Brevet FR2951872A1 — publié le 20110429

Installation de production de courant électrique, à partir du rayonnement solaire et procédé de mise en sécurité d'un bâtiment équipé d'une telle installation La présente invention concerne une installation de production de courant électrique à partir du rayonnement solaire, une telle installation étant intégrée à un bâtiment qui peut être à usage d'habitation, à usage industriel ou à usage commercial. Dans une telle installation, plusieurs générateurs photovoltaïques, le plus souvent dénommés « panneaux photovoltaïques » sont généralement utilisés pour transformer une partie du rayonnement solaire qui leur parvient en courant électrique. Une telle installation peut être utilisée pour alimenter en courant électrique le bâtiment auquel elle est intégrée, en parallèle à un réseau public de distribution géré par un opérateur, tel que Electricité de France (EDF). Le surplus de production d'une telle installation peut être revendu à cet opérateur en réinjectant ce surplus sur le réseau de distribution. En cas de danger pour les occupants d'un tel bâtiment, par exemple en cas d'incendie, il est connu de couper l'alimentation en courant électrique du bâtiment à partir du réseau public en manoeuvrant un interrupteur général situé à l'interface entre ce réseau et un circuit de distribution propre au bâtiment ou en amont de cette interface, sur le réseau. Même après une telle intervention de mise en sécurité, le ou les générateurs photovoltaïques sont susceptibles de débiter un courant électrique qui circule dans le circuit électrique propre au bâtiment, alors même que les services de secours croient pouvoir évoluer dans un bâtiment dont les dispositifs électriques ne sont plus sous tension. Il en résulte un danger pour les personnes intervenant alors dans le bâtiment, notamment les sapeurs-pompiers ou les membres des services spécialisés des opérateurs de distribution d'énergie, électrique ou sous forme de gaz. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant une nouvelle installation de courant électrique dont le fonctionnement est fiabilisé par rapport à celles de l'état de la technique. A cet effet, l'invention concerne une installation de production de courant électrique à partir du rayonnement solaire, cette installation étant intégrée à un bâtiment et comprenant au moins un générateur photovoltaïque. Cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend un court-circuiteur apte à établir et à maintenir un court-circuit aux bornes du générateur photovoltaïque, alors que ce court-circuiteur est activé par des moyens de commande disposés dans une partie prédéfinie du bâtiment ou de son environnement. Grâce à l'invention, les services de secours ou de sécurité, qui doivent intervenir sur un bâtiment équipé d'une installation de production électrique conforme à l'invention peuvent activer le court-circuiteur avant de pénétrer dans le bâtiment ou lorsqu'ils pénètrent dans ce bâtiment, en limitant les risques de se trouver exposés à des matériels électriques alimentés en courant et sous tension. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle installation peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement admissible : - La partie prédéfinie du bâtiment renferme également des moyens de contrôle de l'alimentation en courant à partir d'un réseau public de distribution de courant électrique. Ainsi, les services de secours peuvent manoeuvrer, à partir du même local, à la fois les moyens de contrôle de l'alimentation du bâtiment en courant à partir du réseau public et le court-circuiteur. - La partie prédéfinie du bâtiment renferme également des moyens de contrôle de l'alimentation en gaz à partir d'un réseau public de distribution de gaz ou d'un réservoir. - L'installation comprend également un convertisseur de courant continu en courant alternatif et le court-circuiteur est monté de telle sorte qu'il établit ou maintient simultanément le court-circuit aux bornes du générateur photovoltaïque et aux bornes du convertisseur de courant. Ainsi, la mise en court-circuit du générateur photovoltaïque induit la mise en court-circuit du convertisseur. La source éventuelle de tension électrique résiduelle constituée par le convertisseur est ainsi supprimée et les dangers pouvant en résulter sont éliminés. - Le court-circuiteur est actionné à partir d'une source d'énergie distincte du réseau d'énergie du bâtiment. Ceci permet de manoeuvrer le court-circuiteur alors même que le bâtiment n'est plus alimenté en courant électrique par le réseau. Dans ce cas, la source d'énergie peut être électrique, par exemple constituée d'une batterie d'accumulateurs, et le court-circuiteur peut comprendre un actionneur électrique alimenté à partir de cette source. On peut en particulier prévoir que la source d'énergie électrique est alimentée en courant par le générateur photovoltaïque en fonctionnement normal de l'installation. En variante, la source d'énergie est pneumatique et le court-circuiteur comprend un actionneur pneumatique alimenté à partir de cette source. - Le court-circuiteur est actionné mécaniquement par un organe relié aux moyens de commande précités ou par un organe actionnable localement, au voisinage du court-circuiteur. - L'installation comprend également des moyens de signalisation de la mise en oeuvre du court-circuiteur. Ces moyens de signalisation sont avantageusement disposés dans la partie prédéfinie du bâtiment. En variante, ces moyens de signalisation sont disposés à proximité du court-circuiteur. L'invention concerne également un procédé de mise en sécurité d'un bâtiment équipé d'une installation telle que mentionnée ci-dessus et, plus spécifiquement, un procédé de mise en sécurité d'un bâtiment équipé d'une installation de production de courant électrique à partir du rayonnement solaire, cette installation comprenant au moins un générateur photovoltaïque. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à établir et à maintenir un court-circuit aux bornes du générateur photovoltaïque. Une fois le procédé de l'invention mis en oeuvre, le générateur photovoltaïque ne constitue plus une source de courant pour les matériels qui sont habituellement raccordés sur ce générateur ou sur un circuit électrique contenant ce générateur, de sorte que ces matériels ne sont pas sous tension et ne risquent pas de constituer des sources de danger pour des personnes intervenant dans le bâtiment après sa mise en sécurité. L'invention sera mieux comprise et les autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de quatre modes de réalisation d'une installation de production de courant électrique et d'un procédé de mise en sécurité d'un bâtiment conformes à son principe, donnés uniquement à titre d'exemple et fait référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique de principe d'un bâtiment équipé d'une installation conforme à l'invention ; - la figure 2 est une représentation schématique de principe en perspective d'une partie de l'installation de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, pour une installation conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, pour une installation conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 5 est une vue analogue à la figure 2, pour une installation conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention. La maison individuelle 1 représentée à la figure 1 est alimentée en courant électrique à partir d'un réseau public de distribution de courant 2 géré par un opérateur, tel que EDF en France. Le réseau 2 s'étend jusqu'à un coffret de jonction 3 dans lequel est disposé, entre autres, un sectionneur 5 permettant d'interrompre la liaison électrique entre le réseau 2 et un réseau 4 propre à la maison et qui alimente, par l'intermédiaire d'une boîte de coupure 50, plusieurs charges électriques, telle qu'une lampe à incandescence 6 et une machine à laver 8. La maison 1 est équipée d'une installation 20 de production électrique à partir du rayonnement solaire. L'installation 20 comprend un générateur photovoltaïque qui se présente sous la forme d'un panneau 22 équipé de modules 23 aptes à convertir chacun une partie du rayonnement solaire qui leur parvient en courant électrique. Les différents modules 23 du générateur 22 sont connectés électriquement entre eux et à deux bornes 24 et 26 du générateur 22, à partir desquelles s'étendent deux pistes conductrices 34 et 36 qui se prolongent jusqu'aux bornes d'entrée 44 et 46 d'un convertisseur de courant 42 apte à convertir un courant électrique continu s'écoulant dans les pistes 34 et 36, en un courant alternatif, qui peut être réinjecté sur le réseau 4 par l'intermédiaire d'une boîte de coupure 52. Un boîtier de contrôle 60 est prévu dans la maison 1, et renferme des organes de commande utilisés lors de la mise en sécurité de la maison 1, par exemple en cas d'incendie. Le boîtier 60 est avantageusement accessible depuis l'extérieur de la maison 1. En variante, si la maison 1 est située sur une propriété dont le terrain est clos de murs, le boîtier 60 peut être intégré à l'un de ces murs. Un organe de commande 62 est monté dans le boîtier 60 et contrôle le sectionneur 5 au moyen d'un signal S5 transmis par tout moyen approprié, par exemple une liaison électrique. Ainsi, en cas de sinistre avéré ou imminent dans la maison 1, il est possible de couper la liaison électrique entre les réseaux 2 et 4, au moyen de l'organe 62 et du sectionneur 5. Un deuxième organe de commande 64 est intégré au boîtier 60 et permet de commander une vanne 7 montée sur une conduite 70 d'alimentation en gaz naturel de la maison 1. La conduite 70 peut s'étendre à partir d'un réseau public de distribution de gaz ou d'un réservoir, tel qu'une citerne disposée hors sol ou en sous-sol dans le jardin de la maison 1. Un signal S, émis par l'organe 64 est transmis à la vanne 7 par tout moyen approprié, notamment une ligne électrique. Là encore, l'organe 64 permet de limiter les risques d'incendie en coupant l'arrivée de gaz dans la maison 1. Le boîtier 60 comprend un troisième organe de commande 66 qui commande un court-circuiteur 80, ce court-circuiteur étant prévu pour, en cas de besoin, mettre en court-circuit les pistes 34 et 36 à proximité des bornes 24 et 26. Le court-circuiteur 80 comprend un moteur électrique brushless 82, dont l'arbre de sortie 84 est équipé d'un pignon 86 en prise avec une crémaillère 88, solidaire d'un pontet 90. Ainsi, en actionnant le moteur 82, il est possible de déplacer le pontet 90 dans le sens de la double-flèche F, à la figure 2, c'est-à-dire perpendiculairement aux pistes 34 et 36, de telle sorte que deux patins 94 et 96 appartenant au pontet 90 peuvent être sélectivement et simultanément amenés au contact ou éloignés des pistes 34 et 36. Lorsque les patins 94 et 96 sont au contact des pistes 34 et 36, ils réalisent un court-circuit entre les bornes de sortie 24 et 26 du générateur 22. Dans ces conditions, le courant issu du générateur 22, qui peut être considéré comme un générateur de courant au moins en première approximation, s'écoule à travers le pontet 90, sans progresser dans les pistes 34 et 36, en direction du convertisseur 42. Pour des raisons de sécurité, le contact entre les patins 94 et 96 du pontet 90 et les pistes 34 et 36 se fait à une faible distance d des bornes 24 et 26 du générateur 22. Ceci permet de minimiser la partie des pistes 34 et 36 encore alimentée en courant après mise en oeuvre du court-circuiteur 80. En pratique, la distance d est inférieure à 20 cm. Le moteur 82 est équipé d'une platine de commande 83 sur laquelle est branché un conducteur électrique 98 de transmission d'un signal de commande S8 émis par l'organe 66 à destination du court-circuiteur 80. En variante, la transmission du signal S5 entre l'organe 66 et le court-circuiteur peut avoir lieu par une liaison sans-fil, par exemple une liaison radio. Cette approche est privilégiée lorsqu'on équipe un bâtiment existant avec une installation conforme à l'invention car elle évite d'avoir à tirer une ligne électrique entre le boîtier 60 et le courtcircuiteur 80. Une batterie d'accumulateurs 100 est raccordée à la platine 83 par une ligne électrique 102 et constitue une source d'énergie électrique pour le moteur 82. En fonctionnement normal de l'installation 20, la batterie 100 est alimentée en courant électrique à partir des bornes 24 et 26 du générateur 22 par une ligne bifilaire 106, ce qui assure que cette batterie est en permanence chargée, au point qu'elle peut délivrer une tension continue au moteur 82, lorsque celui-ci doit être activé. La batterie 100 constitue donc une source d'énergie distincte des réseaux 2 et 4 pour le moteur 82. Le boîtier 60 constitue une partie prédéfinie de la maison 1 en ce sens qu'il s'agit d'une partie de la maison que les services de secours connaissent et à laquelle ils savent accéder pour mettre la maison en sécurité avant intervention. Une telle partie prédéfinie de la maison 1 identifiée sur le plan de sécurité antiincendie de la maison 1 et/ou repérée par une porte de couleur ou un sigle particulier aisément reconnaissable. Son emplacement est généralement connu des services de sécurité pour avoir été repéré avant une intervention, notamment lors d'un exercice anti-incendie. Le fonctionnement est le suivant : lorsqu'il convient de sécuriser la maison 1, par exemple en cas d'incendie, un sapeur-pompier ou un agent de sécurité qui accède au boîtier de contrôle 60 peut actionner les organes de commande 62, 64 et 66 pour isoler électriquement la maison 1 du réseau 2, couper l'alimentation en gaz et court-circuiter les bornes 24 et 26 du générateur photovoltaïque 22. Ainsi, il peut être garanti qu'aucun courant électrique ne circule dans le réseau électrique 4, ce qui limite les risques auxquels sont exposés les sapeurs-pompiers et les autres personnes devant intervenir dans la maison 1. Une manivelle 104 est solidaire du pignon 86, ce qui permet également la manoeuvre manuelle du pontet 90, notamment dans le cas où un sinistre en cours dans la maison 1 empêcherait le moteur 82 de fonctionner correctement ou empêcherait la transmission d'un ordre de commande entre l'organe 66 et la platine 83. L'accès au boîtier 60 est contrôlé au moyen d'une serrure dont la clé est à la seule disposition des moyens de secours. Comme la batterie 100 est maintenue chargée grâce à la ligne 106, la manoeuvre du moteur 82 est possible y compris après coupure de l'alimentation du réseau 4 par le sectionneur 5. Pour informer les services de sécurité de la mise en oeuvre du courtcircuiteur 80 et de la mise en sécurité du bâtiment, une signalisation est mise en place au niveau du boîtier 60 et de la manivelle 104. Un détecteur de mouvement 116, installé près de la crémaillère 88, est apte à envoyer à un indicateur 61 placé dans le boîtier 60, un signal électrique S9 représentatif du mouvement de la crémaillère 88. Lors de la mise en oeuvre du court-circuiteur 80, un avertissement, qui peut être lumineux, est affiché par l'indicateur 61, signifiant aux services d'intervention la mise en sécurité du bâtiment. Une signalisation mécanique est également mise en oeuvre au niveau de la manivelle 104 au moyen d'une zone colorisée 105 ménagée sur la manivelle. Lorsque la manivelle 104 arrive dans une position basse, correspondant avec la position basse du pontet 90, la zone 105 est visible à travers une fenêtre 108 ménagée dans un capot 110 renfermant le court-circuiteur 80, indiquant la mise en sécurité de l'installation. Dans les deuxième, troisième et quatrième modes de réalisation de l'invention représentés aux figures 3 à 5, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent les mêmes références. Ces modes de réalisation fonctionnent globalement de la même façon que le précédent et on décrit dans ce qui suit principalement ce qui les distingue du premier mode de réalisation. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le court-circuiteur 80 comprend un pontet 90 électriquement conducteur commandé par un vérin pneumatique 182 alimenté par une source d'air sous pression formée une bouteille d'air comprimé 200 équipée d'une vanne 201. Une vanne d'échappement 183 montée sur le vérin 182 est contrôlée à partir d'un organe 66 disposé dans un boîtier de contrôle 60, analogue à celui du premier mode de réalisation. Deux conducteurs électriques 98 transmettent un signal de commande S8 de l'organe 66 aux vannes 183 et 201. Le vérin 182 est, en fonctionnement normal, en position haute, car la vanne 201 de la bouteille 200 est ouverte et l'air maintient la tige du vérin en position haute. Lorsqu'il convient de sécuriser une maison 1 équipée d'une installation 20 de ce deuxième mode de réalisation, l'organe de commande 66 est actionné pour ouvrir la vanne 183 et fermer la vanne 201, de telle sorte que, sous l'action d'un ressort non représenté, le vérin 182 plaque les patins 94 et 96 du pontet 90 sur les pistes électriquement conductrices 34 et 36 qui relient les bornes de sortie 24 et 26 du générateur photovoltaïque 22 aux bornes d'entrée 44 et 46 du convertisseur de courant 42. Le vérin 182 est monté de telle sorte que, lorsqu'il n'est pas alimenté, le pontet est en position basse. La bouteille 200 constitue une source d'énergie autonome pour le vérin 182. Elle est opérationnelle y compris lorsque le réseau électrique propre à la maison a été isolé du réseau électrique public. Dans le cas où la bouteille 200 est vide, le court-circuiteur 80 établit automatiquement le court-circuit aux bornes 24 et 26 du générateur 22, car la tige du vérin 182 n'est pas maintenue en position haute par l'air comprimé. Dans le troisième mode de réalisation de l'invention représentée à la figure 4, le court-circuiteur 80 comprend un dispositif pyrotechnique 282 qui permet de plaquer les patins 94 et 96 d'un pontet électriquement conducteur 90 sur des pistes électriquement conductrices 34 et 36 qui s'étendent entre les bornes de sortie 24 et 26 du générateur photovoltaïque et les bornes d'entrée 44 et 46 du convertisseur de courant 42. La mise à feu 283 du dispositif 282 est reliée à un organe de commande 66 par un conducteur 98 qui transmet un signal de commande S8 permettant d'activer le dispositif 282 en cas de besoin, pour pousser le pontet 90 contre les pistes 34 et 36. L'organe 66 est situé dans un boîtier de contrôle 60 analogue à celui du premier mode de réalisation. Dans le quatrième mode de réalisation de l'invention représentée à la figure 5, le pontet conducteur 90 est actionné grâce à une perche 382 qui permet d'exercer à distance sur ce pont un effort F2 qui plaque les patins 94 et 96 sur les pistes 34 et 36 qui s'étendent entre les bornes de sortie 24 et 26 du générateur 22 et les bornes d'entrée 44 et 46 du convertisseur 42. Dans ce cas, l'extrémité inférieure de la tige 382 constitue un organe de commande 66 pour le courtcircuiteur 80 ainsi constitué. Cette extrémité 66, qui porte avantageusement une poignée 68, est située dans ou à proximité d'un boîtier 60 analogue à celui du premier mode de réalisation. Dans les modes de réalisation des figures 3 à 5, un moyen de commande manuelle, comparable à la manivelle 104 du premier mode de réalisation peut également être mis en oeuvre, en tant que commande de secours. Quel que soit le mode de réalisation représenté sur les figures, la mise en court-circuit des bornes du panneau photovoltaïque 22 par le court-circuiteur 80 induit la mise en court-circuit simultanée des bornes du convertisseur de courant 42, de telle sorte que les capacités internes de ce convertisseur sont déchargées, ce qui évite que ces capacités ne constituent des sources de danger potentiel pour les secours intervenant dans la maison 1. L'organe 66 utilisé pour commander le court-circuiteur 80 peut se présenter sous la forme d'un interrupteur, d'une magnéto ou toute autre forme adaptée à sa fonction. L'invention a été représentée dans le cas où l'installation 20 comprend un seul panneau photovoltaïque 22. En pratique, l'installation 20 peut comprendre plusieurs tels panneaux, dont le nombre est fonction de la puissance électrique souhaitée. Les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation mentionnés ci-dessus peuvent être combinées dans le cadre de la présente invention. En particulier, des moyens de signalisation équivalents aux moyens 61 et/ou 105, ainsi que la distance d sont applicables aux différents modes de réalisation de l'invention. REVENDICATIONS1.- Installation (20) de production de courant électrique à partir du rayonnement solaire, cette installation étant intégrée à un bâtiment (1) et comprenant au moins un générateur photovoltaïque (22) caractérisée en ce qu'elle comprend un court-circuiteur (80) apte à établir et à maintenir un court-circuit aux bornes (24, 26) du générateur photovoltaïque (22) et en ce que ce court-circuiteur (80) est activé par des moyens de commande (66) disposés dans une partie prédéfinie (60) du bâtiment (1) ou de son environnement. 2.- Installation (20) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie prédéfinie (60) du bâtiment renferme également des moyens (62) de contrôle de l'alimentation du bâtiment en courant à partir d'un réseau public (2) de distribution de courant électrique (2). 3.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie prédéfinie (60) du bâtiment renferme également des moyens (64) de contrôle de l'alimentation du bâtiment en gaz à partir d'un réseau public de distribution de gaz ou d'un réservoir. 4.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend également un convertisseur (42) de courant continu en courant alternatif et en ce que le court-circuiteur (80) est monté de telle sorte qu'il établit ou maintient simultanément le court-circuit aux bornes (24, 26) du générateur photovoltaïque (22) et aux bornes (44, 46) du convertisseur de courant. 5.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le court-circuiteur (80) est actionné à partir d'une source d'énergie (100, 200) distincte du réseau électrique (4) du bâtiment (1). 6.- Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la source d'énergie (100) est électrique et le court-circuiteur (80) comprend un actionneur électrique (82) alimenté à partir de cette source. 7.- Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la source d'énergie électrique (100) est alimentée en courant par le générateur photovoltaïque (22), en fonctionnement normal de l'installation. 8.- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la source d'énergie (200) est pneumatique et le court-circuiteur (80) comprend un actionneur pneumatique (182) alimenté à partir de cette source. 9.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le court-circuiteur (80) est actionné mécaniquement par un organe (382) relié aux moyens de commande (66, 68) ou par un organe (104) actionnable localement, au voisinage du court-circuiteur. 10.- Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (61, 105) de signalisation de la mise en oeuvre du court-circuiteur (80). 11.- Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que des moyens de signalisation (61) sont disposés dans la partie prédéfinie (60) du bâtiment. 12.- Installation selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que des moyens de signalisation (105) sont disposés à proximité du courtcircuiteur (80). 13.- Procédé de mise en sécurité d'un bâtiment (1) équipé d'une installation (20) de production de courant électrique à partir du rayonnement solaire comprenant au moins un générateur photovoltaïque (22), caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à établir et à maintenir un court-circuit aux bornes (24, 26) du générateur photovoltaïque (22).