Brevet FR3107408A1 — publié le 20210820

Système photovoltaïque modulaire pour des installations en milieu alpin. Chaque module comporte, sur une structure en bois, des panneaux photovoltaïques bifaciaux disposés verticalement. Les modules peuvent être facilement déplacés et installés pour réaliser une infinité de configuration. L'invention se prête particulièrement à la réalisation de structures à vocation polyvalente, comme par exemple des labyrinthes solaires, des exposition solaires, des structures légères pour l'information ou l'accueil touristique, et ainsi de suite. Les modules sont installés dans un réseau d'éléments de fondation au sol, et leur disposition peut être variée et adaptée facilement avec un minimum de moyens techniques. Figure à publier avec l’abrégé: figure 1. Installation photovoltaïque modulaire La présente invention concerne un système modulaire permettant la conception, la réalisation, la modification, l'installation et l'entretien aisés de systèmes photovoltaïques en particulier, mais pas exclusivement, en milieu alpin. Etat de la technique Les installations photovoltaïques revêtent déjà une importance significative et leur nombre est toujours en croissance grâce, entre autres, au prix toujours plus faible des panneaux photovoltaïques en silicium. Les installations solaires restent toutefois visuellement imposantes et occupent des surfaces imposantes. En dehors des toitures, il est difficile de trouver des locations pouvant accueillir des nouvelles installations. Des études menées dans des localités de montagne ont mis en évidence le potentiel de certaines localités alpines pour la génération d'énergie photovoltaïque, en vertu de leur fort ensoleillement. Le milieu alpin présente toutefois des défis spéciaux, par exemple: Les installations doivent supporter les rigueurs du climat de montagne ; L'endroit idéal est souvent inaccessible avec des moyens lourds de transport et levage. L'impact visuel doit être réduit, tout particulièrement dans les localités à vocation touristique. Un usage polyvalent est souhaitable, et parfois requis par la loi et les règlements locaux. Bref résumé de l’invention Il y a dès lors un besoin d'un produit solaire permettant de réaliser des installations solaires de manière efficace, sans avoir recours à des moyens lourds de transport et levage, en harmonie avec l'esthétique traditionnelle des constructions alpines, et permettant un usage polyvalent. Selon l’invention, ces buts sont atteints notamment au moyen de l'objet des revendications annexées, et particulièrement par un système modulaire pour la réalisation d'installations photovoltaïques comprenant une pluralité de modules photovoltaïques de base 15 plats, de mêmes dimensions, chacun comprenant deux poteaux 31 parallèles présentant une extrémité pour l'ancrage vertical à une fondation, un ou plusieurs panneaux photovoltaïques bifaciaux 21 disposés verticalement entre les poteaux 31, des fentes 18, 19 parallèles aux poteaux 31 permettant de lier deux modules de base 15 entre eux. Les revendications dépendantes portent sur des caractéristiques utiles et importantes, quoique pas essentielles au fonctionnement de l'invention, entre autres : la présence d'une traverse 34 orthogonale aux poteaux 31 ; une fente supérieure 18 au-dessus de la traverse 34 et une fente inférieure 19 au-dessous de la traverse 34, la fente supérieure 18 et la fente inférieure 19 étant alignées avec un axe vertical 25 équidistant des poteaux 31. Le matériau préféré pour la réalisation des poteaux 31 et de la traverse 34 est le bois. D'autres choix sont toutefois possible. Le module de base peut être complété par des panneaux en bois 41 au-dessous de la traverse 34, tandis que les panneaux photovoltaïques bifaciaux sont disposés au-dessus de la traverse 34. Le modules de base 15 permettent à eux seuls de réaliser une infinité de combinaison facilement modifiables. La versatilité du système peut être encore augmentée par des modules spéciales, tels que des modules de rallonge 16, qui s'accroche en en porte-à-faux à un module photovoltaïque de base 15 et/ou par des modules en croix 17, chacun correspondant à deux modules de base 15 liés entre eux, et comportant quatre poteaux 31 parallèles en carré. Avantageusement, les modules de base 15 et aussi les modules rallonge 16 et les modules en croix 17) sont précablés et portent deux connecteurs 62 qui permettent de les relier simplement avec un module compatible adjacent. Si nécessaire, ils comportent également un réceptacle 64, de préférence étanche à la pluie et à la neige, pouvant abriter un optimiseur et/ou un micro-onduleur. Les fondations nécessaires à l'ancrage des modules sont, de préférence, réalisées par des modules identiques 70, préinstallés sur le terrain selon un réseau régulier. Chaque module de fondation peut préférablement accueillir jusqu'à quatre poteaux de quatre modules photovoltaïques, et comporte des moyens de réglage pour mettre les panneaux à niveau, nonobstant les inégalités du terrain. Un avantage important du système de l'invention est que les modules peuvent être préconstruits en atelier et ensuite déplacés et installés dans un réseau de fondation réalisé sur le lieu choisi de manière très simple. Le poids de chaque module est tel qu'il peut, au besoin, être transporté et installé par deux ouvriers sans moyens mécaniques. Les opérations de manutention, replacement des modules défectueux, et réaménagement des installations sont aussi hautement facilités par la modularité du système. Les modules du système photovoltaïque de l'invention permettent la réalisation de structures polyvalentes qui combinent la génération d'énergie photovoltaïque avec d'autres usages, comme par exemple des espaces ludiques, des expositions, des labyrinthes et ainsi de suite. Cette divulgation utilise de manière équivalente les expressions "système" et "installation" pour désigner le produit revendiqué. Brève description des figures Des exemples de mise en œuvre de l’invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles: illustre un module de l'installation solaire de l'invention avec deux panneaux photovoltaïques; et illustrent un module d'extension avec un panneau photovoltaïque, conçu pour l'assemblage avec un module de l'invention tel qu'illustré par la ; et illustrent un module de l'installation solaire de l'invention avec quatre panneaux photovoltaïques; montre un exemple d'installation combinant une pluralité de modules; montre un module avec des éléments électroniques et d'interconnexion; , et illustrent des fondations pour l'installation au sol du module photovoltaïque; illustre une installation des modules de l'invention sur un terrain en pente, et des moyens de renforcements applicables à l'invention; , et montrent, en vue du haut, un terrain préparé pour l'installation d'un système modulaire photovoltaïque selon un aspect de l'invention et trois possibles disposition de modules photovoltaïques sur ce terrain. Exemple(s) de mode de réalisation de l’invention La illustre un module photovoltaïque de base du système de l'invention. Le module 15 est plat et comporte deux poteaux verticaux 31. Les poteaux 31 ont une extrémité inférieure libre pour l'ancrage vertical au sol. En installation, le module de base 15 est posé verticalement et porte deux panneaux photovoltaïques 21 entre les poteaux et au-dessous de la traverse 34. Des essais ont montré que cette disposition permet une bonne récolte d'énergie lumineuse, indépendamment de l'orientation du module. En altitude, la neige au sol contribue aussi à l'éclairage diffus des panneaux photovoltaïques 21. Les surfaces actives des panneaux photovoltaïques, ainsi que les surfaces des panneaux de bois 41 peuvent porter une décoration ou une écriture. Préférablement, les panneaux photovoltaïques 21 sont bifaciaux mais, dans des variantes non illustrées, le module 15 pourrait aussi comporter des panneaux avec une seule photovoltaïque face active, éventuellement mais pas nécessairement dos-à-dos avec un autre panneau à une face orienté dans la direction opposée. Dans l'exemple illustré, les poteaux 31 sont reliés par la traverse horizontale 34 approximativement à mi-hauteur. Les panneaux photovoltaïques 21 sont arrangés verticalement au-dessous de la traverse 34, et l'espace au-dessous de la traverse 34 est fermé par deux panneaux 41, par exemple en bois. L'invention admet toutefois des variantes avec deux traverses de liaison, comme on le verra par la suite, ou d'autres dispositions. Une caractéristique importante du module 21 est que les panneaux photovoltaïques 21 et les panneaux en bois 41 sont arrangés de façon à laisser deux fentes alignées 18, 19. La largeur des fentes 18, 19 correspond à celle de la traverse 34, en sorte qu'il est possible lier deux panneaux identiques entre eux, en faisant glisser la traverse d'un des panneaux dans la fente supérieure ou inférieure de l'autre panneau. Dans l'exemple illustré, les fentes 18 et 19 sont alignés avec l'axe vertical 25 du module 15 (l'axe équidistant des deux poteaux 31). Les assemblages de deux modules ont une disposition en croix, avec les modules à angle droit uni par l'axe 25 au milieu. Dans des variantes non illustrées mais possibles, les fentes 18 et 19 pourraient être proches d'une des extrémités du module, en sorte que deux modules assemblés auraient une disposition en "L". Lorsque deux modules sont assemblés, les deux traverses 34 sont solidarisés à leur milieu par une cheville, un boulon, un encastrement, ou tout autre moyen de fixation approprié. Le seul module plat 15 de la permet de réaliser un nombre infini de combinaisons et structures. La versatilité du système de l'invention peut être encore augmentée par des modules spécialisés dont les figures 2 à 5 illustrent des exemples. Les figures 2 et 3 montrent un module d'extension 16 qui peut être fixé en porte-à-faux à un module de base 15. La double traverse 38 se fixe à la traverse 34 d'un module de base 15 par des boulons, ou des moyens de fixation équivalents. Les figures 4 et 5 montrent un module préassemblé 17 équivalent à deux modules de base 15 croisés. La montre un exemple de labyrinthe qu'on peut réaliser en combinant modules de base 15, rallonges 16, et modules en croix 17. Les structures en croix 17 peuvent être remplacés, de manière équivalente, par deux modules de base 15 croisés. Avantageusement, comme la l'illustre, les modules de l'invention comportent préférablement des connecteurs 62, et des câbles 65 pour transmettre l'énergie générée par les panneaux photovoltaïques 21 à un module compatible adjacent. Si nécessaire, les modules peuvent aussi comporter un logement 64 pour des dispositifs électroniques, par exemple optimiseurs de charge, micro-onduleurs, ou autre. Les fondations nécessaires à la fixation des modules au sol sont préférablement aussi réalisées par des modules 70 identiques ou similaires. Les figures 8a à 8c illustrent trois variantes parmi plusieurs possibles. Avantageusement, les modules de fondation 70 sont implantés au sol suivant un réseau régulier en quinconce (visible sur la ) et chaque élément de fondation 70 permet de loger jusqu'à quatre poteaux de quatre modules différents. De cette façon, les modules photovoltaïques 15¸16, 17 peuvent être déplacés et réorganisés à loisir sans créer des nouvelles fondations. Les exemples de fondation des figures 8a et 8b comportent des fourreaux métalliques 32, préférablement en groupes de quatre, dans lesquels on peut glisser les poteaux des modules photovoltaïques. La forme carrée ou ronde correspond à celle des poteaux. La illustre comment deux modules peuvent être installés sur les éléments de fondation 70 des figures 8a ou 8b, en utilisant des cales 35 pour compenser les inégalités du terrain. Les pieds de poteaux 31 peuvent être équipés de chaussettes métalliques (non représentés) ou plastiques, pour empêcher la dégradation du bois. La illustre une variante du module de fondation 70 avec des goupilles 33 qui interagissent avec des trous axiaux des poteaux 31. D'autres variantes, par exemple comportant des étriers métalliques à visser sur les pieds des poteaux, sont aussi possible. Les éléments de fixation peuvent être englobés dans le béton, vissés directement dans le sol, ou fixés au sol par n'importe quel moyen approprié. La montre aussi des éléments de renfort et de liaison additionnel qu'on peut ajouter aux modules 15 pour le compléter ou le renforcer: On note la traverse additionnelle 39 et la fixation 44 entre les deux modules adjacents. La illustre une structure réalisable avec le système de l'invention. Un réseau régulier d'éléments de fondation 70 est réalisé préalablement dans le terrain. Les fondations 70 sont disposées sur le terrain en quinconce (soit dans un réseau carré régulier incliné de 45º), l'espacement entre deux fondations alignées verticalement ou horizontalement correspondant à la distance entre les poteaux 31 d'un module de base. Cette disposition est avantageuse car elle permet de réaliser une multiplicité d'arrangements, mais elle n'est pas la seule possible. Les modules photovoltaïques 15 et 16 de l'invention sont arrangés dans les fondations de manière à créer une structure voulue, par exemple un labyrinthe pour des activités ludiques, et une zone annexe fermée, pour des buts techniques, par exemple pour abriter un onduleur. Les fondations non utilisées peuvent être fermées par des capots. Les figures 10b et 10c montrent des autres dispositions des mêmes modules photovoltaïques sur le même terrain. Les rangées rectilignes de la facilite l'entretien, par exemple le fauchage, tandis que l'arrangement de la est un tracé obtenu par les mêmes modules de la , avec quelques variantes pour diversifier l'expérience des utilisateurs. Le module de base 15, le module d'extension 16, et le module en croix 17 ont été ici décrits à titre d'exemple. L'invention n'est pas pourtant limitée à ces modes de réalisation spéciaux mais elle inclut toutes les variantes et équivalents impliqués par les revendications annexées. Entre autres, le système de l'invention peut inclure, en complément des modules de base avec deux panneaux photovoltaïques, aussi des modules dans lequel un ou deux panneaux supérieurs sont remplacés par des éléments passifs, par des panneaux en bois, ou par des panneaux publicitaires. Selon les opportunités, on pourrait aussi concevoir des modules avec trois, quatre, ou plus panneaux photovoltaïques. L'invention pourrait aussi prévoir des modules que, tout en restant compatibles avec le module de base, n'ont pas de fente centrale, et ne peuvent pas être croisés avec, mais seulement accolés à un autre module, des modules avec un toit, et beaucoup d'autres variantes. Numéros de référence employés sur les figures 15 module photovoltaïque de base 16 module extension 17 module en croix 21 panneau photovoltaïque bifacial 18 fente supérieure 19 fente inférieure 25 axe 31 poteau 32 fourreau 33 tiges 34 traverse 35 cale 38 traverse double 39 traverse additionnelle 41 panneau en bois 44 fixation 62 connecteur électrique 64 réceptacle étanche 65 câble 68 poignées 70 élément de fondation Produit modulaire pour la réalisation d'installations photovoltaïques comprenant une pluralité de modules photovoltaïques de base (15) plats de mêmes dimensions, chacun comprenant deux poteaux (31) parallèles présentant une extrémité pour l'ancrage vertical à une fondation, un ou plusieurs panneaux photovoltaïques (21) disposés verticalement entre les poteaux (31), des fentes (18, 19) parallèles aux poteaux (31) permettant de lier deux modules photovoltaïques de base (15) entre eux. Produit selon la revendication précédente, dans lequel les panneaux photovoltaïques (21) sont bifaciaux. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel: les poteaux (31) sont reliés par une traverse (34) orthogonale aux poteaux (31), les modules photovoltaïques de base comprennent une fente supérieure (18) au-dessus de la traverse (34) et une fente inférieure au-dessous (19) de la traverse (34), la fente supérieure (18) et la fente inférieure (19) étant alignées avec un axe vertical (25) équidistant des poteaux (31). Produit selon la revendication précédente, les poteaux (31) et la traverse (34) étant en bois. Produit selon l'une quelconque des revendications de 3 ou 4, dans lequel les panneaux photovoltaïques bifaciaux sont disposés au-dessus de la traverse (34) et deux panneaux en bois (41) sont disposés au-dessous de la traverse (34). Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un ou plusieurs modules photovoltaïques d'extension (16) pouvant être fixés en porte-à-faux à un module photovoltaïque de base ( 15 ) et/ou un ou plusieurs modules photovoltaïques en croix (17) comprenant chacun quatre poteaux (31) parallèles en carré. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, les modules photovoltaïques de base (15) comprenant un ou plusieurs connecteurs électriques (62) pour transmettre l'énergie électrique générée par les panneaux photovoltaïques à un module photovoltaïque compatible adjacent. Produit selon la revendication précédente, chaque module photovoltaïque de base (15) comprenant un réceptacle étanche (64) abritant un optimiseur et/ou un micro-onduleur. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un réseau régulier d'éléments de fondation identiques (70), chacun capable d'accueillir jusqu'à quatre poteaux de quatre modules photovoltaïques de base (15). Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre des modules comprenant des panneaux publicitaires et/ou des modules compatibles avec le module de base avec zéro, un, trois, ou plus panneaux photovoltaïques.