FR2969866A1 - Installation photovoltaique et procede permettant de delivrer, a partir d'un rayonnement solaire, un courant et/ou une tension electrique continu optimal et constant au cours du temps - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une installation photovoltaïque comprenant : - des cellules photovoltaïques (2) et/ou des groupes de cellules photovoltaïques configurés pour délivrer en sortie un courant et/ou une tension électrique continu lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement solaire incident, et - un générateur (4) configuré pour délivrer un courant et/ou une tension électrique alternatif à partir du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par les cellules photovoltaïques (2) et/ou lesdits groupes de cellules photovoltaïques, le rendement dudit générateur étant maximal lorsque la valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, délivré par lesdites cellules photovoltaïques et/ou lesdits groupes de cellules photovoltaïques est comprise entre une valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et une valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », caractérisée en ce quelle comprend en outre, pour chaque cellule photovoltaïque (2), ou chaque groupe de cellules photovoltaïques, un moyen de réglage (6) pour augmenter ou réduire ou conserver la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par ladite cellule photovoltaïque ou ledit groupe de cellules photovoltaïques, de manière à ce que ladite valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, soit comprise entre la valeur inférieure « linf respectivement « Uinf et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup ».
Description
INSTALLATION PHOTOVOLTAÏQUE ET PROCEDE PERMETTANT DE DELIVRER, À PARTIR D'UN RAYONNEMENT SOLAIRE, UN COURANT ET/OU UNE TENSION ÉLECTRIQUE CONTINU OPTIMAL ET CONSTANT AU COURS DU TEMPS. Description 10 Domaine technique de l'invention. L'invention a pour objet une installation photovoltaïque et un procédé permettant de délivrer, à partir d'un rayonnement solaire, un courant et/ou une tension électrique continu optimal et constant au cours du temps.
L'invention concerne le domaine technique des installations permettant la production d'électricité et plus particulièrement des installations photovoltaïques destinées à équiper des habitations ou des bâtiments industriels. État de la technique. On connait des installations photovoltaïques (100), comme celle schématisée sur la figure 1, permettant la production d'énergie électrique. Ces 25 installations photovoltaïques (100) comportent généralement : - des cellules photovoltaïques (101) configurées pour délivrer en sortie un courant et/ou une tension électrique continu lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement solaire incident, et - un générateur (102) configuré pour délivrer un courant et/ou une tension 30 électrique alternatif à partir du courant et/ou de la tension électrique continu 15 20 - 2
délivré par les cellules photovoltaïques. Ce générateur (102) est relié à un réseau électrique de distribution (103) de manière à permettre la revente du courant et/ou de la tension électrique produit à une société tierce exploitant ledit réseau électrique de distribution.
Cependant, le rendement d'une installation photovoltaïque (100) fluctue au cours du temps, différents paramètres pouvant induire, temporairement ou irrémédiablement, des pertes de puissance au niveau des cellules photovoltaïques (101), et entrainant la chute du rendement de ladite installation.
En particulier on peut distinguer : - les pertes engendrées par l'ombre formée sur les cellules photovoltaïques (101) par un environnement du type arbres, montagnes, murs, bâtiments, ou autres, ladite ombre réduisant la surface d'absorption desdites cellules photovoltaïques, - les pertes engendrées par la poussière ou les saletés déposées à la surface des cellules photovoltaïques (101) réduisant l'absorption de ces dernières ; ces pertes peuvent engendrer une diminution de 3% à 6 % du rendement de l'installation photovoltaïque (100), - les pertes angulaires ou spectrales, les cellules photovoltaïques (101) étant spectralement et angulairement sélectives, la variation du spectre solaire et de l'inclinaison du rayonnement solaire au cours d'une journée affecte le courant et/ou la tension électrique généré par lesdites cellules photovoltaïques ; ces pertes augmentent avec la quantité de poussière et de saleté déposée sur la surface desdites cellules photovoltaïques, - les pertes par élévation de la température des cellules photovoltaïques (101), le rendement desdites cellules photovoltaïques pouvant chuter de 0.4% par degré supérieur à leur température nominale de fonctionnement (en général 25°C) ; la température desdites cellules photovoltaïques dépendant à la fois de l'irradiation incidente, de la température ambiante et de la vitesse du vent. En pratique, les pertes par élévation de température peuvent faire chuter le rendement de l'installation photovoltaïque (100) de 5% à 14%. - 3
- les pertes dues au vieillissement des cellules photovoltaïques (102), leur puissance crête diminuant au cours du temps de l'ordre de 1% par an, soit 10% après 10 ans et 20% après 20 ans.
En outre, le générateur (102) fonctionne avec un rendement maximal lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par les cellules photovoltaïques (101) est comprise entre une valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et une valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup ». Or, les pertes de puissance, temporaires ou permanentes au niveau des cellules photovoltaïques (101), génèrent une fluctuation de la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu que lesdites cellules photovoltaïques délivrent, entrainant de ce fait une dégradation significative du rendement du générateur (102).
Face à cet état de fait, l'invention a pour principal objectif de fournir une installation photovoltaïque configurée pour produire un courant, respectivement une tension, électrique continu optimal et constant au cours du temps.
L'invention a également pour objectif de fournir une installation photovoltaïque de conception simple, facile d'utilisation et peu onéreuse.
Divulgation de l'invention.
La solution proposée par l'invention est une installation photovoltaïque comprenant : - des cellules photovoltaïques et/ou des groupes de cellules photovoltaïques configurés pour délivrer en sortie un courant et/ou une tension électrique continu lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement solaire incident, et - un générateur configuré pour délivrer un courant et/ou une tension électrique alternatif à partir du courant et/ou de la tension électrique continu 2969866 -4
délivré par lesdites cellules photovoltaïques et/ou lesdits groupes de cellules photovoltaïques, le rendement dudit générateur étant maximal lorsque la valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, délivré par lesdites cellules photovoltaïques et/ou lesdits groupes de cellules photovoltaïques est comprise 5 entre une valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et une valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup ».
Cette installation est remarquable en ce qu'elle comprend en outre, pour chaque cellule photovoltaïque ou chaque groupe de cellules photovoltaïques, 10 un moyen de réglage pour augmenter ou réduire ou conserver la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par ladite cellule photovoltaïque ou ledit groupe de cellules photovoltaïques, de manière à ce que ladite valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, soit comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur 15 supérieure « Isup », respectivement « Usup ».
Ainsi, l'installation photovoltaïque est capable faire varier la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par les cellules photovoltaïques ou les groupes de cellules photovoltaïques, de manière à ce 20 que ladite valeur soit comprise dans l'intervalle de fonctionnement optimal du générateur, en dépit des pertes de puissances temporaires ou permanentes desdites cellules photovoltaïques et/ou desdits groupes de cellules photovoltaïques. Dès lors, le rendement du générateur est maximal et le courant électrique, respectivement la tension, électrique produite par 25 l'installation photovoltaïque est optimale et constante au cours du temps.
D'autres caractéristiques techniques avantageuses de l'invention sont listées ci-dessous, ces différentes caractéristiques pouvant être considérées seules ou en combinaison, indépendamment des caractéristiques techniques 30 remarquables définies ci-dessus. - 5
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention permettant d'effectuer un réglage rapide et précis de la valeur du courant électrique continu, respectivement de la tension, électrique continue, délivré par la cellule photovoltaïque ou le groupe de cellules photovoltaïques, un moyen de réglage comprend : - un moyen pour mesurer la valeur du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque ou le groupe de cellules photovoltaïques, et - un moyen de connexion configuré pour connecter la cellule photovoltaïque 10 ou le groupe de cellules photovoltaïques : o au générateur lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », o à un élévateur de courant, respectivement de tension, lorsque la valeur 15 du courant, respectivement de la tension, mesurée est inférieure à la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », ledit élévateur de courant, respectivement de tension, étant relié au générateur, et étant configuré pour délivrer un courant, respectivement une tension, électrique continu dont la valeur est comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement 20 « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », à partir du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque ou le groupe de cellules photovoltaïques, o à un abaisseur de courant, respectivement de tension, lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est supérieure à la valeur 25 supérieure « Isup », respectivement « Usup », ledit abaisseur de courant, respectivement de tension, étant relié au générateur, et étant configuré pour délivrer un courant, respectivement une tension, électrique continu dont la valeur est comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », à partir 30 du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque ou le groupe de cellules photovoltaïques. 2969866 -6 Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention permettant de rendre autonome le fonctionnement de l'élévateur de courant, respectivement de tension, et l'abaisseur de courant, respectivement de tension, ces derniers 5 sont alimentés en électricité par une ou plusieurs cellules photovoltaïques et/ou un ou plusieurs groupes de cellules photovoltaïques.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention permettant de réaliser de façon précise, simple et rapide les mesures d'intensités et/ou de tensions, le moyen pour mesurer la valeur du courant respectivement de la tension électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque ou le groupe de cellules photovoltaïques se présente sous la forme d'un ampèremètre, respectivement un voltmètre, connecté à ladite cellule photovoltaïque ou audit groupe de cellules photovoltaïques.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention permettant au moyen de connexion d'être réactif et de s'autogérer, ledit moyen de connexion se présente sous la forme d'un circuit électrique équipé d'un ou plusieurs interrupteurs configurés pour connecter la cellule photovoltaïque ou le groupe de cellules photovoltaïques au générateur, ou à l'élévateur de courant, respectivement de tension, ou à l'abaisseur de courant, respectivement de tension, ledit ou lesdits interrupteurs étant commandés par une unité de commande.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention permettant d'obtenir un rendement optimum de l'installation photovoltaïque, cette dernière comprend un élévateur de courant, respectivement de tension, et/ou un abaisseur de courant, respectivement de tension, pour chaque cellule photovoltaïque ou groupe de cellules photovoltaïques.30 - 7
Selon une variante de réalisation permettant d'obtenir un rendement satisfaisant de l'installation photovoltaïque tout en réduisant le nombre de composants électroniques utilisés, ladite installation photovoltaïque comprend un nombre « n1 » d'élévateurs de courant, respectivement de tension, et/ou un nombre « n2 » d'abaisseurs de courant, respectivement de tension, inférieurs au nombre de cellules photovoltaïques et/ou groupes de cellules photovoltaïques, l'unité de commande étant configurée pour commander la connexion : - aux élévateurs de courant, respectivement de tension, les « n1 » cellules photovoltaïques et/ou groupes de cellules photovoltaïques délivrant les valeurs de courant, respectivement de tension, électrique continu les plus petites, - aux abaisseurs de courant, respectivement de tension, les « n2 » cellules photovoltaïques (2) et/ou groupes de cellules photovoltaïques délivrant les valeurs de courant, respectivement de tension, électrique continu les plus grandes.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention permettant d'agencer les composants électroniques des moyens de réglages dans un milieu protégé contre les sources de chaleur, les cellules photovoltaïques et/ou les groupes de cellules photovoltaïques sont agencés sur un ou plusieurs panneaux photovoltaïques, l'ensemble des moyens de réglages étant agencé à l'intérieur d'un boitier déporté.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention permettant de réduire l'encombrement de l'installation, les cellules photovoltaïques et/ou les groupes de cellules photovoltaïques sont agencés sur un ou plusieurs panneaux photovoltaïques, chaque moyen de réglage étant intégré au panneau photovoltaïque sur lequel est agencé la cellule photovoltaïque ou le groupe de cellules photovoltaïques, pour laquelle ou lequel ledit moyen de réglage augmente ou réduit ou conserve la valeur du courant, - 8
respectivement de la tension, électrique continue que ladite cellule photovoltaïque ou ledit groupe de cellules photovoltaïques délivre.
Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention permettant de revendre à une société tierce l'électricité délivrée par le générateur, l'installation comprend un moyen pour connecter le générateur à un réseau électrique de distribution.
Un autre aspect de l'invention concerne un procédé pour délivrer un courant et/ou une tension électrique alternatif à partir d'un rayonnement solaire, dans lequel : - des cellules photovoltaïques et/ou des groupes de cellules photovoltaïques délivrent en sortie un courant et/ou une tension électrique continu lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement solaire incident, et - un générateur délivre un courant et/ou une tension électrique alternatif à partir du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par lesdites cellules photovoltaïques et/ou lesdits groupes de cellules photovoltaïques, le rendement dudit générateur étant maximal lorsque la valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, délivré par lesdites cellules photovoltaïques et/ou lesdits groupes de cellules photovoltaïques est comprise entre une valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et une valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », - pour chaque cellule photovoltaïque ou chaque groupe de cellules photovoltaïques un moyen de réglage augmente ou réduit ou conserve la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque ou le groupe de cellules photovoltaïques, de manière à ce que ladite valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, soit comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup ».30 Description des figures. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement une installation photovoltaïque de l'art antérieur, - la figure 2 représente schématiquement un premier exemple de réalisation de l'installation photovoltaïque objet de l'invention comprenant un moyen de réglage par cellule photovoltaïque, - la figure 3 représente schématiquement un deuxième exemple de réalisation de l'installation photovoltaïque objet de l'invention comprenant un moyen de réglage par groupe de cellules photovoltaïques, - la figure 4 représente schématiquement un troisième exemple de réalisation de l'installation photovoltaïque objet de l'invention comprenant des moyens de réglage pour des groupes de cellules photovoltaïques et des moyens de réglage individuels pour d'autres cellules photovoltaïques. - la figure 5 représente schématiquement un quatrième exemple de réalisation de l'installation photovoltaïque objet de l'invention comprenant un élévateur de courant, respectivement de tension et un abaisseur de courant respectivement de tension pour chaque groupe de cellules photovoltaïques, - la figure 6 représente schématiquement un cinquième exemple de réalisation de l'installation photovoltaïque objet de l'invention comprenant un nombre « n1 » d'élévateurs de courant, respectivement de tension, et un nombre « n2 » d'abaisseurs de courant, respectivement de tension, inférieurs au nombre de groupes de cellules photovoltaïques. 9 Modes de réalisation de l'invention. 2969866 -10-
En se rapportant aux figures 2 à 6, l'installation photovoltaïque (1) objet de l'invention comprend des cellules photovoltaïques (2) ou des groupes de cellules photovoltaïques (2') configurés pour délivrer en sortie un courant et/ou une tension électrique continu lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement solaire 5 incident. Les cellules photovoltaïques (2) sont généralement constituées de semi-conducteurs à base de silicium (Si), de sulfure de cadmium (CdS), de tellurure de cadmium (CdTe), etc. Elles se présentent généralement sous la forme de fines feuilles, rondes ou carrées, dont les dimensions (côté, diamètre) varient du millimètre à plusieurs centimètres. Ces feuilles sont prises en 10 sandwich entre deux contacts métalliques, pour une épaisseur variant de plusieurs microns à quelques millimètres. Les cellules photovoltaïques (2) peuvent également être multi-jonctions, c'est-à-dire être composées de différentes couches qui permettent de convertir différentes parties du spectre du rayonnement solaire et ainsi d'obtenir de meilleurs rendements. Les cellules 15 photovoltaïques (2) peuvent également combiner des couches de polymères semi-conductrices avec des nanofils de silicium sous forme d'un tapis de 3 mm d'épaisseur améliorant l'absorption du rayonnement solaire incident. Les cellules photovoltaïques (2) sont reliées entre elles, en série ou en parallèle par l'intermédiaire d'un circuit électrique. 20 Les cellules photovoltaïques (2) et/ou les groupes de cellules photovoltaïques (2') peuvent être agencés sur un ou plusieurs panneaux photovoltaïques (3). Ces derniers se présentant sous la forme d'une plaque en métal, en plastique, ou autres, sur laquelle sont fixés les cellules 25 photovoltaïques (2) et/ou les groupes de cellules photovoltaïques (2'). Les panneaux photovoltaïques (3) peuvent avoir une forme carrée, rectangulaire, hexagonale, circulaire, etc. Leur surface peut varier de 50 cm2 à plusieurs m2. Une couche anti-reflet peut être appliquée à la surface des panneaux photovoltaïques (3) de manière à assurer une bonne absorption du 30 rayonnement solaire. Les panneaux photovoltaïques (3) sont destinés à être installés, en série ou en parallèle, sur des supports fixés au sol, sur des toits, sur des murs, etc.
Sous l'effet du rayonnement solaire incident, les cellules photovoltaïques (3), seules et/ou par groupe, délivrent de l'énergie électrique sous la forme d'un courant et/ou d'une tension électrique continu. Ainsi, comme schématisé sur les figure 2 à 6, et de manière à ce que ce courant et/ou cette tension électrique continu soit utilisable pour l'alimentation d'appareils électriques de type électroménagers, informatiques, ou autres, l'installation photovoltaïque (1) comprend également un générateur (4) configuré pour délivrer un courant et/ou une tension électrique alternatif à partir du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par les cellules photovoltaïques (2) et/ou les groupes de cellules photovoltaïques (2'). En pratique, le rendement du générateur (4) est maximal lorsque la valeur du courant (1), respectivement de la tension (U), électrique continu délivré par les cellules photovoltaïques (2) et/ou les groupes de cellules photovoltaïques (2') est comprise entre une valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et une valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup ». En pratique, linf = OA, Isup = environ 100A, et Uinf = OV, Usup = environ 3000V.
Le générateur (4) se présente sous la forme d'un onduleur de tension ou d'intensité. Il comporte généralement un boitier de forme parallélépipédique, cylindrique, ou autres, intégrant un circuit électronique ayant une architecture en pont et constitué d'interrupteurs électroniques tels que les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT), des transistors de puissance, des thyristors, ou autres, ainsi que de tout autre composant électronique convenant à l'homme du métier. Le générateur (4) peut également comporter une résistance interne formée par un ou plusieurs composants électroniques du type résistances, potentiomètre, rhéostat, thermistor, varistance, etc. 2969866 -12-
De manière à permettre l'exploitation du courant respectivement de la tension, électrique alternatif produit, l'installation photovoltaïque (1) comprend un moyen pour connecter le générateur (4) à un réseau électrique de distribution (5). Ce moyen se présente généralement sous la forme d'un 5 compteur électrique configuré pour mesurer la quantité de courant et/ou de tension électrique délivré au réseau électrique de distribution (5). Le compteur électrique se présente généralement sous la forme d'un boitier intégrant des composants électroniques ou électromécaniques. Il peut comporter un affichage mécanique ou digital permettant de quantifier la puissance électrique 10 délivrée au réseau électrique de distribution (5) par le générateur (4). Ainsi quantifiée, la puissance électrique peut être facturée et vendue.
De manière à protéger, le réseau électrique de distribution (5) ainsi que les appareils électriques qui y sont branchés, le générateur (4) peut être équipé 15 d'un moyen automatique de découplage du réseau. Ce dernier est équipé d'un interrupteur mécanique ou électronique permettant au générateur (4) de se déconnecter instantanément du réseau électrique auquel il est connecté lorsque se produit une chute de tension. Une chute de tension peut par exemple être due à un dysfonctionnement du générateur (4), des cellules 20 photovoltaïques (2), ou de tout autre moyen de l'installation photovoltaïque (1). Le générateur (4) peut également être équipé d'un moyen de protection contre la délivrance de courant et/ou de tension électrique continu de manière à éviter la détérioration des appareils électriques connectés en aval dudit générateur.
25 En se référant aux figures 2 à 6, et de sorte que le rendement dudit générateur soit maximal et que donc le courant et/ou la tension électrique produite par l'installation photovoltaïque (1) soit optimal et constant au cours du temps, ladite installation photovoltaïque comprend en outre, pour chaque cellule photovoltaïque (2) et/ou chaque groupe de cellules photovoltaïques (2'), un 30 moyen de réglage (6). Ce dernier est configuré pour augmenter ou réduire ou conserver la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu 2969866 -13-
délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou ledit groupe de cellules photovoltaïques (2'), de manière à ce que ladite valeur dudit courant (1), respectivement de ladite tension (U), soit comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », 5 respectivement « Usup », ci-après nommé intervalle de fonctionnement.
En pratique, et comme représenté sur les figures 5 et 6, lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2') est trop 10 petite, on augmente la valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, au moyen d'un élévateur (7) de courant, respectivement de tension. Ce dernier est configuré pour délivrer un courant, respectivement une tension, électrique continu dont la valeur est comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement 15 « Usup », à partir du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2'). L'élévateur (7) de courant, respectivement de tension, se présente sous la forme un circuit électronique comportant des diodes, des condensateurs, ou tout autre composant électronique convenant à l'homme du métier. Il peut être 20 agencé à l'intérieur d'un boitier de forme parallélépipédique, cylindrique, ou autres. En pratique, l'élévateur (7) de courant, respectivement de tension, est relié au générateur (4) de manière à délivrer le courant, respectivement une tension, électrique continu audit générateur après augmentation de sa valeur. L'élévateur (7) de courant, respectivement de tension, peut être alimenté en 25 électricité par une ou plusieurs cellules photovoltaïques (2) et/ou un ou plusieurs groupes de cellules photovoltaïques (2') de l'installation photovoltaïque (1), ou encore par un circuit électrique d'alimentation annexe.
De façon analogue, lorsque la valeur du courant, respectivement de la 30 tension, électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2') est trop grande, on diminue la valeur dudit 2969866 -14-
courant, respectivement de ladite tension, au moyen d'un abaisseur (8) de courant, respectivement de tension. Ce dernier est configuré pour délivrer un courant, respectivement une tension, électrique continu dont la valeur est comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur 5 supérieure « Isup », respectivement « Usup », à partir du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques. L'abaisseur (8) de courant, respectivement de tension, se présente sous la forme un circuit électronique comportant des diodes, des condensateurs, ou tout autre composant électronique convenant à 10 l'homme du métier. Il peut être agencé à l'intérieur d'un boitier de forme parallélépipédique, cylindrique, ou autres, et réalisé en matière composite, en bois, ou autres. L'abaisseur (8) de courant, respectivement de tension, étant relié au générateur (4) de manière à délivrer le courant, respectivement une tension, électrique continu audit générateur après diminution de sa valeur. 15 L'abaisseur (8) de courant, respectivement de tension, peut être alimenté en électricité par une ou plusieurs cellules photovoltaïques (2) et/ou un ou plusieurs groupes de cellules photovoltaïques (2') de l'installation photovoltaïque (1), ou encore par un circuit électrique d'alimentation annexe.
20 Par contre, lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2') est moyenne, c'est-à-dire contenue dans l'intervalle de fonctionnement décrit précédemment, on conserve la valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, en reliant ladite cellule 25 photovoltaïque ou ledit groupe de cellules photovoltaïques au générateur (4) par l'intermédiaire d'une connexion électrique du type câble électrique, piste de circuit imprimé, etc.
De manière à déterminer s'il est préférable d'augmenter ou de réduire 30 ou de conserver la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou ledit groupe de cellules 2969866 -15-
photovoltaïques (2'), chaque moyen de réglage (6) comprend un moyen (9) pour mesurer la valeur dudit courant et/ou de ladite tension. Ce dernier se présente sous la forme d'un ampèremètre, respectivement un voltmètre, connecté à ladite cellule photovoltaïque ou audit groupe de cellules 5 photovoltaïques.
Chaque moyen de réglage (6) comprend également un moyen de connexion (10) configuré pour connecter la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2') : 10 - au générateur (4) lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », - à un élévateur (7) de courant, respectivement de tension, lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est inférieure à la valeur 15 inférieure « linf », respectivement « Uinf », - à un abaisseur (8) de courant, respectivement de tension, lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est supérieure à la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup ».
20 Le moyen de connexion (10) se présente sous la forme d'un circuit électrique équipé d'un ou plusieurs interrupteurs configurés pour connecter la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2') au générateur (4), ou à l'élévateur (7) de courant, respectivement de tension, ou à l'abaisseur (8) de courant, respectivement de tension. Le ou les interrupteurs 25 peuvent se présenter sous la forme d'interrupteurs mécaniques comme schématisé sur les figures 5 et 6, ou sous la forme d'interrupteurs électroniques du type transistors bipolaires à grille isolée (IGBT), transistors de puissance, thyristors, ou autres. Une unité de commande (11) peut commander le ou les interrupteurs de chaque moyen de réglage (6). L'unité de commande (11) se 30 présente généralement sous la forme d'un boitier électronique intégrant un processeur. L'unité de commande (11) est connectée via des moyens filaires 2969866 -16-
(câble électrique, Ethernet, ou autres) ou des moyens sans fil (wifi, wimax, infrarouge, ou autres) au moyen (9) pour mesurer la valeur du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2'). Le processeur intégré au boitier de 5 l'unité de commande (11) est configuré pour exécuter un ou plusieurs programmes informatiques. Le ou les programmes informatiques sont stockés dans une mémoire également intégrée au boitier et du type mémoire registre, mémoire de masse, mémoire morte, etc. Le programme informatique se présente sous la forme de courtes séquences d'instructions qui, lorsqu'elles 10 sont exécutées selon un ordre précis par le processeur, permettent : - de déterminer, si la valeur du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2'), est trop petite, c'est-à-dire inférieure à la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », ou est trop grande, c'est-à-dire supérieure à la valeur 15 supérieure « Isup », respectivement « Usup », ou est moyenne, c'est-à-dire comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », - d'agir sur moyen de connexion (10) de manière à connecter la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2') : 20 o au générateur (4) lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est moyenne, o à un élévateur (7) de courant, respectivement de tension, lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est basse, o à un abaisseur (8) de courant, respectivement de tension, lorsque la 25 valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est haute. En pratique, les unités de commande (11) sont alimentées électriquement par une ou plusieurs cellules photovoltaïques (2) et/ou un ou plusieurs groupes de cellules photovoltaïques de l'installation photovoltaïque (1) de l'installation photovoltaïque (1), mais elles peuvent également être 30 alimentées électriquement par un circuit électrique d'alimentation annexe. 2969866 -17-
Selon un premier mode de réalisation représenté à la figure 5, l'installation photovoltaïque (1) comprend un élévateur (7) de courant, respectivement de tension, et/ou un abaisseur (8) de courant, respectivement de tension, pour chaque cellule photovoltaïque (2) ou groupe de cellules 5 photovoltaïques (2'). L'installation photovoltaïque peut comprendre une unité de commande (11) par moyen de réglage (6) dédiée à la commande du ou des interrupteurs dudit moyen de réglage ou une seule unité de commande (11) commandant l'ensemble des interrupteurs de l'ensemble des moyens de réglage (6). 10 Selon un deuxième mode de réalisation représenté à la figure 6, l'installation photovoltaïque (1) comprend un nombre « n1 » d'élévateurs (7) de courant, respectivement de tension, et/ou un nombre « n2 » d'abaisseurs (8) de courant, respectivement de tension, inférieurs au nombre de cellules 15 photovoltaïques (2) et/ou groupes de cellules photovoltaïques (2'), l'unité de commande (11) étant configurée pour commander la connexion : - aux élévateurs (7) de courant, respectivement de tension, les « n1 » cellules photovoltaïques (2) et/ou groupes de cellules photovoltaïques (2') délivrant les valeurs de courant électrique continu, respectivement de tension 20 électrique continue, les plus petites, - aux abaisseurs (8) de courant, respectivement de tension, les « n2 » cellules photovoltaïques (2) et/ou groupes de cellules photovoltaïques (2') délivrant les valeurs de courant électrique continu, respectivement de tension électrique continue, les plus grandes. 25 L'installation photovoltaïque (1) peut comprendre une seule unité de commande (11) commandant l'ensemble des interrupteurs de l'ensemble des moyens de réglage (6). Elle peut cependant comprendre une unité de commande (11) par moyen de réglage (6) dédiée à la commande du ou des interrupteurs dudit moyen de réglage. Dans ce cas, les unités de commandes 30 (11) peuvent être configurées pour dialoguer entre-elles, de manière à déterminer quelle cellule photovoltaïque (2) ou quel groupe de cellules 2969866 -18-
photovoltaïques (2') doit prioritairement être connecté à un élévateur (7) de courant, respectivement de tension, ou à un abaisseur (8) de courant, respectivement de tension. Ce dialogue se présente sous la forme d'un échange d'informations entre les différentes unités de commande (11), lesdites 5 informations comportant des codes ou morceaux de code et renseignant la valeur mesurée du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par chaque cellule photovoltaïque (2) et/ou chaque groupe de cellules photovoltaïques (2'). Le dialogue peut se faire via des connecteurs filaires ou via une liaison sans fil du type WiFi, Mimo, infrarouge, etc. Chaque unité de 10 commande (11) analyse les informations qu'elle reçoit de manière à déterminer, en fonction de la valeur du courant et/ou de la tension électrique continu, quelle cellule photovoltaïque (2) ou quel groupe de cellules photovoltaïques (2') doit prioritairement être connecté à un élévateur (7) de courant, respectivement de tension, ou à un abaisseur (8) de courant, respectivement de tension. 15 Par exemple, l'installation photovoltaïque peut comprendre : - 3 groupes de cellules photovoltaïques « G1 », « G2 » et « G3 » délivrant respectivement un courant « 11 », «12 » et « 13 », - un moyen de connexion par groupe de cellules photovoltaïques, 20 respectivement « Cl », « C2 » et « C3 », - un élévateur de courant « E1 », - un abaisseur de courant « Al », - un générateur « P1 » - une unité de commande « UC1 ». 25 Si linf < 11 < Isup, 12 < linf et 13 > Isup, alors « UC1 » commande : - à « Cl » de connecter « G1 » directement à « P1 », - à « C2 » de connecter « G2 » à « E1 », - à « C3 » de connecter « G3 » à « Al ». Si 11 < 12 < linf et 13 > Isup, alors « UC1 » commande : 30 2969866 -19-
- à « Cl » de connecter « G1 » à « E1 », car 11 et 12 sont inférieurs à linf, mais comme 11 inférieur à 12, « G1 » est prioritaire sur « G2 », - à « C2 » de connecter « G2 » directement à « P1 » puisque « G1 » est prioritaire sur « G2 » et qu'il n'y a plus d'élévateur de courant disponible, 5 - à « C3 » de connecter « G3 » à « Al ».
De manière à simplifier la mise en place de l'installation photovoltaïque (1) et réduire son encombrement, les moyens de réglages (6) peuvent être chacun intégré au panneau photovoltaïque (3) sur lequel est agencée la cellule 10 photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2'), pour laquelle ou lequel ledit moyen de réglage augmente ou réduit ou conserve la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu que ladite cellule photovoltaïque ou ledit groupe de cellules photovoltaïques délivre. Cependant ainsi agencés dans les panneaux photovoltaïques (3), les composants 15 électroniques formant les moyens de réglage (6) sont exposés à des températures importantes (généralement supérieurs à 60°C), puisque les panneaux photovoltaïques sont exposés pendant de longues durées au soleil. Or les composants électroniques peuvent se dégrader lorsqu'ils sont soumis à de telles températures. De manière à éviter la dégradation des composants 20 électroniques, les panneaux photovoltaïques peuvent être équipés localement de refroidisseurs configurés pour abaisser la température desdits composants électroniques. Ces refroidisseurs peuvent être du type dissipateur à ailettes, ventilateur, pompe à chaleur, etc. De façon alternative, l'ensemble des moyens de réglages (6) peut être agencé à l'intérieur d'un boitier déporté, et 25 préférentiellement disposé dans une zone froide. Le boitier peut avoir une forme parallélépipédique, cylindrique, ou autres, et être réalisé en matière composite, en bois, ou autres. 30
Claims (11)
- REVENDICATIONS1. Installation photovoltaïque comprenant : - des cellules photovoltaïques (2) et/ou des groupes de cellules photovoltaïques (2') configurés pour délivrer en sortie un courant et/ou une tension électrique continu lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement solaire incident, et - un générateur (4) configuré pour délivrer un courant et/ou une tension électrique alternatif à partir du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par les cellules photovoltaïques (2) et/ou lesdits groupes de cellules photovoltaïques (2'), le rendement dudit générateur étant maximal lorsque la valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, délivré par lesdites cellules photovoltaïques et/ou lesdits groupes de cellules photovoltaïques est comprise entre une valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et une valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », caractérisée en ce qu'elle comprend en outre, pour chaque cellule photovoltaïque (2), ou chaque groupe de cellules photovoltaïques (2'), un moyen de réglage (6) pour augmenter ou réduire ou conserver la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par ladite cellule photovoltaïque ou ledit groupe de cellules photovoltaïques, de manière à ce que ladite valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, soit comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup ».
- 2. Installation photovoltaïque selon la revendication 1, dans laquelle, un moyen de réglage (6) comprend : - un moyen (9) pour mesurer la valeur du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2'), et 2969866 -21- - un moyen de connexion (10) configuré pour connecter la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2') : o au générateur (4) lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est comprise entre la valeur inférieure « linf », 5 respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », o à un élévateur (7) de courant, respectivement de tension, lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est inférieure à la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », ledit élévateur de 10 courant, respectivement de tension, étant relié au générateur (4), et étant configuré pour délivrer un courant, respectivement une tension, électrique continu dont la valeur est comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », à partir du courant, respectivement de la 15 tension électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2'), o à un abaisseur (8) de courant, respectivement de tension, lorsque la valeur du courant, respectivement de la tension, mesurée est supérieure à la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », ledit 20 abaisseur de courant, respectivement de tension, étant relié au générateur (4), et étant configuré pour délivrer un courant, respectivement une tension, électrique continu dont la valeur est comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », à partir du courant, 25 respectivement de la tension, électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2').
- 3. Installation photovoltaïque selon la revendication 2, dans laquelle, l'élévateur (7) de courant, respectivement de tension, et l'abaisseur 30 (8) de courant, respectivement de tension, sont alimentés en électricité par 2969866 -22- une ou plusieurs cellules photovoltaïques (2) et/ou un ou plusieurs groupes de cellules photovoltaïques (2').
- 4. Installation photovoltaïque selon l'une quelconque des 5 revendications 2 ou 3, dans laquelle, le moyen (9) pour mesurer la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2') se présente sous la forme d'un ampèremètre, respectivement un voltmètre, connecté à ladite cellule photovoltaïque ou audit groupe de cellules 10 photovoltaïques.
- 5. Installation photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le moyen de connexion (10) se présente sous la forme d'un circuit électrique équipé d'un ou plusieurs 15 interrupteurs configurés pour connecter la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2') au générateur (4), ou à l'élévateur (7) de courant, respectivement de tension, ou à l'abaisseur (8) de courant, respectivement de tension, ledit ou lesdits interrupteurs étant commandés par une unité de commande (11). 20
- 6. Installation photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un élévateur (7) de courant, respectivement de tension, et/ou un abaisseur (8) de courant, respectivement de tension, pour chaque cellule photovoltaïque (2) ou 25 groupe de cellules photovoltaïques (2').
- 7. Installation photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend un nombre « n1 » d'élévateurs (7) de courant, respectivement de tension, et/ou un nombre 30 « n2 » d'abaisseurs (8) de courant, respectivement de tension, inférieurs au nombre de cellules photovoltaïques (2) et/ou groupes de cellules 2969866 -23- photovoltaïques (2'), l'unité de commande (11) étant configurée pour commander la connexion : - aux élévateurs (7) de courant, respectivement de tension, les « n1 » cellules photovoltaïques (2) et/ou groupes de cellules photovoltaïques (2') 5 délivrant les valeurs de courant électrique continu, respectivement de tension électrique continue, les plus petites, - aux abaisseurs (8) de courant, respectivement de tension, les « n2 » cellules photovoltaïques (2) et/ou groupes de cellules photovoltaïques (2') délivrant les valeurs de courant électrique continu, respectivement de 10 tension électrique continue, les plus grandes.
- 8. Installation photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle, les cellules photovoltaïques (2) et/ou les groupes de cellules photovoltaïques (2') sont agencés sur un ou 15 plusieurs panneaux photovoltaïques (3), l'ensemble des moyens de réglages (6) étant agencé à l'intérieur d'un boitier déporté.
- 9. Installation photovoltaïque selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle, les cellules photovoltaïques (2) et/ou les 20 groupes de cellules photovoltaïques (2') sont agencés sur un ou plusieurs panneaux photovoltaïques (3), chaque moyen de réglage (6) étant intégré au panneau photovoltaïque (3) sur lequel est agencé la cellule photovoltaïque (2) ou le groupe de cellules photovoltaïques (2'), pour laquelle ou lequel ledit moyen de réglage augmente ou réduit ou conserve la 25 valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu que ladite cellule photovoltaïque ou ledit groupe de cellules photovoltaïques délivre.
- 10. Installation photovoltaïque selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen pour connecter le générateur (4) à un réseau électrique de distribution (5). 2969866 -24-
- 11. Procédé pour délivrer un courant et/ou une tension électrique alternatif à partir d'un rayonnement solaire, dans lequel : - des cellules photovoltaïques (2) et/ou des groupes de cellules 5 photovoltaïques (2') délivrent en sortie un courant et/ou une tension électrique continu lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement solaire incident, - un générateur (4) délivre un courant et/ou une tension électrique alternatif à partir du courant et/ou de la tension électrique continu délivré par les cellules photovoltaïques (2) et/ou les groupes de cellules 10 photovoltaïques (2'), le rendement dudit générateur étant maximal lorsque la valeur dudit courant, respectivement de ladite tension, délivré par lesdites cellules photovoltaïques et/ou lesdits groupes de cellules photovoltaïques est comprise entre une valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et une valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup », 15 - pour chaque cellule photovoltaïque (2) ou chaque groupe de cellules photovoltaïques (2') un moyen de réglage (6) augmente ou réduit ou conserve la valeur du courant, respectivement de la tension, électrique continu délivré par ladite cellule photovoltaïque ou ledit groupe de cellules photovoltaïques, de manière à ce que ladite valeur dudit courant, 20 respectivement de ladite tension, soit comprise entre la valeur inférieure « linf », respectivement « Uinf », et la valeur supérieure « Isup », respectivement « Usup ».
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| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20130830 |