Brevet FR3028014A1 — publié le 20160506

Procédé d'installation de modules photovoltaïques sur un bassin Domaine technique de l'invention L'invention concerne un procédé de réalisation d'un champ photovoltaïque installé sur un bassin et dans une zone géographique soumise à des cyclones ou tornades. État de la technique Les champs photovoltaïques sont généralement réalisés sur des terrains permettant un ancrage d'une multitude de structures porteuses, éventuellement orientables, qui supporte chacune des modules photovoltaïques. La puissance installée va de quelques dizaines de kilowatts-crête (c'est-à-dire mesurée dans des conditions de flux de 1 kW/m2 à 25°C) à plusieurs dizaines de mégawatts-crête. Sur ces structures porteuses, les modules sont soumis aux conditions météorologiques, et notamment aux vents et aux fortes températures des saisons chaudes. Les structures porteuses sont dimensionnées pour résister à des vents forts mais ne sont cependant pas compatibles avec une utilisation en zones cycloniques. Dans certaines zones géographiques soumises à des cyclones ou tornades, l'installation de modules photovoltaïques requiert une chaine de fixation mécaniquement très performante, et notamment des supports très résistants, de solides ancrages au sol de ces supports et une fixation adéquate des modules sur les supports. Ces contraintes impliquent un coût important de l'installation et un intérêt économique limité de l'installation de modules photovoltaïques.30 Par ailleurs, dans les zones géographiques où les températures sont élevées, qui souvent coïncident avec les zones cycloniques, les modules chauffent à des températures supérieures à 70°C et voient leur efficacité de conversion de l'énergie solaire fortement diminuée du fait de cette température. Ces deux contraintes de résistance mécanique aux cyclones et de conservation d'une efficacité de conversion élevée entraîne une installation limitée de champs ou de fermes photovoltaïques dans les régions concernées. Objet de l'invention L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne un procédé de réalisation d'un champ photovoltaïque installé sur un bassin et dans une 15 zone géographique soumise à des tempêtes. Selon l'invention, des modules photovoltaïques sont installés horizontalement sur un bassin, un dispositif assurant le maintien des modules photovoltaïques à la surface de l'eau en fonctionnement normal et l'immersion de ces modules photovoltaïques en cas de tempête. 20 Selon l'invention, le maintien des modules photovoltaïques à la surface de l'eau en fonctionnement normal et l'immersion de ces modules photovoltaïques en cas de cyclone est réalisé par l'installation d'une partie de faible densité et étanche à l'eau à l'arrière de ces modules photovoltaïques et par la connexion 25 mécanique de ces modules à un dispositif qui contient un volume qui, lorsqu'il est empli d'air, assure la flottabilité de cette structure et des modules photovoltaïques et, lorsqu'il est empli d'eau, assure l'immersion de cette structure et des modules photovoltaïques. 10 Selon un développement de l'invention, la structure contient un moyen pour limiter la profondeur d'immersion de la structure et des modules photovoltaïques sous le niveau de l'eau à une valeur comprise entre 0,1 et 1 mètre. Selon un autre développement de l'invention, les moyens de connexion électrique des modules photovoltaïques sont placés au dessus de la surface de l'eau lorsque la structure maintient les modules photovoltaïques à la surface de l'eau. Selon une variante de l'invention, des modules photovoltaïques sont installés horizontalement sur un bassin, un dispositif assurant le maintien permanent des modules photovoltaïques à une faible profondeur sous la surface de l'eau, profondeur comprise entre 0.05 et 0.2 mètres. Selon cette variante de l'invention, le maintien des modules photovoltaïques à une faible profondeur sous la surface de l'eau est réalisé par l'installation d'une partie de faible densité et étanche à l'eau à l'arrière de ces modules photovoltaïques de telle manière que l'ensemble constitué du module photovoltaïque et de cette partie de faible densité présente une densité supérieure à 1, et par la connexion de ces modules à un dispositif qui limite la profondeur d'immersion des modules photovoltaïques sous le niveau de l'eau à une valeur comprise entre 0,05 et 0.2 mètres. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente en vue de dessus un mode de réalisation du procédé dans lequel le dispositif assurant la flottaison ou l'immersion des modules photovoltaïques est un tube placé sous les modules photovoltaïques - la figure 2 représente une section selon RA du procédé de la figure 1 dans la position de flottaison des modules photovoltaïques la figure 3 représente une section selon RA du procédé de la figure 1 dans la position d'immersion des modules photovoltaïques - la figure 4 représente une vue selon BB du procédé de la figure 1 dans la position d'immersion des modules photovoltaïques et le maintien par des éléments de contrôle de la profondeur d'immersion - la figure 5 représente une vue selon CC du procédé de la figure 1 dans la position d'immersion des modules photovoltaïques et le maintien par des éléments de contrôle de la profondeur d'immersion la figure 6 représente une vue selon CC du procédé de la figure 1 dans la position de flottaison des modules photovoltaïques la figure 7 représente en coupe un mode de réalisation du procédé dans lequel le module photovoltaïque est maintenu à faible profondeur Description de modes particuliers de réalisation. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, un module photovoltaïque 1 est équipé, sur une fraction de la surface de sa partie arrière, d'une structure 2 de faible densité, typiquement inférieure à celle de l'eau et comprise entre 0,01 et 0,5. L'ensemble constitué du module photovoltaïque 1 et de la structure 2 de faible densité, est appelé module photovoltaïque équipé. Le module photovoltaïque équipé présente une densité apparente supérieure à celle de l'eau du fait de la haute densité du module. La structure 2 a pour effet de contrebalancer une partie du poids du module 1 de telle manière que l'ensemble du module et de cette structure présente, lorsque cet ensemble est posé sur l'eau et la structure de faible densité étant immergée, un poids apparent compris entre 1 et 10 kg par mètre-carré, plus typiquement un poids apparent compris entre 2 et 6 kg par mètre-carré. Le poids apparent s'entend comme le poids de l'ensemble du module et de la structure diminué du poids du même volume d'eau. La structure 2 de faible densité rapportée sur la face arrière du module photovoltaïque est typiquement une structure poreuse à pores fermés, notamment une mousse de polyuréthane. Selon un mode préférentiel de réalisation, elle est collée sur la face arrière du module photovoltaïque 1 à l'aide d'une colle polyuréthane. Selon un mode préférentiel de réalisation, cette structure 2 de faible densité couvre toute la face arrière du module photovoltaïque à l'exception de la surface où est fixée la boite de jonction électrique du module et à l'exception de plusieurs bandes, typiquement 2 ou 4 bandes, dans lesquelles sera fixé le dispositif 3 d'immersion du module photovoltaïque équipé. Le module photovoltaïque équipé est ensuite mécaniquement connecté au dispositif 3 qui contient un volume qui, lorsqu'il est empli d'air, assure la flottabilité du module photovoltaïque équipé et, lorsqu'il est empli d'eau, assure l'immersion du module photovoltaïque équipé. En effet, lorsque le volume est empli d'air, l'ensemble constitué du module photovoltaïque équipé et du dispositif d'immersion 3 présente une densité inférieure à celle de l'eau et l'ensemble reste en surface du bassin. C'est le mode normal de fonctionnement du système schématisé en figure 2 car le module photovoltaïque est alors exposé au rayonnement solaire et produit de l'électricité. Le module photovoltaïque équipé qui a sa face arrière contact de l'eau bénéficie d'un effet de refroidissement par l'eau et conserve ainsi une efficacité élevée. Lorsque le volume est empli d'eau, l'ensemble constitué du module photovoltaïque équipé et du dispositif d'immersion 3 présente une densité supérieure à celle de l'eau et l'ensemble est immergé. C'est le mode de protection, schématisé en figure 3, appliqué lors de tempêtes, les modules photovoltaïques n'étant plus soumis aux effets directs du vent. Le poids apparent de l'ensemble constitué du module photovoltaïque équipé et du dispositif d'immersion 3 est typiquement compris entre 1 et 10 kg par mètre- carré. Selon un mode préférentiel de réalisation, le dispositif 3 qui contrôle l'immersion du module photovoltaïque équipé est réalisé avec un ensemble tubulaire, notamment des tubes polymère. Chaque module photovoltaïque équipé est supporté par plusieurs portions de tube, typiquement 2 ou 4 portions de tube. Ces portions de tube font de préférence partie d'un même tube qui court sous la pluralité de modules photovoltaïques équipés comme schématisé en figure 1. Un moyen unique d'injection d'air ou d'eau dans le tube permet alors de commander l'immersion ou le maintien en surface des modules photovoltaïques équipés. Il apparaît que sans moyen annexe de contrôle de la profondeur d'immersion, l'ensemble constitué des modules photovoltaïques équipés et du dispositif 3 plonge jusqu'à atteindre le fond du bassin, ce qui n'est pas souhaitable car cela entraîne une pression d'eau importante qui tend à faire entrer de l'eau dans la structure des modules photovoltaïques. Pour éviter ce phénomène, une structure contenant un élément 4 de densité très inférieure à celle de l'eau, typiquement inférieure à 0.25, évite l'immersion à grande profondeur. En effet, la densité apparente de l'ensemble constitué du module photovoltaïque équipé, du dispositif 3 dont le volume est empli d'eau et de l'élément 4 de contrôle de profondeur d'immersion est inférieure à celle de l'eau. La profondeur d'immersion est limitée par la longueur d'une tige 5 qui est fixée au dispositif 3 comme schématisé en figure 4. Un élément, typiquement une bague 6, donne un degré de liberté en rotation à la tige 5. En mode immergé représenté en figure 5, la tige 5 est verticale et limite la profondeur d'immersion. En mode de maintien en surface représenté en figure 6, la tige 5 est oblique de telle manière que l'élément 4 reste en surface de l'eau et ne fasse pas écran à la lumière solaire dirigée vers le module photovoltaïque. Selon un mode préférentiel de réalisation, l'élément 4 est un volume en mousse silicone à pores fermés et résistante au rayonnement ultra-violet. Selon un mode de réalisation préférentiel d'une variante de l'invention, un module photovoltaïque 1 est équipé, sur une fraction de la surface de sa partie arrière, d'une structure 2 de faible densité, typiquement inférieure à celle de l'eau et comprise entre 0,01 et 0,5. L'ensemble constitué du module photovoltaïque 1 et de la structure 2 de faible densité, est appelé module photovoltaïque équipé. Le module photovoltaïque équipé présente une densité apparente supérieure à celle de l'eau du fait de la haute densité du module. La structure 2 a pour effet de contrebalancer une partie du poids du module 1 de telle manière que l'ensemble du module et de cette structure présente, lorsque Cet ensemble est posé sur l'eau et la structure de faible densité étant immergée, un poids apparent compris entre 1 et 10 kg par mètre-carré, plus typiquement un poids apparent compris entre 2 et 6 kg par mètre-carré. Le poids apparent s'entend comme le poids de l'ensemble du module et de la structure diminué du poids du même volume d'eau. La structure 2 de faible densité rapportée sur la face arrière du module photovoltaïque est typiquement une structure poreuse à pores fermés, notamment une mousse de polyuréthane. Selon un mode préférentiel de réalisation, elle est collée sur la face arrière du module photovoltaïque 1 à l'aide d'une colle polyuréthane. Le module photovoltaïque équipé est ensuite mécaniquement connecté au dispositff qui contient un volume 7 qui assure la flottabilité du module photovoltaïque équipé, comme schématisé en figure 7. Le volume 7 possède une densité très inférieure à celle de l'eau, typiquement inférieure à 0.25 et un volume tel que la densité apparente de l'ensemble constitué du module photovoltaïque équipé et de ce volume 7 est inférieure à celle de l'eau. Selon un mode préférentiel de réalisation, l'élément 7 est un volume en mousse silicone à pores fermés et résistante au rayonnement ultra-violet. La profondeur d'immersion est limitée à une valeur comprise entre 0,05 et 0.2 mètres par la longueur d'une tige 8 qui est fixée au module photovoltaïque par un élément 9. Le bassin peut être un bassin artificiel, un étang ou un lac. REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'un champ photovoltaïque constitué de modules photovoltaïques installés horizontalement sur un bassin et caractérisé en ce qu'un dispositif maintien les modules photovoltaïques à la surface de l'eau en fonctionnement normal et en immersion en cas de tempête, ce dispositif étant réalisé par l'installation d'une partie de faible densité et étanche à l'eau à l'arrière de ces modules photovoltaïques telle qu'un module photovoltaïque équipé de cette partie de faible densité montre un poids apparent compris entre 1 et 10 kg par mètre-carré, et par la connexion mécanique de ces modules à un dispositif qui contient un volume qui, lorsqu'il est empli d'air, donne à l'ensemble une densité inférieure à 1 et assure la flottabilité de cette structure et des modules photovoltaïques et, lorsqu'il est empli d'eau, assure l'immersion de cette structure et des modules photovoltaïques. 2. Procédé de réalisation d'un champ photovoltaïque installé sur un bassin selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif qui contrôle le maintien en surface ou l'immersion des modules photovoltaïques est réalisé par un ensemble tubulaire et un moyen d'injection d'air ou d'eau dans cet ensemble tubulaire.25