Brevet FR2977980A1 — publié le 20130118

La présente invention se situe dans le domaine des énergies renouvelables, notamment de l'énergie photovoltaïque. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de surveillance d'une installation photovoltaïque. 15 L'augmentation du coût des énergies fossiles et la nécessité de réduire les émissions de CO2 incite au développement des énergies dites renouvelables, notamment de l'énergie photovoltaïque. De plus en plus de particuliers et d'entreprises installent des panneaux photovoltaïques sur le toit de bâtiments, maisons ou bâtiments industriels, parfois en nombre important. 20 Une installation importante implique un investissement élevé et la décision d'investissement peut reposer sur des calculs économiques prenant en compte une production nominale de l'installation. Dès lors, son propriétaire peut souhaiter vérifier que la production de son installation soit toujours au plus proche de son maximum. Or, cette production peut varier dans de grandes 25 proportions non seulement en fonction des conditions climatiques du moment, mais d'autres facteurs tels que de dépôt de salissures sur les panneaux photovoltaïques ou leur vieillissement. Or, le rendement des panneaux photovoltaïques varie relativement rapidement en fonction de l'énergie effectivement reçue par les capteurs et il est très difficile de discriminer entre 30 une baisse de rendement due aux conditions d'ensoleillement ou au vieillissement. 1 De plus, la vérification de l'état des panneaux n'est pas aisée pour plusieurs raisons : - l'emplacement généralement élevé de l'installation ne rend pas facile la vérification de visu, - les panneaux peuvent être situés à des emplacements éloignés des bureaux de l'entreprise, notamment dans le cas des entreprises agricoles. Il existe donc un besoin pour un dispositif capable d'informer le propriétaire d'une installation photovoltaïque du rendement instantané de son installation. A cet effet, l'invention propose un dispositif de surveillance de la production d'une installation photovoltaïque pouvant comprendre : - une cellule photosensible, - un moyen de protection translucide de la cellule comportant une première zone disposée en travers de l'axe optique de la cellule et une deuxième zone 15 protégée, - des moyens de substitution de la première zone à une portion de la deuxième zone. Le dispositif est prévu pour être disposé à proximité de l'installation photovoltaïque. Il comporte une cellule photosensible et un moyen de 20 protection translucide, tel qu'un film ou une vitre pour protéger la cellule des salissures et ainsi assurer qu'elle reçoit toute l'énergie solaire disponible à chaque moment. La cellule photosensible peut être une cellule photovoltaïque qui a l'avantage de ne pas nécessiter d'alimentation, de préférence du même type que les capteurs des panneaux photovoltaïques pour simplifier les 25 corrections, ou une cellule photorésistante. Une première zone de ce moyen de protection se trouve devant la cellule, en travers de l'axe optique de la cellule ; cette première zone est donc exposée aux salissures. Une deuxième zone se trouve à l'intérieur du dispositif, à l'abri des salissures et donc toujours propre. Cette deuxième zone constitue un 30 stockage de moyen de protection propre. Le dispositif comporte également des moyens de substitution de la première zone à une portion de la deuxième zone, faisant ainsi en sorte que la zone placée devant la cellule soit toujours propre. Ce moyen de substitution fait ainsi défiler le moyen de protection, par exemple par translation ou par rotation, devant la cellule. La cellule étant protégée des salissures, sa mesure est toujours représentative de l'énergie solaire disponible, quelles que soient les conditions climatiques. Aux corrections de calibrage près, l'écart entre la mesure de la cellule et la production des panneaux est donc représentatif des « filtres » tels que salissures qui limitent la production des panneaux et font baisser son rendement. Une autre source de baisse du rendement des panneaux peut être par exemple la croissance d'un végétal situé à proximité des panneaux et qui projette une ombre sur les panneaux, ou un défaut de connexion électrique entre les panneaux. Avantageusement, le moyen de protection peut comprendre un film, par exemple un film très mince translucide. Avantageusement, le film peut se présenter sous la forme d'un ruban et les moyens de substitution peuvent comprendre une motorisation prévue pour faire défiler le ruban devant la cellule. Le filin se présente sous la forme d'un ruban stocké, par exemple enroulé sur une bobine située à l'intérieur du dispositif, et défile devant la cellule grâce à une motorisation. Ceci assure que la première zone de film traversée par les rayons du soleil est toujours propre. La vitesse d'avance du filin n'a pas besoin d'être importante car, sauf exception, les salissures ne se déposent pas rapidement. Alternativement, le film avance d'une longueur prédéterminée lorsque l'utilisateur effectue une mesure. Bien entendu, le moyen de protection doit pouvoir être remplacé lorsque la deuxième zone est vide, c'est à dire a été entièrement utilisée. Le dispositif peut comporter un moyen d'alimentation électrique interne, 30 tel qu'une batterie ou des piles, prévu pour alimenter la motorisation. Avantageusement, le dispositif peut être prévu pour être électriquement raccordé à un moyen d'alimentation électrique externe, notamment à ladite installation photovoltaïque. La motorisation peut être entraînée par une source d'énergie mécanique 5 stockée, par exemple un ressort, mais la motorisation peut consister préférentiellement en un moteur électrique. Avantageusement, le dispositif peut comporter en outre une plaque chauffante disposée à proximité de ladite première zone de film disposée en travers de l'axe optique de la cellule. 10 L'un des « filtres » susceptible de se déposer sur les panneaux photovoltaïques et le dispositif est la neige ou la glace. Le dispositif doit pouvoir être débarrassé de ces filtres pour donner une mesure représentative de l'énergie disponible. A cet effet, il comporte une plaque chauffante à proximité de la première zone de film traversée par le rayonnement capté par 15 la cellule, prévue pour faire fondre la neige ou la glace qui se serait déposée sur le film. Le dispositif est par exemple doté d'une régulation qui déclenche le chauffage quand la température descend au-dessous d'un certain seuil. Avantageusement, le dispositif peut être prévu pour recevoir au moins une information représentative de la puissance délivrée par l'installation 20 photovoltaïque et peut comporter en outre des moyens de calcul et des moyens de mémoire adaptés pour calculer le rendement de l'installation. Le dispositif peut présenter plusieurs variantes : - il peut simplement transmettre sa mesure, par moyen filaire ou par radio, à un moyen de calcul raccordé à l'installation photovoltaïque, par 25 exemple un ordinateur de bureau, - il peut être prévu pour recevoir au moins une information représentative de la production de l'installation, par exemple la tension et/ou l'intensité, et comporter des moyens de calcul et de mémoire pour effectuer lui même les calculs nécessaires pour obtenir le rendement de l'installation, y compris la 30 calibration du dispositif car la cellule et les panneaux n'ont pas forcément la même réponse ; dans ce cas le dispositif peut avantageusement comporter en outre des moyens d'entrée - sortie d'information, tels qu'un clavier, un affichage... Le dispositif est alors en mesure d'afficher lui même le rendement de l'installation. Dans ce cas, le dispositif peut avantageusement comporter en outre un 5 moyen d'alarme prévu pour se déclencher lorsque la production de l'installation photovoltaïque est inférieure à un seuil prédéterminé. L'invention porte également sur un procédé pour surveiller le rendement d'une installation photovoltaïque utilisant un dispositif selon l'invention, 10 comprenant l'étape consistant à : - fixer le dispositif sur un support fixe de façon que l'axe optique de la cellule soit orthogonal au plan des panneaux de l'installation photovoltaïque. Pour que la comparaison de la mesure de la cellule et de la production de l'installation photovoltaïque soit valable, il est préférable que le dispositif soit 15 orienté de la même façon que les panneaux dans les plans horizontal et vertical, c'est à dire que l'axe optique de la cellule soit orthogonal au plan des panneaux. Dans le cas où les panneaux d'une installation ne seraient pas tous dans le même plan, il conviendra d'orienter la cellule selon une direction moyenne. 20 Le dispositif n'est pas nécessairement installé tout à proximité de l'installation, mais ceci rend plus facile la bonne orientation du dispositif. Avantageusement, le procédé peut comporter en outre les étapes suivantes : - calculer la puissance délivrée par l'installation, 25 - à partir d'au moins une mesure du dispositif, calculer la puissance théorique que devrait délivrer l'installation, - calculer le rendement de l'installation. Avantageusement, le procédé peut comporter en outre l'étape suivante : 30 - si le rendement de l'installation est inférieur à un seuil prédéterminé, déclencher une alarme. Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 représente schématiquement le principe du dispositif, La figure 2 représente schématiquement une variante d'un montage du dispositif, La figure 3 illustre un procédé de surveillance d'une installation photovoltaïque. La figure 1 illustre le principe du dispositif. Une installation de panneaux photovoltaïques I est fixée au toit d'un bâtiment industriel B. Le dispositif D, disposé à proximité de l'installation I, est prévu pour surveiller le rendement de cette installation I. Il comporte une cellule photosensible 1, par exemple une cellule photovoltaïque qui comporte un axe optique X-X' et un point d'entrée la. Cet axe optique est disposé orthogonalement au plan des panneaux photovoltaïques de l'installation I, de façon à garantir que les rayons S du soleil frappent en permanence la cellule et les panneaux selon la même orientation, variable en fonction de la course du soleil. Le dispositif D comprend en outre un film translucide 3, sous la forme d'un ruban dont une première zone 3a se trouve devant le point d'entrée la de la cellule 1, et une deuxième zone est enroulée sur une bobine débitrice 2a. La bobine 2a se trouve à l'intérieur du dispositif et donc à l'abri des salissures. Elle déroule le ruban de film translucide 3 devant le point d'entrée la de la cellule, et une bobine réceptrice 2b enroule le film au fur et à mesure de son avancée. Les bobines 2a et 2b tournent dans le même sens (flèches F1, F2) de façon à assurer la progression du film 3 (flèche F3) devant la cellule. La première zone 3a de film protège la cellule 1 des salissures, mais elle se salit. Le film 3 est prévu pour avancer devant la cellule, de façon à remplacer la première zone 3a par une portion de la deuxième zone ; de cette façon, la première zone 3a de film est propre lorsqu'il s'agit d'effectuer une mesure. Un autre moyen de protection de la cellule pourrait consister en un disque de matériau translucide rigide, tel que du verre, notamment un disque nettoyable, éventuellement démontable. La mesure de la cellule 1 est délivrée dans un fil conducteur 5. La figure 2 illustre un mode de réalisation du dispositif D. La bobine réceptrice 2b est munie d'une motorisation 20, contrôlée par une électronique de contrôle 21. De cette façon, la bobine réceptrice 2b «tire » le ruban de film 3 et il suffit que la bobine débitrice 2a soit légèrement freinée pour assurer que le film soit bien à plat devant la cellule 1. Lorsque la bobine de stockage 2a est vide et la bobine de réception 2b est pleine, il convient de les remplacer et de mettre en place une nouvelle bobine de stockage pleine. Avantageusement, le dispositif peut comporter un moyen de détection de rupture du film, par exemple en détectant que la bobine débitrice reste immobile lorsque la bobine réceptrice tourne. Le dispositif D comporte en outre une plaque de matériau translucide 10 disposée entre la cellule 1 et le film 3. En effet, le film 3 est fragile et il est soumis aux éléments, il est donc nécessaire de le protéger. A cet effet, le film 3 glisse sur une plaque de verre ou de plexiglas 10 disposée entre le film et le point d'entrée la de la cellule 1. Le dispositif D comporte en outre une plaque chauffante 30 disposée à proximité du point d'entrée la de la cellule et donc de la première zone 3a de film 3 disposée en travers de l'axe optique X-X' de la cellule. Elle comporte par exemple une ouverture traversante 31 disposée selon cet axe optique. Elle comporte en outre des résistances électriques 32, dont la mise en fonction peut être commandée par une électronique de commande alimentée par un capteur de température. La plaque chauffante 30 a pour fonction de maintenir le dispositif « hors gel », et notamment de faire fondre la neige ou la glace qui se déposeraient sur le film 3. La figure 3 illustre des étapes d'un procédé de surveillance d'une installation photovoltaïque utilisant un dispositif selon l'invention. A l'étape 100, on calibre ou étalonne le dispositif de façon que sa mesure 5 puisse servir d'entrée à un calcul de la puissance théorique P2, c'est à dire en fonctionnement optimal, de l'installation I en fonction des conditions d'ensoleillement. A l'étape 101, on définit deux seuils, un seuil Si de rendement minimal attendu de la part de l'installation, et un seuil S2 de mesure minimale 10 d'ensoleillement à partir de la mesure de la cellule du dispositif. En effet, lorsque l'ensoleillement est très faible ou nul (la nuit par exemple), il est inutile de calculer le rendement de l'installation. A l'étape 102, on calcule la puissance P1 délivrée par l'installation. A l'étape 103, on calcule la puissance théorique P2 que devrait délivrer 15 l'installation dans son état optimal, à partir de la mesure de la cellule 1 du dispositif D. A l'étape 104, on vérifie que la puissance théorique P2 calculée à partir de la mesure de la cellule est supérieure au seuil S2. Si ce n'est pas le cas, le calcul du rendement n'est pas effectué. 20 A l'étape 105, on calcule le rendement R de l'installation. A l'étape 106, on affiche ou transmet le rendement R. A l'étape 107, on vérifie que le rendement R est supérieur au seuil S1. Si ce n'est pas le cas, ceci déclanche une alarme à l'étape 108. Le procédé peut se dérouler automatiquement en continu, par exemple à 25 une fréquence d'une mesure par jour, ou bien sur demande de l'utilisateur. D'autres étapes évidentes d'un tel procédé (réglage de l'heure, remise à zéro...) ne sont pas représentées, elles ne modifient en rien le principe du procédé. REVENDICATIONS1. Dispositif de surveillance de la production d'une installation photovoltaïque (I), caractérisé en ce qu'il comprend : - une cellule photosensible (1), - un moyen de protection translucide de la cellule comportant une première zone (3a) disposée en travers de l'axe optique (X-X') de la cellule (1) et une deuxième zone protégée, - des moyens de substitution de la première zone à une portion de la deuxième zone. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de protection translucide comprend un film (3). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une plaque de matériau translucide (10) disposée entre ladite cellule (1) et ledit film (3). 20 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit film (3) se présente sous la forme d'un ruban, et en ce que les moyens de substitution comprennent une motorisation (20) prévue pour faire défiler le ruban devant la cellule (1). 25 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'alimentation électrique interne. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu pour être électriquement raccordé à un moyen 30 d'alimentation électrique externe, notamment à ladite installation photovoltaïque (I). 9 2977980 - 10 - 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une plaque chauffante (30) disposée à proximité de ladite première zone de film (3a) disposée en travers de l'axe 5 optique (X-X') de la cellule (1). 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu pour recevoir au moins une information représentative de la puissance délivrée par l'installation photovoltaïque (I), et 10 en ce qu'il comporte en outre des moyens de calcul et des moyens de mémoire adaptés pour calculer le rendement (R) de l'installation (I). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moyen d'alarme prévu pour se 15 déclencher lorsque le rendement (R) de l'installation photovoltaïque (I) est inférieur à un seuil prédéterminé (Sl). 10. Procédé pour surveiller le rendement d'une installation photovoltaïque utilisant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, 20 comprenant l'étape consistant à : - fixer le dispositif sur un support fixe de façon que l'axe optique (X-X') de la cellule (1) soit orthogonal au plan des panneaux de l'installation photovoltaïque (I). 25 11. Procédé selon la revendication 10, utilisant un dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes : - calculer (102) la puissance (Pl) délivrée par l'installation, - à partir d'au moins une mesure du dispositif (D), calculer (103) la puissance 30 théorique (P2) que devrait délivrer l'installation (I), - calculer (105) le rendement (R) de l'installation (I). 2977980 -11- 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape suivante : - si le rendement (R) de l'installation est inférieur à un seuil prédéterminé 5 (Sl), déclencher (108) une alarme.