Brevet FR2919115A1 — publié le 20090123

Installation de production d'électricité photovoltaïque. L'invention concerne une installation de production d'électricité photovoltaïque. Les panneaux photovoltaïques permettent de convertir directement un rayonnement solaire en électricité. Une telle énergie est gratuite et largement disponible. On réalise des installations de grande puissance en utilisant une pluralité de panneaux connectés électriquement à un convertisseur. Le convertisseur fournit l'énergie produite à un réseau électrique à une tension et une fréquence adaptée. Les premières installations sont réalisées en fixant les panneaux sur des supports inclinés. L'orientation des panneaux est fixe et ne permet pas de suivre le soleil dans sa course quotidienne ou saisonnière. Le rendement d'une telle installation n'est donc pas optimal. On connaît par le document WO2004/044502 une installation de production d'électricité photovoltaïque comportant un assemblage de plusieurs panneaux montés sur un appareil de suivi. L'ensemble des panneaux est monté pivotant autour d'un axe horizontal et d'un axe vertical. L'ensemble est de dimension importante et s'insère difficilement dans un environnement habité. Ce type d'installation est nécessairement fixé au sol et, de par son encombrement, ne peut être fixé sur un toit de manière discrète. On connaît également par le document DE 197 18 358 une installation photovoltaïque comportant une pluralité de panneaux, dans laquelle chaque panneau est monté pivotant selon un axe vertical. Les panneaux sont entraînés en rotation par une chaîne circulant sur des roues dentées montées sur les axes de pivotement de chaque panneau. L'entraînement par chaîne se révèle peu fiable face aux conditions climatiques, en particulier. L'invention vise à fournir une installation photovoltaïque comportant une pluralité de panneaux, qui soit fiable, facile d'entretien et permettant un rendement important. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une installation de production d'électricité photovoltaïque comportant une pluralité de supports fixés au sol ou sur un bâtiment, au moins un panneau photovoltaïque étant monté sur chaque support. Chaque support comporte des moyens individuels d'orientation pour monter les panneaux pivotant autour d'un axe de suivi et l'installation comporte une unité de commande unique pilotant les moyens d'orientation de chaque support pour déterminer la position des panneaux autour de l'axe de suivi. Ainsi, les moyens d'orientation permettent de suivre au moins sur un axe la course du soleil au cours de la journée. Les panneaux sont ainsi mieux exposés, en particulier en début et en fin de journée. Les moyens d'orientation sont affranchis d'une transmission mécanique entre les supports, telle que la chaîne, ce qui permet une plus grande fiabilité de l'installation. Chaque support est entraîné de manière indépendante, et un dysfonctionnement de l'un des supports ne compromet pas le fonctionnement des autres supports. De préférence, l'axe de suivi est vertical. Cette orientation permet d'obtenir un bon rendement pour le suivi quotidien. Le support est facile à régler selon cette orientation. De plus, même si les masses sont déséquilibrées par rapport l'axe, aucun couple permanent n'est généré sur les moyens d'orientation. Selon une disposition particulière, les moyens d'orientation comportent un moteur pour orienter le panneau autour de l'axe de suivi, l'unité de commande envoyant des impulsions périodiques pour faire fonctionner le moteur. On peut ainsi orienter le panneau selon l'axe de suivi grâce au moteur. De plus, par l'envoi d'impulsions, il n'est pas nécessaire d'utiliser un moteur dont la vitesse est contrôlée, mais on peut se contenter d'un moteur à vitesse fixe. On ajuste l'amplitude du déplacement en contrôlant la fréquence et la durée des impulsions. Selon une caractéristique complémentaire, le moteur est réversible et les moyens d'orientation comportent un capteur de position initiale pour déterminer une position initiale du panneau. On peut ainsi faire pivoter le panneau régulièrement au cours de la journée dans un sens de rotation pour suivre la course du soleil, et inverser le sens du pivotement à la fin de la journée dans un sens de retour. Le capteur de position initiale donne une information indiquant que le panneau a été ramené dans la position initiale, ce qui permet de garantir que le panneau retrouve une bonne orientation tous les jours, même si des écarts de position entre la position idéale et la position réelle sont apparus au cours de la journée précédente. Selon une disposition constructive, les moyens d'orientation comportent une partie mobile montée pivotante sur une base, la partie mobile comportant des barres formant un plan de fixation pour le panneau. Les barres peuvent avoir différentes sections telles qu'une section de tube carré ou rectangulaire, en U ou en cornière. Elles sont disposées de préférence en croix dont l'intersection est sur l'axe de suivi. Elles supportent les moyens de fixation standards des panneaux. Selon un perfectionnement, la plateforme est recouverte d'un film réfléchissant. Ceci augmente l'albédo de la plateforme. Les panneaux bénéficient ainsi d'un rayonnement indirect par le rayonnement solaire réfléchi par le film, ce qui ajoute une puissance supplémentaire à la puissance qu'ils reçoivent directement du soleil. Selon une caractéristique particulière, l'installation comporte une structure fixée sur la plateforme et sur laquelle les supports sont fixés. Les bases des supports sont fixées sur les rails. La structure comporte par exemple des rails parallèles entre eux. Elle peut être complétée par des traverses, reliant les rails entre eux. Dans le cas d'une plateforme fragile, telle qu'un toit plat recouvert d'une couche d'étanchéité, des patins souples sont interposés entre les rails et la plateforme. Ceci évite la détérioration de la surface fragile de la plateforme. Dans cette configuration, le film réfléchissant est placé entre la plateforme et la structure. Le film est ainsi maintenu directement par l'appui des patins sur le film. L'installation peut être complétée par des capteurs déterminant la position effective des panneaux, l'état de commande de la motorisation, la température du panneau, la tension du panneau, et envoyant ces informations à un superviseur via un bus de terrain et un automate. L'invention a aussi pour objet un procédé de commande d'une installation telle que décrite précédemment, selon lequel on oriente les panneaux en fonction de la position du soleil. La position souhaitée des panneaux est déterminée par exemple par un calcul en fonction de la date et de l'heure, et en fonction de la localisation de l'installation. On optimise ainsi la production d'électricité de l'installation. Dans le cas de supports avec un capteur de position initiale, on commande les panneaux dans un premier sens pour suivre le soleil pendant le jour, et on commande les panneaux jusqu'à la position initiale après le coucher du soleil. Le retour vers la position initiale peut se faire à n'importe quel moment après le coucher du soleil et avant le lever du soleil le jour suivant. Le mouvement du support est ainsi alternatif, et la souplesse des liaisons électriques est suffisante pour s'adapter à toutes les positions prises par le support. Dans un mode de sécurité de l'installation, toute rotation est stoppée. Ce mode de sécurité peut correspondre à des situations dans lesquelles un blocage des panneaux pourrait intervenir, tel qu'un enneigement conséquent ou du brouillard givrant. Le mode de sécurité peut être déclenché de manière automatique par une station météorologique connectée à l'unité centrale, ou de manière manuelle, sur place ou à distance par tout moyen de télécommande adapté. On peut également prévoir un mode pare-tempête, selon lequel les panneaux sont orientés dans une position fonction du vent. Il peut être déclenché par des moyens équivalents à ceux énoncés précédemment. Selon un perfectionnement du procédé, on génère une alerte de dysfonctionnement si la différence de puissance fournie par chaque panneau excède un seuil prédéterminé. Un déséquilibre dans la puissance fournie par chacun des panneaux découle d'une anomalie si les panneaux sont normalement exposés au même rayonnement. Une telle anomalie peut être une détérioration des câbles de liaison électrique, un écran apporté par le vent devant un panneau, un dysfonctionnement de certaines cellules du panneau... L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : la figure 1 est une vue de côté d'une installation conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un support de panneau faisant partie de l'installation de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe du support de la figure 2 ; la figure 4 est une vue en perspective d'un assemblage de barres faisant partie du support de la figure 2 ; la figure 5 est une vue de dessus partielle du support la figure 6 est une vue schématique du branchement électrique des supports . Une installation 1 de production d'électricité photovoltaïque, telle que montrée sur la figure 1, comporte une structure 2 déposée sur une plateforme 3, et une pluralité de supports 4 supportant chacun un panneau 40 photovoltaïque dans une position inclinée par rapport à l'horizontale. Chaque panneau 40 a une surface de l'ordre de 1 à 3 m2 et est en silicium préférentiellement monocristallin ou polycristallin, pour fournir une puissance crête comprise entre 100 et 300 W. La plateforme est ici un toit plat 3 recouvert par une pellicule étanche 30. La structure 2 comporte une série de rails 20 disposés parallèlement entre eux. Les rails 20 reposent sur le toit par l'intermédiaire de patins 21 en matière souple, telle que du polystyrène extrudé, et de plaques rigides 22 ayant sensiblement la même surface que les patins 21, placées entre les rails 20 et les patins 21. Un film réfléchissant 5 est disposé entre la pellicule d'étanchéité du toit et les patins 21. Une unité de commande 6 est préférentiellement placée sur la structure 2. L'unité de commande 6 est raccordée au réseau électrique et à chaque support 4. Elle comporte un automate programmable, non représenté, pour gérer les commandes, un ou plusieurs convertisseurs, non représentés, pour recevoir l'électricité fournie en courant continu par les panneaux 40 photovoltaïques et fournir cette électricité sur le réseau. L'unité de commande 6 est éventuellement reliée à un réseau de télécommunication pour recevoir des commandes ou pour fournir des informations sur l'installation 1, telle le cumul d'électricité fournie. L'automate comporte une horloge à cycle annuel, ce qui lui permet de calculer à chaque instant la position souhaitée des supports 4 afin que les panneaux 40 soient orientés au mieux par rapport à la position du soleil dans le ciel. Chaque support 4 comporte une base 41 et une partie mobile 42. La base 41 est fixée sur deux rails 20 adjacents. Elle comporte une plaque de base 410 et un tube de base 411 soudé verticalement sur la plaque de base 410. La partie mobile 42 comporte un tube mobile 420 vertical, emmanché sur le tube de base 411. Des paliers 412, par exemple en polymère ou à billes, assurent le guidage en pivotement du tube mobile 420 sur le tube de base 411, autour d'un axe de suivi A, vertical. Le tube mobile 420 a une extrémité supérieure coupée en biais, par exemple à 45 , et comporte deux barres 421 soudées sur le tube mobile 420 dans le plan en biais. Les barres 421 sont par exemples des cornières assemblées entre elles par soudure, comme montré sur la figure 4. Les barres 421 comportent des échancrures 4210 dans lesquelles la paroi du tube mobile 420 s'insère avant soudure des barres 421 sur le tube mobile 420. Le panneau 40 photovoltaïque est fixé par des moyens classiques sur les barres 421. Des conducteurs de livraison 7, issus des panneaux 40 entrent dans le tube mobile 420 par l'extrémité supérieure et rejoignent l'unité de commande 6, avec éventuellement un groupage des conducteurs de livraison 7 de plusieurs supports 4. L'ensemble de la structure 2 et les supports 4 sont 30 prévus pour être insensibles à la corrosion. Le support 4 comporte également des moyens d'orientation comportant un motoréducteur 43, fixé sur la base 41, pour entraîner une courroie crantée 44. Le motoréducteur comporte un moteur 430 électrique. La 35 courroie crantée 44 est enroulée autour du tube mobile 420 sur un angle supérieur à 270 à l'aide de deux galets 45 de guidage. Le tube mobile 420 comporte un doigt 422 faisant saillie et apte à actionner un capteur de position initiale 46. Le moteur 430 est du type asynchrone et bidirectionnel, par exemple à deux enroulements. L'ensemble des supports 4 est divisé en un ou plusieurs groupes. Comme le montre la figure 6, l'unité de commande 6 est connectée par trois conducteurs à chaque groupe de supports 4. Un premier des trois conducteurs est le neutre N. Un deuxième des conducteurs Pl est connecté à un premier des enroulements du groupe de moteurs 430, pour commander la rotation dans un sens solaire. Le troisième conducteur P2 est connecté au deuxième enroulement de l'ensemble des moteurs 430, afin de commander la rotation dans un sens anti-solaire, opposé au sens solaire. Le troisième conducteur P2 est relié à l'enroulement par l'intermédiaire d'un contacteur 460 normalement fermé, actionné par le capteur de position initiale 46. Ainsi, lors de la commande de retour en position initiale, l'alimentation du moteur 430 est coupée dès que le contacteur est actionné par le doigt 422 lorsque la partie mobile 42 du support 4 est revenue en position initiale. L'ensemble des parties mobiles 42 des supports 4 sont, en début de journée, dans la position initiale, de telle sorte que les panneaux 40 sont orientés vers l'Est, par exemple à -120 par rapport au Sud. Eventuellement, la position initiale est déterminée entre -90 et -120 . En fonction du jour et de l'heure indiquée par l'horloge, de la position initiale et de la vitesse de rotation des supports 4, l'automate détermine des impulsions à une fréquence et des durées adaptées pour obtenir le placement des parties mobiles dans une orientation optimale par rapport à la position du soleil. Les impulsions sont envoyées sur le deuxième conducteur Pl des supports 4, pour commander la rotation dans le sens 9 solaire. A la fin de la journée, une commande continue est envoyée sur le troisième conducteur P2, afin de commander le retour vers la position initiale, pendant une durée suffisante pour obtenir le retour de l'ensemble des supports 4. L'actionnement du contact 460 garantit que tous les panneaux sont dans la position initiale. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple. Les moteurs 430 peuvent être du type pas-à-pas, cliquet à électroaimant... La commande pourrait être un contrôle ce la vitesse de rotation. L'entraînement peut être réalisé par une courroie plate, une chaîne, un engrenage ou en direct. REVENDICATIONS 1. Installation de production d'électricité photovoltaïque comportant une pluralité de supports (4) fixés sur une plateforme (3), au moins un panneau (40) photovoltaïque étant monté sur chaque support (4), l'installation étant caractérisée en ce que chaque support (4) comporte des moyens individuels d'orientation pour monter les panneaux (40) pivotant autour d'un axe de suivi (A) et en ce qu'elle comporte une unité de commande (6) unique pilotant les moyens d'orientation de chaque support (4) pour déterminer la position des panneaux (40) autour de l'axe de suivi (A). 2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle l'axe de suivi (A) est vertical. 3. Installation selon la revendication 1, dans laquelle les moyens individuels d'orientation comportent un moteur (433) pour orienter le panneau (40) autour de l'axe de suivi (A), l'unité de commande (6) envoyant des impulsions périodiques pour faire fonctionner le moteur (430). 4. Installation selon la revendication 3, dans laquelle le moteur (430) est réversible et les moyens individuels d'orientation comportent un capteur de position initiale (46) pour déterminer une position initiale du panneau (40). 5. Installation selon la revendication 1, dans laquelle les moyens individuels d'orientation comportent une partie mobile (42) montée pivotante sur une base (41), la partie mobile (42) comportant des barres (421) formant un plan de fixation pour le panneau (40). 6. Installation selon la revendication 1, dans laquelle la plateforme (3) est recouverte d'un film réfléchissant. 7. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une structure (2) fixée sur la plateforme (3) et sur laquelle les supports (4) sont fixés. 8. Installation selon la revendication 7, dans laquelle la structure (2) comporte des rails (20) parallèles entre eux. 9. Installation selon la revendication 8, dans laquelle des patins (21) souples sont interposés entre les rails (20) et la plateforme (3). 10. Installation selon les revendications 6 et 7 prises en combinaison, dans laquelle le film réfléchissant est placé entre la plateforme (3) et la structure (2). 11. Procédé de commande d'une installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on oriente les panneaux (40) en fonction de la position du soleil. 12. Procédé selon la revendication 11 pour une installation selon la revendication 4, selon lequel on commande les panneaux (40) dans un premier sens pour suivre le soleil pendant le jour, et on commande les panneaux (40) jusqu'à la position initiale après le coucher du soleil. 13. Procédé selon la revendication 11, selon lequel toute rotation est stoppée si l'installation est dans un mode de sécurité. 14. Procédé selon la revendication 11, selon lequel les panneaux (40) sont orientés dans une position fonction du vent si l'installation est dans un mode pare-tempête. 15. Procédé selon la revendication 11, selon lequel on génère une alerte de dysfonctionnement si la différence de puissance fournie par chaque panneau (40) excède un seuil prédéterminé.