CH718840A1 - Système photovoltaïque modulaire. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système photovoltaïque modulaire comprenant des modules ( 15 ) plats avec au moins un panneau photovoltaïque ( 21 ) préférablement bifacial disposé verticalement dans un cadre rectangulaire composé de deux poteaux ( 31 ) et deux traverses ( 32 , 34 ). Une des traverses porte un dispositif de guidage pour câbles permettant de relier électriquement un module photovoltaïque adjacent. Les modules οnt de préférence une prise de recharger ( 83 ) pour véhicules électriques et peuvent être utilisés avantageusement pour la construction ou pour la transformation de lieux de stationnement pour véhicules.

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un système modulaire permettant la conception, la réalisation, la modification, l'installation et l'entretien aisés de systèmes photovoltaïques.

Etat de la technique

[0002] 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.

[0003] On peut pallier ces inconvénients par des installations photovoltaïques polyvalentes qui combinent d'autres fonctions à la production d'énergie. Cela est parfois requis par la loi et les règlements locaux. Il y a dès lors un besoin d'un produit solaire permettant la réalisation d'installations solaires efficaces et économique.

[0004] Les installations photovoltaïques à vocations polyvalente présentent toutefois des défis spéciaux, par exemple : • Les installations doivent supporter les rigueurs du climat, tout particulièrement dans les localités alpines et 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. • L'installation doit être capable de gérer les inégalités d'ensoleillement des panneaux. • La pose des câbles électriques est onéreuse.

Bref résumé de l'invention

[0005] 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, et permettant un usage polyvalent avec des coûts de installation réduits.

[0006] Ces buts sont atteints par l'objet des revendications annexées et notamment par un produit modulaire pour la réalisation d'installations photovoltaïques comprenant une pluralité de modules photovoltaïques plats, chacun comprenant deux poteaux parallèles reliés l'un à l'autre par une première traverse et par une deuxième traverse disposés orthogonalement aux poteaux un, deux, ou plus panneaux photovoltaïques - préférablement bifaciaux - disposés verticalement dans un espace délimité par les poteaux et les traverses, comprenant un dispositif de guidage pour câbles fixé parallèlement à la deuxième traverse comprenant un circuit électrique entre les poteaux permettant de relier électriquement un module photovoltaïque adjacente.

[0007] La description et les revendications utilisent les termes „vertical“ et „horizontal“ pour indiquer l'orientation usuelle du module photovoltaïque lorsqu'il est installé.

[0008] Préférablement, les poteaux présentent chacun une extrémité inférieure pour l'ancrage vertical à une fondation. On peut envisager aussi des installation dans lesquelles les modules photovoltaïques sont arrangés horizontalement ou en pente.

[0009] Les revendications dépendentent introduisent des caractéristiques avantageuses mais pas essentielles de l'invention comme par exemple la présence une fente vide verticale entre deux panneaux photovoltaïques, et le fait que la première traverse est interrompue en correspondance de la fente vide par un élément mobile pouvant assumer une position fermée pour solidifier la première traverse et une position ouverte permettant de glisser dans la fente un deuxième module photovoltaïque identique ou compatible et de lier en croix le module photovoltaïque et le deuxième module photovoltaïque. La fente peut être prévue symétriquement au milieu d'un module.

[0010] L'élément mobile permettant d'ouvrir et fermer la fente peur être réalisé par bras lié à la première traverse par une charnière à une extrémité, lui permettant de pivoter verticalement. La solidité de la traverse en position fermée peut être assuré par un boulonnage, par un verrou, ou par un outre dispositif idoine. L'élément mobile pourrait aussi être configurer pour coulisser dans la direction de la traverse, ou encore être un élément entièrement amovible, solidarisé à la traverse aux deux extrémités par des boulons ou par d'autres moyens de fixation amovibles.

[0011] Avantageusement les modules photovoltaïques de l'invention peuvent inclure des modules électroniques de gestion d'énergie, par exemple des optimiseurs et/ou des micro-onduleurs, et une borne de recharge pour véhicules électriques alimentée par un circuit électrique contenu dans le dispositif de guidage. Ces éléments peuvent être abrités dans un espace libre entre les panneaux photovoltaïques, si présent, et couvert par une cache.

[0012] Selon une variante, la première traverse est positionnée supérieurement, et la deuxième traverse inférieurement. Le bois se prête particulièrement bien à la fabrication des traverses et des poteaux verticaux pour sa légèreté et parce qu'il est recyclable.

[0013] L'ancrage des modules photovoltaïques est préférablement obtenu par des éléments de fondation à vis permettant une installation et une reconfiguration aisée avec un impact sur l'environnement minimal. Préférablement les poteaux sont configurés pour être facilement appairés et solidarisés, réalisant ainsi des alignements réguliers. Plusieurs dispositions sont possibles à cet effet. Préférablement on peut prévoir des équerres à l'extrémité inférieure d'un des poteaux, sur lesquelles on peut poser un poteau d'un module adjacent, sur un élément de fondation unique. Des brides permettent de solidariser les modules et sont utilisable aussi comme poignées pour le transport. Sur des terrains inégaux, on peut employer n'importe quel artifice pour compenser les différences de hauteur entre les pieds des poteaux, par exemple un système de cales coupées à mesure ou de vérins.

[0014] Avantageusement, le produit modulaire de l'invention permet de réaliser des installations photovoltaïques complexes par une pluralité de modules simples, assez légers pour pouvoir être mus et posés par une ou deux personnes, sans avoir recours à des moyens de levage mécanique. L'installation électrique est aussi simplifiée par la présence des circuits électriques précablés et des dispositifs de gestion d'énergie dans les modules individuels.

[0015] Le produit de l'invention se prête à une pluralité d'usages tels que labyrinthes, parcours didactiques, parking, et ainsi de suite. Les modules peuvent être arrangés pour créer des locaux fermés à des fins techniques ou d'accueil, avec un toit solaire ou conventionnel. La réalisation de parking solaires avec le produit de l'invention est particulièrement avantageuse grâce à l'intégration des bornes de recharge et d'une solution de cablage efficace et peu onéreuse. Dans cette application, le produit peut être augmenté par des structures photovoltaïques horizontales ou en pente configurées pour ombrager les véhicules stationnées.

Brève description des figures

[0016] Des exemples de mise en oeuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles : La figure 1 illustre un module photovoltaïque selon l'invention. La figure 2 illustre trois modules photovoltaïques installés l'un adjacent à l'autre. Les figures 2A et 2B sont deux coupes de l'installation de la figure 2 qui montrent des dispositifs de gestion et guide des câbles électriques La figure 3 montre deux modules photovoltaïques assemblés et liés en croix. Les figures 4-6 illustrent schématiquement, en vue du haut, un terrain préparé pour l'installation d'un système modulaire photovoltaïque selon un aspect de l'invention et trois possibles dispositions de modules photovoltaïques sur ce terrain. La figure 7 illustre un usage du système modulaire photovoltaïque de l'invention dans un parking pour véhicules. Les figures 8-9 illustrent des locaux fermés réalisés avec le système modulaire photovoltaïque de l'invention.

Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention

[0017] La figure 1 montre un module photovoltaïque15selon l'invention, vu de face. Le module comporte deux poteaux verticaux31a, 31b reliés par deux traverses32et34, l'une supérieure, entre les sommets des poteaux, et l'autre inférieure, proche et parallèle au sol.

[0018] Dans l'espace délimité par les poteaux31a,31b, la première traverse32et la deuxième traverse34sont placés verticalement deux panneaux photovoltaïque21, préférablement bifaciaux, en sorte que le module photovoltaïque15est prêt à générer de l'électricité lorsqu'il est installé verticalement.

[0019] Les panneaux photovoltaïques21sont préférablement séparés au milieu par un espace libre18, essentiellement aligné avec un axe vertical25équidistant des poteaux31a, 31b. On pourrait imaginer aussi des variantes dans lesquelles la fente18n'est pas centrée symétriquement entre les poteaux, par exemple avec une fente accolée à un des deux poteaux.

[0020] L'espace libre18entre les panneaux, si présent, permet de loger des dispositifs de gestion d'énergie80, tel que des optimiseurs ou des micro-onduleurs. Dans une installation photovoltaïque polyvalente, en effet, on ne peut pas assurer que tous les panneaux photovoltaïques reçoivent le même rayonnement solaire. Il est opportun que chaque panneau dispose de ses propres dispositifs de gestion80configurés pour transmettre l'énergie générée à un circuit commun de manière optimale, même lorsque certains des panneaux sont moins illuminés, voire ombragés. On peut également utiliser l'espace18entre les panneaux solaires pour accueillir d'autres éléments techniques, comme un connecteur83pour la recharge de batteries.

[0021] Quoiqu'avantageux, il n'est pas indispensable de pourvoir un espace libre entre deux panneaux photovoltaïques. L'invention comprend aussi des variantes sans espaces libres, ou avec un espace libre adjacent à un des poteaux31a,31b. Le nombre de panneaux photvoltaiques par module n'est pas non plus limité à deux: chaque module peut comporter un, deux, trois, quatre ou n'importe quel nombre de panneaux photovoltaïques. Les dispositifs de gestion80et/ou le connecteur de recharge83peuvent être fixé à l'un des poteaux31a,31b, ou à une des traverses32,34, par exemple.

[0022] Dans des situations où l'éclairage est optimal et les modules sont positionnés de façon à éviter des effets d'ombrage, on pourra, de façon connue, simplifier l'installation et utiliser un nombre moindre d'optimiseur et/ou onduleurs, chacun desservant plusieurs modules photovoltaïques connectés en série et/ou en parallèle.

[0023] L'espace libre18entre les panneaux peut aussi être utilisé pour d'autres dispositifs, par exemple des panneaux d'information, des dispositifs de communication, des compteurs d'énergie ou autre, selon les besoins.

[0024] Les dispositifs de gestion80sont préférablement montés sur des barres de montage amovibles85ou un autre support amovible, et peuvent être déplacés lors de l'installation. Comme on le verra par la suite, cela permet, dans certaines variantes de l'invention, d'imbriquer deux modules identiques ou compatibles en croix. Les dimensions du module peuvent varier selon les besoins. Dans un cas typique, la largeur d'un module photovoltaïque15peut être de 2,4 m, dont 0,3 occupés par la fente centrale18.

[0025] Le module15comporte également un circuit électrique préinstallé65allant d'un poteau à l'autre, en sorte de pouvoir connecter aisément une pluralité de modules compatibles juxtaposés. Le circuit électrique65court préférablement le long de la deuxième traverse inférieure34.

[0026] La figure 2A montre un système de guidage et gestion de câbles intégré à la traverse34, en correspondance avec la section A-A de la figure 2. Un guide69, préférablement métallique est fixé sous la traverse34et permet le guidage des conducteurs65a,65bd'une extrémité à l'autre de cette dernière. Des cloisons longitudinales peuvent être prévues pour séparer les câbles selon leur fonction ou de leur niveau de tension. Par exemple, des câbles en CA à 240V et des câbles CC à basse tension, ou des câbles de communication. Le nombre de compartiments et de cloisons n'est pas limité. Un couvercle66permet l'accès, par exemple pour permettre les opérations de maintenance.

[0027] Entre deux modules photovoltaïques15, les conducteurs65a,65bsont couverts par des caches67, préférablement métalliques, visibles sur la figure 2B, en correspondance avec la section B-B de la figure 2. Les caches67protègent et dissimulent les câbles65aet65bet sont fixées de manière amovible sur les cales supérieures40. La liaison entre un module et l'autre peut prévoir des connecteurs, dans les caches67ou dans le guide69. La séparation des circuits au niveau du poteau peut avoir lieu en utilisant les deux côtés avant/arrière, comme illustrés, ou par es cloisons.

[0028] Les poteaux sont configurés pour se connecter avec les poteaux de modules identiques ou compatibles, de façon à construire des alignements. Dans la variante représentée, le poteau13bà droite sur la figure) comporte une équerre inférieure44avec un axe vertical46. L'axe46est configuré pour s'engager dans une cavité de forme correspondante dans le poteau13ad'un autre module photovoltaïque. Les colliers48permettent de solidariser les modules et peuvent servir aussi de poignée pour le levage.

[0029] La figure 2 illustre un alignement de trois modules photovoltaïques15de mêmes dimensions et un module de rallonge16de largeur réduite liés ensemble comme décrit ci-dessus. Les fentes 18 abritant les modules de gestion80sont couvertes par des caches37qui servent à protéger et dissimuler les modules80, et peuvent avoir aussi une fonction antibruit. Pour cette application qui ne prévoient pas de liaisons en croix, les éléments centraux électriques80et les caches37peuvent être entièrement prémontées. Dans l'exemple illustré les caches37ont des ouvertures pour permettre l'utilisation des connecteurs de recharge.

[0030] Des cales40,41au-dessus et au-dessous des équerres44permettent de compenser les inégalités du terrain. Préférablement, les cales41basses intègrent aussi une conduite pour le circuit électrique65mentionné auparavant. Avantageusement, deux poteaux juxtaposés partagent une fondation commune50. On peut utiliser des fondations vissées directement dans le sol, en béton, ou n'importe quel moyen de fondation approprié.

[0031] La figure 3 montre deux modules photovoltaïques identiques liés en croix. Le cache cylindrique37est partiellement transparent pour laisser voir les modules de gestion d'énergie80à l'intérieur. En ce cas, les barres de montage85et le cache37sont amovibles, de façon à pouvoir installer les dispositifs électriques80seulement après la liaison en croix des modules15, dans l'espace vide central.

[0032] Les figures de 4 à 6 montrent trois dispositions d'un ensemble de modules photovoltaïques sur un même terrain, en trois configurations. Un réseau régulier d'éléments de fondation70est réalisé préalablement dans le terrain. Les fondations70sont disposées sur le terrain en quinconce (soit dans un réseau carré régulier incliné de 45°), l'espacement entre deux fondations alignées verticalement ou horizontalement correspondant à la distance entre les poteaux31a,31bd'un module de base. Cette disposition est avantageuse car elle permet de réaliser une multiplicité d'arrangements sans créer des nouvelles fondations, mais elle n'est pas la seule possible.

[0033] Les modules photovoltaïques15et16de 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. Les fondations non utilisées peuvent être fermées par des capots. La structure croisée donne une plus grande résistance aux poussées latérales, par exemple dues au vent ou à la neige.

[0034] Les figures 5 et 6 montrent des autres dispositions des mêmes modules photovoltaïques sur le même terrain. Les rangées rectilignes de la figure 5 facilite l'entretien, par exemple le fauchage, tandis que l'arrangement de la figure 6 est un tracé obtenu par les mêmes modules de la figure 4, avec quelques variantes pour diversifier l'expérience des utilisateurs.

[0035] Dans une variante avantageuse, la largeur des modules photovoltaïques est compatible avec les normes de dimensionnement des parkings pour voiture de façon à pouvoir réaliser des „parkings solaires“ comme illustré sur la figure 7. Les modules photovoltaïques peuvent abriter, derrier les caches37et en plus des bornes de recharge, aussi des parcomètres, ou des dispositifs de communication. Selon les exigences, on pourra prévoir des protections95, par exemple des potelets, des jardinières ou des terre-pleins, pour empêcher les collisions entre les véhicules et l'installation solaire. Les véhicules stationnant dans le parking peuvent se connecter aux bornes de rechanges par des câbles flexibles 89 de manière conventionnelle et ainsi récharger leur batteries.

[0036] De manière importante, les modules photovoltaïques de l'invention permettent le câblage des places de parc par le circuit 65 intégré à leur structure, évitant ainsi la pose de câbles enterrés. On peut également utiliser les modules photovoltaïques de l'invention pour équiper un endroit de stationnement en s'adaptant aux lignes de démarcation des paces déjà existantes. Par les modules de l'invention on peut transformer un parking traditionnel en parking électrique sans creuser des tranchées pour le passage des cables électriques et, de surcroît, exploiter le potentiel solaire du parking.

[0037] Les modules photovoltaïques de l'invention peuvent être utilisés créer des espaces fermées, accessibles par des portes ouvrant sur une ou plusieurs parois, comme il est visible sur les figures 8 et 9. Ces espaces peuvent servir de local technique, par exemple pour la liaison à un réseau de distribution électrique, pour abriter des onduleurs, mais aussi d'espace d'accueil, de jeu, d'entrepôt, et ainsi de suite. Les locaux peuvent être couvert par des panneaux solaires, comme illustré sur la figure 9, ou avec une toiture conventionnelle.

[0038] Dans la réalisation de parking, les modules photovoltaïques peuvent servir aussi à la réalisation de structures d'ombrage en saille, horizontales ou en pente, pour protéger les véhicules des rayons du soleil et augmenter la recolte de énergie photovoltaïque.

[0039] Le module de base15et le module d'extension16ont 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 avec un toit, et beaucoup d'autres variantes.

Numéros de référence employés sur les figures

[0040] 15 module photovoltaïque 16 module réduit 18 espace, fente 21 panneau photovoltaïque 25 axe vertical 31a,b poteau 32 première traverse 34 deuxième traverse 37 cache 40 cale haute 41 cale basse 44 équerre 46 axe 48 colliers 50 fondation à vis 65 circuit électrique 65a câbles 65b câbles 66 couvercle 67 cache 69 guide-câbles 70 fondation 80 dispositif de gestion d'énergie 83 borne de recharge 85 support 89 câble de recharge

Claims (12)

1. Produit modulaire pour la réalisation d'installations photovoltaïques comprenant une pluralité de modules photovoltaïques (15) plats, chacun comprenant deux poteaux (31a,31b) parallèles étant reliés l'un à l'autre par une première traverse (32) et par une deuxième traverse (34) disposés orthogonalement aux poteaux (31a,31b) un, deux, ou plus panneaux photovoltaïques (21) disposés verticalement dans un espace délimité par les poteaux (31a,31b) et les traverses (32,34), comprenant un dispositif de guidage pour câbles (69) fixé parallèlement à la deuxième traverse (34) comprenant un circuit électrique (65) entre les poteaux (31a,31b) permettant de relier électriquement un module photovoltaïque adjacente.

2. Produit modulaire selon la revendication précédente, les modules photovoltaïques (15) comprenant des modules électroniques (70) de gestion d'énergie et une borne de recharge pour véhicules (83) alimentée par un circuit électrique contenu dans le dispositif de guidage (69).

3. Produit modulaire selon la revendication précédente, dans lequel les modules électroniques de gestion d'énergie et la borne de recharge sont abrités dans un espace libre (18) entre deux panneaux photovoltaïques (21) et couvert par une cache (37).

4. Produit modulaire selon l'une des revendications précédentes, les poteaux (31a,31b) présentant chacun une extrémité inférieure pour l'ancrage vertical à une fondation.

5. Produit modulaire selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les panneaux photovoltaïques (21) sont bifaciaux.

6. Produit selon l'une des revendications 3 et 4, dans lequel l'espace (18) d'un premier module photovoltaïque est aligné avec un axe vertical (25) équidistant des poteaux (31a,31b) et permet d'accueillir un deuxième module photovoltaïque identique ou compatible formant un angle droit avec le premier module photovoltaique.

7. Produit selon l'une des revendications précédentes, comportant la première traverse (32) est positionnée supérieurement et la deuxième traverse (34) est positionnée inférieurement.

8. Produit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les traverses (32,34) et les poteaux sont en bois.

9. Produit selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un des poteaux (32) porte une équerre (32) à l'extrémité inférieure et des brides (44) permettant de solidariser le module photovoltaïque avec un module photovoltaïque identique ou compatible adjacent.

10. Produit selon l'une des revendications précédentes, comprenant une pluralité de modules photovoltaïques arrangés adjacents à des places de stationnement pour véhicules.

11. Produit selon la revendication précédente, comportant des modules photovoltaiques horizontales ou en pente configurées pour ombrager les véhicules stationnées.

12. Procédé de transformation de parking pour ajouter une fonction de charge de véhicules électriques comprenant la pose de modules photovoltaïques selon l'une des revendications précédentes le long de lignes de démarcation entre des places de stationnement.