Brevet FR2968386A1 — publié le 20120608

L'invention est relative à une centrale photovoltaïque, flottante, destinée à recouvrir tout ou partie d'une étendue d'eau. Cette centrale trouvera une application particulière, mais non limitative, pour valoriser les bassins issus de l'exploitation de carrières. Bien souvent, les carrières sont exploitées par enlèvement de matières notamment sable et gravier. Lorsque l'exploitation atteint une nappe phréatique, la carrière se remplit d'eau et forme un bassin. La centrale photovoltaïque flottante, conforme à l'invention, trouvera ainsi une application particulière pour recouvrir tout ou partie d'une étendue d'eau issue de l'exploitation d'une carrière. Le but de la présente invention est de proposer une centrale photovoltaïque, flottante, qui peut être rapidement et aisément installée sur site. Un autre but de la présente invention est de proposer une 15 centrale photovoltaïque qui peut être installée sur une étendue d'eau dont le marnage est élevé notamment de plusieurs mètres. Un autre but de la présente invention est de proposer une centrale photovoltaïque, flottante, peu sensible au vent. Un autre but de la présente invention est de proposer une 20 installation photovoltaïque dont le coût d'installation est minimisé. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Aussi, l'invention concerne une centrale photovoltaïque 25 flottante, destinée à recouvrir tout ou partie d'une étendue d'eau, comprenant : - des moyens d'ancrage comprenant des pieux assujettis au fond de l'étendue d'eau, - un réseau de câbles tendus entre lesdits moyens d'ancrage, selon des directions horizontales, 30 - des dispositifs flottants, supports de panneaux photovoltaïques, solidarisés auxdits câbles. Selon un premier mode de réalisation permettant de prendre en compte le marnage, c'est-à-dire le changement de niveau d'eau de ladite étendue d'eau, lesdits moyens d'ancrage comprennent des éléments coulisseaux, aptes chacun à coulisser verticalement le long desdits pieux, lesdits câbles étant fixés auxdits éléments coulisseaux. Selon ce mode de réalisation, le réseau de câbles, ainsi que les dispositifs flottants, sont aptes à suivre le changement de niveau de l'étendue d'eau, à la montée ou à la descente. Selon des caractéristiques optionnelles, prises seules ou en 10 combinaison : - chaque élément coulisseau comprend des moyens de flottaison permettant de maintenir la partie supérieure de l'élément coulisseau hors de l'eau - chaque élément coulisseau comprend une portée de 15 guidage apte à coopérer avec ledit pieu, ladite portée de guidage étant agencée de telle façon que la partie supérieure dudit élément coulisseau peut s'élever avec l'eau au-dessus de l'extrémité supérieure du pieu, dans une position où la portée de guidage coopère toujours avec ledit pieu, - les éléments coulisseaux comprennent chacun une 20 structure sous forme d'un treillis métallique, ladite structure étant pourvue de patins et/ou de galets destinés à coopérer le long dudit pieu, répartis sur la portée dudit élément coulisseau. Selon un mode de réalisation, la centrale comprend au moins quatre pieux desdits moyens d'ancrage assujettis au fond selon une 25 configuration géométrique rectangulaire notamment carrée, au moins une partie desdits câbles dudit réseau étant tendus entre lesdits quatre pieux. Selon des caractéristiques de la centrale, prises seules ou en combinaison : - ladite centrale comprend au moins deux câbles tendus 30 respectivement sur les diagonales du rectangle formées par lesdits quatre pieux ; - au moins deux dispositifs flottants, distincts, sont solidarisés mutuellement par l'intermédiaire d'une liaison en un matériau élastomère ; - les dispositifs flottants sont constitués par des modules identiques ; - chaque dispositif flottant comprend, d'une part, une structure support sous forme d'un châssis métallique, qui s'étend selon un plan, et d'autre part des moyens de flottaison solidarisés en partie inférieure de la structure support, ainsi qu'au moins deux rangées de panneaux photovoltaïques successives, disposées parallèlement entre elles, lesdits panneaux photovoltaïques étant solidarisés en partie supérieure de la structure support; - les panneaux photovoltaïques desdites au moins deux rangées sont situés à un même niveau de hauteur sur ladite structure support par rapport au plan de ladite structure support, lesdites deux rangées, successives étant séparées d'un inter-espace ; - les panneaux photovoltaïques de chaque dispositif flottant sont inclinés par rapport au plan de la structure support, dans un même sens, l'angle d'inclinaison étant de préférence compris entre 10 ° et 13 °. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de l'implantation d'une centrale photovoltaïque conforme à l'invention sur une étendue d'eau, - la figure 2 est une vue schématique d'une centrale illustrant les moyens d'ancrage, les câbles et les dispositifs flottants, - la figure 3 est une vue de détail, partielle, d'un dispositif flottant 6, modulaire, tel qu'illustré à la figure 2, - la figure 4 est une vue de détail d'un élément de construction permettant la réalisation d'un dispositif flottant tel qu'illustré à la figure 3, - la figure 5 est une vue de détail d'un moyen d'ancrage d'une centrale photovoltaïque conforme à l'invention, selon un mode de réalisation, lorsque le niveau d'eau dans le bassin est considéré comme à son niveau bas, - la figure 6 est une vue d'un moyen d'ancrage tel qu'illustré à la figure 5, lorsque le niveau d'eau de l'étendue est considéré à sa valeur moyenne, - la figure 7 est une vue de détail d'un moyen d'ancrage tel qu'illustré à la figure 5, lorsque le niveau d'eau de l'étendue est à son niveau maximal supérieur considéré, - la figure 8 est une vue de dessus des moyens d'ancrage, tels qu'illustrés à la figure 5. Aussi, l'invention concerne une centrale photovoltaïque 1 flottante, destinée à recouvrir tout ou partie d'une étendue d'eau. Cette centrale comprend : - des moyens d'ancrage 3 comprenant des pieux 31 assujettis au fond de l'étendue d'eau, de préférence par battage desdits pieux 15 dans le fond, - un réseau de câbles 5 tendus entre lesdits moyens d'ancrage 3, lesdits câbles 5 s'étendant selon des directions horizontales, - des dispositifs flottants 6, supports de panneaux photovoltaïques 5, les dispositifs 6 étant solidarisés auxdits câbles 5 du 20 réseau. Selon la centrale photovoltaïque 1 conforme à l'invention, les dispositifs flottants 6 sont solidarisés à des câbles 5 tendus, notamment en contrainte, selon lesdites directions horizontales, entre les moyens d'ancrage 3. 25 L'invention permet ainsi de maîtriser la dérive des dispositifs flottants 6 selon une tolérance réduite, notamment inférieure à quelques mètres, quelles que soient les conditions climatiques, et notamment le sens et la force du vent, qui seraient susceptibles de déplacer les dispositifs flottants 6 sur la surface de l'étendue d'eau. Cet objectif est obtenu grâce auxdits moyens 30 d'ancrage 3 qui comprennent des pieux 31 et des câbles 5 tendus, autorisant ainsi un faible déplacement des dispositifs 6 par rapport aux pieux 31. 10 Selon un mode de réalisation, non illustré, les câbles 5 peuvent être tendus directement entre les pieux desdits moyens d'ancrage, un câble étant assujetti à chacune de ses deux extrémités respectivement à deux des pieux 31 des moyens d'ancrage 3. Cette solution peut être envisagée dans le cas où le niveau de l'étendue d'eau varie peu, c'est-à-dire dans le cas d'un marnage faible, par exemple inférieure à 1 m. De préférence, toutefois, lesdits moyens d'ancrage 3 peuvent comprendre des éléments coulisseaux 32, aptes à coulisser chacun verticalement le long d'un pieu 31, lesdits câbles 5 étant alors fixés auxdits éléments coulisseaux 32. Selon ce mode de réalisation, le réseau de câbles 5 et les dispositifs flottants 6 peuvent alors se déplacer avec le niveau d'eau, à la montée ou à la descente, permettant de prendre en compte de forts marnages. Selon un mode de réalisation, non illustré, l'élément coulisseau 32 peut être constitué par un simple anneau entourant le poteau, destiné à coulisser le long de ce poteau. Selon ce mode de réalisation, il est nécessaire de prévoir des pieux 31 qui, une fois assujettis au fond, s'élèveront au-dessus du niveau moyen de l'étendue d'eau d'une hauteur au moins égale à la hauteur de l'eau maximale envisagée. Par exemple, si le niveau d'eau moyen de l'étendue d'eau est de 10 m, que les conditions de marnage sont comprises entre + 4 m et - 2 m, les pieux doivent s'élever au-dessus du fond de l'étendue d'eau d'une hauteur au moins égale à 14 m. Un tel mode de réalisation où l'élément coulisseau 32 est constitué par un simple anneau présente toutefois l'inconvénient de nécessiter des pieux 31 qui s'élèveront fortement au-dessus du niveau moyen de l'étendue d'eau, rendant l'ouvrage inesthétique. Par exemple, selon l'exemple précédent, les pieux 31 dépasseront d'au moins 4 mètres par rapport au niveau moyen de l'étendue d'eau. Ces pieux sont, en outre, susceptibles de cacher le soleil pour lesdits panneaux 7. Selon un mode de réalisation avantageux, chaque élément coulisseau 32 peut comprendre des moyens de flottaison 33 permettant notamment de maintenir la partie supérieure dudit élément coulisseau 32 hors de l'eau. En outre, la portée de guidage 34 de l'élément coulisseau 32, apte à coopérer avec ledit pieu 31, peut être agencée de telle façon que la partie supérieure dudit élément coulisseau 32 peut s'élever avec l'eau au-dessus de l'extrémité supérieure du pieu 31, dans une position où la portée de guidage 34 coopère toujours avec le pieu 31 (voir figure 7). De préférence, les câbles 5 peuvent être fixés aux éléments coulisseaux 32 à leur partie supérieure. Ladite portée 34 peut notamment s'étendre en dessous desdits moyens de flottaison 13 sur une dimension supérieure à 4 m, telle que par exemple 6 m. Un exemple de ce mode de réalisation est ainsi illustré aux figures 5 à 7. En prévoyant une telle portée de guidage 34 pour lesdits éléments coulissants, notamment d'une dimension importante, supérieure à 4 m, il est possible de prévoir des pieux 31 à une hauteur correspondant à la valeur moyenne Nmoy de l'étendue d'eau, telle que notamment illustrée selon un exemple à la figure 6. Lorsque le niveau d'eau monte à son niveau maximal considéré Nmax, tel que notamment illustré selon un exemple à la figure 7, l'élément coulisseau 32 est apte à s'élever au-dessus de l'extrémité supérieure du pieu 31, l'élément coulisseau 32 coopérant avec le pieu 31 sur une partie seulement de sa portée de guidage 34. Par exemple, dans le cas de l'exemple précédent (niveau moyen de 10 m, marnage +4 m, -2 m), il est possible de prévoir un pieu 31 dont l'extrémité supérieure est au niveau moyen Nmoy de l'étendue d'eau (10 m) et un élément coulisseau 32 dont la portée de guidage 34 est de 6 m. Lorsque le niveau de l'étendue d'eau est à son niveau maximal considéré (14 m), l'élément coulisseau 32 dépasse de l'extrémité supérieure du pieu 31, coopérant toujours avec le pieu 31 sur les 2 m inférieurs de sa portée de guidage 34, tel qu'illustré à la figure 7. Eventuellement, lorsque le niveau d'eau est à son niveau minimal considéré Mm;n, le pieu 31 peut dépasser au-dessus de l'élément coulisseau 32, au-dessus de l'eau, tel qu'illustré à la figure 5. D'une manière générale, l'élément coulisseau 32 peut 5 présenter à sa partie supérieure une plateforme 36 maintenue en dehors de l'eau par les moyens de flottaison 33. Cette plateforme 36 peut permettre éventuellement de supporter des dispositifs électriques de la centrale, tels que par exemple des onduleurs, qui permettront de transformer les courants continus générés par 10 les panneaux photovoltaïques 7 en des courants alternatifs. Cette plateforme 36 peut permettre éventuellement de supporter d'autres équipements de la centrale, tels que par exemple des dispositifs pour le refroidissement des panneaux photovoltaïques 7. Selon un mode de réalisation notamment illustré aux figures, 15 l'élément coulisseau 32 peut comprendre une structure 35 sous forme d'un treillis métallique. La structure 35 est pourvue de patins 36 et/ou de galets destinés à coopérer le long du pieu 31 répartis sur la portée de guidage 34 de l'élément coulisseau 32 et notamment sur le pourtour du pieu 31. Telle qu'illustrée selon l'exemple de la figure 8, la structure 20 présente une section polygonale, notamment triangulaire et est pourvue de trois patins 36, angulairement répartis autour de l'axe longitudinal du pieu 31, d'un angle de 120°, l'un par rapport à l'autre. Lesdits patins 36 sont aptes à coopérer avec la surface cylindrique du pieu 31. Eventuellement, les patins 36 illustrés à la figure 6, destinés à glisser le long de la surface cylindrique du pieu 25 31 peuvent être remplacés par des galets (non illustrés) destinés à rouler sur cette surface. Selon un mode de réalisation illustré selon un exemple à la figure 2, la centrale 1 peut comprendre au moins quatre pieux 32, lesdits moyens d'ancrage 3 étant assujettis au fond selon une configuration 30 géométrique rectangulaire, notamment carrée. Au moins une partie des câbles du réseau sont tendus entre lesdits quatre pieux 30, et au moins une partie des dispositifs étant assujettis à ceux du câble 5. Par exemple, selon l'exemple illustré à la figure 2, la centrale 1 comprend au moins deux câbles 5 tendus respectivement sur les diagonales du rectangle (carré) formée par lesdits quatre pieux 31. Eventuellement, ces deux câbles 5 peuvent être fixés, en outre, l'un à l'autre à leur intersection 13 afin d'augmenter la rigidité du réseau de câbles. Selon l'exemple des figures, les pieux 31 des moyens d'ancrage 3 sont ainsi répartis selon deux directions orthogonales entre elles, selon un pas régulier, identique ou non, sur chaque direction. Afin d'éviter que des dispositifs 6 voisins distincts ne s'entrechoquent, ladite centrale peut comprendre au moins deux dispositifs flottants 6, distincts, solidarisés mutuellement par l'intermédiaire d'une liaison 8 en un matériau élastomère. Selon un mode de réalisation, la centrale 1 comprend deux dispositifs flottants 6 solidarisés à l'un des câbles 5 sur l'une des diagonales du rectangle, et d'autre part, deux autres dispositifs 6 flottants solidarisés à l'autre câble 5 sur la deuxième diagonale du rectangle. Les quatre dispositifs 6 flottants sont assujettis l'un à l'autre, successivement au moyen desdites liaisons 8 en un matériau élastomère. De préférence, les dispositifs 6 sont constitués par des modules identiques. Selon un mode de réalisation, chaque dispositif 6 peut comprendre : - une structure support 9, sous forme d'un châssis métallique, notamment un treillis, qui s'étend selon un plan P destiné à être parallèle au plan de l'étendue d'eau, - des moyens de flottaison 10 solidarisés en partie inférieure de la structure support : - au moins deux rangées 11, 12 de panneaux photovoltaïques 7 successives, lesdites rangées étant disposées parallèlement entre elles, lesdits panneaux photovoltaïques 7 étant solidarisés en partie supérieure de la structure support. Avantageusement, et tels qu'illustrés selon un exemple de réalisation à la figure 4, les panneaux photovoltaïques 7 desdits au moins une des rangées 11, 12 peuvent être situés à un même niveau de hauteur sur ladite structure support 9 par rapport au plan P de ladite structure support 9. Lesdites rangées 11, 12 successives peuvent être séparées successivement d'un inter-espace It. Cet inter-espace It permet d'éviter que les panneaux de l'une des rangées 11 ne viennent cacher le soleil des panneaux 7 de l'autre rangée 12. Cet inter-espace It peut être de dimension supérieure à 30 cm, notamment supérieure à 40 cm, et permettre éventuellement de réaliser un couloir de maintenance desdits panneaux 7. Selon un mode de réalisation illustré aux figures, les panneaux photovoltaïques 7 de chaque dispositif flottant 6 peuvent être inclinés par rapport au plan P de la structure support 9, dans un même sens. L'angle d'inclinaison est avantageusement compris entre 10 ° et 13 ° tel que par exemple 12 °. Une telle inclinaison représente ici un compromis permettant, d'une part, l'auto-nettoyage des panneaux, la pente permettant un ruissellement de l'eau de pluie, et d'autre part, d'éviter que les panneaux ne créent une résistance trop importante au vent, diminuant ainsi la sensibilité de l'installation dans le cas de forts vents. Tel qu'illustré selon un mode de réalisation, un dispositif flottant 6 peut être constitué de plusieurs sous-éléments 61 ; 62 ; 63 ; 64, notamment modulaire et identique, qui sont assemblés de manière rigide, sur site, par soudure, vissage ou tout autre moyen. Les sous-éléments 61, 62, 63, 64 comprennent chacun une structure support sous forme d'un châssis, des moyens de flottaison 10 et deux rangées 11, 12 de panneaux photovoltaïques séparées dudit inter-espace It. Ces sous-éléments 61, 62, 63, 64 sont dimensionnés selon les dimensions d'une remorque de semi-remorque. La structure support de chacun des sous-éléments 61, 62, 63, 64, rectangulaire, présente à cet effet de préférence une dimension en largeur comprise entre 2,8 m et 3,2 m et une dimension en longueur comprise entre 12 et 14 m, de préférence d'environ 13 m. Ils supportent les deux rangées 11, 12 de panneaux photovoltaïques, chaque rangée étant notamment constituée d'une succession de huit panneaux disposés jointifs. Les sous-éléments 61, 62, 63, 64 sont ainsi dimensionnés chacun aux dimensions standards d'une remorque de camion, permettant chacun d'être transporté par camion. Par exemple, selon l'exemple de la figure 4, un bloc 65 est constitué par la réunion et l'assemblage de manière rigide de quatre sous-ensembles 61, 62, 63, 64 assujettis successivement l'un à l'autre en 10 solidarisant respectivement les grands côtés des sous-éléments. Un dispositif flottant 6 est alors constitué par l'assemblage de manière rigide de quatre blocs 65. D'une manière générale, les moyens de flottaison 10 des dispositifs flottants 6 et/ou les moyens de flottaison 33 des éléments 15 coulisseaux 32 peuvent être constitués par des flotteurs comprenant une enveloppe étanche, plastique, notamment en polyéthylène dont le volume intérieur peut être éventuellement garni d'un matériau à faible densité par rapport à la densité de l'eau. Le matériau de garnissage peut, par exemple, être du polystyrène expansé. 20 Naturellement, d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention telle que définie par les revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Centrale photovoltaïque (1) flottante, destinée à recouvrir tout ou partie d'une étendue d'eau (2), comprenant : - des moyens d'ancrage (3) comprenant des pieux (31) assujettis au fond (4) de l'étendue d'eau, - un réseau de câbles (5) tendus entre lesdits moyens d'ancrage (3), selon des directions horizontales, - des dispositifs flottants (6), supports de panneaux photovoltaïques (7), solidarisés auxdits câbles (5). 2. Centrale selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens d'ancrage (3) comprennent des éléments coulisseaux (32), aptes chacun à coulisser verticalement le long desdits pieux (31), lesdits câbles (5) étant fixés auxdits éléments coulisseaux (32). 3. Centrale selon la revendication 2, dans laquelle chaque élément coulisseau (32) comprend des moyens de flottaison (33) permettant de maintenir la partie supérieure de l'élément coulisseau (32) hors de l'eau. 4. Centrale selon la revendication 3, dans laquelle chaque élément coulisseau (32) comprend une portée de guidage (34) apte à coopérer avec ledit pieu (31), ladite portée de guidage (34) étant agencée de telle façon que la partie supérieure dudit élément coulisseau (32) peut s'élever avec l'eau au-dessus de l'extrémité supérieure du pieu (31), dans une position où la portée de guidage (34) coopère toujours avec le pieu (31). 5. Centrale selon la revendication 4, dans laquelle les éléments coulisseaux (32) comprennent chacun une structure (35) sous forme d'un treillis métallique, ladite structure étant pourvue de patins (36) et/ou de galets destinés à coopérer le long dudit pieu (31), répartis sur la portée de guidage (34) dudit élément coulisseau (32). 6. Centrale selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant au moins quatre pieux (31) des moyens d'ancrage (3) assujettis au fond, selon une configuration géométrique rectangulaire, au moins une partie desdits câbles (5) étant tendus entre lesdits quatre pieux (31). 7. Centrale selon la revendication 6, comprenant au moins deux câbles (6) tendus respectivement sur les diagonales dudit rectangle formé par lesdits quatre pieux. 8. Centrale selon l'une des revendications 1 à 7 comprenant au moins deux dispositifs flottants (6), distincts, solidarisés mutuellement par l'intermédiaire d'une liaison (8) en un matériau élastomère. 9. Centrale selon l'une des revendications 1 à 8, les dispositifs flottants (6) sont constitués par des modules identiques. 10. Centrale selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle chaque dispositif flottant (6) comprend : - une structure support (9), sous forme d'un châssis métallique, qui s'étend selon un plan (P), - des moyens de flottaison (10), solidarisés en partie inférieure de la structure support (9), - au moins deux rangées (11, 12) de panneaux photovoltaïques (7), successives, disposées parallèlement entre elles, lesdits panneaux (7) photovoltaïques étant solidarisés en partie supérieure de la structure support (9). 13. Centrale selon la revendication 10, dans laquelle les panneaux (7) desdits au moins deux rangées (11, 12) sont situés à un même niveau de hauteur sur ladite structure support (9) par rapport au plan (P) de ladite structure support (9), lesdites deux rangées (11,12), successives, étant séparées d'un inter-espace (It). 14. Centrale selon l'une des revendications 10 ou 11, dans laquelle les panneaux photovoltaïques (7) de chaque dispositif flottant (6) sont inclinés par rapport au plan (P) de la structure support (9), dans un même sens, d'un angle (a) compris entre 10° et 13°.