Brevet FR2738936A1 — publié le 19970321

DISPOSITIF POUR LA GESTION D'UNE INSTALLATION DE PRODUCTION D'ENERGIE ELECTRIOUE L'invention concerne un dispositif destiné à être associé à une installation de production d'énergie électrique, telle que notamment une installation utilisant en tant que générateurs des modules photo-voltaï- ques qui, de manière connue, transforment directement le rayonnement solaire en électricité, susceptibles d'être stockés dans une ou plusieurs batteries, ou d'être immédiatement utilisée par un récepteur, après un éventuel traitement. Mais elle concerne également des installations électriques dont le générateur est constitué par l'énergie éolienne, voire hydraulique et plus spécifiquement micro-hydraulique, bref par toute source d'énergie échappant au réseau domestique ou industriel. Ces installations de production d'énergie électrique d'un type en soi assez particulier, sont le plus souvent utilisées dans des zones isolées, à faible densité de population, telles que par exemple les zones semi-désertiques, les zones de montagne, c'est-à-dire des lieux où la distribution d'énergie par le réseau public est soit impossible soit non rentable. Par ailleurs, compte-tenu de l'absence de réseau public, cette fourniture d'énergie électrique est souvent considérée comme "gratuite" par l'utilisateur qui de fait, ne tient pas compte tant des frais de maintenance, d'entretien, que de remplacement des éventuels organes de stockage, que son utilisation engendre. Il est donc nécessaire de mieux contrôler l'utilisation de telles installations de production d'énergie électrique en obligeant l'utilisateur à participer à son coût d'entretien et de maintenance, notamment en fonction soit de sa consommation effective, soit de la durée d'utilisation de l'installation, soit selon une peréquation de ces deux données. Par ailleurs, compte-tenu de la périodicité relativement grande entre chaque visite de maintenance, il apparaît important que le fonctionnement de l'installation soit bien géré pour éviter les risques d'altération par une utilisation trop prolongée ou par le fonctionnement dans des conditions climatiques notamment, risquant de détériorer l'installation. On a donc proposé dans le document FR-A-2 689 333 du Demandeur, d'adjoindre à de telles installations un ensemble régulateur et enregistreur, susceptible d'introduire une fonction de péage dans le cadre de leur utilisation. Pour ce faire, il est adjoint à l'installation un régulateur monté d'une part sur le circuit électrique de charge, et d'autre part sur le circuit électrique d'utilisation, susceptible d'enregistrer un certain nombre de paramètres liés au fonctionnement de l'installation, et de traiter ces paramètres, de telle sorte à quantifier l'utilisation de ladite installation en termes de durée de fonctionnement ou de quantité d'énergie électrique utilisée. Selon une caractéristique avantageuse de ce document, ce régulateur fonctionne avec un enregistreur susceptible de décrémenter un compteur en fonction de l'importance de l'utilisation de l'installation, et susceptible d'émettre vers le régulateur un ordre de coupure du circuit d'utilisation lorsqu'un crédit de consommation prédéterminé est épuisé. Cet enregistreur est susceptible de se présenter sous la forme d'un boitier débrochable, susceptible d'être retiré et remplacé par un autre boitier similaire lorsque ledit crédit de consommation est épuisé. De fait, l'utilisateur est à même de changer le boitier ou de réincrémenter son crédit en s'acquittant de la redevance prescrite auprès de l'organisme assurant la maintenance de l'installation. Cela suppose donc soit un déplacement de l'utilisateur vers le lieu d'implantation dudit organisme, soit un déplacement d'un agent dudit organisme jusqu'au lieu d'implantation de l'installation avec le matériel permettant de réincrémenter un boîtier, soit l'achat de plu sieurs boitiers d'avance lors de la visite desdits services, donc un manque évident de souplesse en termes de fonctionnement de l'installation. La présente invention a donc pour but d'assouplir les moyens nécessaires au paiement de la redevance correspondant à la quantité d'énergie utilisée et/ou à la durée de fonctionnement de ladite installation, sans pour autant nécessiter le déplacement de l'utilisateur ou sans attendre la visite du service de maintenance de l'installation, mais également sans nécessiter de déplacement de matériel : boîtier à échanger, matériel permettant de réincrémenter ledit boîtier sur site, et sans opération de connexion ou de déconnexion de matériel. I1 convient en effet de rappeler que de telles installations sont fréquemment situées dans des zones isolées ou difficiles d'accès, où tout déplacement implique une perte de temps importante et doit être justifié par des raisons valables. Ce dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique, comprend - au moins un générateur d'énergie électrique, - un circuit électrique d'utilisation; - un régulateur, monté sur le circuit électrique d'utilisation, et susceptible d'ouvrir ou de fermer ledit circuit en fonction d'une part de paramètres relatifs au fonctionnement de l'installation et représentatifs de la quantité d'énergie électrique utilisée et/ou de la durée de fonctionnement de l'installation, et d'autre part de critères stockés dans une mémoire associée, eux-mêmes susceptibles de se traduire par une valeur déterminée de ces grandeurs. I1 se caractérise en ce qu'au régulateur, est associé un organe périphérique destiné à recevoir une information susceptible d'être traitée par ledit régulateur, et susceptible de modifier les critères de fonctionnement dudit régulateur. En d'autres termes, l'invention consiste à adjoindre à l'installation un organe périphérique susceptible de permettre l'introduction, notamment par l'utilisateur, d'une donnée modifiant les paramètres de fonctionnement gérant le régulateur, et notamment susceptible d'incrémenter de manière instantanée le crédit d'unité de fonctionnement de l'installation, ces unités de fonctionnement se traduisant par une durée de fonctionnement de l'installation ou par une quantité d'énergie électrique produite ou utilisée. L'information introduite par le périphérique se présente généralement sous forme codée, et notamment sous forme d'une donnée numérique ou alpha-numérique susceptible d'être décodée par le régulateur, muni d'un algorithme de décodage ou de décryptage adapté. Cet organe périphérique est par exemple constitué d'un clavier avantageusement muni d'un écran, l'écran étant alors susceptible d'afficher certaines données propres à l'utilisation de l'installation, et notamment le crédit restant, le contrôle du bon fonctionnement de l'installation, etc. . Ainsi, à chacune des installations, est attribué un premier code d'identification spécifique, propre à l'installation, que l'utilisateur transmet avec son règlement à l'organisme chargé de la maintenance. Cet organisme est muni d'un terminal chargé avec un algorithme susceptible de traiter le code d'identification, et qui, en fonction du montant du versement, délivre l'information ou la donnée codée, devant être introduite au niveau du périphérique de l'installation considérée, et reconnaissable et traitable par le régulateur de celle-ci et seulement de celle-ci, de telle sorte à incrémenter le crédit d'utilisation de l'installation d'un nombre d'unités fonction du versement opéré. Dans une première forme de réalisation de l'invention, l'installation comporte au moins un organe de stockage, typiquement constitué par une batterie, relié au générateur par un circuit de charge, ledit organe étant reliable à au moins un récepteur électrique par un circuit d'utilisation, le régulateur agissant alors tant au niveau du circuit de charge que du circuit d'utilisation. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle l'énergie électrique issue du générateur électrique est directement utilisée par l'utilisateur, par exemple au niveau d'une station de pompage, le régulateur intervient au niveau d'un onduleur, destiné, de manière connue, à convertir le courant électrique continu délivré par le générateur en courant alternatif, le principe de fonctionnement du régulateur demeurant le même. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif, à l'appui des figures annexées. La figure 1 est une représentation schématique d'un synoptique d'une installation de production et de stockage d'énergie électrique à modules photovoltaïques conformément à l'invention. La figure 2 est une représentation schématique d'un synoptique du fonctionnement d'une installation de pompage conforme à l'invention, mettant en oeuvre un onduleur. On a représenté sur la figure 1 le synoptique d'une installation de production et de stockage d'énergie électrique. Cette installation comporte fondamentalement des panneaux ou modules photovoltaïques (1), transformant, de manière connue, le rayonnement solaire (2) en électricité, l'électricité ainsi générée étant stockée par l'intermédiaire d'un circuit de charge (7) dans une batterie (4), permettant également de manière con nue, de restituer au moment souhaité cette énergie électrique par l'intermédiaire d'un circuit d'utilisation (9) dans un récepteur électrique (3). Le circuit de charge (7) comporte un interrupteur (6) susceptible de protéger la batterie (4) contre une éventuelle surcharge. Parallèlement, le circuit d'utilisation (9) comporte également un interrupteur (8) protégeant la batterie (4) contre la décharge. Ainsi, l'état de charge de la batterie de stockage (4) peut être maintenue entre des valeurs limites déterminées; cet état de charge de la batterie peut notamment être évalué par sa tension U. Afin de contrôler le fonctionnement de l'installation, et plus précisément afin de quantifier ce fonctionnement, le circuit de charge (7) et le circuit d'utilisation (9) comportent chacun un organe de mesure de courant, typiquement constitué par un ampèremètre, susceptible de déterminer l'intensité Ic et Iu parcourant respectivement les circuits de charge (7) et d'utilisation (9). De la même manière, un organe non représenté mesure en permanence la tension U aux bornes de la batterie (4) et la température T de celle-ci. Ces quatre paramètres de fonctionnement Ic, Iu, U et T sont en permanence acheminés à un enregistreur (12), comportant un microprocesseur et un certain nombre de mémoires, le microprocesseur incluant une horloge interne. Cet enregistreur (12) est destiné à agir sur le régulateur (5) constitué des interrupteurs (6) et (8), intervenant respectivement au niveau des circuits de charge (7) et d'utilisation (9). On peut cependant concevoir qu'un tel enregistreur peut être intégré au niveau du régulateur (5) sans pour autant se départir de l'esprit de l'invention. A partir des paramètres acheminés au niveau de l'enregistreur (12), le microprocesseur qu'il comporte détermine par un calcul automatique l'état de charge de la batterie. n assure également le pilotage du régulateur (5), c'est-à-dire qu'il commande l'ouverture et la fermeture des interrupteurs (6) et (8) en fonction dudit état de charge calculé de la batterie de stockage. Parallèlement, le microprocesseur de l'enregistreur (12) détermine par intégration la quantité d'énergie fournie et surtout la quantité d'énergie consommée par l'utilisateur, notamment au niveau du récepteur (3). Par ailleurs, l'horloge interne du microprocesseur permet de déterminer la durée d'utilisation des batteries de stockage. Cette durée d'utilisation et la consommation d'énergie mesurées par le microprocesseur sont intégrés au niveau de compteurs associés déterminant un crédit de consommation susceptible d'être exprimé en nombre entier n d'unités correspondant à une peréquation entre la durée d'utilisation et la quantité d'énergie électrique consommée. Lorsque ce crédit alloué est épuisé, un ordre de coupure est transmis par la connexion du régulateur (5) ouvrant l'interrupteur (8), et susceptible d'induire l'éclairement d'un voyant lumineux associé par exemple à l'enregistreur, indiquant à l'utilisateur l'épuisement prochain de son crédit d'unités. Selon l'invention, un organe périphérique (15) est associé à l'enregistreur (12) et comporte un clavier, par exemple purement numérique, susceptible de permettre à l'utilisateur d'introduire un numéro ou une donnée, dans le cas d'espèce numérique. Cette donnée est traitée par le microprocesseur de l'enregistreur (12), afin d'une part, de reconnaître par un algorithme de décryptage, l'identification de l'installation considérée, et d'autre part, dans l'hypothèse où le numéro identifié après décryptage correspond bien à celui de l'installation considérée, d'incrémenter pour celle-ci les compteurs d'unité d'utilisation de l'installation fonction notamment d'un paiement effectué par l'utilisateur. Avantageusement, cet organe périphérique comprend également un écran (17) indiquant en permanence à l'utilisateur notamment le nombre d'unités d'utilisation restant. Avantageusement, cet écran peut également indiquer d'autres informations, telles que notamment certains paramètres de fonctionnement de l'installation ou des signaux de dysfonctionnement de l'installation. De fait, l'organisme gérant la maintenance de ce type d'installations est pourvu d'un dispositif susceptible de générer un code à destination des utilisateurs, ce code étant fonction d'une part du numéro d'identification propre à chacune des installations, et d'autre part, d'une somme d'argent c'est-à-dire d'un versement effectué par l'utilisateur correspondant. Ainsi que déjà précisé, le microprocesseur de l'enregistreur ou du régulateur est lui-même apte, au moyen d'un algorithme à décoder cette information pour, d'une part reconnaître le numéro d'identification de l'installation considérée, et d'autre part, incrémenter le compteur intégré du nombre d'unités fonction de la somme effectivement versée. En d'autres termes, un utilisateur introduisant un autre code ne pourrait aboutir au fonctionnement de l'installation, et en tout état de cause, à l'incrémentation du compteur. Par ailleurs, un tiers, disposant également d'une installation similaire, et se procurant frauduleusement le code transmis par l'organisme gérant la maintenance de l'installation, ne pourrait davantage aboutir à l'incrémentation du compteur de sa propre installation, compte tenu que la génèse du code en question est fonction du numéro d'identification de l'installation considérée. De la sorte, le microprocesseur ne pourrait reconnaître le numéro d'identification affectée à l'installation concernée, et partant, ne pourrait procéder à l'incrémentation du compteur. En outre, et afin d'éviter une réutilisation d'un code antérieur ayant permis l'incrémentation du compteur, l'organe périphérique ou le microprocesseur est muni d'un organe de stockage au niveau duquel sont stockés les codes successifs ayant permis l'incrémentation dudit compteur et qui, si après comparaison du code introduit, constate l'existence dudit code, le rejette afin d'interdire toute utilisation frauduleuse de l'installation par l'utilisateur lui-même. Dans une variante, la composition du code cryptant l'information au niveau du terminal du service de maintenance, intègre également dans cette composition une donnée d'horodatage, interdisant de fait la génèse de deux codes identiques pour une même installation. La transmission à l'utilisateur de la donnée à introduire au niveau du clavier de l'organe périphérique s'effectue par tous moyens connus, notamment par courrier, télécopie, téléphone, etc.. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, elle peut même éventuellement s'effectuer par transfert de données, par exemple, en utilisant le réseau téléphonique commuté. Dans une autre forme de réalisation de l'invention, plus particulièrement représentée à la figure 2, l'installation est par exemple une installation de pompage, alimentée en énergie électrique au moyen d'un ensemble de panneaux photovoltaïques (2) du type de ceux précédemment décrits. Un onduleur (20), tel que par exemple commercialisé sous la dénomination 'TSP 4000" par la société TOTAL ENERGIE, est relié auxdits capteurs et transforme le courant continu fourni par ceux-ci en courant alternatif, par exemple triphasé, alimentant un moteur électrique (22) actionnant une pompe (21). Dans une telle installation, il n'y a donc ni batterie, ni un quelconque organe de stockage d'énergie. La fonction de péage ne peut donc s'effectuer qu'au niveau de l'onduleur. Pour ce faire, des capteurs internes à l'onduleur sont mis en place afin de permettre le pilotage et la protection de l'onduleur proprement dit. Ce sont des capteurs de tension, de courant et de température interne à l'onduleur. En outre, l'onduleur (20) comporte un microprocesseur assurant la gestion de l'ensemble de l'installation, ainsi qu'une carte interface, transformant les signaux analogiques issus des capteurs en signaux numériques exploitables par ledit microprocesseur. ll comporte également une carte de mémorisation, destinée à enregistrer les informations pertinentes. Outre les informations destinées à permettre d'assurer le suivi et la maintenance de l'installation, l'onduleur est programmé pour une durée de fonctionnement et/ou pour une quantité d'énergie électrique fournie déterminée, voire pour une peréquation des deux. Tout comme dans l'exemple précédent, la valeur de ces paramètres sont intégrés au niveau de compteurs associés déterminant un crédit de consommation susceptible d'être exprimé en nombre entier n d'unités correspondant, par exemple, à une peréquation entre la durée d'utilisation et la quantité d'énergie électrique consommée. Le microprocesseur est paramétré pour induire l'arrêt du fonctionnement de l'onduleur, en fonction des paramètres rappelés cidessus, et notamment à l'épuisement du crédit alloué. Le redémarrage de l'onduleur, et donc des pompes, ne peut s'effectuer qu'après paiement d'une somme, permettant d'incrémenter ledit compteur. L'utilisateur est avantageusement prévenu de l'imminence de l'épuisement du crédit soit par des voyants lumineux, soit par tout autre moyen visuel. De fait, selon l'invention, l'onduleur est muni de l'organe périphérique (15) récédemment décrit, au niveau duquel il remplit les mêmes fonctions. Le fonctionnement de l'installation est donc géré par l'onduleur et notamment par son microprocesseur rendant le système inviolable. En effet, il n'est pas possible de récréditer l'installation sauf à intervenir sur le microprocesseur, cette intervention n'étant rendue possible que par l'introduction d'une donnée codée, uniquement décryptable par ledit microprocesseur en fonction du numéro d'identification de l'installation. On conçoit donc que cette invention permet de gérer de manière simple le paiement correspondant à la maintenance et au suivi d'installations de production d'énergie électrique, avec ou sans stockage, et ce par un système de paiement ou de pré-paiement par code, favorisant la souplesse d'utilisation et notamment d'achat d'unités de crédit pour le fonctionnement de telles installations. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique, comprenant: - au moins un générateur d'énergie électrique (2), - un circuit électrique d'utilisation (9); - un régulateur (5, 20), monté sur le circuit électrique d'utilisation (9), et susceptible d'ouvrir ou de fermer ledit circuit en fonction d'une part de paramètres relatifs au fonctionnement de l'installation et représentatifs de la quantité d'énergie électrique utilisée et/ou de la durée de fonctionnement de l'installation, et d'autre part de critères stockés dans une mémoire associée, eux-mêmes susceptibles de se traduire par une valeur déterminée de ces grandeurs, caractérisé en ce qu'au régulateur (5, 20), est associé un organe périphérique (15), destiné à recevoir une information susceptible d'être traitée par ledit régulateur, et susceptible de modifier les critères de fonctionnement dudit régulateur. 2/ Dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les paramètres relatifs au fonctionnement de l'installation et représentatifs de la quantité d'énergie électrique utilisée et/ou de la durée de fonctionnement de l'installation sont intégrés au niveau de compteurs associés audit régulateur (5, 20), afin de déterminer un crédit de consommation susceptible d'être exprimé en nombre entier n d'unités correspondant soit à la durée d'utilisation de l'installation, soit à la consommation d'énergie produite par l'installation, soit à une peréquation entre ces deux grandeurs. 3/ Dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une unité centrale de traitement, indépendante de l'installation, et destinée à générer une donnée sous forme codée ou cryptée, notamment sous forme d'une donnée numérique ou alphanumérique, constituant l'information introduite par organe périphérique (15), et susceptible d'être décodée par le régulateur (5, 20), muni d'un algorithme de décodage ou de décryptage adapté. 4/ Dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe périphérique (15) est constitué d'un clavier. 5/ Dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que le clavier est muni d'un écran (17), susceptible d'afficher certaines données propres à l'utilisation de l'installation. 6/ Dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'à chaque installation est attribué un numéro unique d'identification, à partir duquel l'unité centrale de traitement génère la donnée codée ou cryptée introduite par l'organe périphérique au niveau du régulateur (5, 20), la génèse de ladite donnée par l'unité centrale de traitement étant également fonction d'au moins un second paramètre, notamment représentatif d'un paiement. 7/ Dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la donnée codée ou cryptée générée par l'unité centrale de traitement est fonction d'un troisième paramètre, constitué par une donnée d'horodatage. 8/ Dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique selon l'une des revendications I à 7, caractérisé en ce que l'installation comporte au moins un organe de stockage d'énergie électrique, typiquement constitué par une batterie (4), relié au générateur (2) par un circuit de charge (7), ledit organe de stockage (4) étant reliable à au moins un récepteur électrique (3) par le circuit d'utilisation (9), le régulateur (5) agissant alors tant au niveau du circuit de charge que du circuit d'utilisation. 9/ Dispositif de gestion pour une installation de production d'énergie électrique selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle l'énergie électrique issue du générateur électrique (2) est directement utilisée par l'utilisateur, notamment au niveau d'un récepteur électrique (21, 22), caractérisé en ce que le régulateur intervient au niveau d'un onduleur (20), destiné, de manière connue, à convertir le courant électrique continu délivré par le générateur en courant alternatif, et connecté entre le générateur (2) et le récepteur électrique (21, 22).