FR2941074A1 - Systeme d'acquisition de donnees de production et d'environnement de production d'energie - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un système d'acquisition de données de production d'énergie. Le système selon l'invention se caractérise en ce qu'il comprend : une pluralité de dispositifs locaux de production d'énergie ; un ou plusieurs capteurs locaux aptes à mesurer des valeurs locales de paramètres directement ou indirectement fonction de la quantité d'énergie solaire reçue ou produite par lesdits dispositifs locaux ; une pluralité de serveurs locaux pour l'enregistrement de données caractéristiques des mesures desdites valeurs et la transmission de telles données ; des moyens de stockage de données centralisés et distants, pour le stockage des données transmises par les serveurs locaux ; un premier réseau de communication pour la transmission des données de mesure locales aux serveuis locaux ; et un second réseau de communication pour la transmission des données des serveurs locaux aux moyens de stockage centralisés.

Description

SYSTEME D'ACQUISITION DE DONNEES DE PRODUCTION ET D'ENVIRONNEMENT DE PRODUCTION D'ENERGIE
La présente invention concerne un système d'acquisition et de traitement de données de production d'énergie. Elle concerne plus particulièrement un tel système comprenant des dispositifs locaux de production d'énergie électrique. On connait plusieurs types de dispositifs locaux susceptibles de produire de l'énergie électrique. Certains dispositifs, plus particulièrement visés dans le cadre de l'invention, produisent de l'énergie électrique à partir de sources d'énergie dites propres ou renouvelables. Il s'agit, dans un premier exemple, d'énergie solaire, produite au moyen de panneaux photovoltaïques ou de panneaux dits thermiques. Il s'agit, dans un second exemple, d'énergie éolienne, produite au moyen de turbines adaptées. Il s'agit, dans un troisième exemple, d'énergie hydroélectrique, produite au moyen de turbines hydroélectriques. La plupart de ces dispositifs de production d'énergie sont construits de manière à maximiser la production d'énergie électrique. Notamment, certains dispositifs solaires sont aptes à suivre la course du soleil. Ces dispositifs sont alors dits dispositifs de poursuite solaire. De tels dispositifs de poursuite solaire, connus de l'art antérieur, permettent l'orientation continue des panneaux solaires face au soleil, en vue d'augmenter la production en énergie par exemple du type électrique. En pratique, le marché des dispositifs de poursuite solaire s'est développé de façon quasi-exclusive sur le marché des fermes industrielles de production. Dans de telles fermes, ces dispositifs concentrent généralement les rayonnements solaires, pour la production d'énergie.
A ce jour, il n'existe pas de système pour l'acquisition et le traitement de données de production d'énergie en particulier électrique, qui soit fiable et permette de récolter des données dans de vastes zones géographiques pouvant s'étendre à des régions, des pays voire au monde entier.
Pourtant, l'acquisition et le traitement de telles données pourraient permettre, en particulier, d'obtenir une meilleure connaissance de l'environnement de production d'énergie dans des zones géographiques étendues et, avantageusement, à partir de cette connaissance, de prédire la production d'énergie et améliorer, de manière subséquente, l'exploitation de cette énergie.
Compte tenu de ce qui précède, l'invention a pour objet un système d'acquisition et de traitement de données de production d'énergie, caractérisé en ce qu'il comprend :
une pluralité de dispositifs locaux de production d'énergie ;
un ou plusieurs capteurs locaux aptes à mesurer des valeurs locales de paramètres fonction de la quantité d'énergie reçue ou produite par lesdits dispositifs locaux ;
une pluralité de serveurs locaux pour l'enregistrement de données caractéristiques des mesures desdites valeurs et la transmission de telles données ; des moyens centralisés et distants de stockage de données obtenues par la pluralité de serveurs locaux ;
un premier réseau de communication pour la transmission des données de mesure locales aux serveurs locaux ; et un second réseau de communication pour la transmission des données des serveurs locaux auxdits moyens centralisés et distants. De manière avantageuse, - les dispositifs locaux sont des dispositifs orientables de poursuite solaire munis de panneaux solaires et lesdites valeurs sont des valeurs de paramètres d'ensoleillement ; - les dispositifs locaux sont des dispositifs comprenant un support de panneaux mobile portant au moins un panneau solaire, au moins trois vérins, et au moins trois rotules, chaque rotule étant solidaire, d'une part, du support de panneaux mobile et, d'autre part, de la tige des vérins, et en ce que ledit support de panneaux mobile est, d'une part, déplaçable en translation et, d'autre part, orientable selon la position respective des tiges desdits au moins trois vérins ; - les dispositifs locaux sont des dispositifs installés sur des bâtis ou intégrés à de tels bâtis d'habitation résidentielles ; - les panneaux solaires sont des panneaux photovoltaïques ; - les capteurs sont des capteurs de rayonnement, de courant, de tension ou de température, de sorte que les valeurs des mesures effectuées par lesdits capteurs sont des valeurs de rayonnement, de courant, de tension ou de température ; - les dispositifs sont pilotés par une carte de pilotage et en ce que les moyens de stockage centralisés sont associés à un serveur, et en ce que le serveur analyse les données stockées de manière à améliorer le pilotage des dispositifs ; - les données transmises au sein du réseau sont chiffrées ; - le système comporte en outre une base de dpnnées centrale, et les moyens de stockage des données sont reliés à ladite base de données centrale au sein d'un réseau de transmission de données ; et - les données transmises au sein du réseau sont chiffrées.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description non limitative qui va suivre, et au regard des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 présente les différents moyens mis en 5 œuvre dans un système selon l'invention ; - le figure 2 montre un dispositif de poursuite solaire, pour la mise en œuvre d'un système selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 3 présente un ensemble de bases de 10 données pour la mise en œuvre du système selon l'invention ;et - la figure 4 illustre la coopération de ces moyens dans un système selon l'invention. Le système d'acquisition et de traitement de données 15 de production d'énergie selon l'invention comprend une pluralité de dispositifs locaux 10 de production d'énergie. De tels dispositifs locaux 10 sont par exemple des dispositifs de poursuite solaire, des éoliennes, des 20 turbines hydroélectrique. De manière gér rale, il s'agit de tous dispositifs aptes à produite une énergie électrique dite propre. Dans un mode de mise en œuvre préféré selon l'invention, les dispositifs 10 sont des dispositifs 25 solaires. Dans ce cas, et ainsi que cela est plus particulièrement montré à la figure 2, ces dispositifs 10 sont par exemple des dispositifs comprenant un support d'ancrage 11 sur bâti, intégré à un bâti ou fixé au sol, un support 12 de panneaux solaires 13, au moins trois 30 vérins 14, et des rotules 15, actives ou passives, associées auxdits vérins 14. Le support 12 surplombe le support 11 et les panneaux 13, portés par le support 12, sont déplaçables en translation et orientables selon la position des vérins 14, et grâce aux rotules 15.
En pratique, Les panneaux solaires 13 sont notamment des panneaux photovoltaïques ou des panneaux thermiques. Il peut s'agir toutefois de tous panneaux destinés à capter l'énergie du soleil. Ces panneaux sont de ce fait susceptibles de remplir le rôle de miroir, pour la concentration de l'énergie solaire en vue de la récupération de cette énergie, comme cela est le cas dans des fermes industrielles de production de l'art antérieur.
Une pluralité de dispositifs 10 selon l'invention est disposée sur un site de production particulier et on a une pluralité de sites comportant chacun une pluralité de dispositifs. Les sites de production sont par exemple, mais non limitativement, des résidences particulières ou d'habitations collectives. Sur chacun des sites de production, le système selon l'invention comprend en outre un ou plusieurs capteurs locaux 20 aptes à mesurer des valeurs de paramètres qui sont directement ou indirectement fonction de la quantité d'énergie reçue par les dispositifs locaux 10. Lorsque les dispositifs 10 sont des dispositifs solaires, il s'agit alors notamment de capteurs de rayonnement, de courant, de tension ou de température. Plus particulièrement, lorsque les panneaux 13 sont des panneaux photovoltaïques, les valeurs mesurées de paramètres constituent des données de production ou d'environnement de production d'électricité. Les capteurs 20 sont reliés à des cartes 70 d'acquisition de données par des moyens de connexion quelconques par exemple filaires. Ces cartes 70 ont avantageusement en outre une fonction de pilotage des vérins 14 auxquels elles sont reliées. De surcroît, le système selon l'invention comprend une pluralité de serveurs locaux 30 pour l'enregistrement de données caractéristiques des mesures des valeurs des paramètres d'ensoleillement réalisées localement au moyen des capteurs 20 et la transmission de telles données. En pratique, on a un serveur 30 par site de production. Par ailleurs, le système selon l'invention comprend des moyens 40 centralisés de stockage et de traitement des données transmises par les serveurs locaux 30. Ces moyens 40 ne sont pas situés à proximité des sites de production. Cela est les cas, bien évidemment, lorsque les sites de productions sont épars sui une vaste zone géographique. Les moyens 40 sont susceptibles d'être mis en place à un endroit quelconque dans le monde. Enfin, le système selon l'invention comprend un premier réseau 50 de communication pour la transmission des données de mesure locales acquises par les cartes 70 aux serveurs locaux 30 et un second réseau 60 de communication pour la transmission des données des serveurs locaux 30 aux moyens 40 de stockage et de traitement centralisés, les données circulant au sein dudit second réseau 60 étant avantageusement sécurisées, par exemple, au moyen d'un algorithme de chiffrement. Ainsi, chaque serveur local 40 est en outre relié à la carte 70, en particulier aux fonctions intégrées de pilotage de ladite carte, dans le but de réaliser le pilotage des vérins 14 et par suite de contrôler l'orientation des panneaux 13. Bien entendu, lorsque les dispositif locaux sont des dispositifs du type éolienne ou turbine hydroélectrique, alors, la carte est susceptible de commander d'autres éléments desdits dispositifs tels que, par exemple, ]'orientation de l'éolienne voire une déplacement de la turbine, si cela s'avère opportun. Les réseaux locaux 50, présents sur chaque site de production, sont par exemple des réseau locaux câblés du type Ethernet, USB, ou des réseaux fonctionnant par courant porteur, ou encore, des réseaux sans fil par exemple GSM, GPRS, UMTS ou HSPDA. Le second réseau 60 est par exemple le réseau Internet. L'énergie produite par les dispositifs 10 d'un même site de production est transmise à un ou plusieurs onduleurs 80 dont les paramètres notamment fonction de la puissance électrique acquise sont transmis à au moins une carte 81 d'acquisition des paramètres onduleurs, pour une transmission au serveur local 30, puis aux moyens central 40. L'énergie elle-même est par exemple envoyée dans le réseau de distribution d'électricité 82. Ainsi que cela apparaît à la figure 3, les moyens 40 de stockage et de traitement centralisés sont avantageusement reliés, au moyens d'un réseau de transmission adapté, à une base de données centrale 90.
Dans un exemple de réalisation du système selon l'invention, les moyens 40 de stockage de traitement centralisés constituent une base de données nationale et la base de données centrale est un base de données centrale 90 est une base de données mondiale. La base de données nationale 40 est reliée à la base de données centrale 90 par un réseau de transmissioi de données 100 dans lequel les données transitent de manière sécurisée par des clés de chiffrement gérées par exemple par une autorité de certification 110 indépendante. Dans cette exemple, une pluralité de nations ou d'états comportent chacun une base de données nationale 9D et toutes ces bases 40 sont reliées à la base 90 au sein du réseau 100 dans lequel les données transitent de manière sécurisée. Ainsi que cela est illustré à la figure 4, le système selon l'invention comprend une pluralité de sites comprenant chacun des dispositifs de poursuite solaires locaux. Dans l'exemple de cette figure, deux sites on été schématisés, un premier site comportant des dispositifs locaux 1 et un second site comportant des dispositifs locaux 2. On notera toutefois, qu'en pratique, le système selon l'invention assure la gestion de nombreux sites, allant jusqu'à plusieurs dizaines voire plusieurs centaines. Les dispositifs locaux de chacun des sites de la figure 2 sont associés à des capteurs. Il s'agit des capteurs 1 pour le site 1 et des capteurs 2 pour le site 2. Ces capteurs effectuent des mesures de valeurs de paramètres qui sont fonction, directement ou indirectement, de l'ensoleillement. Ces valeurs, acquises par les cartes mentionnées ci-dessus, sent transmises au sein du réseau local, aux serveurs locaux. Il s'agit du serveur local 1 pour ce qui concerne les données acquises par les capteurs 1 et du serveur local 2, en ce qui concerne les données acquises par les capteurs 2. Les données acquises, et transmises aux serveurs locaux 1 et 2, sont éventuellement traitées par lesdits serveurs. Elles sont ensuite transmises, par le second réseau, à des moyens de stockage et de traitement centralisés. En définitive, ces moyens centralisent toutes les données provenant de tous les serveurs locaux. Une base de données centralisée est ainsi construite. Cette base constitue dans un exemple une base de dcnnées climatique du rayonnement solaire au sol, construite à partir des données de production des centrales photovoltaïques. En effet, chaque cellule photovoltaïque produit de l'électricité en fonction de ses caractéristiques et du rayonnement solaire qu'elle reçoit. La base de données centralisée est par exemple une base nationale.
Ces données sont alors avantageusement traitées au niveau des moyens d'acquisition et de traitement centralisés, ou dans des moyens associés à ces moyens centralisés, notamment dans la base de données centrale, par exemple mondiale. Les résultats de ces traitements sont ensuite susceptibles d'être utilisés pour, par exemple, le pilotage des dispositifs locaux. A cet effet, les moyens centralisés transmettent des instructions de pilotage des dispositifs locaux, aux serveurs locaux. Bien entendu, ces instructions sont particulières à chaque site en fonction notamment des conditions d'ensoleillement locales. Les instructions transmises au serveur local 1 seront différentes des instructions transmises au serveur 2, car les sites associés à ces serveur locaux sont différents, et l'ensoleillement à l'endroit de ces sites. Des indicateurs agrégés sont avantageusement construits à partir de l'ensemble des données reçues et stockées par les moyens d'acquisition et de traitement centralisés ou centraux. Dans un exemple, ces indicateurs visent à apporter une information relative à l'offre et à la demande en énergie, et à la prédiction de cette offre et demande dans un souci d'aider à mi{ux informer les acteurs des échanges de matières premières énergétiques ou des instances nationales ou internationales. Il s'agit là notamment de mesurer le poids de la production des énergies renouvelables dans la production et la consommation globale des nations concernées, par la diminution des gaz à effet de serre. Les indicateurs agrégés prennent éventuellement en compte des paramètres qui ne sont pas des paramètres qui dérivent des données de production ou d'environnement de production issues de sources d'énergie renouvelables. Ces paramètres sont par exemple des paramètres qui ont trait à la consommation d'énergie électrique dans une zone déterminée, ou même, d'autres ressources énergétiques telles que les énergies fossiles.
Le système selon l'invention comprend préférentiellement un ou plusieurs systèmes experts de production destinés notamment à assuzer une Gestion Technique Centralisée (GTC). De tels systèmes experts sont adossés à la base de données centrale. Un GTC permet, pour une centrale de production donnée, suivant ses caractéristiques de production et à partir de l'analyse des données : - de prévoir et de détecter les pannes des moyens locaux du système selon l'invention, - de mesurer et de prévoir la production de la centrale considérée à une date donnée ; - de fournir aux opérateurs utilisant encore majoritairement des ressources fossiles, des données temps réels et des indicateurs leur permettant d'adapter leur niveau de production, voire d~ prévenir des dis fonctionnements. Des économies d'échelles substantielles sont susceptibles d'être réalisées, en diminuant notamment le risque de surconsommation de ressources céjà rares.
Un objectif selon l'invention est de reconstruire pour chaque unité d'électricité produite par une entité à fixer (cellule, panneau, champ photovoltaïque, ...), le rayonnement auquel elle a été soumise pendant une unité de temps t, et ainsi obtenir une estivation fiable et dynamique temps réel, du rayonnement sol ire sur l'entité précitée. A cet effet, le base de données spécifique, disjointe de la base centrale, est accessible et administrable au moyen du second réseau cu type Internet.
Elle permet l'acquisition temps réel des données de rayonnement au sol reconstruites à partir historiques et des paramètres de production. Une de ces applications du système selon l'invention a pour objet le maillage d'une zone à surveiller pour par exemple analyser l'évolution dynamique da rayonnement et par suite celle des terres arables de la zone. D'autres objectifs concernent l'Établissement de cartes dynamiques où le gradient du rayonnement dans une zone donnée pourra éventuellement être olservé et mesuré, pour des analyses micro climatique dans la zone.
Le système selon l'invention met avantageusement en œuvre une Gestion de la ProductiolL Assistée par Ordinateur (GPAO) appliquée à la production d'énergie solaire notamment photovoltaïque.
Le système selon l'invention met en outre avantageusement en œuvre un progiciel de Gestion Technique Centralisée (Système Expert) permettant de prévoir et de détecter les pannes, dE mesurer et de prévoir (prédire) la production de la centrale considérée à une date donnée. Ainsi, il est possible d'améliorer la prévision et la prédiction de la production d'électricité d'origine photovoltaïque pour chaque prcducteur concerné par le développement d'un. Le système selon l'invention permet de ce fait d'assurer une prédiction de la production pour chaque site de production en fonction de l'historique et de l'environnement de production. L'invention permet en outre d'optimiser la maintenance des parcs photovoltaïques et Sécuriser le parc photovoltaïque, par le développement de systèmes experts. L'invention permet l'accès et l'exploitation des données du marché résidentiel, déployé sui une surface potentiellement beaucoup plus importante que celle utilisée pour le marché professionnel. De plus, couvrent majoritairement les zones de vie.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Système d'acquisition de données de production d'énergie, caractérisé en ce qu'il comprend : une pluralité de dispositifs ]ocaux (10) de production d'énergie ; un ou plusieurs capteurs locaux (20) aptes à mesurer des valeurs locales de paramètres directement ou indirectement fonction de la quantité d'énergie reçue ou produite par lesdits dispositifs locaux ; une pluralité de serveurs locaux (30) pour l'enregistrement de données caractéristiques des mesures desdites valeurs et la transmission de telles données ; des moyens (40) de stockage de données centralisés et distants, pour le stockage des données transmises par les serveurs locaux ; un premier réseau (50) de communication pour la transmission des données de mesure locales aux serveurs locaux ; et un second réseau (60) de commun cation pour la transmission des données des serveurs 1)caux aux moyens 20 de stockage centralisés.
  2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dispositifs locaux (10) sont des dispositifs orientables de poursuite solaire munis de panneaux 25 solaires (13) et en ce que lesdites \aleurs sont des valeurs de paramètres d'ensoleillement.
  3. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dispositifs locaux (10) sont des dispositifs 30 comprenant un support de panneaux mobile (12) portant au moins un panneau solaire (13), au moins trois vérins (15), et au moins trois rotules (14), chaque rotule étant solidaire, d'une part, du support de panneaux mobile et,d'autre part, de la tige des vérins, et en ce que ledit support de panneaux mobile est, d'une paît, déplaçable en translation et, d'autre part, orientable selon la position respective des tiges desdits au moins trois vérins.
  4. 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce que les dispositifs locaux (10) sont des dispositifs installes sur des bâtis ou intégrés à de tels bâtis d'habitation résidentielles.
  5. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les panneaux solaires (13) sont des panneaux photovoltaïques.
  6. 6. système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les capteurs (20) sont des capteurs de rayonnement, de courant, de tension ou de température, de sorte que les valeurs des mesures effectuées par lesdits capteurs sont des valeurs de rayonnement, de courant, de tension ou de température.
  7. 7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs (10) sont pilotés par une carte de pilotage E,t en ce que les moyens de stockage centralisés sont associés à un serveur, et en ce que le serveur analyse les données stockées de manière à améliorer lE pilotage des dispositifs.
  8. 8. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dcnnées transmises au sein du réseau (60) sont chiffrées.
  9. 9. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une base de données centrale (90), et en ce que les moyens (40) de stockage des données sont reliés à ladite base de données centrale (90) au sein d'un réseau de transmission de données (100).
  10. 10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que les données transmises au sein du réseau (100) 10 sont chiffrées.
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