Brevet FR3026118A1 — publié le 20160325

La présente invention concerne un dispositif qui permet le stockage d'eau et la production d'énergie électrique renouvelable autonome. Ce dispositif peut être utilisé, dans certaines régions arides, pour la production et le stockage d'eau douce par dessalement de l'eau de mer. Dans les régions chaudes et arides, telles que le golfe persique, la production et le stockage de l'eau rencontrent plusieurs problèmes. Tout d'abord dans ces régions, l'unique solution pour produire de l'eau est le dessalement de l'eau de mer qui consomme beaucoup d'électricité, généralement d'origine fossile chère, polluante et non renouvelable. Pas assez ventées pour une exploitation rentable de l'énergie éolienne, ces régions très ensoleillées sont naturellement favorables à l'usage de l'énergie solaire. Cependant les panneaux solaires photovoltaïques ont un rendement qui décroît sensiblement avec l'élévation de la température et avec la présence de sable et de poussières déposés par les vents. Le dessalement de l'eau de mer consomme beaucoup d'énergie électrique et nécessite le déploiement de panneaux photovoltaïques sur de grandes superficies avec un impact environnemental important. Le stockage de l'eau est soumis à des pertes importantes par évaporation, dues aux températures élevées, et par capillarité, dues à la nature généralement poreuse des sols de ces régions sablonneuses ou calcaires. De plus il nécessite la construction d'infrastructures de génie civil très coûteuses, longues à réaliser et à forts impacts environnementaux. Le dispositif selon l'invention permet de contenir tous ces problèmes grâce à la création de grands réservoirs de stockage d'eau de type « piscine » enterrés ou semi-enterrés, revêtus intérieurement de « liner » ou « membrane souple » pour garantir l'étanchéité et des délais de constructions bien plus courts que pour des ouvrages classiques. La surface de l'eau de ces réservoirs est totalement recouverte de panneaux photovoltaïques disposés, en fonction de la taille des bassins, sur une membrane flottante, équipée de flotteurs ou sur un couvercle rigide, afin de réduire considérablement l'évaporation de l'eau, sa dégradation par les poussières et le rayonnement solaire, produire une énergie renouvelable propre, bon marché et autonome pour le dessalement de l'eau ainsi qu'optimiser l'impact environnemental du parc photovoltaïque. L'eau des réservoirs permet le refroidissement des panneaux photovoltaïques par une circulation naturelle (ou forcée par ventilateurs) de l'air entre la surface de l'eau et les panneaux photovoltaïques et, selon les besoins, par une aspersion directe des panneaux, afin de garantir leur rendement optimum. L'eau des réservoirs permet aussi le nettoyage du sable et des poussières des panneaux photovoltaïques, par aspersion automatique d'eau sur chaque panneau 5 (comme sur un pare-brise automobile) ou sur un groupe de panneaux afin de garantir leur rendement optimum. Les panneaux photovoltaïques alimentent en électricité la station de dessalement, via un réseau électrique. La station de dessalement alimente en eau les réservoirs, via un réseau d'eau. 10 L'eau circule en permanence dans les réservoirs reliés entre eux afin d'éviter la prolifération des bactéries. Les réservoirs sont connectés au réseau d'adduction d'eau en fonction de la nature de la demande (base, pointe, secours) Les dessins annexés illustrent l'invention : 15 La figure 1 représente en coupe, le dispositif de l'invention. La figure 2 représente en coupe, le dispositif de l'invention inséré dans le système global de production et stockage d'eau. La figure 3 représente en coupe, le système de refroidissement par ventilation et le système de nettoyage par aspersion des panneaux photovoltaïques. 20 En référence à ces dessins, le dispositif de l'invention comporte un réservoir d'eau douce (1), dont la taille et la géométrie sont optimisées en fonction des besoins, revêtu d'un revêtement étanche (5) de type « liner » ou « membrane souple » ou autre procédé étanche. La surface de l'eau est recouverte d'une membrane souple flottante (3) 25 poreuse et partiellement perforée pour l'emplacement des flotteurs (4) et des supports flottants (7) des panneaux photovoltaïques (2). Les panneaux photovoltaïques (2) sont montés sur des supports inclinés flottants (7). Ces supports inclinés flottants (7) comportent un conduit de ventilation (8), compris entre la surface de l'eau et la face inférieure des panneaux 30 photovoltaïques (2), suffisant pour permettre un refroidissement naturel (ou accéléré par l'ajout de ventilateurs électriques en bout de conduit) des panneaux photovoltaïques (2) Les panneaux photovoltaïques (2) sont équipés de systèmes de nettoyage (9) par aspersion d'eau douce sur leurs faces supérieures. 35 Selon une variante non illustrée, la membrane souple flottante (3) peut être remplacée par un couvercle rigide opaque qui supporte les panneaux photovoltaïques. Selon une variante non illustrée une couronne flottante, solidaire des panneaux photovoltaïques (2) et de la membrane souple flottante (3), placée sur la circonférence des réservoirs circulaires non illustrés, dont la rotation lente obtenue par des actionneurs, à câbles, crémaillères, vérins, propulseurs ou autres adaptés à la taille et à la configuration du réservoir, permet le suivi de la rotation du soleil et donc la captation optimale de l'énergie solaire, du lever jusqu'au coucher du soleil, par l'ensemble des panneaux photovoltaïques (2). Selon une variante non illustrée une couronne, solidaire du couvercle rigide opaque qui supporte les panneaux photovoltaïques (2), placée sur la circonférence des réservoirs circulaires non illustrés, dont la rotation lente obtenue par des actionneurs, à câbles, crémaillères, vérins, propulseurs ou autres adaptés à la taille et à la configuration du réservoir, permet le suivi de la rotation du soleil et donc la captation optimale de l'énergie solaire, du lever jusqu'au coucher du soleil, par l'ensemble des panneaux photovoltaïques (2). Les parements supérieurs des réservoirs sont équipés de murs coupe-vents (6) en maçonnerie, bois, verre ou matière synthétiques. Les panneaux photovoltaïques (2) produisent l'énergie électrique qui alimente la station de dessalement (10) via un réseau électrique (12). La station de dessalement (10) produit l'eau via un réseau (13) qui alimente le réservoir (1). Le réservoir (1) sauvegarde l'eau, refroidit, nettoie, supporte et intègre Les panneaux photovoltaïques (2) dans l'environnement. Les panneaux photovoltaïques (2) et la membrane flottante associée (3) protègent le réservoir (1) de l'évaporation et des dégradations de l'eau dues aux poussières, sables, et rayonnements solaires. Le réservoir (1) alimente en eau les usagers via un réseau (14) et une station de traitement (11) pour l'eau potable. A titre d'exemple non limitatif, les réservoirs auront des dimensions de l'ordre de 500m pour la longueur et 200m pour la largeur et de 20m pour la 30 profondeur. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné au stockage d'eau douce et à la production d'énergie électrique renouvelable autonome. Ce dispositif peut être utilisé, dans certaines régions arides, pour la production et le stockage d'eau douce par dessalement de l'eau de mer. 35 REVENDICATIONS1) Dispositif qui permet le stockage d'eau douce et la production d'énergie électrique renouvelable autonome comprenant de grands réservoirs de stockage d'eau douce (1), caractérisé en ce que lesdits réservoirs d'eau sont recouverts par des panneaux photovoltaïques (2) qui alimentent en électricité, via un réseau électrique, la station de dessalement (10) qui alimente en eau douce les réservoirs (1), via un réseau d'eau, l'eau des réservoirs permettant le refroidissement des panneaux photovoltaïques par une circulation de l'air entre la surface de l'eau et les panneaux photovoltaïques et assurant le nettoyage du sable et des poussières des panneaux photovoltaïques par aspersion automatique d'eau sur au moins une partie des panneaux. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les réservoirs d'eau douce (1), dont la taille et la géométrie sont optimisées en fonction des 15 besoins, sont revêtus d'un revêtement étanche (5) de type « liner » ou « membrane souple » ou tout autre procédé étanche. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les panneaux photovoltaïques sont disposés sur une membrane souple flottante (3) équipée de flotteurs (4). 20 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les panneaux photovoltaïques sont disposés sur un couvercle rigide. 5) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les panneaux photovoltaïques sont montés sur des supports inclinés flottants (7) comprenant un conduit de ventilation (8), situé entre la surface de l'eau et la face inférieure des 25 panneaux photovoltaïques (2), assurant le refroidissement naturel ou accéléré par l'ajout de ventilateurs en bout de conduit, des panneaux photovoltaïques. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des systèmes de nettoyage (9) par aspersion d'eau douce sur les faces supérieures des panneaux photovoltaïques (2). 30 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte une couronne solidaire de la membrane souple flottante (3) ou du couvercle rigide et des panneaux photovoltaïques (2), placée sur la circonférence des réservoirs (1) circulaires dans ce cas, dont la rotation lente obtenue par des actionneurs, à câbles, crémaillères, vérins, propulseurs ou autres adaptés à la taille 35 et à la configuration des réservoirs (1), permet le suivi de la position du soleil du lever jusqu'au coucher et permet une captation optimale de l'énergie solaire par l'ensemble des panneaux photovoltaïques (2). 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les parements supérieurs des réservoirs (1) sont équipés de murs coupe-vent (6), en maçonnerie, bois, verre ou matière synthétique..5