Brevet FR2743870A1 — publié le 19970725

La présente invention concerne un dispositif de capteur solaire photovoltaïque à poursuite dont la forme et les mécanismes sont avantageusement combinés de manière à éliminer les inconvénients généralement présentés par les capteurs solaires photovoltaïques actuellement utilisés. Par capteur solaire, on entend tout dispositif comportant des moyens de captage de l'énergie solaire, tels que par exemple des modules photovoltaïques. On connait déjà des capteurs solaires plans, constitués par une structure généralement rectangulaire sur laquelle sont fixées les cellules photovoltaïques, et manoeuvrées par des mécanismes de poursuite en azimut et en site. De tels dispositifs sont notamment décrits dans les documents FR-A-2 415 271 et FR-A-2 418 912. De tels capteurs solaires présentent un certain nombre d'inconvénients. C'est ainsi qu'on a constaté que les capteurs plans installés dans des zones exposées au vent lui résistent mal, et que même les positions dites de sécurité - position horizontale ou verticale "en drapeau" - qui sont alors données à leurs panneaux, ne les mettent pas pour autant à l'abri des vents tourbillonnaires. Le document EP-0 384 839 divulgue un dispositif qui tente d'éliminer ces inconvénients. Ce dispositif comporte un ensemble constitué par deux panneaux de forme rectangulaire allongée, disposés sur les faces avant et arrière d'une carène en forme de toit. Cette carène tourne autour d'un axe vertical, manoeuvré par un mécanisme d'orientation en azimut, de manière à maintenir sa face avant face au soleil. De plus, les panneaux avant et arrière, manoeuvrées autour d'un axe horizontal de rotation commun par un mécanisme d'orientation en site, peuvent garder la même inclinaison normale aux rayons solaires. Ce dispositif présente également des inconvénients. En effet, si les faces avant et arrière d'un tel dispositif résistent bien au vent, en raison de leur inclinaison, il n'en est pas de même en ce qui concerne ses faces latérales qui sont verticales. D'autre part, cette structure, dont la forme est avant tout fonctionnelle (protection de l'ensemble du dispositif contre le vent), est plus facile à adapter à la technologie des programmes industriels ou commerciaux qu'à l'architecture traditionnelle des programmes d'habitation. Tels sont les principaux inconvénients actuellement présentés par les capteurs solaires photovoltaïques à poursuite, et le but que s'est fixé l'inventeur est précisément de les éliminer par un type de dispositif dont les mécanismes de poursuite seraient combinés avec une forme nouvelle donnée à ce dispositif. Les buts de cette combinaison ont été pleinement atteints par le dispositif constituant l'objet de la présente invention. RÉSUMÉ DE L'INVENTION. La présente invention a donc pour objet un dispositif de capteur solaire, caractérisé par une structure pyramidale comportant au moins trois faces et une base, une seule face sur laquelle sont montés divers moyens de captage de l'énergie solaire, étant utilisée comme capteur solaire plan, les autres faces ne servant qu'à protéger l'ensemble du dispositif contre le vent. Ce dispositif pyramidal est pourvu de deux systèmes de poursuite. Le premier système, opérant en azimut, permet à l'ensemble constitué par la structure pyramidale et son support, en le faisant tourner autour de son axe vertical de rotation, de maintenir sa face utilisée comme capteur solaire en direction du soleil. Le deuxième système, opérant en inclinaison, permet à ladite face, en la faisant tourner autour de son axe horizontal de rotation, de garder une inclinaison normale aux rayons solaires. Des capteurs photovoltaïques ont été déjà montés sur des structures pyramidales fixes, de même que des systèmes de poursuite automatique sur des capteurs photovoltaïques afin d'augmenter leur production en électricité, mais jamais encore ces deux montages n'avaient été combinés dans un même dispositif, combinaison qui est précisément le but de la présente invention. Avant de décrire ce nouveau dispositif pyramidal, il importe de bien noter que la pyramide à trois faces avantageusement adoptée dans la présente étude doit être considérée comme un exemple non limitatif. Cette solution a été retenue pour simplifier la structure de la pyramide et augmenter au maximum la surface de ses faces afin d'augmenter la surface du capteur solaire monté sur l'une d'entre elles, mais il est bien entendu que le nombre des faces de ladite pyramide pourrait être augmenté s'il le fallait. Cette remarque s'applique aussi aux mécanismes utilisés dans la présente étude et qui ne sont également proposés qu'à titre d'exemples non limitatifs. DESCRIPTION SUCCINCTE DES DESSINS - La figure 1 est une vue à vol d'oiseau de la pyramide à trois faces mentionnée cidessus. - La figure 2 est une vue schématique en plan du dispositif au-dessous de la pyramide indiquée en pointillé. - La figure 3 est une vue schématique en coupe du dispositif correspondant au plan transversal C, indiqué sur la figure 2. - La figure 4 représente à plus grande échelle le détail D, indiqué sur la figure 3. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Fig. 1 - Sur cette figure, sont représentées les trois faces 1, 2, 3 de la pyramide montée sur une base triangulaire équilatérale 4. Seule la face 1 de ladite pyramide est utilisée comme capteur solaire, les deux autres faces 2, 3 ne servant qu'à protéger l'ensemble du dispositif contre le vent. On a donné avantageusement aux dites faces 1, 2, 3 de la pyramide la forme d'un triangle isocèle avec des angles à la base de 45 pour faciliter le montage sur la face 1 des modules photovoltaïques constituant le capteur solaire plan du dispositif. Sur cette figure 1, sont également schématiquement indiqués les deux systèmes de poursuite opérant respectivement en azimut (rotation de la pyramide autour de son axe vertical V) et en inclinaison (rotation de la face 1 autour de son axe horizontal H), systèmes dont les mécanismes sont indiqués sur les figures 2, 3 et 4. Fi. 2. 3. 4 - Sur ces figures, est schématiquement indiquée, en plan et en coupe, la partie mécanique du dispositif assurant le soutien et la manoeuvre de la pyramide, et qui comprend des éléments faisant partie de l'ensemble mobile et des éléments fixés sur la plate-forme. Eléments faisant partie de l'ensemble mobile: - Base triangulaire 4 de la pyramide, avec son renfort central également triangulaire 5 et ses roues à galets 6. - Vérin électrique 7, monté sur une traverse longitudinale 8 de ladite base 4. - Couronne 9, tournant autour de son axe vertical V. Eléments fixés sur la plate-forme: - Dispositifs corniers 10, constituant les supports de ladite couronne 9 et lui permettant de tourner. moteur électrique 11, monté sur l'un des dits dispositifs corniers 10. - Roues 12, comprenant une roue d'entraînement rattachée au dit moteur 1 1 et deux roues centreuses. La base triangulaire 4 de la pyramide à trois faces est avantageusement constituée par l'assemblage dans un même plan horizontal de quatre triangles équilatéraux identiques. Ce type d'assemblage présente deux avantages Il permet d'abord de créer au centre de la base 4 une structure de renfort 5 dont la forme triangulaire permet à ladite base 4 d'avoir un appui équilibré sur la couronne 9. Il permet aussi et surtout d'utiliser des fers de moindre longueur et de mêmes dimensions, donc moins coûteux et plus faciles à transporter, à stocker et à monter. Afin de réduire les porte-à-faux de la pyramide au-delà de son support constitué par la couronne 9, la base 4 de ladite pyramide est avantageusement pourvue, sur chacun de ses trois axes, d'une roue à galets 6, montée sur la sous-face de ladite base 4. Le vérin électrique 7 est articulé à sa base sur la traverse longitudinale 8 de ladite base 4, et à l'extrémité de sa tige sur la face 1 de la pyramide, inclinable et équilibrée autour de son axe horizontal de rotation H, et de préférence au-dessous du dit axe H, afin de réduire la manoeuvre du dit vérin 7. Ainsi, automatiquement manoeuvrée autour de son axe horizontal de rotation H par ledit vérin 7, la face 1 de la pyramide garde une inclinaison normale aux rayons solaires, ou peut être rabattue contre les arêtes des faces 2 et 3, ce qui se produit en fin de journée ou toutes les fois que la force du vent, détectée par un dispositif approprié, risque d'endommager ladite face 1 (manoeuvre de sécurité). La couronne tournante 9, sur laquelle est fixé en six points le renfort central triangulaire 5 de la base 4 de la pyramide, constitue l'élément le plus bas de l'ensemble mobile du dispositif. Comme l'indique la figure 4, la couronne 9 est constituée par un fer UAP dont le U permet à ladite couronne 9 de prendre appui et de tourner sur les galets des dispositifs corniers 10. Ces dispositifs corniers 10, également représentés sur la figure 4, sont montés sur la plate-forme de préférence au-dessous des six points de fixation du renfort central triangulaire 5 de la base 4 sur la couronne 9, ainsi que dans l'axe transversal du dispositif pyramidal. C'est précisément sur ce dispositif cornier 10 que sont montés le moteur 1 1 et la roue d'entraînement 12. Le montage triangulaire des trois roues 12, comprenant ladite roue d'entraînement et deux roues centreuses, contre la face intérieure de la couronne 9 permet d'assurer le centrage de ladite couronne 9. La description de ces dessins montre que le montage de capteurs photovoltaïques sur des structures pyramidales est parfaitement compatible avec des systèmes de poursuite en azimut et en inclinaison, compatibilité sur laquelle est basée la présente invention. Ainsi, grâce à cette avantageuse combinaison de forme et de mécanisme, le dispositif de la présente invention présente d'incontestables avantages: - Il permet aux modules photovoltaïques constituant le capteur solaire de produire un maximum d'électricité. - Il résiste parfaitement au vent. - Il peut être monté sur des bâtiments d'habitation à l'architecture traditionnelle desquels il peut s'intégrer sans problèmes, ce qui et exceptionnel pour un dispositif de capteur solaire photovoltaïque à poursuite. Revendications 1.- Dispositif de capteur solaire, caractérisé par une structure pyramidale comportant au moins trois faces (1, 2, 3) et une base (4), une première face (1) sur laquelle sont montés divers moyens de captage de l'énergie solaire, étant utilisée comme capteur solaire plan, les autres faces (2, 3) ne servant qu'à protéger l'ensemble du dispositif contre le vent, ledit dispositif étant aussi pourvu d'un premier système de poursuite qui, opérant en azimut, permet à ladite structure pyramidale, en la faisant tourner autour d'un axe vertical de rotation (V), de maintenir ladite première face (1) sensiblement en direction du soleil. 2.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit premier système de poursuite comporte une couronne (9) sur laquelle est fixée la base (4) de la structure pyramidale, ladite couronne (9) tournant sur des galets de dispositifs corniers (10) sous l'action d'un moteur électrique (11). 3.- Dispositif selon une des revendications 1 et 2, pourvu d'un deuxième système de poursuite qui, opérant en inclinaison, permet à la première face (1) de la structure pyramidale, en la faisant tourner autour d'un axe horizontal de rotation (H), de garder une inclinaison sensiblement normale aux rayons solaires. 4.- Dispositif selon la revendication 3, dans lequel ledit second système de poursuite comporte un vérin électrique (7) articulé aux deux extrémités sur la base (4) et sur ladite première face (1) de la structure pyramidale. 5.- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel l'axe horizontal de rotation (H) de ladite première face (1) est disposé de manière à en équilibrer les parties haute et basse, et à faciliter ainsi la manoeuvre de ladite face. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite structure pyramidale est constituée par une pyramide à trois faces dont la base (4) est un triangle équilatéral et les trois faces (1, 2, 3) des triangles isocèles. 7.- Dispositif selon la revendication 5, dans lequel lesdits triangles isocèles sont rectangles.