01/387-1 – Darrieus H-Rotor wind turbine with retractable shrouds

La demande de petites quantités d’énergie électrique pour les bâtiments isolés a conduit, depuis les années 2010, au développement de « micro-éoliennes ». Ces éoliennes, d’une puissance P≤50 kW, sont souvent du type Darrieus H, caractérisées par un axe de rotation vertical.

Le recours á mât haubané, entièrement en acier, rend possible une structure entièrement démontable, sans béton, et avec une empreinte environnementale extrêmement faible. Donne en prenant en compte les fondations, cette conception est nettement plus légère qu’un mât tubulaire autoportant, nécessitant dix fois moins d’énergie grise. Par conséquent, elle peut également être installée sur le toit d’un bâtiment.

Les charges dynamiques sur la structure peuvent être réduits grâce à l’utilisation d’amortisseurs à friction dans les câbles et en remplissant le mât de sable. Cette approche permet un amortissement par friction sèche (amortissement de Coulomb) et améliore la stabilité élastique des parois minces du mât.

Le système peut être mis en place avec précision et ajusté si nécessaire.

Composants de l’assemblage :
• Le mât, de hauteur h sous le rotor, est composé de:
– Une partie supérieure en forme de cône tronqué de hauteur h₁≈h/3.
– Une partie inférieure cylindrique de hauteur h₂≈2h/3​, remplie de sable.

• Le mât est soumis à:
– Des forces de vent horizontales F_h au sommet de h₁​.
– Le poids propre du rotor F_v.
– Un faible moment de torsion lors du freinage.
– Un couple dû au vent M_v ​, qui se réduit à environ M_v/10 ​​ à la jonction de h₁​ et h₂​, puis à zéro à la base de h₂.

• Une fondation en tôle en faonne de tronc de cône à la base ou un support vertical sur une structure de bâtiment.

• Trois (ou quatre) butons horizontaux comprimés (b), disposés en étoile (ou en croix) à la jonction de h₁​ et h₂​. Ces butons ont une longueur égale au rayon de rotation du rotor (mesurée depuis l’axe de l’assemblage).

• Trois ensembles (c₁​, c_2​, c₃​) de trois (ou quatre) haubans (barres ou câbles), éventuellement équipés d’amortisseurs á friction :
– c1: Relie le sommet de h_1​ à chaque extrémité des buton sans un certain angle, transmettant la force F_h ​et appliquant une compression supplémentaire à h₁​..
– c2: Relie verticalement chaque extrémité des butons à des ancrages au sol ou aux sommets de colonnes/murs de contreventement sur une structure de bâtiment, équilibrant les forces dans les butons et les haubans c₁.
– c3: Relie le mât à la hauteur h₂​ aux ancrages, transmettant F_h ​ et appliquant une seconde force de compression supplémentaire à h₂​.

• Trois (ou quatre) masses d’ancrage, pouvant être :
– Des filets en forme de portion de cardioïde, tirés par un cône et remplis de ballast.
– Des ancrages dans un substrat rocheux.
– Des ancrages reliés à une structure de bâtiment..