Ce système s'inspire d'un modèle fixe proposé sur YouTube,
a l'adresse suivante:
https://www.youtube.com/watch?v=5EmCuPXTO4o
Description rapide:
Cette bouée de taille moyenne (120 litres environ) exploite la force verticale de la houle maritime.
Elle ne nécessite pas de système d'arrimage ou d'ancrage sur le fond marin et peut donc être conduite rapidement sur des lieux de production les plus favorables par chalutage.
Fonctionnement :
Dans cette bouée se trouve une masse suspendue par des ressorts ou des filins élastiques. Son seul mouvement possible est un mouvement de translation vertical et la tension des ressorts est réglée pour stabiliser ladite masse a mi-chemin dans sa possibilité de translation.
Cette masse est aussi raccordée par des filins d'acier a une boite d'engrenages multiplicateurs qui alimentent un alternateur.
Le principe est que de par sa masse (ou son poids), cette masse (je ne vous embêterais pas avec les lois de Newton) tente de rester dans un état stable dans le caisson, tandis que le caisson bouge verticalement au gré de la houle...
Cette énergie de mouvements oscillant est transmise a une simple boite d'engrenages, car il est nécessaire de multiplier ce mouvement de va et viens pour entraîner l'alternateur. (transformation du couple en vitesse...)
-cliquer pour agrandir-
Pour avoir une idée concrète de son fonctionnement, imaginons d'abord le système dans sa stabilité :
(par exemple, posée sur un quai)
La bouée est immobile. La masse, suspendue à l'intérieur au moyen de tendeurs est aussi immobile et se situe a mi-course de son espace de translation.
Maintenant, déposons la bouée en mer et imaginons qu'elle est portée dans une phase descendante de la houle:
La bouée suit donc la courbe descendante de la houle.
La masse, toujours en situation d'équilibre, suis le mouvement de descente.
Elle est freinée par la force des ressorts et l'entrainement de l'alternateur.
Arrivée dans le creux de la houle, le mouvement de descente de la bouée s'interrompt, tandis que la masse, entraînée par son inertie, continue quelque peu sa descente.
Les ressorts se tendent jusqu'à trouver le point d'équilibre qui empêche la masse de descendre plus.
(La masse possède donc déjà une certaine quantité d'énergie cinétique)
L'alternateur ne tourne plus.
La bouée est à présent prise dans l'onde remontante de la houle et "remonte" donc plus haut que son niveau initial. Il s'ensuit que la masse aura encore plus de chemin à parcourir afin de revenir dans son état stable...
L'alternateur tourne de nouveau.
Arrivée au point de relâche des tendeurs (la masse se trouve à ce moment plus haute qu'à son point de stabilité ) , l'alternateur ne tourne plus.
La masse se remet à redescendre en tentant de retrouver son état stable. . .
L'alternateur tourne de nouveau.
Pour avoir une idée précise du fonctionnement, imaginez-vous debout dans un bus conduit par un chauffeur un peu "brutal". Vous tenez la barre centrale, qui représente la bouée ( en fait, le bus entier représente la bouée); votre corps représente la masse en mouvement et vos petits bras sont les ressorts... On a accroché a votre sac a dos ( qui contient une dynamo) une corde reliée a une poulie accrochée au fond du bus. Cette corde revient a votre sac a dos, afin d'exploiter les allers, mais aussi les retours de vos oscillations.
Bon voyage!
Il peut arriver que la bouée et la masse passent en même temps dans une phase descendante (ou montante). Si ce mouvement est parfaitement synchronisé (synchronisation des phases) et perdure, il n'y a pas production d'énergie, car les effets s'annulent, mais l’énergie cinétique de la masse augmente.
Donc, a la "cassure" de la synchronisation, l'énergie potentielle de la masse est considérable.
Si l'on souhaite une production électrique plus régulière plutôt que par a coups, on peut prévoir un système électronique (à microcontrôleur) qui détecte ces phases et perturbe les mouvements de la masse pour éviter ces mouvements synchronisés, en jouant sur les bobines excitatrices de l'alternateur pour s'en servir comme frein-moteur...
Paramètres à prendre en compte dans la conception de la bouée :
- Poids de la masse (détermine le potentiel cinétique de l'ensemble)
- Tension des tendeurs(dépendant du poids de la masse et de la course souhaitée de celle-ci dans la longueur du caisson)
- Volume de la bouée (dépendant du poids de la masse)
- Dimensions de la bouée (dépendant de la forme et de la force de houle envisagée)
- Calcul de la masse du lest (évite que la bouée se renverse, car la masse inertielle se trouve au centre de gravité de la bouée et parfois au dessus)
- Dimensionnement de l'alternateur (en rapport avec le poids de la masse)...
- Dimensionnement de la boite d'engrenages (dépendant de la vitesse de rotation de l'alternateur et de la vitesse de translation de la masse)...
La houle:
Le système de la houle doit être étudié :
Hauteur de houle, fréquence (période). ..
Le rendement de la bouée sera optimal dans une houle de 80 cm (2 sur échelle de Douglas), ce qui est la moyenne sur le littoral français avec une période (crête a crête) moyenne de 10 secondes.
Pour plus d'information sur la formation et la prévision de la houle, plusieurs sites intéressants:
http://www.meteolafleche.com/houle.html
https://www.allosurf.net (prévisions sur 16 jours!)
Fabrication :
La construction de cette bouée ne nécessite que des matériaux assez communs. La plupart des pièces peuvent même être fabriquées en bois...
Un "chapelet" ( une centaine?) de bouées d'1 K/w chacune peuvent êtres chalutées au bords des côtes.
Sur le chalutier se trouve un pack de batterie (a l'image de celles qui se trouvent dans les sous-marins diesel-électrique).
Une fois le pack de batteries chargées, le chalutier laisse sa place a un autre, regagne le port ( ou rentre un peu dans les terres par des bras de rivières) afin de "trans verser" dans le réseau l'électricité enmagasinée, au moyen d'onduleurs-transformateurs...

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