Brevet FR2945161A1 — publié le 20101105

La présente invention concerne un système de pilotage horaire du choix d'énergie d'un ballon d'eau chaude, entre l'utilisation d'une éolienne et la connexion au réseau électrique. Les éoliennes ont une production potentielle importante d'énergie et l'un des freins à la généralisation de leur utilisation repose sur le problème du stockage de cette énergie, ceci étant renforcé pour l'utilisation d'éoliennes de puissance réduite, 0,3 à 3 kW, par les particuliers. D'autre part l'utilisation d'une éolienne pour l'alimentation en énergie d'un ballon d'eau chaude, sera limitée par le pilotage de l'alimentation du ballon. Effectivement un ballon exclusivement alimenté par une éolienne présente le risque de ne pas fournir suffisamment d'énergie pour la mise à température souhaitée de l'eau. Un dispositif de détection de rotation de l'éolienne, ou de puissance fournie, apporterai sans aucun doute une solution techniquement satisfaisante, cependant cette solution de par son coût rendrait une telle installation difficilement économiquement rentable pour son utilisateur. Le système de pilotage horaire d'éolienne pour le chauffage d'eau faisant l'objet de cette invention permet de palier à ces différents inconvénients. Partant du principe que le temps de chauffe pour atteindre la mise à température d'un ballon d'eau chaude connecté au réseau est relativement bref dans une journée le système permet de connecter l'éolienne au ballon tout au long de la journée sauf pendant une courte période pendant laquelle le ballon est connecté au réseau électrique. Le système est basé sur un commutateur horaire pilotant le choix de l'alimentation du ballon entre l'éolienne et le réseau électrique. Ce commutateur commande un relais ayant 2 positions de contact, l'une reliant l'éolienne et la résistance du ballon, l'autre reliant le réseau électrique à cette même résistance. Chaque position de contact étant exclusive l'une de l'autre, le réseau et l'éolienne restent toujours isolés l'un de l'autre. Le système est réglable en façade pour effectuer le paramétrage des commutations. Ce réglage se calcule en partant du temps nécessaire à la chauffe complète du ballon quand il est connecté au réseau, donnée couramment communiquée par les fabricants de ballons d'eau chaude. Le commutateur est réglé, sur chaque période de 24h, pour une commutation égale à ce temps de chauffe sur le réseau et le reste de la journée sur l'éolienne. De cette façon, l'utilisateur est certain d'avoir une eau parfaitement à température, même en l'absence totale de vent sur une journée. Si à contrario, l'éolienne a produit suffisamment d'énergie, le thermostat du ballon sera ouvert et le réseau n'aura aucune énergie à fournir pour la mise à température. Dans les cas médians, les plus courants, le réseau n'apportera que l'énergie nécessaire pour compléter la mise à température. Pour une optimisation de l'utilisation de l'énergie fournie par l'éolienne, comme pour l'amélioration du confort des utilisateurs du ballon d'eau chaude, il faut que la commutation sur le réseau s'effectue juste avant la plus importante utilisation prévisible d'eau chaude de la journée. De cette façon les utilisateurs ont une eau qui vient de recevoir son complément de chauffe du réseau électrique. D'autre part, si la connexion au réseau s'effectuait juste après la plus grosse utilisation d'eau chaude de la journée, l'énergie fournie par l'éolienne ne serait pas utilisée pendant de nombreuses heures, le thermostat du ballon étant alors ouvert suite à cette chauffe. La durée du temps de chauffe réseau, ainsi que la période à laquelle se déroule cette chauffe sont sujet à variation. C'est pourquoi la commande de paramétrage du système est en face avant du coffret contenant l'ensemble. Cette commande permet de régler l'heure de début de chauffe par le réseau et sa durée. Les éléments assurant la sécurité électrique du système, disjoncteur et éventuellement parafoudre suivant la conception de l'éolienne, sont intégrés dans le boitier et sont ré-armables sans avoir à ouvrir le boitier. La présence de ces protections électriques a pour but d'assurer la sécurité du système et du ballon pendant les périodes de chauffe par l'éolienne. Lorsque le ballon est raccordé au réseau, la sécurité électrique du ballon est assurée par le tableau général basse tension de l'installation générale. De façon optionnelle, le système peut raccorder l'éolienne automatiquement à une application annexe pendant la période de raccordement réseau. Par exemple, raccordement à un radiateur électrique d'appoint ou bien pour la charge de batteries. Les dessins en annexe illustrent l'invention sur les points suivants : Figure 1 : vue schématique de l'installation complète de chauffage d'eau par une éolienne comprenant ici l'utilisation d'une éolienne de type Savonius et le système de pilotage horaire. Figure 2 : vue schématique du système de pilotage horaire intégrant un parafoudre, sans raccordement batterie. Figure 3: vue schématique de du système de pilotage horaire intégrant un parafoudre, avec l'option de raccordement batterie. Figure 4 : chronogramme de fonctionnement du système En référence aux figures 2 et 3 le système de pilotage horaire est 15 composé d'un boitier dans lequel on trouve : • un commutateur horaire pilotant • un relais multi contacts. • Un disjoncteur • Un parafoudre 20 Le commutateur horaire et le relais multi contacts peuvent éventuellement être un seul et même composant, ce qui ne nuit aucunement aux performances du système. Cependant il est préférable et recommandé d'utiliser deux composants différents principalement pour des raisons de cout de maintenance éventuelle. Le commutateur peut être électronique ou 25 électromécanique, et est alimenté par le réseau. Pour éviter le glissement horaire des périodes de chauffe du à des coupures réseau, l'utilisation d'un commutateur à alimentation sauvegardée par batterie est préférable, mais cette variante est non illustrée sur les schémas. Le relais est câblé pour qu'en position de repos, l'éolienne soit 30 connectée au ballon d'eau chaude, et en position travail, le ballon soit connecté au réseau électrique. Si toutefois le câblage était inversé, il serait 10 indispensable de l'indiquer sur le coffret et dans la documentation d'utilisation du système. Le disjoncteur, correctement dimensionné pour la protection du générateur de l'éolienne, est câblé entre les bornes d'entrée vers l'éolienne, et 5 le relais, comme l'illustrent les figures 2 et 3. Dans le cas de la mise en oeuvre de la variante permettant l'utilisation de l'énergie de l'éolienne pendant les périodes de connexion du ballon au réseau, un second jeu de contacts permet de connecter l'éolienne à une seconde charge. Ces contacts seront pilotés de façon inverse à ceux 10 effectuant la connexion au ballon, comme illustré sur la figure 3. La figure 4 illustre le fonctionnement du système et les activations des différentes connexions sur l'ensemble d'un cycle de fonctionnement quotidien. Dans le cas ou le générateur de l'éolienne produit un courant triphasé, un pont redresseur triphasé/continu est câblé entre le bornier d'entrée 15 venant de l'éolienne et le disjoncteur de protection La fabrication de cette invention n'est pas limitée au mode de réalisation proposé ici mais peut s'étendre à toute modification évidente pour l'homme de l'art. Un système de pilotage horaire du choix d'énergie d'un ballon d'eau 20 chaude réalisée suivant les prescriptions de la présente invention résout les carences liées à celles de l'art antérieur, en offrant la possibilité d'optimiser l'utilisation de l'énergie fournie par une éolienne en s'affranchissant des contraintes de la revente ou du stockage sur batteries de l'énergie produite. De plus ce système d'un coût particulièrement réduit permet d'utiliser 25 l'énergie éolienne sans modification majeur de l'installation de production d'eau chaude sanitaire de l'utilisateur puisqu'aucune intervention de plomberie n'est nécessaire. Ceci renforce encore le coté économique du système, tant sur le système lui-même que sur son installation. REVENDICATIONS1. Système de pilotage horaire du choix d'énergie d'un ballon d'eau chaude, entre l'utilisation d'une éolienne et la connexion au réseau électrique, caractérisée en ce qu'il comprend : - un commutateur horaire. - Un relais piloté par le commutateur. - Un disjoncteur de protection du générateur de l'éolienne. Le commutateur permet d'effectuer le réglage des périodes quotidiennes pendant lesquels le relais connectera le ballon d'eau chaude à l'éolienne et celles pendant lesquelles le ballon sera connecté au réseau électrique. 2. Système de pilotage horaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le commutateur horaire et le relais sont un seul composant intégré. 3. Système de pilotage horaire selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un jeu de contacts permet le raccordement de l'éolienne à une charge différente lorsque le ballon est connecté au réseau électrique. 4. Système de pilotage horaire selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un pont redresseur triphasé/continu est câblé entre les bornes d'entrée du boitier et le disjoncteur, lorsque le générateur produit un courant triphasé.