Brevet FR3132604A1 — publié le 20230811

Titre : dispositif et procédé d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques Dispositif d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques, comprenant des première et deuxième unités (2, 3), chaque unité (2, 3) comprenant au moins deux zones (Z1 à Z8) de réception d’un rayonnement solaire, et une unité de commande électronique (21) configurée pour calculer, pour chaque zone (Z1 à Z4) de la première unité (2), un paramètre relatif à un taux de perte de transmission de courant à partir d’un rapport entre un courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque (4 à 7) de la zone (Z1 à Z4) de la première unité (2) et un courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque (8 à 11) d’une zone (Z5 à Z8) de la deuxième unité (3), et pour déterminer une répartition de salissures sur la première unité (2) à partir d’au moins une comparaison entre deux taux de perte de transmission de courant. Figure pour l’abrégé : Fig.2 dispositif et procédé d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques La présente invention concerne l’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques, notamment des panneaux à cellules photovoltaïques, et plus particulièrement l’estimation de l’impact de la salissure sur la production énergétique photovoltaïque à partir de tels panneaux. ETAT DE LA TECHNIQUE Actuellement, on utilise des panneaux munis de modules photovoltaïques pour produire de l’énergie électrique en convertissant une partie du rayonnement solaire grâce à des cellules photovoltaïques. Ces panneaux sont situés en milieu extérieur pour recevoir un maximum de rayonnement solaire et sont susceptibles d’être encrassés en raison de la neige, de la saleté, de la poussière et d’autres particules, par exemple des fientes d’oiseaux, qui peuvent recouvrir la surface des modules photovoltaïques. Cet encrassement peut entraîner des pertes de production énergétique, appelées pertes de salissure, ou « soiling loss » en langue anglaise. Les panneaux photovoltaïques subissent un encrassement plus ou moins important en fonction de différents paramètres, en particulier leurs localisations géographiques et leurs modes d’implantation, notamment leur inclinaison. Cet encrassement affecte l’efficacité des panneaux, ce qui impacte directement la production énergétique. On peut estimer un encrassement des panneaux photovoltaïques en utilisant des ensembles de mesure de salissure (appelés « soiling kit » en langue anglaise). Par exemple, on peut citer les documents de brevet US10720882, WO2020/144618, US10337201, WO2014/061967, US10554171, et CN110266269, qui divulguent une utilisation de tels ensembles de mesure de salissure. Un tel ensemble comporte un premier panneau, dit encrassé, et un deuxième panneau, dit propre, et l’on peut comparer la production de courants fournis par les deux panneaux pour estimer l’impact de la salissure sur le panneau encrassé. En particulier, on mesure les courants fournis par les panneaux mis en court-circuit, le courant mesuré étant proportionnel au rayonnement photonique incident capté par les cellules des panneaux photovoltaïques. Par exemple, certains ensembles utilisent un panneau propre nettoyé périodiquement pendant que l’autre panneau va progressivement s’encrasser. Par ailleurs un dispositif électronique mesure les courants fournis par les panneaux photovoltaïques et un ratio entre les deux courants mesurés est calculé. Le ratio permet de quantifier un taux de salissure, également appelé « soiling ratio » en langue anglaise. En outre, d’autres ensembles utilisent une protection du panneau propre à l’aide d’un couvercle qui s’ouvre le temps de réaliser les mesures de courants nécessaires. D’autres ensembles protègent le panneau propre à l’aide d’un tiroir dans lequel le panneau propre est logé et qui est placé sous le panneau encrassé exposé au rayonnement. Le tiroir s’ouvre et le panneau propre est exposé sur le côté au moment de la mesure. Cependant, ces ensembles ne permettent pas d’estimer une répartition des salissures sur des panneaux photovoltaïques, notamment si la salissure est répartie de façon homogène ou si elle est dispersée sur une ou plusieurs zones du panneau. Un manque de connaissance de la répartition des salissures peut engendrer des erreurs graves dans le diagnostic et l’évaluation de l’impact des salissures sur la production énergétique, en particulier dans le cas de salissures concentrées sur certaines zones, par exemple dans le cas de fientes d’oiseaux ou de résidus de pluie boueuse… Par ailleurs, les panneaux propres et encrassés des ensembles de mesure de salissure sont identiques aux panneaux destinés à produire l’électricité d’une centrale de production énergétique, ce qui en fait des panneaux lourds et encombrant et entraîne des coûts de fabrication et de maintenance non négligeables. On peut citer, par exemple, le brevet indien IN201941047730 qui divulgue une méthode pour optimiser le nettoyage des modules en fournissant une estimation des pertes induites par des salissures. La méthode utilise un système d’acquisition et de contrôle des données fournies par les panneaux, un centre d’opérations à distance, une station météorologique et à un système d’ingénierie des connaissances. Mais une telle méthode est complexe à mettre en œuvre. On peut également citer la demande internationale WO2019/158982 qui divulgue un appareil de détection de salissures basée sur une évolution relative d’un signal électrique dans le temps. Mais l’appareil ne permet pas d’identifier une répartition des salissures sur un panneau photovoltaïque. On peut citer le brevet coréen KR10-2262361, qui divulgue un dispositif comprenant quatre capteurs de mesure de quantité de lumière solaire incidente (appelés unités de mesure du degré de salissure). Les capteurs sont situés, en haut, en bas, à gauche et à droite d’un panneau photovoltaïque. Un capteur est similaire à un module du panneau. Le dispositif comporte une unité de calcul d’un niveau de salissure par comparaison des mesures des capteurs avec une valeur de référence stockée dans une base de données. Le dispositif permet de calculer quatre niveaux de salissure pour quatre endroits distincts du panneau photovoltaïque. Mais le dispositif n’est pas suffisamment précis, car il ne prend pas en considération l’encrassement du panneau photovoltaïque lui-même. Un objet de l’invention consiste à pallier ces inconvénients, et plus particulièrement à fournir des moyens d’estimation de production énergétique qui sont simples à réaliser et à mettre en œuvre et qui sont suffisamment précis. RESUME Pour atteindre cet objectif, il est proposé un dispositif d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques, comprenant des première et deuxième unités, chaque unité comprenant au moins deux zones de réception d’un rayonnement solaire, chaque zone comprenant au moins un module photovoltaïque, le dispositif comprenant un système de protection mobile entre une position de protection dans laquelle le système de protection est configuré pour masquer lesdits au moins deux zones de la deuxième unité et une position de mesure dans laquelle lesdits au moins deux zones de la deuxième unité sont exposées à un rayonnement solaire, et une unité de commande électronique configurée pour recevoir un courant fourni par chaque module photovoltaïques. Les unités comportent un même nombre de zones de réception, les modules photovoltaïques de la première unité présentent des caractéristiques identiques, notamment en termes de taille et de nombre de cellules photovoltaïques, à celles des modules photovoltaïques de la deuxième unité, l’unité de commande électronique est configurée pour calculer, pour chaque zone de la première unité, un paramètre relatif à un taux de perte de transmission de courant à partir d’un rapport entre le courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque de la zone de la première unité et le courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque d’une zone de la deuxième unité, et l’unité de commande électronique est configurée pour déterminer au moins un paramètre relatif à une répartition de salissures sur la première unité à partir d’au moins une comparaison entre deux taux de perte de transmission de courant. Ainsi, on fournit un dispositif permettant de fournir une estimation de l’impact des salissures sur des panneaux photovoltaïques, notamment en fournissant une estimation suffisamment précise. En particulier, le dispositif permet de différencier une répartition des salissures homogène d’une répartition localisée. En outre, le dispositif permet d’estimer une absence de salissures. Le dispositif permet de déterminer une répartition des salissures sur un panneau sale en vue d’estimer une répartition des salissures d’un panneau dit de production énergétique d’une centrale dans un environnement particulier. Selon un autre aspect, il est proposé un système d’estimation de production énergétique photovoltaïque, comprenant le dispositif d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques tel que défini ci-avant, dans lequel l’unité de commande électronique du dispositif d’estimation est configurée pour calculer une perte de courant de la première unité à partir dudit au moins un paramètre relatif à une répartition de salissures sur la première unité. Ainsi, on peut estimer de façon améliorée une production énergétique photovoltaïque en tenant compte de l’impact des salissures. Selon un autre aspect, il est proposé une centrale photovoltaïque comprenant une pluralité de panneaux de production, chaque panneau de production comprenant au moins un module photovoltaïque, dit de production, destiné à produire de l’électricité, la centrale photovoltaïque comprenant au moins un dispositif d’estimation tel que défini ci-avant. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques utilisant un dispositif d’estimation tel que défini ci-avant. Le procédé comporte une étape initiale dans laquelle le système de protection est dans la position de mesure, une étape de mesure des courants fournis par chaque module photovoltaïque des première et deuxième unités, une étape de calcul, pour chaque zone de la première unité, d’un paramètre relatif à un taux de perte de transmission de courant à partir d’un rapport entre le courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque de la zone de la première unité et le courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque d’une zone de la deuxième unité, et une étape de détermination d’au moins un paramètre relatif à une répartition de salissures sur la première unité à partir d’au moins une comparaison entre deux taux de perte de transmission de courant. Selon un autre aspect, il est proposé un procédé d’estimation de production énergétique photovoltaïque, comprenant une estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques selon le procédé tel que défini ci-avant, et un calcul d’une perte de courant de la première unité à partir dudit au moins un paramètre relatif à une répartition de salissures sur la première unité. Selon encore un autre aspect, il est proposé un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par une unité de commande électronique, permettent à l’unité de commande électronique d’effectuer les étapes du procédé d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques tel que défini ci-avant. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée de modes de réalisation et de mise en œuvre de cette dernière, illustrés par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : la , illustre de façon schématique un mode de réalisation d’un dispositif d’estimation de production énergétique photovoltaïque ; la , illustre de façon schématique un autre mode de réalisation d’un dispositif d’estimation de production énergétique photovoltaïque ; la , illustre schématiquement un état propre de la première unité d’un dispositif d’estimation de production énergétique photovoltaïque ; la , illustre schématiquement une répartition homogène des salissures ; les figures 5 à 7, illustrent de façon schématique différentes répartitions localisées des salissures la , illustre de façon schématique une répartition localisée privilégiée des salissures ; et la , illustre de façon schématique les principales étapes d’un mode de mise en œuvre d’un procédé d’estimation de production énergétique photovoltaïque. Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. Dispositif d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques, comprenant des première et deuxième unités (2, 3), chaque unité (2, 3) comprenant au moins deux zones (Z1 à Z8) de réception d’un rayonnement solaire, chaque zone (Z1 à Z8) comprenant au moins un module photovoltaïque (4 à 11), le dispositif comprenant un système de protection (20) mobile entre une position de protection dans laquelle le système de protection (20) est configuré pour masquer lesdits au moins deux zones (Z5 à Z8) de la deuxième unité (3) et une position de mesure dans laquelle lesdits au moins deux zones (Z5 à Z8) de la deuxième unité (3) sont exposées à un rayonnement solaire, et une unité de commande électronique (21) configurée pour recevoir un courant fourni par chaque module photovoltaïques (4 à 11), caractérisé en ce que les unités (2, 3) comportent un même nombre de zones de réception (Z1 à Z8), les modules photovoltaïques (4 à 7) de la première unité (2) présentent des caractéristiques identiques, notamment en termes de taille et de nombre de cellules photovoltaïques, à celles des modules photovoltaïques (8 à 11) de la deuxième unité (3), l’unité de commande électronique (21) est configurée pour calculer, pour chaque zone (Z1 à Z4) de la première unité (2), un paramètre relatif à un taux de perte de transmission de courant à partir d’un rapport entre le courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque (4 à 7) de la zone (Z1 à Z4) de la première unité (2) et le courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque (8 à 11) d’une zone (Z5 à Z8) de la deuxième unité (3), et en ce que l’unité de commande électronique (21) est configurée pour déterminer au moins un paramètre relatif à une répartition de salissures sur la première unité (2) à partir d’au moins une comparaison entre deux taux de perte de transmission de courant . Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l’unité de commande électronique (21) est en outre configurée pour calculer une moyenne des taux de perte de transmission de courant, et pour déterminer une répartition homogène des salissures lorsque la moyenne est strictement supérieure à un seuil principal, dit seuil principal de salissures, et un état propre de la première unité (2), dépourvu de salissures, lorsque la moyenne est inférieure ou égale au seuil principal de salissures. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel l’unité de commande électronique (21) est configurée pour calculer au moins un écart de taux, chaque écart de taux correspondant à une différence entre deux taux de perte de transmission de courant desdits au moins deux zones (Z1 à Z4) de la première unité (2), l’unité de commande électronique (21) étant en outre configurée pour déterminer une répartition localisée des salissures lorsqu’au moins un écart de taux est strictement supérieur à un deuxième seuil, dit deuxième seuil de salissures. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel chaque unité (2, 3) comprend une première zone (Z1, Z5) dite supérieure et des deuxième et troisième zones (Z3, Z4 et Z7, Z8) dites inférieures, l’unité de commande électronique (21) est en outre configurée pour déterminer une répartition localisée privilégiée sur les zones inférieures (Z3, Z4) de la première unité (2) lorsque l’écart de taux entre les deux zones inférieures (Z3, Z4) est inférieur ou égal à un troisième seuil, dit troisième seuil de salissures. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel chaque unité (2, 3) comprend une quatrième zone (Z2, Z6), dite intermédiaire, située entre la première zone (Z1, Z5) et les deuxième et troisième zones (Z3, Z4 et Z7, Z8). Système d’estimation de production énergétique photovoltaïque, comprenant un dispositif d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel l’unité de commande électronique (21) du dispositif d’estimation est configurée pour calculer une perte de courant (Dip) de la première unité (2) à partir dudit au moins un paramètre relatif à une répartition de salissures sur la première unité (2). Centrale photovoltaïque comprenant une pluralité de panneaux de production, chaque panneau de production comprenant au moins un module photovoltaïque, dit de production, destiné à produire de l’électricité, la centrale photovoltaïque comprenant au moins un dispositif d’estimation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5. Centrale selon la revendication 7, dans laquelle les modules photovoltaïques (4 à 11) des unités (2, 3) du dispositif d’estimation ont des tailles inférieures ou égales à celles des modules photovoltaïques de production de la centrale. Procédé d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques utilisant un dispositif d’estimation selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comporte une étape initiale dans laquelle le système de protection (20) est dans la position de mesure, une étape de mesure des courants fournis par chaque module photovoltaïque (4 à 11) des première et deuxième unités (2, 3), une étape de calcul, pour chaque zone (Z1 à Z4) de la première unité (2), d’un paramètre relatif à un taux de perte de transmission de courant à partir d’un rapport entre le courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque (4 à 7) de la zone (Z1 à Z4) de la première unité (2) et le courant fourni par ledit au moins un module photovoltaïque (8 à 11) d’une zone (Z5 à Z8) de la deuxième unité (3), et une étape de détermination d’au moins un paramètre relatif à une répartition de salissures sur la première unité (2) à partir d’au moins une comparaison entre deux taux de perte de transmission de courant. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l’étape de calcul comprend un calcul d’une moyenne des taux de perte de transmission de courant, et l’étape de détermination comprend une identification d’une répartition homogène des salissures lorsque la moyenne est strictement supérieure à un seuil principal, dit seuil principal de salissures, et d’un état propre de la première unité (2), dépourvu de salissures, lorsque la moyenne est inférieure ou égale au seuil principal de salissures. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l’étape de calcul comprend un calcul d’au moins un écart de taux, chaque écart de taux correspondant à une différence entre deux taux de perte de transmission de courant desdits au moins deux zones (Z1 à Z4) de la première unité (2), et l’étape de détermination comprend une identification d’une répartition localisée des salissures lorsqu’au moins un écart de taux est strictement supérieur à un deuxième seuil, dit deuxième seuil de salissures. Procédé selon la revendication 11, dans lequel chaque unité (2, 3) du dispositif d’estimation comprend une première zone (Z1, Z5) dite supérieure et des deuxième et troisième zones (Z3, Z4 et Z7, Z8) dites inférieures, et l’étape de détermination comprend une identification d’une répartition localisée privilégiée sur les zones inférieures (Z3, Z4) de la première unité (2) lorsque l’écart de taux entre les deux zones inférieures (Z3, Z4) est inférieur ou égal à un troisième seuil, dit troisième seuil de salissures. Procédé d’estimation de production énergétique photovoltaïque, comprenant une estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques selon l’une des revendications 9 à 12, et un calcul d’une perte de courant (Dip) de la première unité (2) à partir dudit au moins un paramètre relatif à une répartition de salissures sur la première unité (2). Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par une unité de commande électronique (21), permettent à l’unité de commande électronique (21) d’effectuer les étapes du procédé d’estimation de la salissure de panneaux photovoltaïques selon l’une quelconque des revendications 9 à 12. Produit programme d’ordinateur selon la revendication 14, comprenant des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’unité de commande électronique (21), permettent à l’unité de commande électronique (21) d’effectuer les étapes du procédé d’estimation de production énergétique photovoltaïque selon la revendication 13.