FR2973985A1 - Dispositif d'arrosage pivotant heliotrope comportant une surface photovoltaïque - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif et un procédé d'arrosage d'un sol (19) comprenant un pivot (1) central, une ossature (2) radiale comportant au moins une jambe (3) et un organe (6) roulant à zones de contact avec le sol, un moteur (9) d'entraînement de ladite ossature radiale en déplacement angulaire autour dudit pivot central, une unité (10) de commande du moteur, une conduite (8) d'arrosage s'étendant sur ladite ossature radiale et pouvant être alimentée par un liquide, une surface (4) photovoltaïque adaptée pour convertir de l'énergie électromagnétique solaire en énergie électrique, caractérisé en ce que la surface photovoltaïque est d'orientation azimutale fixe dans le référentiel de l'ossature radiale, et en ce que l'unité de commande est adaptée pour pouvoir asservir le gisement (17) de l'ossature radiale à la position du Soleil dans le ciel.
Description
DISPOSITIF ET PROCÉDÉ D'ARROSAGE PIVOTANT HÉLIOTROPE L'invention concerne un dispositif et un procédé d'arrosage d'un sol, notamment d'un sol cultivé, permettant de produire de l'électricité solaire. En particulier, l'invention concerne un dispositif d'irrigation dit « dispositif d'irrigation pivot » et un procédé d'utilisation de celui-ci. Les dispositifs d'arrosage pivotants sont utilisés pour l'arrosage automatique de plantations situées au dessous par rotation d'une ossature radiale autour d'un pivot d'alimentation en eau. Une conduite d'eau équipée de bouches d'arrosage s'étend sur l'ossature radiale afin de répartir l'arrosage le long d'un rayon d'une surface cultivée globalement circulaire. On connaît déjà des dispositifs d'irrigation pivot, mais seuls quelques-uns abordent le problème de l'alimentation en énergie des moteurs permettant la rotation du dispositif autour d'un pivot central. En effet, de tels dispositifs sont souvent isolés et éloignés de tout réseau électrique. Or ils nécessitent de l'énergie pour pomper de l'eau d'arrosage et permettre au dispositif d'arrosage pivotant de tourner. Ainsi, le document US 2009/0084615 décrit un dispositif d'irrigation pivot comprenant des petits panneaux photovoltaïques dimensionnés pour charger une batterie permettant d'alimenter en électricité un moteur apte à faire tourner le dispositif d'irrigation pivot autour du pivot. Le panneau photovoltaïque est toujours orienté vers le Soleil grâce à une plateforme orientable par rapport au dispositif d'irrigation sur laquelle il est monté. Un tel dispositif demande une structure complexe : par exemple des câbles permettant d'orienter le panneau photovoltaïque selon la direction du Soleil lorsque le dispositif pivotant tourne. Or de tels câbles et plateformes orientables sont susceptibles de s'endommager dans le temps. Alternativement, un dispositif simple est proposé, mais qui n'est valable que pour les zones les plus équatoriales du globe terrestre. L'invention vise donc à pallier ces inconvénients en proposant un dispositif et un procédé à la fois simples et permettant d'optimiser l'exposition au Soleil de panneaux photovoltaïques.
L'invention vise aussi à proposer un tel dispositif et un tel procédé qui améliorent le rendement nominal de panneaux photovoltaïques quelles que soient les conditions climatiques. L'invention vise également à proposer un tel dispositif et un 5 tel procédé qui permettent d'assurer l'indépendance énergétique du dispositif d'arrosage. L'invention vise également à proposer un tel dispositif qui soit globalement producteur d'électricité. L'invention vise de plus à proposer un tel dispositif 10 d'arrosage qui soit durable et résistant à différentes conditions climatiques, et en particulier aux vents. Dans tout le texte, on désigne par « jour » un jour de vingt-quatre heures, et par « journée » la période du jour éclairée par le Soleil donc entre le lever et le coucher du Soleil. La nuit est la partie complémentaire de la journée 15 dans un jour. Dans tout le texte, on désigne par « vertical » une direction sensiblement parallèle à un vecteur du champ de gravité terrestre au lieu de la surface terrestre considéré, notamment le lieu d'installation d'un dispositif selon l'invention. On désigne de même par «horizontal» une direction ou un plan 20 sensiblement orthogonal à la verticale. La verticale et l'horizontale sont donc définies localement. Dans tout le texte, on désigne par « azimutal(e) » un élément ou une direction se rapportant à l'azimut mesuré dans le système de coordonnées horizontales dont le référentiel est formé de l'horizontale et de la verticale du lieu 25 considéré. L'azimut est mesuré dans le plan horizontal et, sauf indication contraire, à partir de la direction nord. Dans tout le texte, on désigne par « héliotrope » un dispositif capable de suivre la direction azimutale du Soleil dans le ciel terrestre au cours de la journée. 30 L'invention concerne donc un dispositif d'arrosage d'un sol comprenant : un pivot central d'axe de pivotement vertical, une ossature radiale : - s'étendant radialement à partir du pivot central, - surélevée par rapport au sol, - présentant une extrémité proximale supportée par le pivot central, - comportant au moins une jambe distincte du pivot central, adaptée pour pouvoir supporter une partie du poids de l'ossature radiale, et présentant au moins un organe roulant à zones de contact avec le sol, - un moteur d'entraînement d'au moins un organe roulant, adapté pour pouvoir entraîner ladite ossature radiale en déplacement angulaire autour dudit axe de pivotement, - une unité de commande du moteur d'entraînement, au moins une conduite, dite conduite d'arrosage, de liquide s'étendant 15 radialement sur ladite ossature radiale et pouvant être alimentée par un liquide, - une surface photovoltaïque disposée sur l'ossature radiale, adaptée pour convertir de l'énergie électromagnétique solaire en énergie électrique, caractérisé en ce que - la surface photovoltaïque est d'orientation azimutale fixe dans le 20 référentiel de l'ossature radiale, - l'unité de commande est adaptée pour pouvoir asservir le gisement de l'ossature radiale à la position du Soleil dans le ciel. De façon classique dans les systèmes d'irrigation pivot, l'ossature radiale repose sur le pivot central et sur une ou plusieurs jambes dotées de 25 roues le long du rayon. Elle est suffisamment surélevée pour passer au dessus des plantations. De plus, une ou plusieurs jambes peu(ven)t être dotée(s) d'un moteur d'entraînement d'au moins l'une de ses roues. Un tel dispositif selon l'invention présente une surface photovoltaïque adaptée pour convertir de l'énergie électromagnétique solaire en 30 énergie électrique. Tout type de surface photovoltaïque peut donc être utilisé dans le cadre de la présente invention. En particulier, de façon courante, une telle surface photovoltaïque est formée par un ou plusieurs panneaux photovoltaïques, et il sera couramment fait référence à des panneaux photovoltaïques dans la suite. De plus, un panneau photovoltaïque est désigné de façon générique dans le texte qui, sauf indication contraire, s'applique à n'importe quel panneau photovoltaïque du dispositif selon l'invention. Un tel panneau photovoltaïque est monté avec une orientation azimutale fixe dans le référentiel de l'ossature radiale. Le référentiel de l'ossature radiale est un référentiel tournant autour de l'axe de pivotement défini par le pivot central.
Le gisement de l'ossature radiale est la direction azimutale dans laquelle se trouve l'ossature radiale, par exemple mesurée à partir de la direction nord. Le gisement de l'ossature est asservi et donc dépend de la direction azimutale du Soleil dans le ciel. Le gisement de l'ossature radiale est avantageusement asservi de sorte que le matin la surface photovoltaïque est orientée vers l'est, et l' après midi vers l'ouest. L'unité de commande est adaptée pour pouvoir commander le moteur d'entraînement pour que le gisement de l'ossature radiale dépende de la position du Soleil dans le ciel. De nombreuses options peuvent être retenues à cette fin, par exemple : l'unité de commande peut être programmée pour suivre le Soleil. Elle comporte alors une horloge et une mémoire dans laquelle sont enregistrées des tables de correspondance entre heure et direction azimutale du Soleil, ce qui permet d'optimiser le gisement de l'ossature radiale en fonction de l'heure et du jour de l'année. Alternativement, un capteur de position du Soleil monté fixe ou rotatif peut être relié à l'unité de commande afin de suivre la position du Soleil à toute heure de la journée. Alternativement, le panneau photovoltaïque peut être utilisé comme capteur de position du Soleil, la position de l'ossature radiale étant choisie en fonction d'un maximum de production d'électricité détectable par l'unité de commande. Ces modes de réalisation sont cités à titre d'exemples mais de nombreuses autres options peuvent être envisagées.
L'unité de commande peut être prévue pour pouvoir asservir le gisement de l'ossature radiale à toute heure de la journée, ou seulement pendant certaines périodes de la journée, par exemple pendant les heures les plus ensoleillées de la journée. L'asservissement du gisement de l'ossature radiale en fonction de la position du Soleil peut aussi être interrompu pour prévoir des périodes d'arrosage. Ainsi, l'invention permet d'obtenir, pour la première fois, un dispositif d'arrosage à pivot central proposant à la fois une structure simple et une production d'électricité solaire optimale. En effet, les panneaux photovoltaïques sont montés avec une orientation azimutale fixe par rapport à l'ossature radiale, ce qui rend inutile une plateforme mobile sur laquelle monter un tel panneau photovoltaïque. La fixation des panneaux photovoltaïques sur l'ossature radiale est donc simple. De plus, la surface photovoltaïque est orientée de façon optimale pour la production d'énergie électrique : en direction du Soleil.
L'arrosage du sol, et notamment des plantes plantées dans le sol situé au dessous de l'ossature radiale, peut se faire de différentes manières, en fonction des plantes notamment. Ainsi, l'arrosage peut être réalisé par périodes (par exemple pendant une heure) dédiées uniquement à l'arrosage, même en cours de journée, pendant que les panneaux photovoltaïques pourraient produire de l'énergie.
L'arrosage peut aussi être programmé de nuit, de façon à produire un maximum d'énergie électrique pendant la journée. Enfin, l'arrosage peut être programmé de façon séquentielle : par exemple pendant dix minutes de chaque heure de la journée. En effet, l'ossature radiale tourne pour suivre le mouvement du Soleil et parcourt donc au moins un quart de tour par journée (quasiment un demi-tour en été). Ce parcours peut donc être mis à profit pour arroser cette portion de sol. D'autres programmations jugées avantageuses de l'arrosage peuvent être envisagées dans le cadre de l'invention. De même, l'asservissement du gisement de l'ossature radiale en fonction de la position du Soleil peut être réalisé selon différentes stratégies.
Avantageusement l'ossature radiale est déplacée en continu pour suivre au plus près le déplacement du Soleil dans le ciel d'un site d'installation. Alternativement, l'ossature radiale peut être déplacée d'un angle prédéterminé à intervalles de temps réguliers. De plus, grâce à un dispositif selon l'invention, la production d'énergie électrique renouvelable n'entre plus en concurrence avec l'agriculture pour l'occupation des sols. Avantageusement, un dispositif selon l'invention comporte en outre un capteur de gisement apte à détecter le gisement de l'ossature radiale, relié électriquement à l'unité de commande, et en ce que l'unité de commande est adaptée pour pouvoir commander ledit moteur d'entraînement à vitesse constante à partir d'un premier gisement prédéterminé de l'ossature radiale à une heure prédéterminée du jour, jusqu'à un deuxième gisement prédéterminé de l'ossature radiale. Un capteur de gisement selon l'invention peut être, par exemple : une boussole électronique, un encodeur optique monté sur le pivot central, ... On peut donc obtenir un dispositif d'arrosage pivotant héliotrope simple et peu coûteux dans lequel chaque jour, l'ossature radiale effectue le même déplacement à partir d'un gisement prédéterminé (correspondant à une orientation dudit panneau photovoltaïque globalement vers l'est) à une heure prédéterminée du jour. Cette heure de départ peut varier en fonction des jours, et notamment des saisons pour s'adapter à la durée des journées, ou elle peut être choisie fixe, de sorte que l'ossature radiale pourrait par exemple être mise en rotation en fin de nuit en hiver et en début de matinée en été. L'unité de commande comprend avantageusement une horloge interne et, le cas échéant, une mémoire des éphémérides contenant des données représentatives des horaires de lever et de coucher du soleil pour chaque jour de l'année. L'arrêt en rotation héliotrope de l'ossature radiale est avantageusement prédéterminé en fonction d'un gisement atteint par cette dernière.
Ce gisement peut de même être variable au cours de l'année en fonction de la durée des journées, ou être fixe. L'arrêt en fonction d'un gisement peut aussi être remplacé par un arrêt en fonction d'une heure du jour par exemple. En effet, le(s) moteur(s) d'entraînement étant commandé(s) à vitesse constante par l'unité de commande à partir d'un gisement et d'une heure prédéterminés, le gisement et l'heure sont ensuite directement liés - à condition de négliger tout glissement des organes roulants sur le sol. Or le glissement peut être important, par exemple si le sol est particulièrement mouillé, ou encore en présence de vent. C'est pourquoi, avantageusement un dispositif selon l'invention comporte en outre un capteur, dit capteur héliotrope, apte à détecter l'orientation des rayons incidents du soleil, le capteur héliotrope étant relié à l'unité de commande qui est adaptée pour pouvoir ajuster le gisement de l'ossature radiale en fonction de signaux reçus dudit capteur héliotrope. Aussi, avantageusement et selon l'invention, la surface photovoltaïque étant une surface cylindrique définie par une droite génératrice se déplaçant parallèlement à elle-même sur une courbe plane ouverte, l'unité de commande est adaptée pour pouvoir asservir le gisement de l'ossature radiale de sorte que la surface photovoltaïque forme avec un plan contenant le Soleil, le pôle nord et le pôle sud, un angle compris entre 80° et 100°. Dans tout le texte on désigne par « cylindrique » une surface cylindrique au sens mathématique du terme, c'est-à-dire une surface définie par une droite génératrice se déplaçant parallèlement à elle-même sur une courbe. Dans le cadre de l'invention, la courbe est ouverte, de sorte que la surface photovoltaïque forme une surface orientable au Soleil. Ainsi une telle surface peut par exemple être plane, semi-circulaire, parabolique, hyperbolique, ... Ainsi, l'orientation azimutale fixe du panneau photovoltaïque 25 dans le référentiel de l'ossature radiale peut être définie par rapport à la génératrice de la surface photovoltaïque. Le plan, dit plan horaire dans la suite, contenant le Soleil, le pôle nord et le pôle sud à tout instant du jour est le plan contenant le cercle horaire (ou encore méridien horaire) du Soleil, et forme avec l'angle horaire du Soleil est le 30 plan contenant le pôle nord, le pôle sud et le point vernal.
La surface photovoltaïque cylindrique (de chaque panneau photovoltaïque) est avantageusement orientée de façon à être sensiblement orthogonale au plan horaire, c'est-à-dire que la génératrice de la surface photovoltaïque cylindrique est orthogonale au plan horaire.
Ainsi, le gisement de l'ossature radiale est avantageusement asservi à tout instant de la journée pour que l'angle entre le plan horaire et la génératrice de la surface photovoltaïque soit compris entre 80° et 100° afin d'optimiser la production d'énergie solaire. Cet angle est notamment compris entre 85° et 95°, et il est en particulier avantageusement maintenu sensiblement égal à 90°. Dans un mode de réalisation particulier, le gisement de l'ossature radiale peut par exemple être ajusté à la position du Soleil à intervalles de temps réguliers de sorte que juste après un ajustement par rapport à la position du Soleil, l'angle entre le plan horaire et la génératrice de la surface photovoltaïque est d'environ 80° et de sorte que juste avant l'ajustement à la position du Soleil suivant, cet angle soit d'environ 100°. En plus du gisement de l'ossature radiale permettant d'optimiser l'orientation azimutale des panneaux photovoltaïques, l'inclinaison des panneaux photovoltaïques peut être fixe ou ajustable.
En outre, un dispositif selon l'invention comporte avantageusement un dispositif d'asservissement en inclinaison de ladite surface photovoltaïque en fonction de la déclinaison du Soleil. La déclinaison du Soleil correspond à la hauteur du Soleil dans le ciel. La déclinaison du Soleil est mesurée par rapport à l'équateur céleste, projection de l'équateur terrestre dans la sphère céleste. La hauteur du Soleil dans le ciel terrestre - mesurée selon le système de coordonnées horizontales - est en tout point du globe terrestre directement dépendant de la déclinaison du Soleil. Un dispositif d'asservissement en inclinaison d'un ou plusieurs panneau(x) photovoltaïque(s) peut par exemple être tel que l'inclinaison des panneaux photovoltaïques est accouplée à l'asservissement en gisement de l'ossature radiale par un accouplement mécanique. Plus simplement, l'unité de commande des moteurs d'entraînement (ou une ou plusieurs autre(s) unité(s) de commande) peut par exemple asservir des panneaux photovoltaïques équipés d'un moteur électrique pouvant les faire pivoter autour d'un axe de pivotement sensiblement horizontal. De nombreux autres dispositifs d'asservissement en inclinaison selon l'invention peuvent être envisagés. Un tel dispositif d'asservissement permet d'optimiser la production d'énergie électrique de chaque panneau photovoltaïque, en optimisant l'orientation de sa surface photovoltaïque par rapport aux rayons incidents du Soleil à tout instant de la journée.
Des stratégies d'asservissement de l'inclinaison des panneaux photovoltaïques à la position du Soleil similaires aux stratégies d'asservissement du gisement de l'ossature radiale à la position du Soleil peuvent être envisagées, notamment des stratégies dans lesquelles l'inclinaison est modifiée en continu grâce à un capteur, ou à intervalles de temps réguliers.
En particulier, avantageusement et selon l'invention, le dispositif d'asservissement en inclinaison est adapté pour pouvoir asservir ladite surface photovoltaïque pour qu'elle forme en moyenne un angle compris entre 85° et 95° avec les rayons incidents du Soleil. Ainsi la moyenne de l'angle d'incidence des rayons directs du 20 Soleil sur toute la surface photovoltaïque est proche de 90° de façon à optimiser la production d'énergie électrique. Avantageusement et selon l'invention, un dispositif d'asservissement en inclinaison de la surface photovoltaïque peut comporter un capteur d'inclinaison de la surface photovoltaïque, le capteur d'inclinaison étant 25 relié à l'unité de commande, laquelle commande un moteur électrique à vitesse constante à partir d'une inclinaison prédéterminée à partir d'une heure prédéterminée du jour, et jusqu'à une inclinaison prédéterminée. Des variations de modes de réalisations équivalentes à celles déjà décrites pour l'asservissement en gisement de l'ossature radiale peuvent être 30 envisagées pour l'asservissement en inclinaison de la surface photovoltaïque.
En outre, avantageusement et selon l'invention, la surface photovoltaïque est sensiblement plane, et l'unité de commande et le dispositif d'asservissement en inclinaison sont adaptés pour pouvoir asservir le gisement de l'ossature radiale et l'inclinaison de ladite surface photovoltaïque de sorte que les rayons incidents du Soleil sont compris dans un cône de révolution dont la génératrice forme un angle au sommet de 5° avec une droite orthogonale à la surface photovoltaïque. La plupart des panneaux photovoltaïques sont plans et forment donc une surface photovoltaïque plane, ce qui est un cas particulier de surface cylindrique dans lequel la génératrice se déplace le long d'un segment. Avantageusement quelque soit la perpendiculaire considérée de la surface photovoltaïque, un rayon incident direct du Soleil en ce point de la surface photovoltaïque forme un angle compris entre 85° et 95° avec la perpendiculaire considérée, de sorte que les rayons incidents directs du Soleil sont compris dans un cône de révolution d'angle au sommet de 10° dont la direction longitudinale est la perpendiculaire considérée. Les stratégies d'asservissement du gisement de l'ossature radiale et de l'inclinaison de ladite surface photovoltaïque sont choisies pour que la surface photovoltaïque soit toujours proche de la perpendicularité (ou idéalement perpendiculaires) aux rayons incidents du Soleil. Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, la conduite d'arrosage présente au moins une bouche d'arrosage adaptée pour pouvoir asperger de liquide la surface photovoltaïque, ladite conduite d'arrosage étant alimentée en liquide.
Dans un dispositif d'arrosage pivot selon l'invention, la conduite d'arrosage s'étend généralement du pivot central jusqu'à l'extrémité radiale de l'ossature radiale. Elle peut aussi s'étendre radialement au-delà pour augmenter la surface de sol arrosée, sans augmenter la longueur radiale de l'ossature radiale. 2973985 Il Une telle conduite d'arrosage présente généralement une pluralité de bouches d'arrosage permettant de répartir un liquide d'arrosage le long du rayon d'une surface de sol cultivé globalement circulaire. L'inventeur a déterminé que la combinaison d'un dispositif 5 d'arrosage pivot et de panneaux photovoltaïques pouvait avantageusement être améliorée pour produire un effet nouveau. En effet, un dispositif selon l'invention permet de choisir une forme, une orientation et une distance des bouches d'arrosage par rapport à chaque panneau photovoltaïque telles que le liquide d'arrosage (en général de l'eau) des cultures sert aussi de liquide de refroidissement audit panneau 10 photovoltaïque. Effectivement, un inconvénient des panneaux photovoltaïques est qu'ils chauffent lorsqu'ils sont exposés au Soleil. Or leur rendement énergétique baisse significativement lorsque leur température s'élève : c'est généralement le cas aux périodes de l'année les plus chaudes (en été notamment). C'est justement à ces 15 périodes que l'énergie solaire exploitable pour produire de l'énergie électrique est la plus abondante, et c'est justement à ces périodes que les cultures ont besoin d'être arrosées. Ainsi, en modifiant la conduite d'arrosage d'un dispositif d'arrosage pivot, le rendement énergétique d'une installation photovoltaïque est largement améliorée, sans gaspillage de l'eau de refroidissement qui, en retombant au sol, devient 20 directement utile à l'irrigation de cultures. En outre l'inventeur a pu constater un résultat inattendu. En effet, lors des périodes de l'année les plus chaudes, l'évaporation est maximale. Or dans un dispositif selon l'invention, les panneaux photovoltaïques créent un ombrage sur les cultures situées au-dessous pendant une durée prédéterminée par le 25 mode d'asservissement en gisement de l'ossature radiale (par exemple toutes les heures si l'asservissement en gisement est prévu pour déplacer l'ossature radiale autour du pivot chaque heure). Ainsi, les cultures ombragées peuvent être arrosées en minimisant l'évaporation due au rayonnement direct du Soleil. Cet effet inattendu est observable que les panneaux photovoltaïques soient aspergés d'eau ou pas.
L'invention présente donc le triple avantage de permettre de refroidir des panneaux photovoltaïques afin d'améliorer leur rendement énergétique, d'utiliser cette eau de refroidissement pour arroser des cultures, et d'autoriser l'arrosage des cultures en pleine journée en minimisant l'effet d'évaporation de l'eau du sol. Avantageusement et selon l'invention, au moins une bouche d'arrosage est située en haut de la surface photovoltaïque pour pouvoir dégorger sur cette dernière. Ainsi, avantageusement et selon l'invention, une bouche d'arrosage comporte une rampe d'arrosage percée d'au moins une ouverture orientée de telle sorte que, lorsque la conduite d'arrosage est alimentée en liquide, la rampe d'arrosage dégorge sur ladite surface photovoltaïque Asperger ou faire dégouliner du liquide - en particulier de l'eau - sur la surface photovoltaïque permet de la refroidir. En effet, l'eau de pompage est en général plus froide que la surface photovoltaïque, et de toute manière, l'évaporation de l'eau, exothermique, assure son refroidissement. En particulier, avantageusement et selon l'invention, chaque rampe d'arrosage est disposée en haut d'un panneau photovoltaïque, et dégorge sur une face photovoltaïque dudit panneau photovoltaïque.
Une ouverture dans la rampe d'arrosage est avantageusement un trou - auquel cas une rampe peut présenter plusieurs trous - ou une fente longitudinale. La bouche d'arrosage présente en outre avantageusement un tube reliant la conduite d'arrosage à la rampe d'arrosage. De plus, lorsqu'un dispositif selon l'invention présente plusieurs panneaux photovoltaïques, ladite conduite d'arrosage présente avantageusement une pluralité de bouches d'arrosage réparties le long des panneaux photovoltaïques. Une rampe d'arrosage peut suffire pour plusieurs rangées de panneaux photovoltaïques les uns dans le prolongement des autres verticalement. Une conduite d'arrosage selon l'invention peut aussi présenter d'autres bouches d'arrosage adaptées pour pouvoir arroser le sol sans asperger le panneau photovoltaïque, notamment pour un arrosage de nuit ou lorsque la température extérieure est basse. Le refroidissement des panneaux photovoltaïques grâce à l'eau d'arrosage est avantageusement déclenché à intervalles réguliers ou, par exemple, lorsque la température des panneaux photovoltaïques est trop élevé. Le volume d'eau pour arroser étant généralement limité, celui pour le refroidissement des panneaux photovoltaïques aussi. D'où l'intérêt d'utiliser l'eau, ressource limitée, tant pour refroidir les panneaux photovoltaïque qu'arroser. Cette limite doit être prise en compte dans la stratégie de refroidissement des panneaux photovoltaïques. À cet effet, un dispositif selon l'invention présente avantageusement un capteur de température d'au moins un panneau photovoltaïque, ledit capteur étant relié à une unité de gestion de l'arrosage adaptée pour pouvoir commander une alimentation en liquide de la conduite d'arrosage.
Ainsi lorsque la température d'un panneau photovoltaïque détectée par le capteur de température est supérieure à une valeur seuil prédéterminée enregistrée en mémoire d'une unité de gestion de l'arrosage, l'arrosage est enclenché. Cette unité de gestion de l'arrosage peut être confondue avec l'unité de commande des moteurs d'entraînement de l'ossature radiale et, le cas échéant, avec l'unité d'asservissement en inclinaison des panneaux photovoltaïques. Un dispositif d'arrosage selon l'invention est tellement avantageux qu'il comprend avantageusement une pluralité de panneaux photovoltaïques présentant une face photovoltaïque formant surface photovoltaïque, disposés sur l'ossature radiale, et tous orientés selon la même direction azimutale dans le référentiel de l'ossature radiale. Les faces photovoltaïques des panneaux photovoltaïques sont montées avec une orientation azimutale fixe dans le référentiel de l'ossature radiale. Lorsque plusieurs panneaux photovoltaïques sont disposés sur l'ossature radiale, ils peuvent être orientés différentes manières par rapport à l'ossature radiale.
Cependant, avantageusement et selon l'invention les panneaux photovoltaïques sont montés avec une orientation azimutale compris entre 45° et 90° par rapport au gisement de l'ossature radiale, et sont notamment avantageusement d'orientation azimutal sensiblement perpendiculaire au gisement de l'ossature radiale. C'est-à-dire que la génératrice de la surface photovoltaïque forme avec la direction radiale de l'ossature radiale, un angle compris entre 45° et 90° et notamment proche de 90°. Ainsi, par exemple, lorsque l'angle formé est sensiblement proche de 90°, et lorsque que le Soleil est à l'est l'ossature radiale pointe vers le nord (ou vers le sud) et lorsque le Soleil est à l'ouest l'ossature radiale pointe vers le sud (respectivement vers le nord). C'est pourquoi l'ossature radiale parcourt une portion de cercle plus ou moins grande en fonction des saisons. De plus les panneaux photovoltaïques peuvent être arrangés selon une ou plusieurs rangées dans la direction radiale. Avantageusement une pluralité de panneaux photovoltaïques peut être remplacée par un panneau photovoltaïque de grandes dimensions. Avantageusement les panneaux photovoltaïques couvrent la majeure partie de l'ossature radiale depuis le pivot central jusqu'à son extrémité radialement extérieure. Il s'agit alors de maximiser la surface photovoltaïque pour maximiser la production énergétique d'un dispositif selon l'invention. En outre, installer plusieurs panneaux photovoltaïques sur l'ossature radiale permet de bénéficier d'un ombrage suffisant pour obtenir les effets cités précédemment. C'est pourquoi, avantageusement et selon l'invention la puissance électrique théorique nominale totale et maximale produite à partir de l'énergie électromagnétique solaire par la surface photovoltaïque totale installée sur l'ossature radiale est supérieure à la puissance strictement nécessaire à l'asservissement en gisement de l'ossature radiale autour du pivot central pour suivre l'orientation azimutale du Soleil dans le ciel. Ainsi un dispositif d'arrosage héliotrope selon l'invention devient excédentaire en énergie, et devient donc une centrale de production d'énergie électrique en plus d'être énergétiquement autonome. Cette caractéristique est particulièrement avantageuse dans des zones reculées et ne bénéficiant pas d'un accès facile à l'énergie électrique. Un tel dispositif peut par exemple alimenter une pompe à eau destinée à l'arrosage, mais aussi fournir de l'électricité à un réseau électrique local.
De plus lorsqu'un réseau électrique est disponible à proximité et que la production électrique est suffisante pour justifier un raccordement, un dispositif selon l'invention est avantageusement relié électriquement à un réseau électrique pour pouvoir fournir et recevoir une puissance électrique. Ainsi un dispositif selon l'invention peut être dédié à la production d'énergie électrique durant la journée et fournir une puissance électrique au réseau électrique auquel il est relié, et recevoir une puissance électrique dudit réseau électrique pendant la nuit pour tourner autour du pivot en arrosant les cultures. Un dispositif selon l'invention peut aussi avantageusement 15 comprendre au moins une batterie adaptée pour pouvoir stocker de l'énergie électrique. De plus, avantageusement et selon l'invention, l'ossature radiale présente une structure adaptée pour pouvoir supporter le poids de la surface photovoltaïque. 20 L'ossature radiale est notamment prévue pour pouvoir supporter le poids des panneaux photovoltaïques et de la conduite d'arrosage pleine de liquide. De nombreux types d'ossatures peuvent être envisagés pour obtenir ce résultat, par exemple des structures en treillis. Les jambes et les organes roulants de l'ossature radiale 25 doivent aussi être renforcés et en tout cas adapté au surpoids de l'installation de panneaux photovoltaïques. De plus un dispositif selon l'invention est aussi plus exposé aux vents du fait de la surface des panneaux photovoltaïques qui s'y oppose. C'est pourquoi, un dispositif selon l'invention comporte 30 avantageusement un nombre pair d'ossatures radiales réparties symétriquement autour du pivot central.
Les ossatures radiales sont avantageusement toutes rotatives autour du même pivot central et appuyées sur ce dernier par leur extrémité proximale. Cette disposition présente de nombreux avantages, en particulier lorsqu'un dispositif d'arrosage selon l'invention présente deux ossatures radiales symétriques par rapport au pivot central de sorte à former un diamètre. Premièrement, la production d'énergie photovoltaïque est d'autant plus importante qu'il y a d'ossatures radiales - bien que leur nombre doit être limité afin de ne pas créer un ombrage qui gênerait outre mesure la croissance des cultures situées au-dessous. Deuxièmement, l'effort du vent (pouvant atteindre plusieurs dizaines de tonnes) sur deux ossatures radiales dans le prolongement l'une de l'autre par rapport au pivot central est équilibré. Cette répartition sur deux ossatures radiales solidaires de part et d'autre du pivot central empêche chaque ossature radiale d'être emportée en rotation par le vent autour du pivot central. De plus, il améliore la motricité de l'ensemble des deux ossatures radiales : l'effort du vent sur une ossature radiale tend à la faire tourner dans un sens mais il est compensé par l'effort en sens opposé que le vent exerce sur l'ossature radiale opposée. C'est pourquoi avantageusement et selon l'invention, deux ossatures radialement opposées présentent une longueur radiale et une surface photovoltaïque sensiblement égales. Les panneaux photovoltaïques étant montés et orientés de manière similaire (ou symétrique) sur l'une et l'autre des ossatures radiales, la surface apparente opposée au vent est sensiblement égale pour les deux ossatures radiales.
Troisièmement, s'il est choisi d'arroser les cultures pendant la journée, chaque ossature radiale décrit au moins un quart de tour, de sorte que la moitié des cultures au moins sont arrosés dans la journée. En été, lorsque le refroidissement des panneaux solaires et le plus nécessaire, chaque ossature radiale parcourt plus de la moitié d'un demi-cercle car le Soleil se lève entre le nord et l'est et se couche entre l'ouest et le nord. Avec deux ossatures radiales dans le prolongement l'une de notre formant un diamètre, l'ensemble des cultures est ainsi arrosé dans la journée. Le montage des panneaux photovoltaïques est adapté à chacune des ossatures radiales : en particulier lorsque l'une des ossatures radiales pointe dans une direction azimutale la seconde pointe dans une direction azimutale opposée, les panneaux photovoltaïques sont montés sur de côté opposé de chacune des statues radiales afin de faire face tous en même temps au Soleil. En outre, avantageusement et selon l'invention l'ossature radiale présente une pluralité de jambes espacées radialement, définissant plusieurs 10 tronçons de l'ossature radiale. Le poids de l'ossature radiale est ainsi réparti radialement sur le sol. De plus, avantageusement et selon l'invention, deux tronçons successifs sont articulés l'un par rapport à l'autre pour pouvoir s'adapter 15 verticalement au relief du sol. Ainsi lorsque le terrain sur lequel le dispositif est installé n'est pas radialement plat, le statut radial est capable de s'adapter aux déformations de terrain. L'invention s'étend également à un procédé d'arrosage d'un 20 sol dans lequel le gisement de l'ossature radiale d'un dispositif d'arrosage selon l'invention est asservi par l'unité de commande à la position du Soleil dans le ciel. En outre, dans un procédé conforme à l'invention, particulièrement simple et peu coûteux, ledit dispositif d'arrosage comportant un capteur de gisement apte à détecter le gisement de l'ossature radiale, relié 25 électriquement à l'unité de commande, l'unité de commande commande ledit moteur d'entraînement à vitesse constante à partir d'un premier gisement prédéterminé de l'ossature radiale à une heure prédéterminée du jour, jusqu'à un deuxième gisement prédéterminé de l'ossature radiale. En particulier, avantageusement, dans un procédé d'arrosage 30 d'un sol selon l'invention : le dispositif d'arrosage comprenant un capteur de température de ladite surface photovoltaïque, relié à une unité de traitement de données adaptée pour pouvoir commander une alimentation en liquide de la conduite d' arrosage, la conduite d'arrosage présentant au moins une bouche d'arrosage dont la forme, l'orientation et la distance par rapport à la surface photovoltaïque sont adaptées pour pouvoir asperger la surface photovoltaïque de liquide, l'unité de traitement de données commande, sur détection d'une température de la surface photovoltaïque supérieure à une valeur limite, l'alimentation en liquide de la conduite d'alimentation. Ainsi, l'invention permet d'obtenir, pour la première fois, un procédé d'arrosage d'un sol et de production d'énergie électrique simultanément et présentant des avantages pour l'une et l'autre des deux activités sans aucune concurrence pour l'occupation des sols.
L'invention concerne également un dispositif et un procédé caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre non limitatif et qui 20 se réfère aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique en vue de trois quart dessus d'un dispositif d'arrosage d'un sol selon un mode de réalisation conforme à l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique en coupe transversale 25 du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique en vue de dessus du dispositif de la figure 1. Sur les figures 1 et 3, les lettres N et S désignent respectivement les directions nord et sud, E désigne la direction est, et W la 30 direction ouest.
Un mode de réalisation particulier d'un dispositif d'arrosage pivotant héliotrope selon l'invention est représenté aux figures 1 à 3. Ce dispositif comporte deux ossatures 2 radiales dans le prolongement l'une de l'autre par rapport à un pivot 1 central, et sur lesquelles s'étend une conduite 8 d'arrosage.
Chaque ossature 2 radiale est monté pivotante autour du pivot central d'axe 7 de pivotement sensiblement vertical par rapport au sol du site d'installation, de sorte que chaque ossature radiale peut se déplacer par un déplacement angulaire 14 autour de ce pivot 1 central. En se déplaçant autour du pivot 1 central, une ossature radiale couvre un disque au sol 19 de rayon la dimension longitudinale (radiale) de cette ossature radiale. Chaque ossature 2 radiale est surélevée par rapport au sol 19. A cet effet, l'extrémité proximale de chacune des ossatures radiales est montée sur le pivot 1 central et comporte deux jambes 3 distantes radialement du pivot central et distantes l'une de l'autre. Chacune des jambes est équipée de deux organes 6 roulants comportant chacun une roue. Chaque roue est disposée de façon à permettre un déplacement rotatif de l'ossature radiale autour de l'axe 7 de pivotement du pivot central. Chaque ossature radiale est donc radialement formée de deux tronçons, dont le premier est situé entre le pivot central et une première jambe de support, et le deuxième entre la première et la seconde jambe de support. Les tronçons peuvent être prévus articulés pivotant selon un axe sensiblement horizontal, mais doivent être rigides horizontalement (pas de pivotement selon un axe vertical) pour résister à l'effort des vents. Avantageusement les deux ossatures sont rigides et non articulées au niveau des tronçons.
Chaque ossature 2 radiale présente un gisement 17, c'est-à-dire une direction azimutale dans laquelle elle pointe par rapport à la direction 18 nord-sud. Dans le mode de réalisation représentée aux figures 1 et 3, le gisement 17 des ossatures radiales forme respectivement un angle [3 et un angle de (180° + [3) avec la direction 18 nord-sud.
En outre, chaque ossature 2 radiale présente une structure 11 radiale s'étendant à partir du pivot central jusqu'à son extrémité distale. Cette structure 11 radiale - comme les jambes 3 de support - est adaptée à supporter le poids d'une conduite 8 d'arrosage s'étendant du pivot central à l'extrémité distale de l'ossature 2 radiale, et le poids de panneaux 4 photovoltaïques montés sur l'ossature radiale. Ainsi, comme représenté à la figure 2, une telle structure 11 radiale peut être constituée d'un maillage de segments métalliques, par exemple de sorte à former un caisson en treillis. De même les jambes 3 de support de l'ossature radiale présentent une structure adaptée à supporter le poids de l'ensemble de l'ossature radiale, y compris les panneaux 4 photovoltaïques. C'est pourquoi les jambes 3 de support comportent avantageusement deux tronçons triangulaires renforcés par des barres transversales de renfort. Les jambes 3 et la structure 11 radiale de chaque ossature 2 radiale sont aussi adaptées pour pouvoir résister aux efforts que le vent exerce sur une telle ossature, et en particulier aux efforts subis par la surface de panneaux photovoltaïques. Ainsi, les roues des organes 6 roulants d'une même jambe 3 sont écartées d'un écartement 15 correspondant à une portion d'arc de cercle de centre l'axe 7 de pivotement. Avantageusement cet écartement 15 est augmenté de façon à améliorer l'emprise au sol 19 de chaque jambe, et donc la résistance du dispositif à un couple induit par l'effort des vents sur la partie haute de l'ossature radiale. De plus, le pivot central est avantageusement aussi renforcé pour reprendre les efforts de poids des ossatures radiales et les efforts dus au vent. Chaque panneau 4 photovoltaïque présente une face 5 photovoltaïque plane apte à transformer une proportion du rayonnement électromagnétique solaire en énergie électrique. Les panneaux photovoltaïques sont montés avec une orientation azimutale fixe de sorte que la face 5 photovoltaïque de chacun des panneaux photovoltaïques reste toujours sensiblement parallèle au gisement 17 de l'ossature radiale. Sur chacune des deux ossatures 2 radiales, les panneaux photovoltaïques sont montés tels que leur face photovoltaïque est orientée selon une direction commune à tous les panneaux photovoltaïques. Ainsi, par exemple, lorsque le Soleil est du côté sud, le gisement de l'une des deux ossatures pointe sensiblement dans la direction est, et le gisement de la seconde ossature pointe sensiblement dans la direction ouest.
Les panneaux 4 photovoltaïques d'un même tronçon de l'ossature radiale sont montés coplanaires sur un support 13 commun. C'est ce support 13 commun qui est articulé par rapport à la structure 11 radiale de l'ossature 2 radiale. Chaque support 13 commun est solidaire d'un arbre 29 pivotant d'axe 21 de pivotement sensiblement parallèle au gisement de l'ossature radiale (donc horizontal selon la direction radiale par rapport au pivot central). L'arbre de pivotement peut par exemple être monté avec des paliers à rouleaux par rapport à la structure 11 radiale de l'ossature radiale. C'est donc le support 13 commun des panneaux photovoltaïques qui est asservi en inclinaison, de sorte à former un angle a avec la verticale. À cet effet, l'arbre 29 pivotant de chaque support commun d'un tronçon d'ossature radiale est asservi en rotation autour de l'axe 21 pivotement par un moteur 28 électrique permettant d'ajuster et de maintenir l'inclinaison a dudit support 13 commun. Les moteurs 28 d'inclinaison des supports communs sont reliés à une unique unité de commande qui est avantageusement aussi l'unité 10 de commande assurant l'asservissement en gisement 17 des ossatures radiales. Entre les moteurs 28 d'asservissement en inclinaison et l'arbre 29 de pivotement en inclinaison d'un support 13 commun, une boîte de réduction peut être prévue.
Aussi, la seconde jambe 3 (radialement la plus extérieure) de chaque ossature 2 radiale comporte un moteur 9 d'entraînement accouplé à au moins l'un des deux organes 6 roulant de ladite jambe pour pouvoir entraîner l'ossature radiale correspondante en déplacement rotatif autour du pivot central. L'accouplement entre moteur 9 d'entraînement et organe 6 roulant peut être réalisé grâce à une boîte de vitesse et une transmission mécanique, par exemple une chaîne. Chaque moteur 9 d'entraînement est relié électriquement à une unité 10 de commande adaptée pour pouvoir commander les deux moteurs 9 d'entraînement simultanément. De même, entre les moteurs 28 d'asservissement en gisement 30 et les roues 6, une boîte de réduction peut être prévue.
L'unité 10 de commande asservit le gisement des ossatures 2 radiales en fonction des signaux qu'elle reçoit d'un capteur 25 héliotrope photovoltaïque monté sur l'ossature radiale. Avantageusement un tel capteur 25 héliotrope est constitué de trois cellules photovoltaïques distinctes, et permet d'indiquer à l'unité 10 de commande le gisement et l'inclinaison optimaux à imposer à l'ossature radiale et aux panneaux photovoltaïques. Ce capteur héliotrope peut être monté rotatif selon une ou plusieurs directions sur l'ossature radiale, équipé d'un encodeur optique relié à l'unité 10 de commande, et actionné en rotation par un moteur électrique commandé par l'unité 10 de commande pour permettre au capteur 25 héliotrope d'effectuer des déplacements visant à déterminer l'angle incident des rayons du Soleil. Un tel capteur 25 héliotrope est avantageusement doublé d'au moins un capteur rotatif, lui aussi relié à l'unité 10 de commande, et permettant de mesurer l'angle absolu du gisement des ossatures radiales par rapport à une direction azimutale fixe. Un tel capteur rotatif est monté fixe sur l'une des ossatures radiales. C'est par exemple un capteur rotatif du type boussole électronique. Ce capteur rotatif permet d'assurer un déplacement continu en rotation des ossatures radiales autour de l'axe 7 de pivotement. En effet, la détection effectuée par le capteur 25 héliotrope seul peut être perturbée par des événements tels que le passage d'un nuage devant le Soleil. Un capteur rotatif est aussi avantageusement ajouté à chaque support commun de panneaux photovoltaïques pour en déterminer l'inclinaison a. En outre, le dispositif est équipé d'un dispositif de sécurité au vent comprenant un anémomètre 26 et une girouette 27 reliés à l'unité 10 de commande. En cas de vent trop fort, l'unité 10 de commande peut forcer le gisement de l'ossature radiale selon la direction du vent de façon à opposer la plus petite surface apparente possible. De même, alternativement ou en combinaison, l'inclinaison a des panneaux photovoltaïques peut être ajustée pour que les panneaux photovoltaïques soient le plus horizontaux possible en cas de fort vent, afin d'opposer la plus petite surface apparente possible (a proche de 90°).
L'unité 10 de commande est telle que le soir, une fois le Soleil couché, l'ossature radiale revient dans sa position matinale, de façon à être prête pour la journée suivante. Avantageusement ce retour en position initiale est effectué à une vitesse plus élevée que le déplacement journalier. De plus, pendant la nuit, notamment en début et en fin de nuit, l'ossature radiale est disponible pour une période d'arrosage de l'ensemble du sol qu'elle peut parcourir. En effet, la conduite 8 d'arrosage présente des bouches 12 d'arrosage formées d'un tube 22 s'étendant d'une ouverture pratiquée dans la conduite 8 d'arrosage à une rampe 23 d'arrosage de profil globalement cylindrique de révolution et disposée en haut de la rangée supérieure de panneau photovoltaïque. Les tubes sont choisis flexibles et assez longs pour pouvoir s'adapter aux différentes inclinaisons a prises par les panneaux photovoltaïques. La rampe d'arrosage présente une fente 24 s'étendant longitudinalement sur toute sa longueur. La fente 24 est orientée de telle sorte que, lorsque la rampe est montée au haut d'une rangée de panneaux photovoltaïques, et lorsque la conduite d'arrosage est alimentée en liquide (notamment en eau), le liquide 16 s'écoule sur la face photovoltaïque de sorte que les panneaux photovoltaïques sont refroidis. En particulier, la fente débouche juste au raz du haut de la face photovoltaïque des panneaux photovoltaïque de la rangée supérieure d'un support 13 commun. Le liquide 16 retombe au sol 19 et arrose le sol. Des capteurs de température sont généralement intégrés aux panneaux photovoltaïques, et peuvent être reliés à l'unité 10 de commande qui assure aussi la gestion de l'arrosage. Ainsi, l'unité 10 de commande peut enclencher un arrosage des panneaux photovoltaïques dès lors que leur température dépasse un certain seuil. Cependant, cet arrosage doit être fait dans la limite quotidienne de consommation d'eau d'arrosage, en prévoyant assez d'eau pour arroser l'ensemble du sol pouvant être arrosé par le dispositif d'arrosage. Ainsi, le refroidissement des panneaux photovoltaïques peut être restreint aux périodes les plus chaudes de la journée.
En été, chaque ossature 2 radiale parcourt plus d'un demi-tour pour suivre la direction azimutale du Soleil. L'ensemble des deux ossatures radiales opposées passe donc au moins une fois au-dessus de chaque portion du disque, de sorte que l'arrosage de l'ensemble du disque de sol 19 peut être arrosé dans la journée. En fonction des tranches horaires de refroidissement des panneaux photovoltaïques, certaines zones du sol 19 peuvent ne pas avoir été arrosées dans la journée, et peuvent alors être arrosées, par exemple juste après le coucher du Soleil, ou juste avant le lever du Soleil. Chaque ossature radiale ne décrit avantageusement jamais plus d'un tour autour du pivot central, de sorte que les connexions hydrauliques tournantes et/ou électriques tournantes entre le pivot central et chaque ossature radiale peuvent être simplifiées. Avantageusement l'ossature radiale est déplacée en permanence pendant la journée - et en tous cas au moins pendant les heures les plus ensoleillées de la journée. Le gisement de l'ossature radiale est ainsi asservi à la direction azimutale du Soleil pour que les panneaux photovoltaïques soient toujours sensiblement perpendiculaires au plan méridien contenant le Soleil, le pôle nord, et le pôle sud. Ainsi, à la figure 3, en vue de dessus, des rayons incidents 20 du Soleil sont représentés qui forment un angle azimutal R avec la direction Est-Ouest, et les ossatures radiales sont asservies en gisement pour que leur gisement 17 forme le même angle azimutal f3 avec la direction nord-sud. Dans le mode de réalisation présenté, l'écartement 15 entre deux roues est d'environ 6 mètres, pour une ossature radiale de longueur radiale d'environ 60 mètres (soit deux tronçons de 30 mètres). Dans le mode de réalisation présenté aux figures 1 à 3, chaque tronçon de chaque ossature radiale présente quatre rangées horizontales de panneaux 4 photovoltaïques comportant chacune 18 panneaux 4 photovoltaïques. Il est à noter que le nombre de rangées et de panneaux photovoltaïques dans chaque rangée peut différer en fonction des dimensions d'un tronçon d'une ossature radiale d'un dispositif selon l'invention, des dimensions de chaque panneau photovoltaïque, ainsi que des performances (production électrique, résistance au vent, ...) attendu d'un tel dispositif.
Chaque panneau 4 photovoltaïque présente une surface d'environ 1,3 m2, de sorte que la surface photovoltaïque totale d'une ossature radiale est de 96,3 m2. Avec les panneaux photovoltaïques disponibles à ce jour, la puissance électrique théorique nominale totale et maximale (crête) de chaque ossature radiale est donc d'environ 51 840 Watts (soit 12 960 Watts par tronçon). Or chaque moteur 9 d'entraînement assurant le déplacement héliotrope du dispositif consomme environ 1 000 Watts. La production électrique d'un dispositif selon l'invention est donc largement supérieure à sa consommation électrique. Un tel dispositif peut être relié à un réseau de distribution d'électricité (non représenté) auquel il fournit une puissance électrique. Cette liaison électrique à un réseau de distribution électrique permet aussi d'assurer l'alimentation électrique du dispositif pour des périodes d'arrosage la nuit, sans nécessiter de batteries coûteuses, lourdes et nocives pour l'environnement. Un tel dispositif présente un avantage économique important car en plus de produire de l'électricité renouvelable, il permet de vendre de l'électricité dans la journée, aux heures auxquelles le prix de l'électricité est le plus élevé, et consomme de l'électricité la nuit aux heures auxquelles elle est la moins coûteuse. 20 L'invention peut faire l'objet de nombreuses autres variantes de réalisation non représentées. Ainsi, rien n'empêche dans un dispositif d'arrosage selon l'invention de prévoir d'asservir le gisement de l'ossature radiale en fonction de la position de la Lune dans le ciel la nuit, notamment les jours de pleine lune afin de 25 profiter des rayons du Soleil réfléchi par la lune pour produire de l'énergie électrique. De plus, l'asservissement en gisement peut être effectué grâce à une horloge et à une relation proportionnelle entre l'heure et le gisement de l'ossature radiale. Cette méthode présente l'avantage d'être simple et peu coûteuse, 30 et ne nécessite pas ledit capteur héliotrope. Elle est particulièrement avantageuse lorsque l'inclinaison des panneaux photovoltaïques est fixe. En effet 15 l'asservissement en inclinaison des panneaux photovoltaïques dépend fortement des saisons. Cependant, rien n'empêche d'appliquer la même stratégie d'asservissement à l'inclinaison, dans laquelle l'inclinaison est directement proportionnelle à l'heure du jour.
En particulier, lorsque l'inclinaison est fixe (donc non ajustable au cours de la journée ou en fonction des saisons), elle est avantageusement choisie telle que l'angle d'inclinaison a des panneaux photovoltaïques par rapport à la verticale dépend de la latitude à laquelle le dispositif selon l'invention est installé. Par exemple, en France, l'angle d'inclinaison a est compris entre 20 et 40 degrés par rapport à la verticale, en particulier il est choisi sensiblement égal à 30 degrés. De plus, un capteur rotatif selon l'invention peut être remplacé par un programme de l'unité de commande visant à éviter toute commande brutale des moteurs d'entraînement visant à modifier le gisement de l'ossature radiale de façon importante en peu de temps. Rien n'empêche non plus, selon l'invention, de prévoir un arrosage de refroidissement des panneaux photovoltaïques à intervalles de temps réguliers de façon/arbitraire, notamment l'été aux heures les plus chaudes. Un dispositif selon l'invention permet aussi bien l'arrosage que l'épandage de produits dilués dans un liquide sur les plantes et/ou le sol. De plus, conformément l'invention la surface photovoltaïque aspergée par un liquide peut être dotée d'une couche de protection imperméable, et les connexions et dispositifs électriques protégés. Dans un dispositif selon l'invention rien n'empêche que seule 25 une partie de l'eau d'arrosage serve à refroidir les panneaux photovoltaïques : une partie des bouches 12 d'arrosages peut être orientée en direction du sol/des plantes et une autre partie en direction des panneaux photovoltaïque. D'autres méthodes et moyens d'asservissement des ossatures radiales en gisement et des panneaux photovoltaïques en inclinaison peuvent être 30 envisagés. Par exemple, un dispositif selon l'invention peut ne comporter qu'un unique moteur relié mécaniquement à quelques organes roulants et aux supports 13 communs des panneaux photovoltaïques pour les asservir respectivement en gisement et/ou en inclinaison. Rien n'empêche non plus, par exemple de déplacer l'ossature radiale de façon séquentielle, c'est-à-dire de ne la déplacer qu'à intervalles de temps régulier prédéterminés. Par exemple, l'ossature radiale peut être déplacée d'environ 15° chaque heure ou encore d'environ 7,5° chaque demi-heure. Ainsi, les rayons incidents du Soleil forment un angle azimutal 0 avec les faces photovoltaïques juste après que l'ossature radiale se soit déplacée, de 0° au milieu de l'intervalle de temps choisi, et de 0 juste avant un nouveau déplacement de l'ossature radiale. Si l'unité de commande 10 est prévue pour déplacer les ossatures radiales de 15° à chaque déplacement, 0 vaut 7,5°. Les intervalles de temps entre deux déplacements successifs peuvent varier en fonction des régions du globe terrestre dans lequel un dispositif selon l'invention est installé, mais aussi en fonction des saisons et/ou de la tranche horaire de la journée.15
Claims (1)
- REVENDICATIONS1/ - Dispositif d'arrosage d'un sol (19) comprenant : un pivot (1) central d'axe (7) de pivotement vertical, une ossature (2) radiale : - s'étendant radialement à partir du pivot (1) central, - surélevée par rapport au sol (19), - présentant une extrémité proximale supportée par le pivot (1) central, - comportant au moins une jambe (3) distincte du pivot (1) central, 10 adaptée pour pouvoir supporter une partie du poids de l'ossature (2) radiale, et présentant au moins un organe (6) roulant à zones de contact avec le sol (19), - un moteur (9) d'entraînement d'au moins un organe (6) roulant, adapté pour pouvoir entraîner ladite ossature (2) radiale en déplacement angulaire autour dudit axe (7) de pivotement, 15 - une unité (10) de commande du moteur (9) d'entraînement, - au moins une conduite, dite conduite (8) d'arrosage, de liquide s'étendant radialement sur ladite ossature (2) radiale et pouvant être alimentée par un liquide, - une surface (4) photovoltaïque disposée sur l'ossature (2) radiale, adaptée pour convertir de l'énergie électromagnétique solaire en énergie électrique, 20 caractérisé en ce que - la surface (4) photovoltaïque est d'orientation azimutale fixe dans le référentiel de l'ossature (2) radiale, - l'unité (10) de commande est adaptée pour pouvoir asservir le gisement (17) de l'ossature (2) radiale à la position du Soleil dans le ciel. 25 2/ - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un capteur de gisement apte à détecter le gisement de l'ossature radiale, relié électriquement à l'unité (10) de commande, et en ce que l'unité de commande est adaptée pour pouvoir commander ledit moteur d'entraînement à vitesse constante à partir d'un premier gisement prédéterminé de 30 l'ossature radiale à une heure prédéterminée du jour, jusqu'à un deuxième gisement prédéterminé de l'ossature radiale.3/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, la surface (4) photovoltaïque étant une surface cylindrique définie par une droite génératrice se déplaçant parallèlement à elle-même sur une courbe plane ouverte, l'unité (10) de commande est adaptée pour pouvoir asservir le gisement (17) de l'ossature radiale de sorte que la surface photovoltaïque forme avec un plan contenant le Soleil, le pôle nord et le pôle sud, un angle compris entre 80° et 100°. 4/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'asservissement en inclinaison de ladite surface (4) photovoltaïque en fonction de la déclinaison du Soleil. 5/ - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que, la surface (4) photovoltaïque étant sensiblement plane, l'unité (10) de commande et le dispositif d'asservissement en inclinaison sont adaptés pour pouvoir asservir le gisement de l'ossature (2) radiale et l'inclinaison de ladite surface (4) photovoltaïque de sorte que les rayons incidents du Soleil sont compris dans un cône de révolution dont la génératrice forme un angle au sommet de 10° avec une droite orthogonale à la surface (4) photovoltaïque. 6/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la conduite (8) d'arrosage présente au moins une bouche (12) d'arrosage adaptée pour pouvoir asperger de liquide la surface (4) photovoltaïque, ladite conduite d'arrosage étant alimentée en liquide. 7/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de panneaux (4) photovoltaïques présentant une face (5) photovoltaïque formant surface photovoltaïque, disposés sur 25 l'ossature (2) radiale, et tous orientés selon la même direction azimutale dans le référentiel de l'ossature radiale. 8/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est relié électriquement à un réseau électrique pour pouvoir fournir et recevoir une puissance électrique.9/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'ossature (2) radiale présente une structure adaptée pour pouvoir supporter le poids de la surface (4) photovoltaïque. 10/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un nombre pair d'ossatures (2) radiales réparties symétriquement autour du pivot (1) central. 11/ - Procédé d'arrosage d'un sol dans lequel le gisement de l'ossature (2) radiale d'un dispositif d'arrosage selon l'une des revendications 1 à 10 est asservi par l'unité (10) de commande à la position du Soleil dans le ciel. 12/ - Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que, ledit dispositif d'arrosage comportant un capteur de gisement apte à détecter le gisement de l'ossature (2) radiale, relié électriquement à l'unité (10) de commande, l'unité de commande commande ledit moteur (9) d'entraînement à vitesse constante à partir d'un premier gisement prédéterminé de l'ossature radiale à une heure prédéterminée du jour, jusqu'à un deuxième gisement prédéterminé de l'ossature radiale. 13/ - Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que : - le dispositif d'arrosage comprenant un capteur de température de ladite surface (4) photovoltaïque, relié à une unité (10) de traitement de données adaptée pour pouvoir commander une alimentation en liquide de la conduite (8) d'arrosage, - la conduite d'arrosage présentant au moins une bouche (12) d'arrosage dont la forme, l'orientation et la distance par rapport à la surface photovoltaïque sont adaptées pour pouvoir asperger la surface photovoltaïque de liquide, l'unité de traitement de données commande, sur détection d'une température de la surface photovoltaïque supérieure à une valeur limite, l'alimentation en liquide de la conduite d'alimentation.30
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