Brevet FR3134934A1 — publié le 20231027

TITRE DE L’INVENTION : SYSTÈME PHOTOVOLTAÏQUE VERTICAL DÉFORMABLE ET PROCÉDÉ D’INSTALLATION D’UN TEL SYSTÈME Système photovoltaïque (100) vertical déformable, qui comporte au moins un module photovoltaïque (105) et un poteau (110) présentant un axe (A), et qui comporte au moins : - un premier moyen de fixation (115), appelé « moyen de fixation inférieur », d’une portion inférieure d’un module à un poteau et - un deuxième moyen de fixation (120), appelé « moyen de fixation supérieur », d’une portion supérieure dudit module audit poteau, chaque moyen étant au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire (B, C) à l’axe du poteau, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation étant au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau. Figure pour l'abrégé : figure 1 SYSTÈME PHOTOVOLTAÏQUE VERTICAL DÉFORMABLE ET PROCÉDÉ D’INSTALLATION D’UN TEL SYSTÈME Domaine technique de l’invention La présente invention vise un système photovoltaïque vertical déformable et un procédé d’installation d’un tel système. Elle s’applique, notamment, au domaine de la production d’énergie issue de sources renouvelables. État de la technique Dans le domaine de la production d’énergie issue de sources renouvelables, l’utilisation de systèmes photovoltaïques est une solution efficace pour transformer une énergie lumineuse en une énergie électrique. Cependant, l’installation de tels systèmes doit prendre en considération certaines contraintes inhérentes au terrain d’installation. Ces contraintes peuvent être mécaniques et surviennent lors de l’exploitation des systèmes photovoltaïques. Par exemple, l’exposition au vent exerce d’importantes contraintes mécaniques dynamiques appliquées au système photovoltaïque. À terme, ces contraintes mécaniques entraînent, par exemple : - des microfissurations souvent suivies d’une détérioration irréversible des cellules photovoltaïques, pouvant se produire sans altérations des couvertures de protection avant et arrière du module, et/ou - une détérioration mécanique du verre de protection avant et arrière des modules. Cette dégradation des modules entraîne une diminution de la production électrique. Notamment, lorsque cette dégradation intervient sur un module, la diminution de la production d’électricité survient sur l’intégralité des autres modules reliés en série au module dégradé. Par ailleurs, cette dégradation entraîne également la création de « points chauds » au niveau des cellules cassées des modules. Ces points chauds accélèrent la dégradation du module en endommageant notamment une couche de protection extérieure du module. Un endommagement de la couche de protection extérieure du module entraîne, par exemple, une fuite de courant et donc un risque important pour la sécurité de l’installation. Dans ces cas, l’arrêt local ou total de l’installation est nécessaire afin de changer le module dégradé. Ainsi, un vieillissement prématuré du système photovoltaïque survient lorsqu’un tel système est soumis à des contraintes mécaniques dynamiques. Des solutions de l’art antérieur décrivent l’addition de matériau supplémentaire au système photovoltaïque afin de renforcer et de rigidifier la structure porteuse. Cependant, de telles solutions induisent une augmentation des coûts de production de la structure porteuse et également des impacts environnementaux négatifs. Ainsi, l’impact environnemental du cycle de vie d’une telle structure est fortement affecté. Par ailleurs, une telle addition de matériau peut entraîner plus d’ombre au niveau des modules photovoltaïques, et donc impacter négativement la production d'électricité. Présentation de l’invention La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un système photovoltaïque vertical déformable comportant au moins : - un module photovoltaïque présentant une face avant, dite « surface principale » du module, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques et - un poteau présentant un axe (A), qui comporte au moins : - un premier moyen de fixation, appelé « moyen de fixation inférieur », d’une portion inférieure d’un module à un poteau et - un deuxième moyen de fixation, appelé « moyen de fixation supérieur », d’une portion supérieure dudit module audit poteau, chaque moyen de fixation étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation étant déformable et/ou au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module. Grâce à ces dispositions, le système permet une limitation importante des contraintes mécaniques, par exemple, dynamiques exercées sur le module lorsque le système est exposé à des vents importants. Lorsque le module et/ou le poteau se déforment sous l’action des contraintes mécaniques dynamiques, les contraintes aux endroits des moyens de fixation sont atténuées. Ainsi, la durabilité mécanique du module est augmentée. La déformation mécanique de la structure porteuse du système et les possibilités de déplacements des systèmes de fixation permettent de limiter la quantité de matériau présent dans cette structure. La fabrication d’une telle structure nécessite donc une quantité de matériau diminuée permettant, par exemple, une réduction des coûts et des impacts environnementaux inhérents à la fabrication. De plus, la limitation de la quantité de matériau présent dans la structure porteuse du système permet également une réduction de section des éléments de la structure. Ainsi, la production électrique du système est augmentée puisque les ombres formées par la structure et projetées sur le module photovoltaïque sont minimisées. Par ailleurs, l’installation d’un tel système photovoltaïque est facile, rapide et possiblement réalisée sur un nombre important de sols d’installation comportant, par exemple, des pentes ou utilisés pour l’agriculture. Les moyens de fixation sont compatibles avec une diversité importante de modules photovoltaïques, tels que des modules présentant une dimension importante, une organisation non classique des chaînes de cellules photovoltaïques, des modules cadrés ou non cadrés. Enfin, le remplacement d’un module, par exemple endommagé, est facilité sans mise en œuvre de moyen complexe. De plus, le système photovoltaïque est facilement et rapidement démontable. Ainsi, le sol d’installation n’est pas négativement impacté par une installation suivie d’une désinstallation à la fin de l’exploitation du système photovoltaïque. Dans des modes de réalisation optionnels, chaque moyen de fixation est au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur étant au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation étant au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module. Dans des modes de réalisation optionnels, l’un des moyens de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur est au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation est au moins libre en translation selon l’axe du poteau et au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module. Grâce à ces dispositions, lorsque le système photovoltaïque est soumis à des contraintes mécaniques dynamiques, les moyens de fixation au poteau réaliseront une rotation selon deux axes parallèles. Les tensions mécaniques importantes et présentes dans la zone de fixation sont donc limitées puisque les effets de pincement sont réduits. Ainsi, les cellules du module photovoltaïque proches de la zone de fixation sont préservées. Dans des modes de réalisation optionnels, l’un des éléments parmi un moyen de fixation libre en rotation et le poteau comporte un alésage et l’autre un arbre, l’alésage et l’arbre formant une liaison pivot ou pivot glissant. Grâce à ces dispositions, le système permet une rotation du module au niveau de la liaison pivot ou pivot glissant lorsque des contraintes dynamiques sont appliquées. Dans des modes de réalisation optionnels, l’un des éléments parmi un moyen de fixation libre en translation et le poteau comporte une coulisse et l’autre comportant un coulisseau, la coulisse et le coulisseau formant une liaison glissière ou pivot glissant. Grâce à ces dispositions, lorsque des contraintes dynamiques sont appliquées, le système permet une translation du module le long du poteau. Dans des modes de réalisation optionnels, le moyen de fixation libre en translation comporte un moyen d’assemblage intermédiaire, ledit moyen d’assemblage intermédiaire étant configuré pour former une coulisse autour d’au moins une partie du poteau. Grâce à ces dispositions, le moyen d’assemblage intermédiaire permet d’augmenter la surface de contact entre le poteau et le moyen de fixation. Ainsi, la fixation du module sur le poteau est renforcée tout en conservant la liberté en translation du moyen de fixation. Dans des modes de réalisation optionnels, le moyen de fixation libre en translation comportant un moyen d’assemblage intermédiaire est libre en rotation et comporte, de plus, un moyen de rotation intermédiaire formant une liaison pivot ou pivot glissant avec le moyen d’assemblage intermédiaire. Grâce à ces dispositions, l’ensemble formé par le moyen d’assemblage intermédiaire et le moyen de rotation intermédiaire permet la liberté en rotation du moyen de fixation. Dans des modes de réalisation optionnels, le module photovoltaïque est rectangulaire, le module étant orienté de manière à ce qu’un côté court du module soit disposé en regard d’une surface sur laquelle le système photovoltaïque est installé. Grâce à ces dispositions, le module photovoltaïque présent dans le système photovoltaïque est fixé par au moins un de ses côtés longs. Ainsi la résistance aux contraintes mécaniques est améliorée comparée à un système dans lequel un module est fixé par un de ses côtés courts. Notamment, des appuis supplémentaires sont apportés au module par fixation d’un côté long du module au poteau, permettant sa disposition selon une configuration dite « portrait ». Un système photovoltaïque fixe, plus stable et vertical est donc installé au sol. Le système permet également de réduire l’empreinte au sol et notamment d’augmenter la compatibilité avec une activité agricole sur le sol d’installation. Par ailleurs, ce système est ainsi compatible avec, par exemple, l’agrivoltaïsme. Un tel système installé présente également un faible impact hydrologique sur les plantations lorsqu’il est disposé sur un terrain agricole. Ainsi, une coactivité est établie, correspondant à la coexistence entre une pratique agricole significative et une production d’électricité efficace par un ou plusieurs systèmes photovoltaïques. Cette coactivité est appelée « l’agrivoltaïsme », également connu sous le sigle « Agri-PV », ou « APV ». Dans des modes de réalisation optionnels, le système photovoltaïque comporte, de plus : - au moins une traverse disposée sous le module placé en regard d’une surface sur laquelle le système photovoltaïque est installé et présentant des extrémités et - au moins deux attaches, chaque dite attache étant configurée pour fixer une extrémité distincte d’au moins une dite traverse à un poteau, ladite traverse étant disposée et fixée entre au moins deux poteaux. Grâce à ces dispositions, la traverse permet d’améliorer la stabilité et la résistance mécanique du système. De plus, la traverse permet notamment, lorsqu’elle est disposée en dessous et en contact avec un module, de renforcer le maintien vertical et en hauteur du module soumis à la gravité. Enfin, la traverse, par exemple, peut permettre l’acheminement et la protection des câbles électriques du système photovoltaïque. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé d’installation d’un système photovoltaïque vertical déformable comportant : - une étape de fixation d’une extrémité d’au moins un poteau au sol, chaque poteau présentant un axe, - une étape de fixation d’une traverse amovible à au moins un poteau, - une étape de positionnement d’au moins un module photovoltaïque en appui sur la traverse, chaque module photovoltaïque présentant une face avant, dite « surface principale » du module, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques, - une étape de fixation d’une partie inférieure dudit module audit au moins un poteau par un moyen de fixation inférieure déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, - une étape de fixation d’une partie supérieure d’au moins un module audit au moins un poteau par un moyen de fixation supérieure déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieure et le moyen de fixation supérieure étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen étant déformable et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau, et - une étape de retrait de la traverse amovible. Les buts, avantages et caractéristiques particulières du procédé objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : représente, schématiquement, en vue de face, un premier mode de réalisation particulier du système photovoltaïque objet de la présente invention, représente, schématiquement, en vue de face, une variante du premier mode de réalisation particulier du système photovoltaïque représenté en , représente, schématiquement, en vue de face, une variante du premier mode de réalisation particulier du système photovoltaïque représenté en , représente, schématiquement, en vue de face, une variante du premier mode de réalisation particulier du système photovoltaïque représenté en , représente, schématiquement, en vue de côté, une vue statique à gauche et une vue dynamique à droite d’un mode de réalisation particulier du système photovoltaïque objet de la présente invention, représente, schématiquement, en vue de côté, une vue statique à gauche et une vue dynamique à droite d’un mode de réalisation particulier du système photovoltaïque objet de la présente invention, représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, un premier mode de réalisation particulier d’un moyen de fixation inférieur, représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, le moyen de fixation inférieur représenté en , représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, un deuxième mode de réalisation particulier d’un moyen de fixation inférieur, représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, trois variantes du moyen de fixation inférieur représenté en , représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, une quatrième variante du moyen de fixation inférieur représenté en , représente, schématiquement et en perspective, un premier mode de réalisation particulier d’un moyen de fixation supérieur, représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, trois variantes du moyen de fixation supérieur représenté en , représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, une des trois variantes du moyen de fixation supérieur représenté en , représente, schématiquement et en perspective, des modes de réalisation particuliers d’éléments compris dans les moyens de fixation supérieur et inférieur représentés en figures 9 à 14, représente, schématiquement et en perspective, quatre modes de réalisation particuliers d’un poteau, représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, six modes de réalisation particuliers d’un poteau, représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, quatre modes de réalisation particuliers d’un poteau, d’un moyen de fixation supérieur, d’un moyen de fixation intermédiaire et d’un moyen de rotation intermédiaire, représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, cinq modes de réalisation particuliers d’une traverse, représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, trois modes de réalisation particuliers d’une traverse, représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, trois modes de réalisation particuliers d’une traverse, et représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention. Système photovoltaïque (100, 200, 300, 400) vertical déformable comportant au moins : - un module photovoltaïque (105) présentant une face avant, dite « surface principale » du module, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques et - un poteau (110) présentant un axe (A), caractérisé en ce qu’il comporte au moins : - un premier moyen de fixation (115), appelé « moyen de fixation inférieur », d’une portion inférieure d’un module à un poteau, et - un deuxième moyen de fixation (120), appelé « moyen de fixation supérieur », d’une portion supérieure dudit module audit poteau, chaque moyen étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire (B, C) à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation étant déformable et/ou au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module. Système (100, 200, 300, 400) selon la revendication 1, dans lequel chaque moyen (115, 120) est au moins libre en translation selon l’axe (A) du poteau (110) et/ou au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire (B, C) à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module (105), au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur (115) et le moyen de fixation supérieur (120) étant au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation étant au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module. Système (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’un des moyens de fixation (115, 120) parmi le moyen de fixation inférieur (115) et le moyen de fixation supérieur (120) est au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire (B, C) à l’axe (A) du poteau (110) et l’autre moyen de fixation est au moins libre en translation selon l’axe du poteau et au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module. Système (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’un des éléments parmi un moyen de fixation (115, 120) libre en rotation et le poteau (110) comporte un alésage (124) et l’autre un arbre (118), l’alésage et l’arbre formant une liaison pivot ou pivot glissant. Système (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’un des éléments parmi un moyen de fixation (115, 120) libre en translation et le poteau (110) comporte une coulisse (111) et l’autre comportant un coulisseau (116), la coulisse et le coulisseau formant une liaison glissière ou pivot glissant. Système (100, 200, 300, 400) selon la revendication 5, dans lequel le moyen de fixation (115, 120) libre en translation comporte un moyen d’assemblage intermédiaire (128), ledit moyen d’assemblage intermédiaire étant configuré pour former une coulisse (111) autour d’au moins une partie (116) du poteau (110). Système (100, 200, 300, 400) selon la revendication 6, dans lequel le moyen de fixation (115, 120) libre en translation comportant un moyen d’assemblage intermédiaire (128) est libre en rotation et comporte, de plus, un moyen de rotation intermédiaire (119) formant une liaison pivot ou pivot glissant avec le moyen d’assemblage intermédiaire. Système photovoltaïque (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le module photovoltaïque est rectangulaire (105), le module étant orienté de manière à ce qu’un côté court du module soit disposé en regard d’une surface (102) sur laquelle le système photovoltaïque est installé. Système photovoltaïque (400) selon l’une des revendications 1 à 8, qui comporte, de plus : - au moins une traverse (401) disposée sous le module (105) placé en regard d’une surface (102) sur laquelle le système photovoltaïque est installé et présentant des extrémités et - au moins deux attaches (402), chaque dite attache étant configurée pour fixer une extrémité distincte d’au moins une dite traverse à un poteau (110), ladite traverse étant disposée et fixée entre au moins deux poteaux. Procédé (500) d’installation d’un système photovoltaïque vertical déformable, caractérisé en ce qu’il comporte : - une étape de fixation (501) d’une extrémité d’au moins un poteau au sol, chaque poteau présentant un axe, - une étape de fixation (502) d’une traverse amovible à au moins un poteau, - une étape de positionnement (503) d’au moins un module photovoltaïque en appui sur la traverse, chaque module photovoltaïque présentant une face avant, dite « surface principale » du module, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques, - une étape de fixation (504) d’une partie inférieure dudit module audit au moins un poteau par un moyen de fixation inférieure déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, - une étape de fixation (505) d’une partie supérieure d’au moins un module audit au moins un poteau par un moyen de fixation supérieure déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieure et le moyen de fixation supérieure étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen étant déformable et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau, et - une étape de retrait (506) de la traverse amovible.