EP4132263A1 - Système et un procédé d'agrivoltaïque à irrigation contrôlée - Google Patents

Système et un procédé d'agrivoltaïque à irrigation contrôlée

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EP4132263A1
EP4132263A1 EP21722964.0A EP21722964A EP4132263A1 EP 4132263 A1 EP4132263 A1 EP 4132263A1 EP 21722964 A EP21722964 A EP 21722964A EP 4132263 A1 EP4132263 A1 EP 4132263A1
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EP
European Patent Office
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crops
photovoltaic panel
fertilizer
water flow
angle
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Pending
Application number
EP21722964.0A
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German (de)
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Inventor
Thierry Lucidarme
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Original Assignee
Electricite de France SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Electricite de France SA filed Critical Electricite de France SA
Publication of EP4132263A1 publication Critical patent/EP4132263A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/243—Collecting solar energy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S90/00—Solar heat systems not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping

Definitions

  • TITLE agrivoltaic system and process with controlled irrigation
  • the present invention relates to an agrivoltaic system and method.
  • Agrivoltaics or "Agri-PV” is a young field that combines agriculture and photovoltaic electricity production on a common surface.
  • the principle is to install controllable photovoltaic panels on an agricultural production area capable of artificially creating shade and shelter and at the same time producing electricity.
  • Document WO 2011/047828 A1 discloses a system comprising a photovoltaic panel and an irrigation device.
  • the photovoltaic panel In the event of rain, the photovoltaic panel is oriented in a particular way, in order to facilitate the collection of rainwater for its later use to irrigate crops.
  • One aim of the invention is to irrigate crops in a manner more suited to the needs of the crops and / or the need for energy production.
  • a system comprising:
  • an irrigation device configured to irrigate crops with water at a water flow rate determined according to an angle of inclination of solar rays relative to the photovoltaic panel.
  • the system according to the first aspect and the method according to the second aspect may each include the following features, taken alone or in combination where it makes sense.
  • the irrigation device is configured to determine a concentration of fertilizer to be supplied to the crops according to the determined water flow.
  • the irrigation device is configured to water the crops with a mixture of water and fertilizer dosed according to the concentration of fertilizer to be supplied to the crops.
  • the determined water flow increases when the angle of inclination of the solar rays relative to the photovoltaic panel is reduced or vice versa.
  • an orientation of the photovoltaic panel relative to the support is controlled so that the photovoltaic panel complies with a predefined electrical energy production setpoint.
  • This control is for example implemented by a control unit of the system according to the first aspect.
  • Figure 1 schematically illustrates a system according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a flowchart of steps of a method according to one embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a set of curves representing an amount of crop production and instantaneous energy production, as a function of an angle formed between a photovoltaic panel and incident solar radiation.
  • a system 1 comprises a support 2, a photovoltaic panel 4 and an irrigation device 6.
  • the support 2 is suitable for extending above crops, that is to say at least one plant P.
  • the support 2 typically comprises feet suitable for being placed on the ground or for being planted in the ground.
  • the photovoltaic panel 4 comprises at least one photovoltaic cell having the function of producing electrical energy when the cell is illuminated by solar radiation.
  • Each photovoltaic cell defines an upper surface of the photovoltaic panel 4, which is photosensitive.
  • the photovoltaic panel 4 is rotatably mounted on the support 2 around an axis of rotation, so as to project a variable shadow on the crops above which the support 2 extends, as illustrated in FIG. 1.
  • the shadow cast by the photovoltaic panel 4 varies as a function of the angular position of the photovoltaic panel 4 relative to the support 2.
  • the axis of rotation is typically horizontal, that is, parallel to the surface of the ground.
  • the photovoltaic panel 4 is movable in a plurality of angular positions.
  • This plurality of positions may include a horizontal position, in which the panel extends vertically relative to the floor surface, and a vertical position, in which the panel extends horizontally relative to the floor surface.
  • the shadow cast When the plane of the panel is parallel to the elevation angle of the sun, the shadow cast is minimal. When the plane of the panel is perpendicular to the angle of elevation of the sun, the shadow cast is maximum.
  • the system 1 can comprise several photovoltaic panels 4 conforming to the preceding description, together forming a roof for the crops.
  • System 1 also includes a control unit 8 to control the orientation of each photovoltaic panel 4.
  • the respective orientations of the panels can be identical (in other words, the panels can be constantly parallel to each other).
  • the control unit 8 can be configured to orient each photovoltaic panel 4 so that the photovoltaic panel 4 respects a predefined electrical energy production setpoint. For example, the control unit 8 can orient the panels 4 so that the or each photovoltaic panel 4 is produced at least a predefined quantity of electrical energy during a predefined period of time.
  • the irrigation device 6 is configured to water the crops P above which the support 2 extends.
  • the irrigation device 6 comprises in particular at least one pipe for conveying water from a water network to the crops.
  • the irrigation device 6 further comprises a valve 10 for adjusting the flow of water supplied to the crops by the or each pipe.
  • the irrigation device 6 further includes a metering device 12 configured to mix fertilizer with the water as it travels to the crops.
  • the irrigation device includes, for example, a drip to supply water and / or fertilizer to the crops, which is effective although expensive.
  • the irrigation device includes a spray bottle for spraying water and / or fertilizer on the crops.
  • the system 1 furthermore comprises a control unit for controlling the valve and the metering device, which may be identical or distinct from the control unit 8 of the photovoltaic panel 4.
  • a control unit for controlling the valve and the metering device which may be identical or distinct from the control unit 8 of the photovoltaic panel 4.
  • an embodiment will be considered in which it is the same control unit 8 which controls each photovoltaic panel 4, but also the valve and the metering device.
  • a method implemented by the system 1 comprises the following steps.
  • the control unit 8 determines data representative of the orientation of the photovoltaic panel 4 (step 100).
  • These data include, for example, a current angular position of the photovoltaic panel 4, or else a history of angular positions of the photovoltaic panel 4 during a predefined period.
  • data representative of the orientation of the photovoltaic panel include an amount of energy produced by the photovoltaic panel during a predefined period.
  • this period being able to be expressed in days, weeks, months, years, it is possible to record in a database the data on the quantity of energy produced during this period.
  • the control unit 8 determines a flow rate of water to be supplied to the crops as a function of the orientation data determined during the previous step (step 102).
  • the control unit 8 also determines a concentration of fertilizer to be supplied to the plants (for example expressed in grams per liter). The amount of fertilizer is determined from the determined water flow.
  • the determined fertilizer concentration is suitable for satisfying a crop requirement without exceeding it.
  • This amount of fertilizer takes into account the leachability of the soil.
  • this quantity is adapted to be higher during short irrigation periods (wilting point) or at the end of long periods (field capacity).
  • the control unit 8 supplies the calculated water flow to the valve 10 of the irrigation system, so that water is delivered to the crops with this calculated flow.
  • the control unit 8 further supplies the amount of fertilizer to be supplied to the metering device 12 of the irrigation device 6, so that fertilizer is supplied to the crops in this amount.
  • this amount of fertilizer is mixed within the irrigation device with the water being conveyed.
  • the water flow determined by the control unit 8 increases when the shadow cast by the photovoltaic panel 4 decreases. In other words, the more the photovoltaic panel 4 shades the crops, the lower the determined water flow.
  • I (t) is the energy received from the sun at time t. This energy depends on the season, on the history of the weather (clouds). It is measured elsewhere.
  • Q the crop production function
  • Q is data that can be recorded in a database, for example according to the type of crop.
  • Dt is the amount of culture production obtained during a time dt.
  • P (D (t), 0 (t), l (t)) be the instantaneous energy production function, a function of the inclination of the panels, the energy received and the water flow rate used by the device irrigation.
  • the general problem consists in maximizing f 0 Q (D (t), 0 (t), I (t)). dt (the quantity of culture produced between 0 and T) under the constraint / Q T P (D (t), O (t), I (t)). dt> Pmin.
  • Pmin can be known in advance from the data recorded on the amount of energy produced, for example according to the given crop.
  • the unknowns are the laws controlling the orientation O (t) of the panels and the irrigation flow D (t).
  • a solution then consists in solving the following system: r Q ⁇ A. D. cos Q p ⁇ Pmax. sm9 3 Pmin
  • the solution of the system is an angle interval [qpi ⁇ h, p / 2] possible to meet the minimum energy production constraint, Pmin.
  • an average irrigation flow rate D is deduced, D being greater than Dmin, and satisfies the constraints of Qmin and Pmin.
  • the water flow calculated by the control unit may also depend on other input data, for example:
  • the irrigation flow can be modulated so as to take advantage of the shadow zones to irrigate at the capacity of the field (and stop once this has been reached) and at the same time irrigate the illuminated zones with a periodicity T which allows to located in full sun always beyond the wilting point of the plant.
  • the time of day can also be taken into account when calculating the water flow. Indeed, cultures need different light spectrum (rather blue in the morning and rather red in the evening) but the red spectrum makes them burn; it is therefore necessary to irrigate more in the presence of such a red spectrum.
  • the method and the system described above advantageously find application for irrigating crops which do not require plowing (for example: coffee, salad, cabbage, strawberries).

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Abstract

Système (1) comprenant : un support (2) propre à s'étendre au-dessus de cultures (P), un panneau photovoltaïque (4) orientable par rapport au support pour projeter une ombre variable sur les cultures (P), un dispositif d'irrigation (6) configuré pour arroser les cultures (P) avec de l'eau selon un débit d'eau déterminé en fonction de l'orientation du panneau photovoltaïque par rapport au support.

Description

TITRE : système et un procédé d’agrivoltaïque à irrigation contrôlée
DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un système et un procédé d’agrivoltaïque.
ETAT DE LA TECHNIQUE
L’agrivoltaïque ou « Agri-PV » est un domaine jeune qui mêle agriculture et production électrique photovoltaïque sur une surface commune. Le principe est d’installer sur une surface de production agricole des panneaux photovoltaïques pilotables susceptibles de créer artificiellement de l’ombre et un abri et en même temps de produire de l’électricité.
On connaît du document WO 2011 /047828 A1 un système comprenant un panneau photovoltaïque et un dispositif d’irrigation. En cas de pluie, le panneau photovoltaïque est orienté d’une manière particulière, afin de faciliter la collecte de l’eau de pluie en vue de son utilisation ultérieure pour irriguer des cultures.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un but de l’invention est d’irriguer des cultures d’une manière plus adaptée au besoin des cultures et/ou de besoin de production d’énergie.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect, un système comprenant :
- un support propre à s’étendre au-dessus de cultures,
- un panneau photovoltaïque orientable par rapport au support pour projeter une ombre variable sur les cultures,
- un dispositif d’irrigation configuré pour arroser les cultures avec de l’eau selon un débit d’eau déterminé en fonction d’un angle d’inclinaison de rayons solaires par rapport au panneau photovoltaïque.
Il est par ailleurs proposé, selon un deuxième aspect, un procédé comprenant des étapes de :
- détermination d’un débit d’eau en fonction d’un angle d’inclinaison de rayons solaires par rapport à un panneau photovoltaïque s’étendant au-dessus de cultures, le panneau photovoltaïque étant orientable par rapport au support pour projeter une ombre variable sur les cultures,
- arrosage des cultures avec de l’eau selon le débit d’eau déterminé. Le système selon le premier aspect et le procédé selon le deuxième aspect peuvent chacun comprendre les caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison lorsque cela fait sens.
Préférentiellement, le dispositif d’irrigation est configuré pour déterminer une concentration d’engrais à fournir aux cultures en fonction du débit d’eau déterminé.
Préférentiellement, le dispositif d’irrigation est configuré pour arroser les cultures avec un mélange d’eau et d’engrais dosé selon la concentration d’engrais à fournir aux cultures.
Préférentiellement, le débit d’eau déterminé croît lorsque l’angle d’inclinaison des rayons solaires par rapport au panneau photovoltaïque se réduit ou inversement.
Préférentiellement, il est commandé une orientation du panneau photovoltaïque par rapport au support de sorte que le panneau photovoltaïque respecte une consigne de production d’énergie électrique prédéfinie. Cette commande est par exemple mise en oeuvre par une unité de commande du système selon le premier aspect.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
La figure 1 illustre de façon schématique un système selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 2 est un organigramme d’étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention.
La figure 3 est un ensemble de courbes représentant une quantité de production de culture et une production instantanée d’énergie, en fonction d’un angle formé entre un panneau photovoltaïque et un rayonnement solaire incident.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence à la figure 1 , un système 1 comprend un support 2, un panneau photovoltaïque 4 et un dispositif d’irrigation 6.
Le support 2 est adapté pour s’étendre au-dessus de cultures, c’est-à-dire au moins une plante P. Le support 2 comprend typiquement des pieds propres à être posés sur le sol ou être plantés dans la terre. Le panneau photovoltaïque 4 comprend au moins une cellule photovoltaïque ayant pour fonction de produire de l’énergie électrique lors que la cellule est illuminée par un rayonnement solaire.
Chaque cellule photovoltaïque définit une surface supérieure du panneau photovoltaïque 4, qui est photosensible.
Le panneau photovoltaïque 4 est monté à rotation sur le support 2 autour d’un axe de rotation, de manière à projeter une ombre variable sur les cultures au-dessus desquels s’étend le support 2, comme illustré sur la figure 1. En d’autres termes, l’ombre projetée par le panneau photovoltaïque 4 varie en fonction de la position angulaire du panneau photovoltaïque 4 par rapport au support 2.
L’axe de rotation est typiquement horizontal, c’est-à-dire parallèle à la surface du sol.
Le panneau photovoltaïque 4 est mobile dans une pluralité de positions angulaires.
Cette pluralité de positions peut comprendre une position horizontale, dans laquelle le panneau s’étend verticalement par rapport à la surface du sol, et une position verticale, dans laquelle le panneau s’étend horizontalement par rapport à la surface du sol.
Lorsque le plan du panneau est parallèle à l’angle d’élévation du soleil, l’ombre projetée est minimale. Lorsque le plan du panneau est perpendiculaire à l’angle d’élévation du soleil, l’ombre projetée est maximale.
Le système 1 peut comprendre plusieurs panneaux photovoltaïques 4 conforme à la description qui précèdent, formant ensemble une toiture pour les cultures.
Le système 1 comprend par ailleurs une unité de commande 8 pour commander l’orientation de chaque panneau photovoltaïque 4.
Quand plusieurs panneaux photovoltaïques 4 sont présents, les orientations respectives des panneaux peuvent être identiques (autrement dit, les panneaux peuvent être constamment parallèles les uns aux autres).
L’unité de commande 8 peut être configurée pour orienter chaque panneau photovoltaïque 4 de sorte que le panneau photovoltaïque 4 respecte une consigne de production d’énergie électrique prédéfinie. Par exemple, l’unité de commande 8 peut orienter les panneaux 4 de manière à ce que soit produite par le ou chaque panneau photovoltaïque 4 au moins une quantité d’énergie électrique prédéfinie au cours d’une période de durée prédéfinie.
Le dispositif d’irrigation 6 est configuré pour arroser les cultures P au-dessus desquelles le support 2 s’étend. Le dispositif d’irrigation 6 comprend notamment au moins une canalisation pour acheminer de l’eau depuis un réseau d’eau vers les cultures.
Le dispositif d’irrigation 6 comprend par ailleurs une vanne 10 pour ajuster le débit d’eau fournie aux cultures par la ou chaque canalisation.
Le dispositif d’irrigation 6 comprend par ailleurs un doseur 12 configuré pour mélanger de l’engrais à l’eau en cours d’acheminement vers les cultures.
Le dispositif d’irrigation comprend par exemple un goutte-à-goutte pour fournir l’eau et/ou l’engrais aux cultures, qui est efficace bien que coûteux. En variante, le dispositif d’irrigation comprend un vaporisateur pour vaporiser l’eau et/ou l’engrais sur les cultures.
Le système 1 comprend par ailleurs une unité de commande pour commander la vanne et le doseur, pouvant être identique ou distincte de l’unité de commande 8 du panneau photovoltaïque 4. Dans la suite, on considérera un mode de réalisation dans lequel c’est la même unité de commande 8 qui commande chaque panneau photovoltaïque 4, mais également la vanne et le doseur.
En référence à la figure 2, un procédé mis en oeuvre par le système 1 comprend les étapes suivantes.
L’unité de commande 8 détermine des données représentatives de l’orientation du panneau photovoltaïque 4 (étape 100).
Ces données comprennent par exemple une position angulaire courante du panneau photovoltaïque 4, ou bien un historique de positions angulaires du panneau photovoltaïque 4 au cours d’une période prédéfinie.
En variante, les données représentatives de l’orientation du panneau photovoltaïque comprennent une quantité d’énergie produite par le panneau photovoltaïque au cours d’une période prédéfinie.
A partir de l’historique de positions angulaires du panneau photovoltaïque 4 au cours d’une période prédéfinie, cette période pouvant être exprimée en jours, semaines, mois, années, il est possible de consigner dans une base les données sur la quantité d’énergie produite sur cette période.
L’unité de commande 8 détermine un débit d’eau à fournir aux cultures en fonction des données d’orientations déterminées au cours de l’étape précédente (étape 102). L’unité de commande 8 détermine par ailleurs une concentration d’engrais à fournir aux plantes (par exemple exprimée en grammes par litre). La quantité d’engrais est déterminée d’après le débit d’eau déterminé.
La concentration d’engrais déterminée est propre à satisfaire un besoin des cultures sans le dépasser. De manière générale, plus il y a de soleil, plus la plante a de besoin, donc plus elle absorbe de l’eau plus elle absorbe d’engrais.
Cette quantité d’engrais tient compte du caractère lessivable du sol. En particulier, cette quantité est adapté pour être plus élevée durant les périodes d’irrigation courtes (point de flétrissement) ou à la fin des périodes longues (capacité au champ).
L’unité de commande 8 fournit le débit d’eau calculé à la vanne 10 du système d’irrigation, de sorte que de l’eau soit acheminée jusqu’aux cultures avec ce débit calculé.
L’unité de commande 8 fournit par ailleurs la quantité d’engrais à fournir au doseur 12 du dispositif d’irrigation 6, de sorte que de l’engrais soit fourni aux cultures selon cette quantité. De préférence, cette quantité d’engrais est mélangée au sein du dispositif d’irrigation avec l’eau en cours d’acheminement.
De manière générale, le débit d’eau déterminé par l’unité de commande 8 croît lorsque l’ombre projetée par le panneau photovoltaïque 4 se réduit. Autrement dit, plus le panneau photovoltaïque 4 fait de l’ombre aux cultures, moins le débit d’eau déterminé est élevé.
Pour déterminer la loi de commande en débit utilisée par l’unité de commande, on peut utiliser la méthodologie suivante.
Soit Q(D(t), O(t), I (t)) la fonction de production de culture instantanée fonction de l’occlusion des panneaux solaires et du débit d’eau injecté, où
• D(t) étant le débit d’irrigation à t.
• O(t) étant l’orientation des panneaux solaire par rapport au sol supposée fixe pendant la durée dt.
• I (t) est l’énergie reçue du soleil à l’instant t. Cette énergie dépend de la saison, de l’historique de la météo (nuages). Il est mesuré par ailleurs.
Q, la fonction de production de culture, est une donnée qui peut être consignée dans une base, par exemple selon le type de culture.
Q(D(t),0(t), l(t)).dt est la quantité de production de culture obtenue pendant un temps dt.
Soit P(D(t),0(t), l(t)) la fonction de production instantanée d’énergie, fonction de l’inclinaison des panneaux, de l’énergie reçue et du débit d’eau utilisé par le dispositif d’irrigation. En effet, on pourra par exemple diminuer l’irrigation des cultures si on privilégie la production électrique en diminuant l’ensoleillement des cultures.
On cherche les lois de commandes des panneaux O(t) et de débit D(t).
Le problème général consiste à maximiser f0 Q(D(t), 0(t), I(t)). dt (la quantité de culture produite entre 0 et T) sous la contrainte /Q T P(D(t), O(t), I (t) ) . dt > Pmin.
Car il faut produire un minimum d’électricité Pmin pour une irrigation et une loi de commande donnée du panneau photovoltaïque 4.
Pmin peut être connue à l’avance via les données consignées sur la quantité d’énergie produite, par exemple selon la culture donnée. Les inconnues sont les lois de commande de l’orientation O(t) des panneaux et du débit d’irrigation D(t).
On pourra dans la pratique faire des modèles simplifiés qu’on peut résoudre avec les multiplicateurs de Lagrange : Pmin.
Ce qui donne un système de 3 équations et 3 inconnues : Les lois de commande du débit, de l’orientation des panneaux et l.
Dans un modèle simplifié, soit Q l’angle moyen sur une certaine durée dans laquelle l’angle peut être considéré comme constant que fait le plan du panneau solaire avec l’inclinaison des rayons solaires par rapport à la terre (variable entre les deux solstices), comme représenté en figure 1. Sur cette même durée, D correspond au débit moyen, il est donc aussi considéré constant. On peut souhaiter maximiser la production de la culture Q sur une certaine période sous la contrainte d’obtenir une production électrique P minimum, Pmin.
Supposons que la quantité Q soit proportionnelle à l’irrigation de débit moyen D (donc supposée constante), on peut écrire que sur la période T :
Q~A.D. cos 0 avec 0 < q £ p/2, et où A est une constante. En effet, si Q est proche de 0, il n’y a pas d’effet d’ombre du panneau photovoltaïque 4 et donc la culture est privilégiée. De même, on peut écrire pour la production électrique :
P~B. sin0 avec 0 < q £ p/2. En effet, la production électrique est maximale pour des panneaux solaires orthogonaux au flux solaire.
Une solution consiste alors à résoudre le système suivant : r Q~A. D. cos Q p~Pmax. sm9 ³ Pmin
Sont représentées en figure 3 deux courbes illustrant les valeurs P et Q en fonction de l’angle Q, dans un mode de réalisation, ici l’évolution de l’angle est représentée sur une période T qui correspond à celle d’une journée.
Dans ce mode de réalisation, la solution du système est un intervalle d’angle [qpiίh,p/ 2 ] possible pour respecter la contrainte de production d’énergie minimum, Pmin.
Pour cela, une fois Pmin fixé, l’angle Qmin est déduit, permettant aussi de déduire Qmin, la production de culture.
Une fois l’angle Qmin choisi, on pourra calculer le débit minimum d’irrigation Dmin. On a par exemple :
Qmin
Dmin~(
A. cos 9min )
Ensuite, un débit moyen d’irrigation D est déduit, D étant supérieur à Dmin, et satisfait aux contraintes de Qmin et Pmin.
Le débit d’eau calculé par l’unité de commande peut également dépendre d’autres données d’entrée, par exemple :
• la capacité au champ : il s’agit d’une quantité maximale d’eau que peut contenir le sol (selon sa composition, son inclinaison etc.)
• le point de flétrissement des cultures, qui, comme son nom l’indique dépend du type de culture. Un bon système d’irrigation doit se situer au-delà du point de flétrissement et en deçà de la capacité au champ.
En particulier, le débit d’irrigation peut être modulé de manière à profiter des zones d’ombre pour irriguer à la capacité au champ (et stopper une fois celle-ci atteinte) et en même temps irriguer les zones éclairées avec une périodicité T qui permet de situé en plein soleil toujours au-delà du point de flétrissement de la plante. L’heure de la journée peut également être prise en compte pour le calcul du débit d’eau. En effet, des cultures ont besoin de spectre lumineux différents (plutôt bleu le matin et plutôt rouge le soir) mais le spectre rouge les fait brûler ; il faut donc irriguer davantage en présence d’un tel spectre rouge. Le procédé et le système décrits ci-dessus trouvent avantageusement application pour irriguer des cultures ne nécessitant pas de labourage (par exemple : café, salade, chou, fraises).

Claims

REVENDICATIONS
1. Système (1) comprenant :
- un support (2) propre à s’étendre au-dessus de cultures (P),
- un panneau photovoltaïque (4) orientable par rapport au support pour projeter une ombre variable sur les cultures (P),
- un dispositif d’irrigation (6) configuré pour arroser les cultures (P) avec de l’eau selon un débit d’eau déterminé en fonction d’un angle d’inclinaison de rayons solaires par rapport au panneau photovoltaïque.
2. Système selon la revendication 1 , dans lequel le dispositif d’irrigation (6) est configuré pour déterminer une concentration d’engrais à fournir aux cultures en fonction du débit d’eau déterminé.
3. Système selon la revendication 2, dans lequel le dispositif d’irrigation (6) est configuré pour arroser les cultures avec un mélange d’eau et d’engrais dosé d’après la concentration d’engrais à fournir aux cultures.
4. Système selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le débit d’eau déterminé croît lorsque l’angle d’inclinaison des rayons solaires par rapport au panneau photovoltaïque se réduit, ou lorsque l’angle d’inclinaison des rayons solaires par rapport au panneau photovoltaïque augmente.
5. Système selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant une unité de commande (8) configurée pour commander une orientation du panneau photovoltaïque par rapport au support de sorte que le panneau photovoltaïque respecte une consigne de production d’énergie électrique prédéfinie.
6. Procédé comprenant des étapes de :
- détermination (100) d’un débit d’eau en fonction d’un angle d’inclinaison de rayons solaires par rapport à un panneau photovoltaïque s’étendant au-dessus de cultures, le panneau photovoltaïque étant orientable par rapport au support pour projeter une ombre variable sur les cultures,
- arrosage (102) des cultures avec de l’eau selon le débit d’eau déterminé.
7. Procédé selon la revendication 6, comprenant la détermination d’une concentration d’engrais à fournir aux cultures en fonction du débit d’eau déterminé.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel les cultures sont arrosées avec un mélange d’eau et d’engrais dosé d’après la concentration d’engrais à fournir aux cultures.
9. Procédé selon l’une des revendication 6 à 8, dans lequel le débit d’eau déterminé croît lorsque l’angle d’inclinaison des rayons solaires par rapport au panneau photovoltaïque se réduit, ou lorsque l’angle d’inclinaison des rayons solaires par rapport au panneau photovoltaïque augmente.
10. Procédé selon l’une des revendications 6 à 9, comprenant une commande d’orientation du panneau photovoltaïque par rapport au support de sorte que le panneau photovoltaïque respecte une consigne de production d’énergie électrique prédéfinie.
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