Brevet FR3039720A1 — publié le 20170203

PROCEDE DE GESTION DU COURANT PRODUIT PAR DES PANNEAUX L'invention se rapporte à un procédé de gestion du courant produit par un ensemble de panneaux photovoltaïques. Elle se rapporte également aux moyens pour la mise en oeuvre du procédé. Les installations photovoltaïques ont pour vocation à produire du courant à partir d'une source non fossile. La quantité instantanée de courant produit par une installation photovoltaïque dépend des capteurs ( plus ou moins performants), de l'orientation des dits capteurs (orientation du toit de la maison), de sa position sur le globe terrestre (latitude) et de l'heure solaire. La production de ce courant n'est pas constante car elle va croitre puis décroitre dans la journée et elle n'est pas reproductible d'un jour à l'autre. Pour une installation donnée, la production de courant dépend directement de la quantité de lumière qu'elle reçoit et donc de l'horaire en sachant que la nuit, 15 l'installation ne peut fournir du courant. Ce courant produit par l'installation peut être injecté en totalité sur le réseau électrique des fournisseurs habituels et donc vendu mais il peut être consommé par les propriétaires. Le choix de la vente ou de la consommation résulte souvent du prix du courant 20 acheté par les fournisseurs et du prix de vente du courant réseau mais également d'autres considérations. Le prix de vente aux fournisseurs est, depuis quelques années, décroissant par contre le prix d'achat aux fournisseurs est croissant. L'autoconsommation du courant électrique présente des avantages mais 25 également des inconvénients. 3039720 2 Le premier inconvénient c'est que la demande en quantité de courant (consommation) est différente de la production. Par exemple le soir on ne produit pas mais on consomme En début de journée ou en fin de journée le soleil éclaire moins et les panneaux produisent moins. 5 Lors de la période la plus ensoleillé, vous êtes au travail et à priori les besoins en électricité de votre maison sont réduits. Pour la quasi-totalité des installations, pendant la période où on consomme plus que la production, on fait appel à de l'énergie extérieure pour satisfaire le besoin momentané. Lorsque le système de gestion de l'installation détecte l'allumage du io four qui consomme 3KW alors que la production est de 2kW, il utilise les 2kW de l'installation et prend 1kW sur le réseau ou prend les 3kW sur le réseau et les 2KW produits sont vendus. Pour pallier à cet inconvénient notamment l'absence de courant la nuit, des batteries de stockage peuvent être utilisées pour stocker l'énergie lorsque l'on 15 produit trop d'énergie et en restituer quand la demande est plus importante que la production. Un inconvénient c'est que ces batteries sont volumineuses, couteuses et une durée de vie limitée car une batterie a une capacité limitée de charge/décharge. La gestion de la consommation du courant produit impose donc des obligations 20 liées à la variation de production. En effet, par exemple il est recommandé aux utilisateurs de matériels consommant beaucoup d'énergie tels le lave-linge, le lave-vaisselle, les fers à repasser ...etc d'utiliser ces appareils pendant une période allant de 11 heures à 17 heures car c'est une période en principe ensoleillée et donc de forte production. 25 Des programmateurs horaires équipent certaines de ces machines mais il s'agit d'une gestion prédictive avec les aléas de la météo. 3039720 3 Pour ce qui est du stockage de l'énergie électrique autre que dans une batterie , il est connu de chauffer un réservoir d'eau destinés aux bains ou à la douche au moyen d'une résistance électrique. Ces réservoirs sont couramment équipés d'une résistance de 1.5kW ou 2kW. 5 Soit on programme la mise en route lorsque la puissance produite par les panneaux est de 1.5 kW correspondant au besoin instantané du réservoir soit dès que l'on produit un minimum de courant, par exemple 500W, on déclenche la chauffe mais la résistance étant de 1.5kW, elle va s'approvisionner en même temps auprès du fournisseur. io Ainsi, 1/3 du courant consommé est donc fourni par les panneaux et le reste est acquis et facturé par le fournisseur. Ce principe de fonctionnement est le plus couramment utilisé et on constate qu'en début d'après-midi, l'eau de la réserve d'eau étant chaude, on cesse d'alimenter le réservoir en courant . Le courant produit est alors disponible pour le lave-linge 15 ou le lave-vaisselle ou alors il est injecté sur le réseau. L'objet de l'invention est de proposer une meilleure utilisation du courant produit par l'installation. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de gestion du courant produit par une installation de panneaux photovoltaïques comprenant un stockage de 20 l'énergie par chauffage d'un volume d'eau au moyen d'une résistance électrique ce procédé étant caractérisé en ce que pour le volume d'eau total à chauffer, on fractionne physiquement ou virtuellement le dit volume d'eau en plusieurs sous volumes d'eau et on affecte à chaque sous volume d'eau, une résistance de chauffage indépendante adaptée au sous volume et en fonction de la puissance 25 instantanée disponible fournie par les panneaux, on détermine la quantité de résistances qu'il est possible d'alimenter à pleine puissance avec la dite puissance 3039720 4 instantanée disponible et on alimente le nombre calculé de résistances en adéquation avec la puissance disponible . L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin qui représente une installation de 5 production de courant utilisant des panneaux photovoltaïques. En se reportant au dessin, on voit une installation de production de courant électrique au moyen de panneaux 2 photovoltaïques. Le courant produit peut être autoconsommé et/ou vendu à un fournisseur. Cette installation comprend un stockage de l'énergie par chauffage d'un volume io 3 d'eau au moyen d'une résistance électrique. En général le stockage d'énergie est constitué par une grosse réserve d'eau utilisée principalement pour la toilette ou la vaisselle. D'autres appareils électriques peuvent être alimentés par le courant produit par les panneaux mais il s'agit alors de consommations instantanées. A partir d'une analyse de la consommation journalière moyenne du courant par les appareils à consommation instantanée on peut déterminer une quantité d'énergie qu'il est possible de stocker en moyenne et donc un volume d'eau correspondant qu'il faut chauffer. Selon une caractéristique, pour un volume 3 d'eau total à chauffer , on fractionne physiquement ou virtuellement le dit volume 3 total d'eau en plusieurs sous volumes d'eau 3A,3B,3C, 3D, 3E... et on attribue à chaque sous volume d'eau une résistance 4A, 4B, 4C ,4D, 4E de chauffage indépendante adaptée au sous volume d'eau et en fonction de la puissance instantanée fournie par les panneaux, on détermine la quantité de résistances qu'il est possible d'alimenter à pleine puissance avec la dite puissance instantanée disponible et on alimente le nombre calculé de résistances en adéquation avec la puissance disponible. 3039720 5 Avec ce principe, on s'interdit d'alimenter une résistance avec insuffisamment de puissance qui entrainerait alors une demande complémentaire de courant auprès du réseau. Par exemple si on dispose d'un appareil consommant lkW,on alimentera cet 5 appareil que lorsqu'on dispose d'au moins 1kW. Bien évidemment il pourrait être admis que l'alimentation pourrait se faire si on dispose de 950W ( taux de variation de l'ordre de 5 à 10%). On préfèrera multiplier les petites résistances, par exemple pour produire 250 W ou 500 W. A cet effet, par exemple pour un réservoir d'eau de 200 litres habituellement io chauffé par une résistance de 1.5 kW, on remplace cette résistance par trois résistances indépendantes de 0.5 kW plongées dans le réservoir et en fonction de la puissance délivrée par les panneaux on alimente une, deux ou trois résistances. Ainsi si on dispose de 1.1 kW, on alimente la résistance 1 et 2 ( ce qui correspond à lkW), le 0.1 kW restant étant injecté sur le réseau ou consommé par un éclairage 15 ou autre. Par contre la dernière résistance, dans cet exemple, n'est pas alimentée tant que la production de courant n'a pas atteints 1.5kW. C'est donc, ici, un fractionnement virtuel du volume d'eau car le volume d'eau n'est pas séparé physiquement mais un fractionnement réel concernant la résistance. On peut également constituer des petites réserves 3D, 3E d'eau qui sont chacune 20 affectée à un appareil nécessitant dans son cycle de fonctionnement de l'eau chaude en quantité réduite qui en général est chauffée par une résistance interne. Par exemple un lave-vaisselle utilise de l'eau chaude. La quantité d'électricité nécessaire au chauffage de l'eau représente environ 80% de la consommation électrique de l'appareil. En utilisant le procédé, on peut affecter au lave-vaisselle, 25 un réservoir de 20 ou 30 litres qui sont chauffés par les panneaux photovoltaïques et qui est donc disponible. Le chauffage de cette réserve se fait lorsque l'appareil n'est pas en fonctionnement. 3039720 6 Il peut en être de même avec un lave-linge. Il peut être prévu entre la réserve d'eau chauffée et l'appareil, un dispositif de mélange avec de l'eau froide pour si nécessaire abaisser la température de l'eau ou encore le chauffage de l'eau de réserve est limité et l'appareil finit de chauffer l'eau. 5 Avantageusement, lorsqu'on alimente électriquement une résistance par du courant produit par les panneaux photovoltaïques, on interdit l'alimentation de la dite résistance conjointement par du courant fourni par un fournisseur. La commande de l'alimentation de la résistance par le courant issu des panneaux photovoltaïques coupe l'alimentation de la dite résistance par le courant du réseau 10 ou empêche son alimentation. Bien évidemment, par une commande volontaire, il est possible de forcer l'interdiction de l'alimentation de la résistance par le réseau et donc d'autoriser le fonctionnement de l'appareil. L'installation comprendra donc des sous volumes d'eau 3A, 3B, 3C , 3D ,3E.. 15 virtuels ou réels alimentés chacun par une résistance indépendante (4A, 4B, 4C, 4D,4E) de puissance adaptée au sous volume d'eau et un système 10 de gestion de la demande en énergie surveillant le besoin en énergie des sous-volumes et la puissance produite par les panneaux photovoltaïques pour alimenter la quantité de résistance au plus près de la disponibilité. 20 Par exemple si on constitue des couples volume d'eau plus résistance d'une puissance de 0.5Kw, on peut autoriser la mise en marche dès que l'on a 0.4kW mais sans apport de 0.1kW provenant de l'extérieur. On équipe les appareils utilisant de l'eau chaude tel le lave-vaisselle, ou le lave-linge d'une petite réserve d'eau en sorte que la puissance requise pour le 25 fonctionnement de l'appareil sans le chauffage de l'eau soit réduite pour permettre le fonctionnement dudit appareil pendant des plages horaires où l'installation fournie une puissance électrique instantanée réduite.L' eau utilisée 3039720 7 sera préalablement chauffé, par exemple la veille lorsqu'on aura du courant à revendre Le courant produit en surplus et réinjecté sur le réseau 15. De cette manière, on évite de consommer du courant provenant du réseau du 5 distributeur. On utilise sur chaque appareil ou sous volume d'eau un dispositif qui ne permet pas d'alimenter la résistance avec du courant du réseau si la dite résistance est déjà alimentée avec du courant provenant des panneaux photovoltaïques. REVENDICATIONS1. Procédé de gestion du courant produit par une installation de panneaux photovoltaïques comprenant un stockage de l'énergie par chauffage d'un volume d'eau au moyen d'une résistance électrique ce procédé étant caractérisé en ce que pour un volume d'eau total à chauffer , on fractionne physiquement ou virtuellement le dit volume d'eau en plusieurs sous volumes ( 3A, 3B,3C,3D,3E)d'eau et on attribue à chaque sous volume d'eau, une résistance ( 4A,4B,4C,4D,4E)de chauffage indépendante adaptée au sous volume et en fonction de la puissance instantanée fournie par les panneaux, on détermine la quantité de résistances qu'il est possible d'alimenter à pleine charge et on alimente le nombre calculé de résistances en adéquation avec la puissance disponible. 2. Procédé de gestion du courant produit par une installation de panneaux photovoltaïques selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on équipe les appareils utilisant de l'eau chaude d'une petite réserve (3D,3E)d' eau en sorte que la puissance requise pour le fonctionnement de l'appareil sans chauffage de l'eau soit réduite pour permettre le fonctionnement dudit appareil pendant des plages horaires où l'installation fournie une puissance électrique instantanée réduite. 3. Procédé de gestion du courant produit par une installation de panneaux photovoltaïques selon la revendication 1 caractérisé en ce que lorsqu'on alimente électriquement une résistance avec du courant produit par les panneaux photovoltaïques, on interdit l'alimentation de la dite résistance conjointement par du courant fourni par un fournisseur. 4. Installation de panneaux photovoltaïques comprenant un stockage d'énergie par chauffage d'un volume d'eau cette installation étant caractérisé en ce que le volume d'eau est fractionné physiquement et/ou 3039720 9 virtuellement en sous volumes( 3A, 3B,3C,3D,3E) , chaque sous volume étant pourvu d'une résistance de chauffe indépendante et l'installation comprend un moyen (10) de gestion qui détermine , en fonction de la puissance instantanée délivrée par l'installation, le nombre de résistance 5 de chauffe qui peuvent être alimentées à pleine charge et pour autoriser uniquement le nombre calculé de résistance. 5. Installation de panneaux photovoltaïques selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'un sous volume d'eau indépendant avec sa résistance est associée à un appareil électrique utilisant de l'eau chaude 10 lors de son fonctionnement. 6. Installation de panneaux photovoltaïques selon la revendication 4 caractérisée en ce qu'il comprend pour chaque appareils et sous volume d'eau un dispositif qui ne permet pas d'alimenter la résistance avec du courant du réseau si la dite résistance est déjà alimentée avec du courant 15 provenant des panneaux.