Brevet FR3136128A1 — publié le 20231201

Dispositif selon l’invention permet de générer et utiliser en autoconsommation de l'énergie électrique 24h sur 24h. L’invention permet d’optimiser et démultiplier le rendement des panneaux photovoltaïques par un assemblage différent des installations traditionnelles au sol ou en toiture, il est assisté d’un système réflecteur multidirectionnel. Le dispositif constitué de trois pièces majeurs [FIGURE.1][FIGURE.2][FIGURE.4] assemblées ensemble [FIGURE.8] employant la lumière artificielle non solaire par une implantation de LED à l'intérieur du dispositif rendu possible par le nouveau montage, les caractéristiques lumineuses des LED sont équivalentes ou supérieures en fonctionnement au rayonnement solaire au zénith, conservant ainsi le processus de conversion de la lumière en énergie, il est démultiplié par un système réflectif multidirectionnel à angles d’incidences variables permettant le renvoi total de l’ irradiation lumineuse sur les panneaux photovoltaïques assurant à ceux-ci des performances optimales 24 h sur 24h. Le montage parallélépipèdique des panneaux photovoltaïques permet au centre du dispositif une concentration de panneaux photovoltaïques supplémentaires, en conséquence une augmentation de la puissance de production d’énergie , rendant plus simple à installer, le système étant monté et précablé en usine, assurant un gain de temps considérable lors de l’installation, éliminant de nombreuses contraintes et d’impossibilités techniques telles que: installation à l’intérieur de locaux, mauvaise exposition, surface d’installation, rapport surface puissance, interdictions administratives etc. Il n’y a pas d’atteintes et dommages à l’intégrité des toitures et de leurs esthétiques. ELECTROFREE TECHNOLOGY AMELIORATION DE L’EFFICACITE DES PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES PAR FONCTIONNEMENT CONTINU EN UTILISANT LA LUMIERE ARTIFICIELLE PAR LEDS. [0001] Les solutions de l’art actuel. La production d'énergie électrique photovoltaïque est traditionnellement une énergie alternative puisqu'elle ne fonctionne que le jour grâce à l'influence de l'intensité lumineuse du soleil qui peut être variable en fonction de la journée et des conditions climatiques et saisonnières, ce qui ne garantit pas à l'utilisateur une production régulière de l'énergie. Le tableau qui suit en [ Exemple 1] démontre la différence intensité lumineuse en fonction des conditions climatiques et de l'alternance jour-nuit. [Exemple 1] : (Source) tableaux Wikipédia. Le Lux est utilisé pour déterminer l’intensité lumineuse sur une zone éclairée :1Lux équivaux à 1 Lumen par mètre carré [Tabl.1] Eclairement lumineux Température de couleur Situation 120 000 lux 5600 K Soleil direct au zénith 120 000 lux 5000 K Soleil direct à 30° au-dessus de l’horizon 400 lux 3000 K Soleil direct au lever ou coucher 20 000 lux 15 000 à 100 000 K Ciel bleu 10 000-25 000 lux 6500 à 25 000 K Ciel nuageux du côté opposé au soleil - Ciel très nuageux 40 lux - Entièrement couvert 5 lux - Nuage d’orage, cas exceptionnels [Tabl.2] A titre de comparaison, les intensités d’éclairage de nuit sont les suivants : Eclairement lumineux Exemple Clair de lune 0.25 lux Pleine lune par nuit claire 0.01 lux Quartier de lune 0.002 lux Ciel étoilé sans lune 0.0001 lux Ciel couvert sans lune [0002] Les problématiques techniques des solutions de l’art existant. Les limites des solutions existantes sont les suivantes : l’exposition des panneaux ainsi que L’angle d’incidence de réception du rayonnement lumineux solaire et l’orientation des panneaux est très important pour obtenir un rendement suffisant, pour obtenir un meilleur rendement l’angle d’incidence devrait être variable en fonction des heures du jour , les saisons en fonction de la position de la terre par rapport au soleil, ce qui n’est pas possible pour les installations fixées sur un toit ou au sol, seuls les panneaux photovoltaïques utilisant un traqueur solaire sont capables d’un meilleur rendement, leur mise en place n’est pas aisée. La situation par rapport aux points cardinaux joue un rôle majeur, le sud étant privilégié, le nord étant souvent proscrit car peu d’exposition aux rayonnements lumineux solaire [0003] Problématiques limitant la solution existante. En général 1 à 5 heures de soleil par jour sont les chiffres d’ensoleillement moyen, il peut varier selon les pays. La canicule, la chaleur trop intense due à l’irradiation solaire peut diminuer la production en perturbant le processus de conversion de la lumière en énergie. Les surfaces installées influencent leurs productions d’énergie, plus la surface est importante plus la production électrique est élevée, il y a un rapport entre la surface exposée et la production d’énergie électrique, ce qui peut être un handicap entre la place disponible pour installer des panneaux photovoltaïques et le besoin en énergie. La nuit il est impossible de produire de l'énergie, les besoins sont toujours existants pour les utilisateurs, l’utilisateur doit alors investir dans des batteries de stockage couteuses avec une durée de vie limitées, le recyclage des batteries pose également un problème. La mise en œuvre est également très contraignante (sécurisation du chantier, accès au chantier, délais d'installation complexité d'installation, autorisations administratives ce qui peut engendrer des coûts très importants. De nombreux cas d'impossibilités techniques (surface disponible, exposition), ne permettent pas d'installer et d'avoir un rendement suffisant pour répondre aux besoins d'énergie de l’utilisateur. L’aspect esthétique est à prendre en considération du fait de positions très disparates sur le toit, il peut faire l’objet de rejet de la part des services administratifs dû à la présence de monuments ou de sites classés etc. [0004] DESCRIPTION Le dispositif selon l’invention, Il permet de remédier aux problématiques techniques et limitantes de l’art existant .Selon une première caractéristique il est destiné à produire de l'énergie électrique par des panneaux photovoltaïques 24h sur 24h sans interruption permettant ainsi d'utiliser l'énergie électrique à tout moment du jour ou de la nuit, de démultiplier la production des panneaux photovoltaïques du fait d’une production 24h sur 24h contrairement aux solutions existantes qui ne produisent que quelques heures par jour, du fait des conditions climatiques et de l'alternance du jour et la nuit. A puissance de production égale, l'invention diminue la surface de production de façon considérable, grâce à une organisation de montage concentré des panneaux photovoltaïques, la puissance du système d’éclairage LED aux caractéristiques spécifiques permettent en fonctionnement le processus de conversion de la lumière en énergie, un système réflectif multidirectionnel à angles d'incidences variables dirigé vers l’intérieur du dispositif permettant une irradiation et une réflexion lumineuse maximum constante. L’ensemble offrant en fonctionnement un rendement de production d’énergie surnuméraire sans utiliser la lumière solaire pouvant atteindre un coefficient optimum de performance (COP) de 10 [Exemple] : 500w consommé par les LED 5000w restitué produit par 10 panneaux de 500w chacun selon l’installation, [ EXEMPLE 2] ex : n°11 . Cette façon inédite de produire de l'énergie électrique photovoltaïque, permet l’installation plus aisée elle nécessite que très peu de temps à installer, précablé en usine pour être installé sur le tableau électrique distribuant l’énergie électrique dans le lieu choisi, il occupe très peu de place, 2 mètres carrés environ d’emprise au sol, la hauteur est définie par le choix de la puissance des panneaux photovoltaïques qui influent sur la hauteur et largeur. Le dispositif peut être posé au sol à l'intérieur de locaux, bâtiment, maison, hangar etc. Contrairement aux installations photovoltaïques classiques qui doivent être impérativement être situées à l'extérieur au sol ou sur toiture et avoir une très bonne exposition solaire et une surface de production disponible. Il n'y a donc pas d'atteinte à l'intégrité des toitures et de leur esthétique. Le but est de répondre à l’alimentation électrique en courant électrique alternatif monophasé ou Triphasé pour l’autoconsommation des abonnées raccordées aux réseaux ou pour des sites isolés, maisons et entreprises, commerces, hôtel et particulièrement tout utilisateurs d’énergie électrique. Pour pouvoir produire plus d’énergie électrique, il suffit d'ajouter d’autres dispositifs de production en les reliant en parallèle ou en série. Le dispositif pourra être relié en option à des batteries de stockage physique ou virtuel afin d'apporter plus d'autonomie. [0005] Selon des modes particuliers de réalisation le dispositif comporte. (Les dessins annexés illustrent l'invention.) En n°1 Une ceinture périphérique parallélépipède ou autres formes géométriques, de panneaux photovoltaïques et de panneaux centraux photovoltaïques - En n°2 Les angles réflectifs périphériques reliant les panneaux photovoltaïques entre eux, ils comportent un système réflecteur orienté vers l’intérieur de haut en bas par miroir argentique, ou autres matériaux ou systèmes réflectifs ex : aluminium poli, inox poli, peinture à haut pouvoir réflectif etc… -La fixation entre les panneaux photovoltaïque et les angles réflecteurs de 45° sont assemblés entre eux par des équerres métalliques En n°3 . - Couvercle supérieur du dispositif est fixé sur la ceinture périmétrique en bois ou en métal ou autres matériaux, il comporte diriger vers l’intérieur un système réflecteur multidirectionnel à angles d’incidences réflectifs variables comme décrit n°3 , par miroir argentique, ou autres matériaux ou systèmes réflectifs ex : aluminium poli, inox poli, peinture à haut pouvoir réflectif il est décrit en n°4 . Participant au chaos lumineux pour une irradiation lumineuse maximum des panneaux photovoltaïques contribuant à l’optimisation du rendement des panneaux photovoltaïques. Un Support inférieur constitue la base sur lequel repose l’ensemble et comportant 4 pieds permettant de surélever le dispositif pour permettre la ventilation naturelle, le passage du câblage électrique des panneaux, des LED ,du dispositif en général ,ils assurent la stabilité de l'ensemble photovoltaïques formant le dispositif, en n°5 est couvert d’un système réflecteur multidirectionnel à angles d’incidences réflectifs variables dirigé vers l’intérieur par miroir argentique, ou autres matériaux réflectifs. Il participe au chaos lumineux pour une irradiation lumineuse maximum des panneaux photovoltaïques contribuant à l’optimisation du rendement des panneaux photovoltaïques. En n°6.1 une découpe permettant de recevoir le système d’éclairage . le Choix d’un système d'éclairage par LED de puissance électrique variable selon le coefficient de performance souhaitez n°6 est placé dans la découpe en n°6.1 il est relié par une prise électrique n°7 alimentés par le secteur n°8 , diffusant de la lumière avec un angle de 120°, les caractéristiques des LEDS choisis sont plus ou moins de120 000 à 200 000 lumens d'éclairement, 5600 kelvins de température de couleur. La solution présentée représente une puissance lumineuse supérieure du soleil au Zénith [ Exemple 1 ] [Tabl1] A l’intérieur du dispositif peuvent être intégrés d'autres panneaux photovoltaïques, afin d'augmenter la puissance électrique et ainsi la production du système, [EXEMPLE 2] Variantes du dispositif. Les Panneaux Photovoltaïques peuvent être disposés de différentes manières dos à dos au centre du dispositif de façon à recevoir le rayonnement lumineux, selon les dispositions suivantes : en parallèle n°9 , carré n°10 triangles n°11 , n° 12 hexagones, n° 13 cercles ou tout autres montages géométriques peuvent être acceptées à condition que cela puisse s’intégrer à l’intérieur du dispositif et qu’il soit suffisamment irradié de lumière pour permettre une production photovoltaïque d'énergie électrique. L’ajout de panneaux à l’intérieur du dispositif permet un avantage significatif il augmente la puissance de production électrique en gardant la même dimension extérieure du dispositif. les panneaux photovoltaïques selon l’exemple du dessin développé sont reliés entre eux en série ou en parallèle raccordé à des micro-onduleurs ou un onduleur central afin de convertir le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques, en courant alternatif tri ou mono phasé utilisable pour un usagé, ils sont reliés au tableau général de distribution électrique du lieu d'utilisation, leur câblage ne diffère en rien d'une installation classique. Il est possible d’additionner les dispositifs pour plus de rendement électrique et d’augmenter ainsi la quantité d’énergie électrique produite en les installant côte à côte et les reliant en parallèle ou en série. - Vues de l'ensemble assemblées de façon solidaire par vissage , , , La mise en service du système se fait en branchant avec une prise male représentée numéro7 dans la prise secteur numéro 8 ce qui permet l’éclairage des LEDS de plus ou moins120 000 à 200 000 lumens 5600 Kelvins de température de couleur en numéro 6 Lors de l'éclairage des LED le système réflecteur multidirectionnels à angles d’incidences réflectifs variables Permet d'irradier par retour lumineux l'ensemble des panneaux photovoltaïques par un chaos lumineux leur permettant ainsi de produire de l'énergie électrique en courant continu qui sera transmis aux onduleurs pour être transformé en courant alternatif est injecté directement dans le tableau électrique selon le principe de la Selon l’exemple ci-dessous les LED de plus ou moins de120 000 à 200 000 lumens d'éclairement, 5600 kelvins de température de couleur permettent d’avoir une intensité lumineuse suffisante et importante pour un rendement surnuméraire de 1 à 10 Ex : 500w consommé par les LED 5000w restitué produit par 10 panneaux de 500w chacun selon le mode d’installation [EXEMPLE 2] n°11, l’utilisations traditionnelles des LED selectionnées est l’éclairage de stade et centre sportif.La durée de vie des LED éclairées en continu est estimée à 10 ans environ, un changement de LED peut etre envisagé c’est le seul entretien à prévoir. Le choix des LED de ce types à été fait pour leur faible consommation électrique et leurs très grand puissance lumineuse et leur grande longévité et un echauffement très faible. L’ invention consiste en un dispositif pour produire de l'énergie électrique utilisant la lumière artificielle par LED, le choix de l'utilisation de LED a été dicté par la performance en intensité lumineuse et à la faible consommation d'énergie électrique de celle-ci. Le dispositif est assisté par un système reflectif multi directionnel à angles d’ incidences variables par miroir argentique, ou autres matériaux ou systèmes réflectifs ex : aluminium poli, inox poli, peinture à haut pouvoir réflectif, pour une irradiation lumineuse conservant ainsi le processus de conversion de lumière en énergie maximum, le rendement des panneaux photovoltaïques est alors optimum sans variation de puissance cela 24h sur 24h, par différence à l’utilisation classique des panneaux photovoltaïques fonctionnant que le jour avec des conditions de luminosité optimum.Sans avoir aucunement besoin de l'énergie du soleil il est caractérisé par l'emploi de panneaux photovoltaïques assemblés entre eux et formant un parallélépipède [FIGURE.1] ou autres formes géométriques , cette façon de procéder dans l’assemblage et l’utilisation de la lumière artificielle par LED 120 000 à 200 000 lumens 5600 kelvins de température de couleur permet un rendement maximum 24h sur 24h, ce qui est une solution différente de l’utilisation traditionnelles des panneaux photovoltaiques qui ne produise que le jour, qui ne peuvent s'installer que sur toiture, supports au sol et seulement en extérieur. Cette assemblage panneaux photovoltaique et le système réflectif multidirectionnel à angles d’ incidences variables , permet une optimisation, un gain de place par conséquent améliore le rapport surface de production, l’utilisation peut etre l'intérieur ou extérieur de locaux sans pour cela etre exposé au rayonnement solaire.Ce qui constitue une innovation majeur dans l’utilisation des panneaux photovoltaïques . Le dispositif comporte 3 parties distinctes assemblés ensembles selon la [FIGURE.8] , [FIGURE.2] un couvercle en bois , métal ou autres matériaux, dans lequel est inséré un système réflectif multidirectionnel à angles d’incidences variables , [FIGURE.1] un corps central formé par des panneaux photovoltaïques en périphérie au centre de celui-ci un ajout de panneaux photolvoltaïques à disposition variable [ Exemple 2][FIGURE.6] n°9,10,11,12,13 dans le but d’ augmenter la puissance de production electrique permettant de créer une gamme de dispositifs à puissance variable selon le nombres de panneaux insérés au centre [FIGURE.4] un socle servant de base, en bois ou métal ou autres matériaux comportant 4 pieds assure la stabilité et la ventilation naturelle du système ainsi que le passage des cables électrique permettant le fonctionnement du dispositif .Sur cette base repose la [FIGURE.1] [FIGURE.2] le tout fixé ensemble par vissage et assure un ensemble solidaire, le socle [FIGURE.4] intègre en son centre des LED [FIGURE.5] n°6 d'une intensité lumineuse d'environ 120 000 à 200 000 lumens et de 5600 kelvins de température de couleur, branché sur le secteur par une prise elles permettent l’ irradiation lumineuse des panneaux photovoltaïques afin de production d'énergie électrique 24h sur 24 h. Dans le but d'optimisation du dispositif un apport de panneaux photovoltaïque peut être insérées dans le centre du dispositif de façon différent [EXEMPLE 2] : [FIGURE.6] en parallèle (9), carré (10), triangle(11), hexagone(12),rond(13) où tout autres formes géométriques. Cette insertion de panneaux supplémentaires permet l'augmentation de la production d'énergie électrique du dispositif conservant le même encombrement au sol. L'utilisation d'un système réflectif multi-directionnel à angles d'incidences variables intégrés dans le dispositif d’angles 45° [FIGURE.1] (2) couvercle [FIGURE.3] (4) socle de base [FIGURE.4] (5) utilise l'emploi de miroir argentique ou tout autre système où matériaux réflectifs divers exemples : aluminium poli, inox poli, peinture à au pouvoir réflectif etc. Ce dispositif permet une irradiation par retour lumineux maximum crée par les LED [ FIGURE.5] contribuent à générer un chaos lumineux grâce à la réflexion multidirectionnelle sur les panneaux photovoltaïques , le flux lumineux et dirigé dans tous les sens grace au système multidirectionnel réflectif à angles d’ incidences variables, viens irradier de 120 000 à 200 000 lumens et de 5600 kelvins température de couleur ce qui représente la luminosité supérieur du soleil au Zénith, permettant le processus de converstion de lumière en energie, la totalité des panneaux photovoltaïques produisent alors de l'électricité et optimisent ainsi leurs rendements, les panneaux développent alors une production constante sans variation de puissance 24h sur 24h.Une variante est possible du système reflectif multidirectionnel il peut etre convexe ou concave. Les angles dans les panneaux photovoltaïques du parallélépipède [FIGURE.1] (2)sont à 45° utilisent un système de haut en bas par miroir argentique et toute autre système où matériaux réflectifs les angles sont tournés vers l'intérieur afin d'optimiser et orienter les radiations lumineuses des LEDS en fonctionnement, sur les panneaux photovoltaïques. Il participe ainsi au chaos lumineux engendré par le système réflectif du dispositif. Le couvercle supérieur en bois , métal ou autres matériaux du dispositif [FIGURE.2] Coiffant la [FIGURE.1] utilise le système réflectif multi-directionnel à angles d'incidences variables comporte à l'intérieur sur toute sa surface un miroir argentique ou tout autres matériaux réflectifs Exemple: aluminium poli, inox poli, Peinture réflective etc. contribuent à générer un chaos lumineux grâce à la réflexion multidirectionnelle du flux lumineux sur les panneaux photovoltaïques.Une variante est possible du système reflectif multidirectionnel il peut etre convexe ou concave. La base du dispositif [FIGURE.4] en bois ,métal ou autres matériaux comporte 4 pieds assurant la stabilité du dispositif tout en le surélevant permettant la ventilation naturelle du système ainsi qu'un espace suffisant pour le passage des câbles d'alimentation, sur cette base vient reposer les panneaux photovoltaïques [FIGURE.1] et le couvercle [FIGURE . 2] utilise à l’intérieur du dispositif, un système réflectif multi-directionnel à angles d'incidences variables pour contribuer et générer un chaos lumineux grâce à la réflexion multidirectionnelle du flux lumineux sur les panneaux photovoltaïques [FIGURE.4] (5) . Favorisant l’optimisation du rendement des panneaux photovoltaïques. La surface interieur de la base comporte un miroir argentique ou tout autres matériaux réflectif Exemple : aluminium poli, inox poli, Peinture réflective etc. Il est ajouré en son centre [FIGURE.4] (6.1) afin de recevoir l'installation de LED[FIGURE.5] (6) . L'assemblage final est comme imagé [FIGURE.8] Une variante est possible du système reflectif multidirectionnel il peut etre convexe ou concave. Dans la base du dispositif [FIGURE.4] l'utilisation de LED à été dicté par la performance en intensité lumineuse, la basse consommation d'énergie électrique de celle-ci, un faible échauffement et une très grande longévité, elles sont insérés de façon fixe ou articulée des LED une puissance électrique variable selon la puissance du dispositif souhaité, les LED devront avoir les caractéristiques suivantes:120 000 à 200 000 lumens et de 5600 kelvins température de couleur ce qui représente la luminosité du soleil Au Zénith et permet aux panneaux photovoltaïques de développer leurs plein rendement électrique grace au processus de convertion de lumière en énergie, participant à une irradiation des panneaux photovoltaïques pour favoriser un chaos lumineux grâce à la réflexion multidirectionnelle sur les panneaux photovoltaïques la production Électrique devient optimum 24h sur 24. la durée de vie des LEDS est estimée à environ 10 ans en fonctionnement continu, Passé ce délai elles peuvent être remplacées. la production électrique restitué par les panneaux photovoltaïques, peut etre 10 fois supérieure à la puissance consommée par les LEDS rendant ce système surnuméraire. [Revendications 9] le câblage des panneaux photovoltaïque peut être effectué en série ou en parallèle relié à des onduleurs et un tableau de sécurité AC puis au tableau de raccordement électrique selon le principe du dessin développé [FIGURE.7] permettant ainsi l'autoconsommation immédiate.Variante Il est possible d’additionner les dispositifs pour plus de rendement électrique et d’augmenter ainsi la quantité d’énergie électrique produite en les installant côte à côte et en les reliant en parallèle ou en série. Afin de gérer les surplus de production non consommé.Le système peut être connecté également un système de charge de batterie physique. Ou peut être reliée à un système de batterie virtuelle (cloud) avec control de production par WIFI internet . Ces solutions permettent une utilisation différée de la production électrique générée.