Brevet FR3040472A1 — publié le 20170303

La présente invention se situe dans le domaine de la production d'électricité industrielle, c'est à dire toute production d'énergie électrique destiné à mettre à disposition à des consommateurs la possibilité d'un approvisionnement adapté à leurs besoins en énergie électrique. La présente invention est un élément architectural couvrant dont l'objectif principal est la production d'électricité photovoltaïque. L'élément architectural est constitué d'un ensemble de panneaux photovoltaïques porté par une structure métallique intégrée au bâti. De nombreuses techniques existent afin d'intégrer à la structure des bâtiments les technologies de productions d'électricité photovoltaïque. Ces techniques consistent pour la majeure partie à intégrer des panneaux sur une toiture déjà existante par le remplacement des tulles de la toiture préexistante. L'inconvénient de ce système est que la dimension et l'inclinaison du toit ne sont pas toujours propices à l'installation d'un système de production d'électricité. Le toit peut être trop petit, ou disposer d'une orientation qui ne permet pas une production optimum d'électricité par rapport au rayonnement solaire. Le bâtiment a traditionnellement pour fonction de recevoir les diverses activités humaines, engendrant un besoin en énergie. Cependant, de nouvelles manières de concevoir le bâtiment notamment avec 25 l'approche du bâtiment à énergie positive, par une écoconception, une réduction des besoins en énergie, et une intégration de mode de production durable d'électricité (photovoltaïque et éolien) permettent de penser le bâtiment comme lieu d'autoproduction d'électricité et donc d'autonomie énergétique. 30 La présente invention veut approfondir la notion de bâtiment à énergie positive pour démontrer que le bâtiment peut être utilisé dans l'objectif premier et commercial de produire de l'électricité renouvelable à grand échelle. Dans le cadre de l'invention, le bâtiment devient un pôle de production d'électricité 35 renouvelable avant ses autres utilités, par l'intégration d'un élément architectural constitué de panneaux photovoltaïque et permet d'envisager une production à grande échelle à partir de plusieurs bâtiments et de constituer ainsi une centrale de production électrique. 40 Le premier dispositif connu afin de produire de l'électricité photovoltaïque à un niveau industriel est la centrale de panneaux solaires photovoltaïque. Cette solution nécessite l'utilisation d'un terrain de taille importante pour effectuer une production d'électricité industrielle. 10 15 20 3040472 2 La disponibilité en terrain est le facteur clé de succès pour la mise en oeuvre de ce type de production. Les panneaux sont disposés sur des châssis posés au sol, la parcelle équipée en panneaux est artificialisée et utilisée uniquement dans l'objectif de la production 5 d'électricité. Ce dispositif présente comme principaux inconvénients : > Une artificialisation du sol ne permettant pas d'autres usages que celui de la production d'électricité > Une dimension centralisée et isolée de la production engendrant des coûts de distribution importants. - Un manque d'esthétisme dans le paysage urbain. 15 Les buts de la présente invention sont donc multiples, plus précisément elle vise : L'optimisation de l'utilisation du foncier 20 En effet, les centrales solaires photovoltaïques exigent beaucoup d'espaces pour leurs déploiements, cette technique renouvelable de production d'électricité offre un seul usage au terrain qui est celui de la production d'énergie électrique. De plus l'impact environnemental et esthétique sur le territoire de production est important. 25 En intégrant au bâtiment un élément architectural dédié à la production d'électricité solaire, l'usage du foncier est diversifié et optimisé La décentralisation de la production électrique et l'économie en équipement de transport d'électricité. 30 La production d'électricité en intégrant au bâtiment un élément architectural dédié à la production d'électricité permet une production sur le lieu de consommation ou tout près de celui-ci. Cela implique donc une nécessité moindre en équipement de transport et de distribution de l'électricité, ce qui suppose donc des économies en 35 investissement dans les infrastructures pour les collectivités. La démocratisation de la production d'énergie électrique 40 La production d'électricité en intégrant au bâtiment un élément architectural dédié à la production d'électricité solaire offre la possibilité d'accéder à la production d'énergie aux personnes propriétaire des bâtiments. En effet, les producteurs d'électricité auront la possibilité de céder les bâtiments producteurs d'électricité, ce qui permettra aux acquéreurs de devenir à leurs tours producteurs d'électricité. Il est 3040472 3 donc possible par l'acquisition immobilière de rendre démocratique la production d'électricité. Description 5 La présente invention est une technique de production d'électricité renouvelable par l'intégration d'un élément architectural couvrant à la structure d'un bâtiment, constitué de panneaux photovoltaïques porté par une structure métallique 10 Avantageusement, le système comprend plusieurs bâtiments afin de permettre une production d'électricité photovoltaïque à grande échelle. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de quatre modes de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 présente la coupe façade d'une habitation sur deux niveaux, constituée de l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque, constituant la toiture et la couverture de façade arrière ou avant du bâtiment , soutenu par des poutres métalliques au niveau supérieur qui sont couvertes d'un bardage avec des espacements permettant la circulation de l'air entre la partie supérieure de l'élément architectural et la partie supérieure du bâtiment. La partie inférieure de l'élément architectural couvrant est adossée à la façade arrière du bâtiment. La figure 2 présente la coupe façade d'une habitation sur un niveau portant l'élément architectural couvrant et producteur d'électricité, constituant la toiture et la couverture de façade arrière ou avant du bâtiment, soutenu par des poutres métalliques habillées d'un bardage avec des espacements permettant la circulation de l'air entre l'élément architectural couvrant et le bâtiment. La figure 3 présente la coupe façade d'une habitation sur deux étages avec au niveau supérieur l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque constituant la toiture principale et la toiture terrasse. Il est soutenu par des poutres verticales d'élévation posées sur la partie supérieure de l'édifice et soutenu par deux poutres métalliques intégrées diagonalement aux parois latérales elle-même soutenues par des poutres métalliques intégrées au sol. La figure 4 présente la coupe façade d'une habitation sur un niveau avec au niveau supérieur l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque constituant la toiture principale et la toiture terrasse. Il est soutenu par des poutres verticales d'élévation posées sur la partie supérieure de l'édifice et soutenu par deux poutres métalliques intégrées diagonalement aux parois latérales arrière elle-même soutenues par des poutres métalliques intégrées au sol. 3040472 4 La présente invention est une technique de production d'électricité photovoltaïque par le bâtiment intégrant un élément architectural couvrant à sa structure constitué d'un ensemble de panneaux photovoltaïques portés par une structure. Le dit élément architectural est une structure couvrante constitué d'une ossature métallique portant un ensemble de panneaux photovoltaïque, ayant soit la fonction de toiture et de couverture de façade avant ou arrière du bâtiment, soit la fonction de toiture principale associée à une toiture terrasse. L'ossature métallique est constituée des profilés métalliques entrecroisés formant un ensemble de rail sur lequel sont posés les panneaux. La partie supérieure de l'élément architectural est soutenue par des poutres 15 métalliques posées sur la partie supérieure de l'édifice. La partie supérieure de l'élément architectural sera portée par des poutres métalliques d'élévation laissant un espace vide entre l'élément architectural et la paroi supérieure de l'édifice. 20 L'espace vide entre la paroi supérieure de l'édifice et la partie supérieure de l'élément architectural permettra une aération du système de production électrique photovoltaïque et permettra d'éviter une surchauffe de celui-ci. 25 Les poutres métalliques soutenant à la verticale la partie supérieure de l'élément architectural seront reliées entre elles par un bardage ou un revêtement ayant une fonction esthétique laissant alterner des espaces vides avec des espaces pleins pour permettre une aération du système électrique tout en conservant l'esthétisme du bâtiment. 30 L'angle d'inclinaison de la partie supérieure de l'élément architectural par rapport à la paroi supérieure du bâtiment sera ajusté en fonction de l'irradiation du site dans l'objectif d'avoir l'angle le plus favorable pour une production optimum d'électricité. 35 La hauteur des poutres verticales permettra l'ajustement de l'angle d'inclinaison de la partie supérieure de l'élément architectural par rapport à la paroi supérieur du bâtiment dans le cas ou il constitue la toiture et la couverture de façade avant ou arrière de l'édifice. 40 La partie inférieure de l'élément architectural dans le cas ou elle constitue la couverture de façade avant ou arrière du bâtiment sera adossée à la paroi de la façade avant ou arrière de l'édifice et soutenue par des poutres métalliques intégrées au sol. 5 10 3040472 5 La partie inférieure de l'élément architectural dans le cas ou elle constitue la toiture terrasse, sera portée par des poutres métalliques intégrées à la diagonale aux parois latérales du bâtiment, Les poutres intégrées diagonalement aux parois latérales sont 5 soutenues par d'autres poutres métalliques intégrées au sol. Un espace vide séparant la partie inférieure de l'élément architectural couvrant générateur d'électricité avec la façade avant ou arrière du bâtiment permettra une aération du système de production électrique photovoltaïque et permettra d'éviter 10 une surchauffe de celui-ci. Un revêtement faisant alterner espaces vides et espaces pleins sera installé à l'extrémité entre la façade du bâtiment et l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque de manière à permettre une aération du système et 15 d'éviter sa surchauffe. L'angle d'inclinaison entre la partie inférieure de l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque et la paroi de la façade avant ou arrière du bâtiment variera en fonction de l'irradiation du site, qu'il constitue une couverture de 20 façade avant ou arrière du bâtiment ou qu'il constitue une toiture terrasse. Lorsque la partie inférieure de l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque constitue la couverture de la façade avant ou arrière du bâtiment, il pourra être entre ouvert par un espace vide permettant la mise en place d'une voie 25 d'entrée. Tel que représenté sur les figures 1 et 2, le dispositif comprend une habitation intégrant à sa structure l'élément architectural couvrant ayant la fonction de toiture et de couverture de façade arrière ou avant d'un bâtiment et constituant un pôle de 30 production d'électricité photovoltaïque. Tel que représenté sur les figures 3 et 4, le dispositif comprend une habitation intégrant à sa structure l'élément architectural couvrant ayant la fonction de toiture et de toiture terrasse d'un bâtiment et constituant un pôle de production d'électricité 35 photovoltaïque. La figure 1 présente la coupe façade d'une habitation sur deux niveaux avec la partie supérieure de l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque indiquée par la référence 1, la partie inférieure de l'élément architectural couvrant 40 générateur d'électricité photovoltaïque indiquée par la référence 2, les panneaux photovoltaïques indiqués par la référence 3, les poutres métalliques supportant l'élément architectural couvrant indiqués par la référence 4, le bardage ou un autre 3040472 6 système de revêtement permettant l'aération de système électrique est représenté par la référence 5. La figure 2 présente la coupe façade d'une habitation sur un niveau avec la partie 5 supérieure de l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque indiquée par la référence 1, la partie inférieure de l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque indiquée par la référence 2, les panneaux photovoltaïques indiqués par la référence 3, les poutres métalliques supportant l'élément architectural couvrant indiquées par la référence 4, le bardage ou un autre 10 système de revêtement permettant l'aération de système électrique est représenté par la référence 5. La figure 3 présente la coupe façade d'une habitation sur deux étages avec l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque constituant la toiture 15 principale et la toiture terrasse en référence 1,les panneaux photovoltaïques en référence 2, les poutres métalliques supportant l'élément architectural couvrant indiquées par la référence 3, le bardage ou un autre système de revêtement permettant l'aération de système électrique est représenté par la référence 4. 20 La figure 4 présente la coupe façade d'une habitation sur un niveau avec l'élément architectural couvrant générateur d'électricité photovoltaïque constituant la toiture principale et la toiture terrasse en référence 1,1es panneaux photovoltaïques en référence 2, les poutres métalliques supportant l'élément architectural couvrant indiquées par la référence 3, le bardage ou un autre système de revêtement des 25 poutres permettant l'aération de système électrique est représenté par la référence 5 Ces modèles d'application ne sont pas exhaustifs, et l'homme du métier pourra y apporter toute variante conforme à son esprit et à la situation. 30 Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la production d'électricité à distribuer sur le réseau. Il est également destiné à une production industrielle couplée à un système de stockage afin de mettre en place des systèmes autonomes de production électrique. 35 La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit.