FR2963720A1 - Agricultural and photovoltaic-based electricity production device for e.g. market gardening and producing electricity simultaneously, has downpipes running parallel to posts without hindering crops, and supplying rain water to water reserve - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPTION La structure de l'économie agricole, qui rend son avenir incertain, conduit l'ensemble de ses partenaires intervenant dans l'économie rurale à envisager une nouvelle approche de l'agriculture française dans le cadre des orientations des politiques publiques : à savoir assurer une production de qualité pour des consommateurs de plus en plus en exigeants , une alimentation saine, une production respectueuse de l'environnement , une protection de la biodiversité et la préservation des ressources en eau. DESCRIPTION The structure of the agricultural economy, which makes its future uncertain, leads all of its partners involved in the rural economy to consider a new approach to French agriculture in the context of public policy guidelines: namely to ensure quality production for increasingly demanding consumers, healthy eating, environmentally friendly production, protection of biodiversity and preservation of water resources.
Ces différents points ont fait l'objet de différentes mesures prises par le gouvernement à travers l'objectif terres 2020. Il faut préciser également que le monde rural doit impérativement optimiser l'usage du foncier agricole dans la perspective de rendre multifonctionnel le foncier mis à disposition aux exploitants agricoles. Dans cette optique, il a été nécessaire de travailler cette question en privilégiant les innovations techniques potentiellement brevetables afin de rendre pleinement compatible l'activité agricole avec la production d'énergie. Les innovations techniques en la matière ont toujours été conduites par des personnes dont l'activité agricole est considérée comme accessoire à la production d'énergie alors que le concept est présenté ci-dessous met l'agriculture au coeur de la croissance verte. These various points have been the subject of various measures taken by the government through the 2020 land target. It should also be noted that the rural world must imperatively optimize the use of agricultural land in order to make multifunctional land provision to farmers. With this in mind, it was necessary to work on this issue by focusing on potentially patentable technical innovations in order to make agricultural activity fully compatible with energy production. Technical innovations in this area have always been led by people whose agricultural activity is considered incidental to energy production whereas the concept is presented below puts agriculture at the heart of green growth.
Compte des fonctions économiques, écologiques et environnementales de l'activité agricole et dans un souci de préserver les espaces périurbains voire ruraux, il a été nécessaire de pousser la réflexion sur la conciliation de l'activité agricole et la production d'électricité d'origine photovoltaïque au sol sans artificialiser ni compromettre la destination agricole originelle de la parcelle. Taking into account the economic, ecological and environmental functions of agricultural activity and in order to preserve peri-urban and even rural areas, it was necessary to push the reflection on the reconciliation of agricultural activity and the production of electricity of origin. Photovoltaics on the ground without artificializing or compromising the original agricultural destination of the plot.
Il existe actuellement des systèmes de production d'énergie d'origine photovoltaïque sur les bâtiments industriels disposant d'une surface de toit souvent très réduite. Il existe aussi un autre système qui répond à l'exigence de préservation de la biodiversité s'inscrivant dans les démarches menées par les apiculteurs suite aux récentes observations de perte massive de colonies d'abeilles. Photovoltaic energy production systems currently exist on industrial buildings with often very small roof areas. There is also another system that meets the requirement to preserve biodiversity as part of the efforts of beekeepers following recent observations of massive losses of bee colonies.
L'état de la technique antérieure est le concept de la brise soleil, pouvant être considéré comme utile pour l'intelligence de l'invention et pour l'établissement du rapport de recherche. Les attentes sociétales en matière de consommation de produits agricoles de qualité, labellisés voire labellisés issu d'une agriculture écologiquement intensive ainsi que l'urgence à produire de l'électricité verte, d'origine photovoltaïque sont d'actualité. En ce sens le Grenelle de l'environnement incite les entreprises à innover pour prendre en compte ces attentes sociétales. A ce jour les centrales au sol installées peuvent être du type ombrière permettant l'activité pastorale pour des animaux de petites tailles. L'utilisation de la parcelle agricole étant alors réduite , au mieux, à celle d'un pâturage naturel , aléatoire et bien entendu non maitrisé ni convenablement valorisé du fait des 1 2963720 -2-, The state of the prior art is the concept of the solar breeze, which can be considered useful for the intelligence of the invention and for the establishment of the research report. Societal expectations regarding the consumption of quality agricultural products, labeled or labeled from an ecologically intensive agriculture as well as the urgency to produce green electricity, of photovoltaic origin are topical. In this sense, the Grenelle de l'environnement encourages companies to innovate to take into account these societal expectations. So far installed ground power plants can be of the shade type allowing pastoral activity for small animals. The use of the agricultural parcel is then reduced, at best, to that of a natural pasture, random and of course not mastered nor appropriately valued because of the fact that the land is 1 2963720 -2-,
intérêts disproportionnés de la production énergie au détriment de l'activité agricole d'origine. La parcelle équipée en panneaux photovoltaïques est de fait artificialisée ; les panneaux étant disposés au plus à 1,2 m du sol rendent impossible une exploitation agricole optimisée. 5 Le but de la présente invention consiste à travailler des parcelles agricoles sous ensoleillement atténué favorable au développement de cultures n'exigeant pas un apport hydrique important tout en permettant de maintenir une production agricole de bon rendement et de bonne qualité. 10 II s'agit d'une structure de production agricole optimisée. A ce jour, compte tenu de l'état de la technique, cette invention est susceptible d'application industrielle. Le but de la présente invention est de remédier à cette pratique qui consiste à implanter uniquement des centrales photovoltaïques sur les terres à vocation agricole en ne permettant aux exploitants agricoles de diversifier leurs sources de revenus tirées de 15 leur activité agricole principale en les associant avec une activité de production d'énergie d'origine photovoltaïque. Jusqu'ici, la filière photovoltaïque s'intéresse, aussi, aux bâtiments à usage agricole. Cette innovation va permettre de rendre moins onéreuse la charge fixe du foncier et de rendre nulle ainsi l'emprise en terme de surface des projets de centrales photovoltaïques sur les terrains à destination agricole. 20 Cet objectif est atteint avec ce système comprenant : Sur une surface, la culture des plantes aromatiques, médicinales et des produits maraîchers ; tout comme certaines cultures de plantes à graine de courte tige, de hauteur maximale de 1 m. Et sur la même surface , une pluralité d'éléments qui permettent de produire de 25 l'électricité d'origine photovoltaïque dans de bonnes conditions environnementales , de salubrité et de sécurité humaine tout en gardant un niveau de productivité agricole similaire à celui d'un mode de culture communément pratiqué. Les panneaux de partielle transparence sont fixés en portrait sur une structure 30 métallique sous forme de tables inclinées et implantées parallèlement les unes aux autres sur toute la longueur de la parcelle exposée plein sud , entre 2 et 5 m au dessus du sol permettant la récupération des eaux de pluie (4) dont l'écoulement est assuré sans rupture sur toute la longueur des panneaux sur le rampant. Des gouttières sont fixées en leurs parties basses. Les descentes d'eau pluviales longent les pieds supports 35 de la structure et alimentent, par pente naturelle, la réserve d'eau via les conduites enterrées(3). De cette réserve d'eau, un circuit sous pression alimente les systèmes automatiques d'arrosage des cultures et de sécurité incendie sur détection de fumée sélective ; le système d'aspersion d'eau agit à intensité variable (débit et pression du 2963720 - 3 disproportionate interests in energy production to the detriment of the agricultural activity of origin. The parcel equipped with photovoltaic panels is artificialized; the panels being placed at most 1.2 m from the ground make an optimized farm operation impossible. The object of the present invention is to work agricultural plots under reduced sunlight favorable to the development of crops that do not require a significant water intake while allowing to maintain agricultural production of good yield and good quality. This is an optimized agricultural production structure. To date, given the state of the art, this invention is susceptible of industrial application. The object of the present invention is to remedy this practice which consists in implanting only photovoltaic plants on agricultural land by not allowing farmers to diversify their sources of income from their main agricultural activity by associating them with a farm. photovoltaic energy production activity. So far, the photovoltaic sector is also interested in buildings for agricultural use. This innovation will make it possible to make the fixed charge of the land less expensive and to make zero in the surface area of photovoltaic power plant projects on agricultural land. This objective is achieved with this system comprising: On a surface, the cultivation of aromatic plants, medicinal plants and market garden products; as well as certain crops of short-stemmed seedlings, with a maximum height of 1 m. And on the same surface, a plurality of elements that make it possible to produce electricity of photovoltaic origin in good environmental, health and human safety conditions while maintaining a level of agricultural productivity similar to that of a culture method commonly practiced. Partially transparent panels are fixed in portrait on a metal structure in the form of inclined tables and implanted parallel to each other along the entire length of the parcel facing south, between 2 and 5 m above the ground allowing recovery of rainwater (4) whose flow is assured without breaking over the entire length of the panels on the rampant. Gutters are fixed in their lower parts. The rainwater flumes along the support legs 35 of the structure and feed, by natural slope, the water supply via the buried pipes (3). From this water supply, a pressurized circuit feeds automatic crop irrigation and fire safety systems on selective smoke detection; the water spraying system acts at variable intensity (flow and pressure of 2963720 - 3
circuit d'alimentation selon qu'il s'agisse de l'arrosage des cultures sous et entre les panneaux ou de l'intervention en sécurité incendie(2)). La commande de l'aspersion d'eau se fait par détection de l'humidité et en sécurité par des détecteurs de fumée implantés sous les panneaux. Cette détection étant 5 neutralisée avec temporisation lors des passages momentanés des engins agricoles. Tout arrêt prolongé des engins de culture conduit à l'arrêt des moteurs (sécurité sur l'engin). Les mises en culture sont faites à l'aide d'engins agricole de haut rendement 10 énergétique et performant, équipé de système de reconnaissance tu type GPS ,programmé pour limiter l'évolution dans une zone strictement délimitée empêchant tout risque de collision et de dégradations des installations fixes. Les gaz d'échappement réduites en leur minimum seront orientés à l'horizontal pour éviter tout risque d'incendie. 15 La culture sera réalisée par bande jusqu'à 8,90m de largeur. Le type de culture étant déterminé par la nature du sol et les luminosités constatées sous l'installation. L'emploi de produits phytosanitaires chimiques sera prohibé au profit du désherbage mécanique et ou thermique. La chaine d'intervention sera la plus complète possible depuis le triage et le 20 conditionnement des semences, la culture des plans jusqu'à la transformation finale la plus élaboré (triage, séchage, broyage, distillation pour l'huile essentielle et conditionnement in situ). Les raccordements électriques entre les câbles sous gaines enterrées. Tout ceci 25 permettant de faire passer les engins agricoles pour exploiter le fonds. Les voies de circulation ont une largeur minimum de 5,5 m afin de permettre le passage des engins agricoles, des véhicules de secours, ainsi que des véhicules de maintenance. Ces voiries sont de préférence extérieures au champ photovoltaïque pour augmenter la surface agricole utile. Elles permettent aussi le passage des réseaux 30 électriques et des réseaux d'eau, afin de limiter les tranchées passant sous la zone mise en culture. L'invention est un système adapté à une mise en culture avec une gestion raisonnée et efficiente de l'eau de pluie récupérée et redistribuée sans apport supplémentaire en eau 35 par irrigation ; tout en assurant une implantation optimisée de panneaux photovoltaïques sur la même parcelle. Feeding system depending on whether watering crops under and between the panels or fire safety intervention (2). The control of water spraying is done by moisture detection and safety by smoke detectors installed under the panels. This detection being neutralized with delay during the momentary passage of agricultural machinery. Any prolonged stop of the cultivation machinery leads to the shutdown of the engines (safety on the machine). The cultivations are made using agricultural machines of high efficiency 10 energetic and efficient, equipped with reconnaissance system you type GPS, programmed to limit the evolution in a strictly delimited area preventing any risk of collision and damage fixed installations. The exhaust gases reduced to their minimum will be oriented horizontally to avoid any risk of fire. The cultivation will be carried out in strips up to 8.90m wide. The type of crop is determined by the nature of the soil and the luminosity found under the installation. The use of chemical pesticides will be prohibited in favor of mechanical and thermal weeding. The intervention chain will be as complete as possible from sorting and packaging the seeds, growing the plans to the most elaborate final processing (sorting, drying, grinding, distillation for the essential oil and in situ conditioning. ). Electrical connections between cables under buried ducts. All this allows the agricultural machinery to be used to exploit the fund. The traffic lanes have a minimum width of 5.5 m to allow the passage of agricultural machinery, emergency vehicles, as well as maintenance vehicles. These roads are preferably outside the photovoltaic field to increase the useful agricultural area. They also allow the passage of electrical networks and water networks, to limit the trenches passing under the cultivated area. The invention is a system adapted to culturing with rational and efficient management of rainwater recovered and redistributed without additional water supply by irrigation; while ensuring an optimized implementation of photovoltaic panels on the same plot.
Le Grenelle de l'Environnement ainsi que l'artificialisation croissante des terres agricoles ont nécessité une innovation conduisant à divulguer ce système agricole potentiellement brevetable. The Grenelle Environment Forum and the growing artificialisation of agricultural land have required innovation leading to the disclosure of this potentially patentable agricultural system.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront encore dans la description ci après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatifs : - La figure 1 représente le dispositif de l'invention la culture peut se faire en bandes sur la pleine surface de la parcelle. - La figure 2 Le détecteur d'incendie et le pulvérisateur d'eau sont implantés sous les panneaux. La figure 3 représente le réseau d'eau de pluie récupérée est enterré et de section progressive. La figure 4 montre la descente d'eau des gouttières au réseau de récupération enterré. - La figure 5 précise les positions relatives des tables de panneaux photovolaiques entre elles. - La figure 6 illustre le systéme de rétention d'eau auquel est raccordé le réseau de récupération d'eau enterré. Other features and advantages of the invention will appear in the following description. In the accompanying drawings given by way of non-limiting example: - Figure 1 shows the device of the invention the culture can be done in strips on the full surface of the plot. - Figure 2 The fire detector and the water sprayer are located under the panels. Figure 3 shows the network of rainwater recovered is buried and progressive section. Figure 4 shows the descent of water from the gutters to the buried recovery network. FIG. 5 specifies the relative positions of the photovoltaic panel tables with each other. - Figure 6 illustrates the water retention system which is connected to the buried water recovery network.
Le système conciliant la production d'énergie renouvelable à l'activité agricole sur un même espace selon l'invention comprend en référence à la figure 1 une zone de production, une installation de panneaux photovoltaïques créant une zone ombrée qui favorise la croissance des plantes aromatiques et médicinales et autres cultures bien déterminées. The system that reconciles the production of renewable energy with agricultural activity on the same space according to the invention comprises, with reference to FIG. 1, a production zone, a photovoltaic panel installation creating a shaded zone that promotes the growth of aromatic plants. and medicinal and other well-defined cultures.
Dans le cadre de notre concept, les centrales photovoltaïques sont implantées sur des terres agricoles ou horticoles, sur les centres d'enfouissement technique ou sur des friches industrielles. Le principe de l'innovation s'appuie sur les piliers du développement durable, à savoir l'économie, l'environnement et le sociétal. Les différentes parties constituant le système seront expliquées dans les paragraphes suivants. La figure ci-dessous illustre l'innovation développée en expliquant comment rendre possible l'association de l'activité agricole et l'activité de production d'énergie propre, à travers les moyens employés pour la valorisation de la culture et les études effectuées sur les installations photovoltaïques pour définir le type de cultures adéquat à chaque parcelle. As part of our concept, photovoltaic plants are located on agricultural or horticultural lands, on landfill sites or on brownfields. The principle of innovation is based on the pillars of sustainable development, namely the economy, the environment and society. The different parts of the system will be explained in the following paragraphs. The figure below illustrates the innovation developed by explaining how to make possible the association of agricultural activity and the activity of clean energy production, through the means used for the valorization of the culture and the studies carried out on photovoltaic installations to define the type of crop that is appropriate for each plot.
Il ne s'agit pas de soustraire à l'agriculture les terres arables de bonne valeur agronomique, mais plutôt de rendre économiquement viables des parcelles immobilisées en tant que vieilles jachères, carrières et sablières bien exposées mais quasiment impossibles à travailler ou ne pouvant être utilisées pour les animaux et ne constituant pas une viabilité économique réelle. It is not a question of removing arable land of good agronomic value from agriculture, but rather of making economically viable plots immobilized as old fallow land, quarries and well-exposed sand pits but practically impossible to work or not being able to use. for animals and not constituting real economic viability.
Le concept intègre le développement et la valorisation de l'activité agricole et/ou horticole, en proposant des projets innovants et en développant des partenariats durables avec les organismes professionnels agricoles afin de mettre l'agriculture au coeur de la croissance verte. The concept integrates the development and enhancement of agricultural and / or horticultural activity, proposing innovative projects and developing sustainable partnerships with professional agricultural organizations in order to put agriculture at the heart of green growth.
L'invention est un système qui est caractérisé par les types de culture suivants : - Les plantes aromatiques et médicinales (PAM) - Les plantes pour les graines de semences - Le maraichage ; par exemple : l'asperge sur les terrains sablonneux et ou alluvionnaires des remblaiements de sablières et des vallées. - Les plantes à courte tige (1 mètre maximum) Le choix de la culture sur la parcelle va dépendre du potentiel agronomique du sol, de la luminosité sous les panneaux photovoltaïques, de la période de maturité des plantes et des conditions météorologiques. - Gestion de la culture : Elle consiste à optimiser l'espace dédié à l'activité agricole, en tenant compte de l'ensoleillement du terrain après études sur la trajectoire du soleil. > La gestion efficiente de l'eau pluviale, avec : - Le développement d'un système de récupération d'eau de pluie - L'acheminement de cette eau vers des réserves dédiées à la rétention d'eau (Les plus naturelles possibles. Une marre ou bassins végétalisés par exemple) - La redistribution sous pression de cette eau pour l'arrosage de la culture et la sécurité incendie. La gestion de l'eau nous permettra d'utiliser une eau naturelle sans calcaire pour notre 25 exploitation agricole et nous évitera de pomper dans les nappes phréatiques pour l'arrosage des cultures. - Utilisation des engins agricoles intégrant les nouvelles technologies pour: 30 - Répondre aux différentes contraintes de l'agriculture - Améliorer la productivité - Rentabiliser l'exploitation agricole - Sécuriser l'installation photovoltaïque Dans notre système, outre l'assistance visuelle, les engins utilisés doivent : 35 - Eviter les différents incidents avec les installations photovoltaïques - Avoir un guidage automatique, quel que soit le modèle du véhicule The invention is a system which is characterized by the following types of culture: - aromatic and medicinal plants (PAM) - plants for seed seeds - market gardening; for example: asparagus on sandy and alluvial soil fillings of sand pits and valleys. - Short-stemmed plants (1 meter maximum) The choice of the crop on the plot will depend on the agronomic potential of the soil, the brightness under the photovoltaic panels, the period of maturity of the plants and weather conditions. - Management of the culture: It consists of optimizing the space dedicated to the agricultural activity, by taking into account the sunshine of the ground after studies on the trajectory of the sun. > The efficient management of rainwater, with: - The development of a rainwater recovery system - The transport of this water to reserves dedicated to water retention (The most natural possible. fed up or vegetated basins for example) - The redistribution under pressure of this water for the irrigation of the culture and the fire safety. Water management will allow us to use natural, limestone-free water for our farm and we will avoid pumping into groundwater for crop irrigation. - Use of agricultural machinery incorporating new technologies to: 30 - Meet the different constraints of agriculture - Improve productivity - Make farming profitable - Secure the photovoltaic system In our system, in addition to visual assistance, the machines used must: 35 - Avoid different incidents with photovoltaic installations - Have automatic guidance, whatever the model of the vehicle
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- Piloter l'ouverture et la fermeture des sections des rampes pulvérisations - Commander le guidage de l'outil tracté dans toutes les conditions de visibilité - Faciliter le travail quelque soit la configuration du terrain - Obtenir la meilleure précision (Source d'économie) - Gagner en temps et diminuer les intrants - Economiser le carburant afin de moins polluer Pour répondre à toutes ces exigences, on utilisera un système, de haute précision, de barre de guidage agricole avec la technologie GPS. > Installation d'un système sophistiqué pour la détection d'incendie, détectant en même temps la fumée, les flammes et la chaleur. Le système de détection de l'incendie sera autonome et totalement automatisé. En cas de détection d'un début de feu, un message est envoyé vers un système de sécurité d'incendie qui transmet un appel d'alerte au service d'intervention local contre les incendies .Le dispositif dédié à l'augmentation du débit et de la pression de l'eau d'aspersion des cultures se déclenche pour atténuer les flammes, en attendant l'arrivée des secours.20 - Control the opening and closing of sections of the spray ramps - Control the guidance of the towed tool in all visibility conditions - Facilitate the work whatever the configuration of the terrain - Get the best precision (Source of economy) - Save time and reduce inputs - save fuel for less pollution To meet all these requirements, use a system, high precision, agricultural guidance bar with GPS technology. > Installation of a sophisticated system for fire detection, simultaneously detecting smoke, flames and heat. The fire detection system will be autonomous and fully automated. In case of detection of a start of fire, a message is sent to a fire safety system that transmits an alert call to the local fire service. The device dedicated to increasing the flow and the pressure of the crop sprinkling water is triggered to mitigate the flames, waiting for the arrival of help.20
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