique. Or on n'utilise pas toujours la to- talité de l'énergie sous forme électrique. La cuisine, le chauffage, et bien d'autres usages conduisent à dégrader l'énergie électrique, ce qui est peu économique puisqu'un KW/h ne donne que 860 Kilo calories théoriquement (pratiquement 700 à 750).
En outre, l'accumulation électrique étant très onéreuse, on recourt à l'accumulation thermique quand c'est possible au moyen de chauffe-eau et radiateurs à accumulation, mais ces appareils sont assez coûteux;
L'invention vise à une utilisation plus rationnelle de l'énergie fournie par une roue éolienne et, à cet effet, elle a pour objet la combi- naison d'une éolienne et d'une pompe à chaleur actionnée par une fraction de l'énergie fournie par l'éolienne.
L'énergie calorifique est ainsi produite directement avec un ren- dement bien meilleur que par une dégradation de l'énergie électrique en énergie thermique ; on sait, en effet, que pour un KW/h dépensé sur l'arbre du compresseur d'une pompe à chaleur, celle-ci peut aisément fournir 3. 000 calories, soit quatre fois plus que par dégradation directe.
Le prix de la pompe à chaleur est compensé en grande partie, si- non en totalité, par l'économie faite sur les chauffe-eau qui sont suppri- més, sur les radiateurs qui n'ont plus lieu d'être à accumulation, sur le générateur d'électricité et la batterie d'accumulateurs qui sont plus petits, etc...
On voit qu'en admettant que 50% de l'utilisation ait lieu sous forme électrique, et 50% sous forme thermique, l'emploi de la pompe à chaleur en combinaison avec l'éolienne peut doubler le rendement global de celle-ci pour une dépense peu ou point majorée.
Suivant les conditions locales des installations, la pompe à chaleur peut être établie pour pomper des calories d'une nappe liquide, ou bien, so- lution préférable, dans le vent, caronaalors cet avantage que la quantité de chaleur qu'on peut pomper et l'énergie fournie par l'éolienne croissent simultanément avec la vitesse du vent.
Bien que la pompe à chaleur puisse être entraînée par un moteur qui lui soit propre et alimenté par le générateur électrique mû par l'éo- lienne, il est préférable pour un meilleur rendement de l'installation qu'il existe entre l'arbre de l'éolienne et celui de la pompe à chaleur une transmission permettant à l'éolienne d'entraîner la pompe à chaleur.
Il est en outre particulièrement avantageux de disposer au moins certains des organes de la pompe à chaleur dans le moyeu de la roue éolienne, en particulier l'échangeur de chaleur, car on dispose alors d'eau chaude sous pression puisque l'échangeur se trouve alors à une dizaine de mètres du sol; quand cet éohangeur est en même temps l'évaporateur d'une pompe à chaleur à circuit fermé il se trouve exposé en plein vent de sorte qu'on peut en ré- duire les dimensions.
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Dans une réalisation préférée de l'invention, la pompe à chaleur toute entière est installée dans le moyeu d'une roue éolienne et son arbre est accouplé directement à celui de la roue.
A titre d'exemples nullement limitatifs on a représenté schémati- quement sur le dessin ci-joint deux formes de réalisation du groupe éolien- ne-pompe à chaleur.
Dans ce dessin: la fig. 1 est une vue en élévation de la partie supérieure d'une éolienne dont le carénage est représenté en coupe horizontale et renferme une pompe à chaleur à circuit fermé; la figure 2 est une vue analogue à la fig.l d'un groupe à pompe à chaleur à circuit ouvert
Dans l'exemple représenté à la fig. 19 le groupe roue éolienne- pompe à chaleur comprend une roue éolienne ordinaire 1 du type "sous-le-vent" dont l'arbre 2 repose dans des paliers 3 d'un support 4 porté par l'extré- mité supérieure d'un pylône 5 et capable de tourner autour de l'axe de ce py- lone.
En avant de la roue 1 se trouve un carénage ou moyeu creux 6 à double paroi 7,8, dont celle extérieure 7 est profilée aérodynamiquement. A l'en- trée de ce carénage 6 est disposé un évaporateur 10 faisant partie d'une pompe à chaleur de type connu dont le compresseur 11 est fixé sur le palier 3 le plus éloigné de la roue 1 et relié par une transmission 12 à l'arbre 2 de la roue éolienne.
En bout de ce dernier est calé un ventilateur 13 disposé en arrière de l'évaporateur 10.L'espace 14 compris entre les deux parois 7 et 8 du carénage 6 renferme le condenseur 15 de la pompe à chaleur, relié d'une part par un tuyau 16 au refoulement du compresseur 11 et, d'au- tre part, à un compartiment 17 ménagé dans le nez et à la partie inférieure du carénage 6 ; untuyau 18 relie la sortie de l'évaporateur 10 au compres- seur 11. L'espace 14 contient en outre l'eau à chauffer et est relié par des tuyauteries 14a et 14b, logées à l'intérieur du pylône 5, d'une part, à une source 14c de refoulement d'eau et, d'autre part, à un circuit de dis- tribution d'eau chaude.
Un joint tournant, non représenté, est disposé en un point approprié de la tuyauterie 14a La tuyauterie 14b, elle, débouche dans un réservoir annulaire 14d ménagé à la partie supérieure du pylône et dans lequel pénètre de façon à pouvoir tourner autour de l'axe du pylône un tuyau 14e venant de la partie inférieure de l'espace 14.
L'arbre 2 de la roue éolienne est, en outre, de façon connue, re- lié par pignons coniques 19, 20 à un arbre rotatif coaxial au pylône et des- cendant jusqu'à son pied pour entraîner un générateur électrique, ou toute autre machine, Le tuyau 14a passe alors à l'intérieur de cet arbre rotatif et le dit joint tournant est, de préférence, disposé au-dessus du pignon 20.
L'éolienne fonctionne absolument de la même manière habituelle, mais son arbre 2 entraîne en plus le compresseur 11 par la transmission 12 et le ventilateur 13 lequel active ainsi la ventilation à travers l'évapo- rateur 10 et facilite les échanges thermiques.Le fluide frigorigène à faible chaleur de vaporisation est contenu dans le compartiment 17 et circule dans l'évaporateur 10, le tuyau 18, le compresseur 11, le tuyau 16, le condenseur 15 où il se condense en se refroidissant et en chauffant ainsi l'eau conte- nue dans l'espace 14, puis revient au compartiment 17/. La pompe à chaleur ainsi constituée est du type connu dit " à circuit fermé".
Il est à noter qu'on peut permuter l'échangeur et l'évaporateur, et obtenir ainsi de l'eau réfrigérée, ce qui peut être intéressant dans cer- tains pays ou pour certains usages.
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Dans la variante de réalisation représentée à la fig. 2, seul change le type de pompe à chaleur qui est ici à circuit ouvert, c'est-à- dire que l'air lui-même sert de fluide intermédiaire.Sur le dessin, on a désigné par les mêmes chiffres de référence que sur la fig. 1 les organes qui sont demeurés les mêmes. Le tuyau 18 d'alimentation du compresseur en fluide frigorigène est remplacé par un convergent 18a, ouvert vers l'amont à l'air libre et d'axe parallèle à celui de la roue 1 pour faire face au vent naturel indiqué par la flèche F; le serpentin 15 n'agit plus en con- denseur mais en simple échangeur thermique et débouche, non plus dans un réservoir de fluide frigorigène, mais, dans une machine à expansion 21 logée dans le carénage 6 et accouplée à l'arbre 2, où il s'échappe à l'air libre.
On récupère ainsi l'énergie restante de l'air comprimé après son refroidis- sement dans l'échangeur 15. Une telle pompe à chaleur peut être avantageuse dans certains climats, chauds et secs, où la condensation de la vapeur d'eau n'est pas à craindre à la détente.Cette variante permet, en outre, lorsque l'exploitation desservie, par le groupe éolien a l'utilisation d'énergie sous forme d'air comprimé, de brancher sur la sortie de l'échangeur une tuyauterie d'air comprimé, non représentée, passant à l'intérieur de l'arbre rotatif coaxial au pylône et alimentant un réservoir situé au sol, la ma- chine à expansion 21 subsistant ou étant supprimée, suivant les cas.
La ca- nalisation d'air comprimé peut être constituée , per exemple, par une gaine annulaire entourant la tuyauterie 14a ou bien cette gaine peut servir à 1' alimentation en eau et le conduit central au passage de l'air comprimé.
Un refroidissement de cet air par l'eau d'alimentation peut-ainsi être aisé- ment assuré,
Bien entendu, l'invention n'est aucunement limitée aux détails de réalisation représentés ou décrits, lesquels nont été donnés qu'à titre d'exemple.
REVENDICATIONS.
1. Groupe éolienne-pompe à chaleur dans lequel la pompe à chaleur est actionnée par une fraction de l'énergie fournie par l'éolienne, carac- térisé en ce que la pompe à chaleur est établie pour utiliser le vent comme source de chaleur, ou éventuellement comme source froide.