Brevet FR2998094A1 — publié le 20140516

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des solutions photovoltaïques et plus particulièrement le stockage et la transformation de l'énergie produite par un module photovoltaïque. La crise énergétique et la consommation d'électricité toujours plus grande amènent les industriels à trouver des solutions économes en énergies et des systèmes permettant la gestion de la consommation électrique. Les systèmes de production solaire photovoltaïque dits « pour sites isolés » sont de plus en plus utilisés. Ils permettent la production d'électricité d'origine solaire photovoltaïque directement sur le lieu de consommation en stockant l'énergie, puis en la restituant suivant les besoins. Ils sont appelés des générateurs solaires autonomes. Généralement, ces générateurs solaires autonomes sont des kits composés de différents éléments a assemblés. Premier type de kit : tout les éléments sont séparés, a savoir : 25 - un ou plusieurs modules photovoltaïques - un ou plusieurs accumulateurs électriques de stockage - un régulateur pour la gestion des charge et décharge de l'accumulateur électrique. - un convertisseur permettant de transformer le courant continu 30 initial en courant alternatif utilisable par des appareils électriques ou par le réseau électrique du marché. L'assemblage des éléments se fait via des câbles électriques plus ou moins longs. 35 Deuxième type de kit : une partie des éléments est assemblée, à savoir : - d'une part, le ou les accumulateurs électriques et les éléments électroniques sont assemblés dans un coffret en métal ou autres matières plastiques ; 40 - et d'autre part, le ou les modules photovoltaïques. Le raccordement des modules photovoltaïques au coffret se fait via des câbles électriques plus ou moins longs. Ce type de solutions en kits présente l'avantage de procurer une 45 réelle souplesse au montage. Par contre elle présente au moins quatre inconvénients : 1) La longueur et la section des câbles électriques utilisés sont 50 souvent inadaptés engendrant de se fait des pertes électriques. PC if 591 5' 5 5 10 15 20 2) Le choix du dimensionnement tant des éléments électroniques que de l'accumulateur électrique manque parfois de cohérence et génère des dysfonctionnements. 3) Les accumulateurs électriques présentent un danger pour l'environnement et les utilisateurs du faite de leur composition à base de plomb. D'autre part leur poids élevé nécessite l'utilisation de matériel de portage pour le transport. Enfin la combinaison du poids élevé et de la composition à base de plomb induit la nécessité impérieuse d'une main d'oeuvre qualifiée et expérimentée. 4) L'utilisation de tels générateurs solaires autonomes pour des puissances élevées nécessite des surfaces importantes en supplément des surfaces déjà utilisées par les modules solaires photovoltaïques. La présente invention à pour but de résoudre tout ou partie des 20 inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet l'intégration d'accumulateurs électriques et de composants électroniques à l'arrière des cellules photovoltaïques du module solaire. Un système de ventilation forcée _ 25 vient compléter le dispositif. Caractérisés en ce que le ou les accumulateurs électriques utilisés pour le stockage de l'énergie sont des accumulateurs à base de lithium ou toute autre alliance de métaux précieux. 30 Ces accumulateurs électriques de nouvelle génération présentent un rapport poids/puissance bien plus performant que les accumulateurs à base de plomb. L'invention est aussi en capacité d'intégrer tout autre type d'accumulateur électrique, qu'il soit chimique ou organique, dans la 35 mesure ou ils répondent aux critères de performance électrique élevée pour un poids et un encombrement réduit. D'autre part, cette disposition permet de raccourcir considérablement les longueurs de câble. Les pertes électriques de l'ensemble du système sont ainsi considérablement réduites. 40 Les éléments électroniques constituant l'invention disposent des caractéristiques techniques nécessaires à la bonne gestion des accumulateurs électriques de nouvelle génération. 45 Selon l'invention, le module photovoltaïque devient directement générateur solaire autonome avec sa propre unité de stockage intégrer, délivrant l'énergie produite en fonction de la demande. Selon un mode de réalisation, les éléments constituant 50 l'accumulateur électrique son positionnés à plat sur la surface d'un 10 15 support à l'arrière du module photovoltaïque ; et ce, sans êtres en contact direct avec les cellules. Selon un autre mode de réalisation, les éléments constituant l'accumulateur électrique son positionnés cote à cote sur leur tranche, c'est a dire perpendiculairement sur un support à l'arrière du module photovoltaïque ; et ce, sans êtres en contact direct avec les cellules. Ces deux dispositions permettent de gagner de la place et de répartir uniformément le poids du système. L'accès et l'étanchéité de l'arrière du module son réalisé par une plaque qui vient verrouiller l'ensemble au montage. Ces deux dispositions permettent d'avoir la place de loger sur la partie basse du module photovoltaïque, les éléments électroniques comme, un régulateur de charge, un convertisseur de courant ou tout autre élément électronique de gestion et de transformation du courant. Selon un autre mode de réalisation, les accumulateurs sont positionnés sur la partie basse du module directement avec les éléments électroniques. Selon un tout autre mode de réalisation le module photovoltaïque selon l'invention peut recevoir des supports latéraux droite et gauche. _ 25 Ces supports permettent de tenir le module photovoltaïque dans une position donnée ou d'être fixé sur un support rotatif qui suit la trajectoire du soleil. L'assemblage d'un tel générateur solaire selon l'invention permet 30 de raccorder plusieurs modules photovoltaïques entre eux. De plus cela permet un montage de ces modules photovoltaïques de façon vertical le long d'une façade ou dans toutes autres positions. L'assemblage d'un tel générateur solaire selon l'invention permet 35 un raccordement électrique en courant alternatif entre chaque module photovoltaïque par l'intermédiaire d'une connectique spécifiquement adaptées. Cela permet aussi, le montage de champ photovoltaïque sur de grande surface. 40 Cette disposition permet d'avoir un module photovoltaïque intégrer selon l'invention facile à manipuler et simple d'utilisation, tout en gardant les caractéristiques techniques du module photovoltaïque utilisé au départ. 45 L'assemblage d'un tel générateur solaire selon l'invention permet la ventilation de la sous face arrière du module photovoltaïque sans gêner les autres éléments le constituant, et ce par l'intermédiaire de canaux de ventilation. 50 En complément, l'invention est explicitée aux moyens de la description qui suit, et en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, un module photovoltaïque selon l'invention. La figure 1 illustre la configuration d'un module photovoltaïque 1 selon l'état de la technique, face avant avec les cellules photovoltaïques la. La figure 2 illustre la configuration d'un module photovoltaïque 1 selon l'état de la technique, face arrière des cellules photovoltaïques la avec la boîte de raccordement 4 ainsi que les câbles de raccordement 4a du module photovoltaïque et sont cadre métallique 3. La figure 3 illustre la configuration d'un module selon l'invention, dans une vue en perspective d'assemblage. La figure 4 illustre la configuration d'un module selon l'invention, dans une vue en coupe selon un axe vertical dans le sens de la hauteur du module photovoltaïque 1. La figure 5 illustre la configuration d'un module photovoltaïque selon l'invention, selon un autre mode de réalisation. _ 25 La figure 6 illustre la configuration d'un ou plusieurs modules photovoltaïques selon l'invention, dans une vue en perspective de montage sur un support fixe ou pas. 30 La figure 7 illustre la configuration d'un module selon l'invention, dans une vue en perspective de montage pour l'utilisation en borne de rechargement électrique ou d'alimentation électrique fixe ou pas. L'ensemble des figures et des exemples d'applications se rapportent à 35 un type et format de module photovoltaïque, cependant sans sortir du cadre de l'invention, ceux-ci peuvent être appliqués à des modules de formes différentes et de technologies photovoltaïques variées et diverses. 40 Comme illustré schématiquement figure 3 et 4, sur la face arrière 2 d'un module photovoltaïque 1 vient se fixer une plaque support 5 en appuie sur le cadre 3. Cette même plaque support 5 est équipée d'ailettes 20 réalisées en métal qui servent d'appuies à la plaque support et permettent le passage du flux de ventilation V1 ,V2. 45 Le module photovoltaïque 1, caractérisé en ce que l'arrière des cellules photovoltaïques (2) et ventilé par une convection forcée V1 vers V2. Le module photovoltaïque 1, caractérisé en ce que l'accumulateur (7), les éléments électroniques (8) de gestion de charge et de conversion 50 du courant, sont ventilés par une convection forcée V1 vers V2. Le module photovoltaïque 1, caractérisé en ce que la face intérieure de la plaque support (5) est munie d'un isolant thermique (5a) ou touts autres matériaux capables d'isoler l'accumulateur électrique (7) de la chaleur engendrés par le rayonnement solaire (R) sur les cellules photovoltaïques (1a). Néanmoins, celles-ci peuvent êtres réalisés dans d'autres matériaux adaptés aux diverses contraintes décrites. La plaque support 5 permet de fixer un ou plusieurs accumulateurs 7 monté en série ou en parallèle suivant les besoins en puissance désirés. Selon un mode de réalisation, les éléments électroniques 8 qui permettent la régulation de la charge de l'accumulateur 7 et la conversion de courant, son montés directement sur la plaque support 5. Selon un mode de réalisation, les éléments électroniques 8 peuvent êtres montés à la place de l'accumulateur 7, et inversement. Le raccordement du module photovoltaïque au système se fait par l'intermédiaire de la boîte de raccordement 4 aux éléments électroniques 8. De ce fait les longueurs de câble 4a sont réduites aux maximums. L'ensemble est protégé par un capot 6 métallique ou tout autres matériaux remplissant des caractéristiques techniques identiques. _ 25 Le capot est vissé sur le cadre 3 du module photovoltaïque 1 par l'intermédiaire de visse, rivet ou autres systèmes de fixation. La forme aplatie du capot 6 en partie basse 12, lui permet de s'appuyer sur une structure métallique d 'assemblage figure 3 et 6 ou tout autres systèmes. 30 Le module photovoltaïque1, caractérisé en ce que les supports latéraux (14a) et (14b) se fixent sur les côtés du module photovoltaïque (1), lui servant ainsi de pieds (15). 35 Le capot 6 est équipé de prise 11 de raccordement électrique en adéquation avec la puissance de sortie du module photovoltaïque 1 et des normes en vigueurs. Chaque module photovoltaïque 1 selon l'invention peut se raccorder à un autre en série afin d'augmenter la puissance finale. 40 Selon un autre mode de réalisation, la fabrication d'un tel module selon l'invention peut être assemblé lors de la fabrication du module photovoltaïques 1 figure 5, intégrant un isolant 5a entre l'accumulateur 7 et la couche de protection 16 des cellules photovoltaïques la, évitant 45 ainsi la chauffe du aux rayonnement solaire (R). Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est bien évident qu'elle n'y est nullement 50 limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, en particulier l'ensemble des moyens décrits peuvent être déclinés pour des modules photovoltaïques de divers technologies en vue de réaliser des modules photovoltaïques intégrant le stockage de l'énergie produite. 10 15 20 _25 30 35 40 45 50 REVENDICATIONS1) Module photovoltaïque (1) comportant au moins une cellule photovoltaïque (1a), caractérisé en ce qu'il comprend un cadre (3) comportant : - une plaque support (5) sur laquelle est fixer au moins un 10 accumulateur électrique (7), des éléments électronique (8) de gestion de charge et de conversion du courant. - des rails de ventilation (20) permettent le passage du flux d'air V1 vers V2. - d'un capot de protection (6) composé d'ouies de 15 ventilations (10) permettant à l'air chaud de sortir. - de prise de raccordement adaptée (11). 2) Module photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face intérieure de la plaque support (5) est munie d'un isolant 20 thermique (5a) ou touts autres matériaux capables d'isoler l'accumulateur électrique (7) de la chaleur engendrés par le rayonnement solaire (R) sur les cellules photovoltaïques (1a). 3) Module photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce - 25 que l'accumulateur (7), les éléments électroniques (8) de gestion de charge et de conversion du courant, sont ventilés par une convection forcée V1 vers V2. 4) Module photovoltaïque selon la revendication 3, caractérisé en ce 30 que l'arrière des cellules photovoltaïques (2) et ventilé par une convection forcée V1 vers V2. 5) Module photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce l'ensemble des éléments : plaque support (5), accumulateur (7), les 35 éléments électroniques (8) et le capot (6) sont démontables. 6) Module photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce que les supports latéraux (14a) et (14b) se fixent sur les côtés du module photovoltaïque (1), lui servant ainsi de pieds (15). 40 7) Module photovoltaïque selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot (6) grâce à sa forme aplatie (12) lui permet de se fixer sur des rails de montage (13a) ou sur tout autre support. 45 8) Module photovoltaïque selon la revendication 1 à 9, caractérisé en ce que les modules selon l'invention peuvent êtres montés en série par l'intermédiaire des prises de raccordement (11) situés aux extrémités de chaque module, diminuant ainsi la longueur de câble à raccorder et simplifiant énormément la pose. 50