FR2876839A1 - Panneau photovoltaique semi-transparent avec film actif commutable pour le controle du flux solaire - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un panneau solaire photovoltaïque à haute valorisation énergétique, dont une partie de la surface est perméable à la lumière : ce panneau-vitrage permet de capter l'énergie solaire sur des capteurs photovoltaïques tout en assurant une maîtrise du rayonnement électromagnétique incident qui ne produit pas d'électricité. En effet, les composants utilisés permettent le contrôle actif du rayonnement solaire dans le visible et éventuellement dans l'infrarouge qui est transmis à travers ou à coté de la zone de capteurs photovoltaïques.Une particularité du dispositif suivant l'invention réside dans le fait qu'il n'est fait appel à aucun composant mécanique, ceci limitant de façon drastique les sources de pannes et la maintenance du système.L'invention est un élément particulièrement destiné à la construction pour des bâtiments, et pouvant constituer l'ensemble ou s'intégrer dans une toiture, une baie, ou une façade.
Description
-1 DESCRIPTION
La présente invention concerne un panneau photovoltaïque partiellement perméable à la lumière pouvant être installé en paroi de bâtiments, destiné à la production d'énergie électrique et qui de plus permet le contrôle de l'éclairage naturel intérieur grâce à un film actif commutable capable de réguler le flux solaire incident et ses effets.
On connaît les panneaux photovoltaïques qui permettent de transformer directement le rayonnement solaire en électricité. Ces panneaux qui s'apparentent le plus souvent à un produit verrier sont et seront de plus en plus fréquemment employés comme éléments constitutifs de parois de bâtiments. Outre la production électrique, ils peuvent en effet assurer des fonctions de clos, de couvert, mais aussi d'éclairement naturel quand on leur confère par construction une certaine transparence. Cette transparence peut être obtenue soit par une sorte de porosité créée à la fabrication des surfaces photovoltaïques, soit plus couramment en créant des espaces entre les cellules photovoltaïques qui le constituent.
Toutefois, l'usage de panneaux photovoltaïques comme vitrage, c'est à dire assurant aussi une fonction de transmission de la lumière, peut générer des nuisances; en effet de tels panneaux devant par nature rester insolés, toute occultation extérieure devient contre-productive. Le flux énergétique du rayonnement solaire passant dans les zones perméables à la lumière peut générer des phénomènes gênants tels l'éblouissement, plus précisément l'éclairement trop important à certaines heures ou bien encore l'échauffement par effet de serre.
Classiquement on pourrait pour corriger ces effets recourir à l'usage de stores intérieurs, dont la pose et les manoeuvres génèreraient des coûts élevés d'installation et de maintenance. La quantité de pièces mécaniques à mettre en oeuvre dans cette solution la rend surtout difficilement réalisable pour de grandes surfaces. Par ailleurs de tels dispositifs se comportant comme des capteurs thermiques, ils ne résolvent en rien le problème du réchauffement intérieur des bâtiments.
D'autres dispositions appliquées à de tels vitrages ont fait l'objet de descriptions dans les brevets FR2673329 et US5254179(1993), consistant à moduler des espaces, à réaliser des gorges ou des perforations selon des règles précises, techniques particulièrement difficiles.
Or on voit apparaître sur le marché les vitrages intelligents qui apportent un filtre solaire sélectif et réversible: par une commande, le vitrage passe progressivement du transparent à l'opaque, du transmissif au réfléchissant. C'est un film actif commutable qui confère au vitrage cette nouvelle fonction.
En réalisant des panneaux photovoltaïques semi-transparents doublés suivant l'invention d'au moins un film actif commutable de vitrage intelligent, on obtient un produit nouveau permettant d'améliorer le confort et le rendement énergétique des bâtiments. En effet, l'usage de vitrages suivant l'invention permet de supprimer les inconvénients cités précédemment en autorisant la modulation de la quantité de rayonnement transmis: il devient possible d'occulter tout ou partie du rayonnement extérieur.
De fait, le dispositif selon l'invention concentre dans un seul élément, outre les capteurs photovoltaïques, une partie fonctionnelle non mécanisée permettant la maîtrise du rayonnement traversant, et en corrélation celle du rayonnement réfléchi. Cette commande, manuelle ou asservie, génère une variation tout-ou-rien ou proportionnelle en fonction des différentes variantes de construction du dispositif suivant l'invention.
La partie active est constituée d'au moins un film actif commutable. Le caractère commutable du film lui confère la possibilité de modification des propriétés optiques du vitrage sous l'effet d'une commande de nature par exemple électrique, ou thermique, ou chimique. Il confère donc au produit la maîtrise recherchée des ondes électromagnétiques incidentes.
Selon différents modes de réalisation, le film actif commutable pourra générer des fonctions particulières liées au type de film choisi. Ainsi, et à titre d'exemple, des films actifs commutables à base de cristaux liquides cholestériques ou non cholestériques, ou à base de particules en suspension, ou des films à base de produits électrochromes ou thermochromes pourront être utilisés.
Le brevet W003015189 décrit une application mettant en présence ces deux composants, mais elle est restreinte à l'usage d'un élément photoactif inséré entre deux éléments conducteurs et pour lequel l'usage de l'élément photovoltaïque se limite à l'alimentation de l'élément photoactif. Ce panneau n'est pas destiné à la production d'énergie électrique autre que l'auto-alimentation du système, et n'a pas pour objet la réalisation de panneaux photovoltaïques semitransparents au sens de la présente invention.
Un panneau supplémentaire, de préférence transparent, pourra être adjoint au dos du dispositif suivant l'invention. Ce panneau permettra de délimiter un volume utilisable pour des fonctions d'isolation ou de convection.
A titre d'exemple, un mode de réalisation est illustré par le schéma fig. 1: Le panneau photovoltaïque (1) comporte des cellules photovoltaïques (2) disposées sur un verre en ménageant des zones perméables à la lumière. Le panneau (3) comportant les zones de film actif commutable (4) avec leurs connexions électriques (5) est assemblé par feuilletage avec le panneau (1). Le panneau (6) est assemblé par exemple avec des intercalaires de façon à définir un volume d'air avec le composé (1)+(3).
Le dispositif selon l'invention supprime de nombreuses opérations de chantier et autorise une réalisation aisée suivant les procédés et machines usuelles dans les industries de transformation du verre plat. Les technologies les plus favorablement utilisées pourront être le feuilletage, le laminage, le collage, le complexage.
Claims (14)
1. Panneau solaire photovoltaïque partiellement perméable à la lumière comportant au moins un film actif commutable permettant de modifier la propagation du rayonnement solaire traversant 2. Dispositif selon la revendication 1 où le ou les films actifs commutables recouvrent l'intégralité d'au moins une face du vitrage.
3. Dispositif selon la revendication 1 où le ou les films actifs commutables sont disposés sur au moins une face du vitrage sans en couvrir toute sa surface.
4. Dispositif selon la revendication 3, où le ou les films actifs commutables sont disposés au droit de zones perméables à la lumière ménagées dans les panneaux photovoltaïques.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, où la commutation du film actif modifie les performances du vitrage en transmission du rayonnement solaire.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où la commutation du film actif modifie les performances du vitrage en réflexion du rayonnement solaire.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où la commutation du film actif modifie les performances du vitrage en absorption du rayonnement solaire.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'activation du film commutable est obtenue par une commande électrique.
9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la commande électrique du film actif commutable comporte un dispositif permettant d'assurer une gradation manuelle des effets recherchés, ce dispositif étant favorablement un potentiomètre.
10. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la commande électrique du film actif commutable comporte un dispositif permettant d'asservir cette commande à des facteurs extérieurs, cet effet étant le plus favorablement obtenu par l'usage de capteurs et le traitement électronique des valeurs capturées.
11. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la commande électrique du film actif commutable comporte un dispositif permettant d'asservir cette commande à un dispositif chronologique.
12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce que la commande électrique des zones de film commutable est actionnée par un système automatisé permettant la prise en compte simultanée de paramètres selon un algorithme préalablement établi et géré par ledit système automatisé.
13. Dispositif selon les revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'activation du film commutable se fait par une commande thermique.
14. Dispositif selon les revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'activation du film commutable se fait par une commande lumineuse.
t5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par la présence d'un panneau au dos de la face exposée au rayonnement solaire, disposé à une distance non nulle et définissant ainsi un volume d'air confiné.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par la présence d'un panneau au dos de la face exposée au rayonnement solaire, disposé à une distance non nulle, et définissant ainsi un volume d'air ventilé.
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