FR3007406A1 - Plateforme photovoltaique flottante et installation autonome de traitement de l'eau asocie a une telle plateforme - Google Patents

Abstract

Installation autonome (20) de traitement de l'eau (10) disposée sur le plancher d'une plateforme. Selon l'invention ladite installation de traitement est alimentée par des moyens d'alimentation électrique comprenant au moins des panneaux (21) d'éléments photovoltaïques, et en ce qu'elle comprend des moyens (11, 12) de traitement de l'eau (10) aptes à aspirer de l'eau à traiter et à évacuer l'eau traitée, lesdits moyens de traitement comportant, d'une part, des moyens (11) d'aspiration de l'eau à traiter et, d'autre part, un aéro-injecteur venturi (12) apte à recevoir sous une pression hydraulique (P) supérieure à 3 bars l'eau à traiter provenant des moyens d'aspiration et à évacuer l'eau traitée sous un débit (Q1) donné, ledit aéro-injecteur venturi (12) étant équipé d'au moins un orifice (122) d'aspiration d'air sous un débit (Q2) donné. Application à la dépollution et à l'élimination de l'eutrophisation du milieu aquatique.

Description

PLATEFORME PHOTOVOLTAÏQUE FLOTTANTE ET INSTALLATION AUTONOME DE TRAITEMENT DE L'EAU ASSOCIEE A UNE TELLE PLATEFORME La présente invention concerne une plateforme photovoltaïque flottante et une installation autonome de traitement de l'eau associée à une telle plateforme. L'invention s'applique de façon très générale à l'exploitation des espaces disponibles sur des plans d'eau naturels ou artificiels pour le captage. de l'énergie solaire grâce à une surface de panneaux photovoltaïques. it.eag» d'un module unitaire de centrale solaire destinée aux besoins d'alimentation électrique, notamment les besoins d'une installation autonome de traitement de l'eau associée. Cette plateforme est destinée à assurer la dépollution efficace de toute retenue d'eau naturelle ou artificielle en présence ou non d'activités humaines, qu'il s'agisse de lacs, d'étangs, de parcs et jardins, de lagunes de traitement des eaux usées, de réservoirs d'eau, etc., afin de résoudre les problèmes de mauvais état écologique du milieu aquatique. La demande alimentaire de la population humaine et animale en croissance constante et la rareté des territoires agricoles impliquent d'éviter les conflits d'usage des terres entre la nécessité d'exploiter le maximum de surfaces cultivables pour la production alimentaire et l'installation de surfaces photovoltaïques suffisantes pour la production énergétique. Par ailleurs, les activités humaines à proximité des zones aquatiques ou des bassins versants des rivières génèrent des pollutions du milieu, notamment de l'eau, du fait des rejets d'effluents domestiques, industriels et agricoles, riches en matières organiques non dégradées, en phosphates, en nitrates, en germes pathogènes, etc.

Une forme de pollution particulière liée à la présence dans l'eau de ces substances est l'eutrophisation de certains écosystèmes, c'est-à-dire la prolifération d'algues et autres plantes aquatiques invasives lorsqu'elles reçoivent des matières nutritives en grande quantité. Les principaux nutriments à l'origine de ce phénomène sont le phosphore, sous forme de phosphates, et l'azote contenu dans les sels d'ammonium, les nitrates et les nitrites. Stimulés par cet apport substantiel, les végétaux aquatiques croissent et se multiplient de manière excessive, de sorte que, lorsqu'ils se décomposent, ils induisent une augmentation de la charge naturelle de l'écosystème en matières organiques biodégradables ou biomasse. Dans le fond du site aquatique, là où les végétaux morts viennent se déposer, les bactéries aérobies qui s'en nourrissent prolifèrent à des taux d'oxygène dissous insuffisants. En l'absence d'une circulation suffisante des eaux, les bactéries aérobies finissent par épuiser l'oxygène des couches d'eau profondes lesquelles meurent à leur tour. Or, les processus biologiques des écosystèmes aquatiques sont gouvernés par la teneur en oxygène dissous dans l'eau. L'accumulation de la biomasse (matière organique biodégradable) dans les sédiments et la prolifération non maîtrisée des végétaux aquatiques en surface qui se nourrissent des polluants accentuent l'appauvrissement en oxygène et inhibent l'activité photosynthétique par le blocage du rayonnement solaire en profondeur. Les bactéries anaérobies se multiplient en absence d'oxygène et provoquent la fermentation de toute la matière organique accumulée ce qui génère la production de substances biotoxiques libérant des gaz nauséabonds tels que le méthane, l'hydrogène sulfuré ou l'ammoniac.

D'une manière très générale, l'invention cherche à répondre au besoin d'installer des surfaces de captage solaire dans le respect des terres agricoles, ainsi que la nécessité de restaurer simultanément l'état écologique des plans d'eau pour favoriser la biodiversité du milieu aquatique. Plus particulièrement, il s'agit d'éviter le phénomène d'eutrophisation des eaux dû aux nutriments de types phosphates et nitrates apportés de façon artificielle par les engrais azotés utilisés pour favoriser la croissance des plantes cultivées.

L'état de la technique présente de nombreuses réalisations de plateformes photovoltaïques flottantes telles que les demandes de brevet FR2968386, US2012279557, CH701870 ou W02010064271. Toutefois, ces réalisations ne sont pas conçues pour compenser le basculement de la plateforme dû à une répartition non uniforme des charges disposées sur le plancher de la plateforme. En particulier, outre les panneaux solaires, la plateforme peut supporter une installation autonome de traitement de l'eau placée, par exemple, dans un caisson à l'arrière du plancher. Des batteries peuvent également se trouver sur la plateforme lorsque l'installation de traitement ne fonctionne pas uniquement au fil du soleil dans des zones à faible ensoleillement et créer un surpoids important. Le risque est donc grand d'engendrer un porte-à-faux important qu'il faut absolument contrebalancer si l'on veut pouvoir positionner correctement les panneaux solaires dans l'inclinaison souhaitée pour une exposition optimale au rayonnement du soleil. Aussi, un but de l'invention est de proposer une plateforme qui serait équipé de moyens permettant de replacer le plancher de la plateforme au voisinage d'une position horizontale par rapport à la ligne de flottaison. Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce à une plateforme photovoltaïque flottante comportant, au moins, une pluralité de panneaux d'éléments photovoltaïques disposée sur un plancher de la plateforme, remarquable en ce que ladite plateforme comporte une pluralité de flotteurs dont la flottabilité est déterminée en fonction de la répartition des charges présentes sur la plateforme, de manière à maintenir ledit plancher horizontal sur l'eau. Ainsi, par un choix judicieux des paramètres de flottabilité des flotteurs, l'invention permet de compenser l'inclinaison de la plateforme provoquée par la charge des organes de commande, de puissance et de stockage d'énergie d'une installation autonome de traitement de l'eau portée par la plateforme.

Selon un mode de réalisation, la variabilité de la flottabilité d'un flotteur est déterminée par les dimensions d'un évidement pratiqué dans ledit flotteur. L'évidement est, par exemple, cylindrique. Sa hauteur et son diamètre sont définis par application de la loi d'Archimède afin d'obtenir le complément de flottabilité voulue à l'endroit où se trouve le flotteur considéré. De préférence, dans le cas où les charges importantes sont placées le long d'un côté du plancher comme c'est le cas avec un caisson à l'arrière, seuls les flotteurs situés sur ce côté feront l'objet de l'ajout d'un flotteur secondaire cylindrique dans un évidement central prévu à cet effet. D'autre part, les plateformes photovoltaïques flottantes connues ne sont pas conçues pour respecter la biodiversité en raison de l'agencement des panneaux solaires prévu pour couvrir totalement la surface aquatique ce qui empêche le passage de la lumière du soleil. L'absence de pénétration des rayons du soleil dans l'eau contribue à inhiber non seulement le développement des algues dans les plans d'eau, mais aussi toute sorte de vie aquatique sans pour autant réduire la pollution récurrente et endémique des activités humaines et agricoles, source d'eutrophisation.

En maintenant le plan d'eau dans l'obscurité avec une surface couvrante la plus proche du niveau de l'eau, le phénomène de photosynthèse de la lumière ne peut pas s'opérer, ce qui contribue à détruire les algues par manque d'oxygène, mais aussi la disparition de la faune et la flore aquatiques. L'état écologique est aggravé par la mortalité des algues augmentant la quantité de matière organique au fond du plan d'eau que les bactéries aérobies ne peuvent plus dégrader en raison du manque d'oxygène. Le déficit en oxygène est aggravé par le déséquilibre provoqué par une présence de matières nutritives et l'eutrophisation résulte d'une activité trop riche en ressources alimentaires.

La respiration de la faune (poissons) et de la flore (végétaux) est aussi un processus essentiel à l'équilibre écologique. Les animaux comme les végétaux respirent en prélevant le dioxygène (02) dans le milieu aquatique. Toutefois, les plantes sont les seules à produire du dioxygène grâce à la photosynthèse.

Il est évident que les solutions existantes ne conviennent pas aux plans d'eau dans lesquels le but est de maintenir un écosystème naturel pour lequel la lumière du soleil joue un rôle primordial.

C'est pourquoi l'invention prévoit un certain nombre de dispositions favorables à l'éclairement de la surface de l'eau par le rayonnement solaire tout en offrant une surface de captage d'énergie suffisante. Une de ces dispositions consiste en ce que la pluralité de panneaux d'éléments photovoltaïques présente une structure à claire-voie. La plateforme solaire de l'invention comporte donc des rangées de panneaux d'éléments photovoltaïques séparés par des espaces ajourés pour laisser les rayons du soleil pénétrer dans l'eau, favorisant la photosynthèse et le développement des plantes dans l'eau.

De même, la flottabilité des flotteurs est déterminée de manière à maintenir le plancher de la plateforme à au moins 20 cm du niveau de l'eau pour permettre à certains animaux de circuler sur le plan d'eau. Il s'agit d'une hauteur assurant la biocliversité associée à la fonction claire-voie mentionnée ci-dessus, ainsi que la sécurité des personnes.

Par ailleurs, la plateforme prévoit des aménagements paysagers sur tout le pourtour du plancher et plus particulièrement sur les flotteurs. En effet, l'acceptabilité de la plateforme dans son environnement par l'ensemble des usagers du plan d'eau est un élément central de l'équilibre écologique. C'est pourquoi des végétaux sont installés pour accueillir aussi bien les oiseaux que pour faciliter l'intégration de la plateforme dans le paysage. Enfin, selon un mode de réalisation avantageux, les panneaux d'éléments photovoltaïques ont une inclinaison d'au moins 30°. On limite ainsi l'effet d'occultation des rayons du soleil par les panneaux photovoltaïques. La structure et le dimensionnement des flotteurs permettent donc une implantation aérienne de la plateforme et évitent un confinement du plan d'eau dans l'obscurité durant la journée. Par ailleurs, les plateforrnes solaires doivent être définies de façon optimale pour assurer à la fois la fonction de captage d'énergie et la fonction de traitement de l'eau avec une autonomie journalière suffisante d'au moins quatre heures. L'architecture des plateformes solaires est donc prévue modulaire pour pouvoir augmenter les surfaces de captage de l'énergie solaire sur les plans d'eau, soit pour pouvoir ajouter des installations de traitement en fonction de l'état écologique de l'eau, soit pour restituer dans le réseau plus d'électricité que l'installation de traitement n'en consomme. Cet objectif de modularité est atteint, selon l'invention, du fait qu'au moins un flotteur de ladite plateforme est apte à être partagé avec au moins une autre plateforme adjacente. La capacité de flottabilité des flotteurs est dimensionnée pour supporter le poids de toutes les plateformes adjacentes. Un flotteur d'angle d'une plateforme peut ainsi recevoir trois autres plateformes adjacentes et supporter le quart du poids de chacune des plateformes. La flottabilité d'un tel flotteur doit donc être déterminée pour supporter le poids total d'une plateforme. On connaît de l'état de la technique des installations de traitement de l'eau basées sur un principe de circulation de l'eau afin de générer une aération de l'eau en profondeur par une opération de déplacement des couches d'eau subaquatiques stagnantes telle que décrite dans le brevet US2012067799. D'autres installations analogues mettent en oeuvre la technique de brassage mécanique avec des pales d'agitation sous le niveau d'eau tel que le procédé FUCHS décrit dans le brevet EP0221354 ou le procédé SOLARBEE (marque déposée). On favorise ainsi la création d'un courant de circulation qui va permettre de convoyer l'eau de surface chargée en oxygène au fond de la retenue d'eau, bien plus pauvre en oxygène. Parmi ces installations, des aérateurs de surface fonctionnent par projection de l'eau en surface avec des fontaines de jet d'eau. L'intérêt de ce procédé est d'augmenter la surface de contact entre l'eau et l'air atmosphérique en propulsant celle-ci dans l'air. La projection des particules d'eau dans l'air entraine une augmentation du taux d'oxygène dans l'eau en surface. De même, certain procédé réalise un courant subaquatique grâce à une circulation d'eau chargée en air atmosphérique. Enfin, les installations à rnicrobulles permettent de créer de fines bulles qui vont brasser et réduire la stratification des couches d'eau plus froide emprisonnées au fond du milieu aquatique. Cette aération diminue la demande biologique en oxygène et augmente le taux d'oxygène dissous.

Toutefois, aucune des solutions proposées n'utilise une approche de dépollution globale du site et seul l'aération par brassage d'un volume d'eau ou l'introduction d'air à pression atmosphérique est considérée. L'eau est alimentée en oxygène de façon mécanique par contact avec l'air ou par apport d'air pressurisé dans le milieu aquatique. Il s'agit donc d'un simple mélange air/liquide classique à pression atmosphérique qui autorise une dissolution de l'air ambiant limité à hauteur de 4 mg/litre d'oxygène au plus, chiffre visé en général par les stations d'épuration pour traiter un litre d'eau contenant 1 mg de nitrate.

En conséquence, le traitement de l'eau avec ces installations connues demande des durées très longues ou un niveau d'énergie très important et coûteux pour maintenir un bon état écologique. Ces installations sont inefficaces pour assurer une dépollution de l'eau et encore plus si le flux de pollution entrant est important ou l'ampleur de la dégradation du milieu aquatique est élevée. Actuellement, les dispositifs de brassage mécanique traditionnels permettent d'observer un changement de l'équilibre aquatique au bout de plusieurs années pour une taille de lac supérieure à une surface de 1000 m2. Il faut également signaler le dispositif de traitement VENTOXAL de la société Air Liquide qui consiste à injecter une quantité d'air dont l'avantage est de pouvoir réaliser des volumes importants de mélange air/eau. Cependant, là encore, les dispositifs existants ne font que créer un mélange air/eau avec un taux de dissolution de l'oxygène dans l'eau de 4 mg/I avec des coûts de traitement très importants.

Par ailleurs, l'état de la technique présente de simples dispositifs d'aération par brassage avec des structures de plateforme solaire flottante juste nécessaire à leur fonctionnement autonome. Toutefois, les plateformes photovoltaïques ne permettent pas un usage pour une étendue de ferme solaire sur un plan d'eau.

Ainsi, on comprend l'intérêt que présenterait une combinaison d'une plateforme photovoltaïque conforme à l'invention et d'une installation de traitement de l'eau qui permettrait une augmentation des performances des installations connues en termes de niveau et de vitesse de dépollution et d'élimination de l'eutrophisation du milieu aquatique sans porter préjudice à la biodiversité et d'un coût très faible par rapport au volume d'eau à traiter. Dans ce but, l'invention propose une installation autonome de traitement de l'eau disposée sur le plancher d'une plateforme selon l'invention, remarquable en ce que ladite installation est alimentée par des moyens d'alimentation électrique comprenant au moins lesdits panneaux d'éléments photovoltaïques, et en ce qu'elle comprend des moyens de traitement aptes à aspirer de l'eau à traiter et à évacuer l'eau traitée, lesdits moyens de traitement comportant, d'une part, des moyens d'aspiration de l'eau à traiter et, d'autre part, un aéro-injecteur venturi apte à recevoir sous une pression hydraulique suffisante l'eau à traiter provenant des moyens d'aspiration et à évacuer l'eau traitée sous un débit donné Q1, ledit aéro-injecteur venturi étant équipé d'au moins un orifice d'aspiration d'air sous un débit donné Q2. La boucle de circulation hydraulique ainsi constitue autorise un taux d'oxygène dissous dans l'eau bien supérieur au dispositif connu de façon très économique. De cette manière, il est possible d'atteindre une solubilité de l'oxygène d'environ 12 mg/litre d'eau, sensiblement plus élevé que les 4 mg/litre fournis par les installations connues en quelques heures de fonctionnement et même de celle des phénomènes naturels dans l'eau douce ou l'océan tel que l'effet du vent, de la houle ou le ruissellement. L'avantage de notre procédé de suroxygénation est de permettre une augmentation du potentiel d'oxydation beaucoup plus rapide, ce qui facilite grandement la gestion de l'alimentation en énergie de l'installation selon l'invention, comme on le verra en détail plus loin. Ainsi, l'action efficace de l'installation autonome de traitement conforme à l'invention est une accélération des mécanismes naturels de destruction de la biomasse sur la base de l'écologie des micro-organismes aérobie. Avantageusement, l'installation de l'invention prévoit une surveillance en temps réel et de pouvoir ajuster le traitement en fonction du suivi de l'état du milieu aquatique au travers d'indicateurs caractéristiques de l'eau à traiter comme la température de l'eau, la turbidité (Matière En Suspension), le niveau d'eutrophisation avec la présence de macrophytes et en particulier les données morphologiques du plan d'eau que sont les paramètres physico-chimiques. Ainsi, l'installation dispose d'une commande électronique intelligente comprenant au moins un capteur de mesure d'une grandeur constituant un paramètre physico-chimique représentatif de l'eau à traiter. En particulier, ledit paramètre est choisi dans la liste suivante : potentiel redox, pH, température ou couleur de la chlorophylle. Dans un mode de pilotage hydraulique de l'installation, un accumulateur d'eau à pression régulée par les moyens d'aspiration est interposé entre les moyens d'aspiration et l'aéro-injecteur venturi. Dans un mode de pilotage électrique de l'installation, lesdits moyens d'alimentation électrique comportent en outre des batteries chargées par lesdits panneaux d'éléments photovoltaïques.

La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'une plateforme photovoltaïque flottante conforme à l'invention.

La figure 2 est une vue de dessus de la plateforme de la figure 1. La figure 3 est une vue de côté de la plateforme de la figure 1. La figure 4 est une vue en perspective du flotteur principal et secondaire de la plateforme des figures 1, 2 et 3. La figure 5 est un schéma de la boucle hydraulique installée sur une installation autonome de traitement de l'eau destinée à être portée par une plateforme selon l'invention. La figure 6 est un schéma électrique d'une installation autonome de traitement de l'eau dans le cas d'une gestion électrique. La figure 7 est un schéma hydraulique de l'installation de la figure 6.

La figure 8 est un exemple de cycle de fonctionnement automatique d'une installation autonome de traitement de l'eau.

Sur les figures 1, 2 et 3 est représentée une plateforme photovoltaïque flottante 40 destinée à fournir des surfaces de captage de l'énergie solaire dans le but de rétablir l'état écologique des plans d'eau et de développer la biodiversité du milieu aquatique.

Dans son architecture générale, la plateforme 40 comprend des flotteurs 42 sur lesquels repose un plancher 41 portant une pluralité de panneaux 21 d'éléments photovoltaïques. La plateforme solaire flottante 40 peut ne comporter que des panneaux 21, avec comme seule fonction la fourniture d'électricité d'origine solaire, ou, comme illustré aux figures 1, 2, 3 et 4, comporter en outre un caisson 43, placé par exemple à l'arrière de la plateforme 40 et contenant les différents composants d'une installation autonome 20 de traitement de l'eau 10 du type de celle qui sera décrite en détail plus loin conformément au figures 5, 6, 7 et 8. Le caisson 43 peut également contenir des batteries 32 dans le cas où l'installation autonome 20 ne fonctionne pas uniquement au fil du soleil. Il existe donc un risque, quelle que soit la configuration adoptée pour la plateforme 40, de provoquer un porte-à-faux due à une mauvaise répartition des masses sur le plancher 41, avec pour conséquence une inclinaison de la plateforme 40 par rapport à l'horizontale empêchant une exposition correcte des panneaux photovoltaïques aux rayons de soleil. C'est pour pouvoir replacer le plancher 41 de la plateforme au voisinage de la position horizontale que l'invention prévoit que la plateforme 40 comporte une pluralité, ici quatre, de flotteurs principaux 42 dont la flottabilité est déterminée en fonction de la répartition des charges présentes sur la plateforme, de manière à maintenir le plancher 41 horizontal sur l'eau et à une hauteur suffisante de la surface du plan d'eau. On comprend qu'en choisissant des paramètres de flottabilité appropriés l'inclinaison du plancher 41 de la plateforme puisse être contrebalancée, notamment en cas de déséquilibre lié aux charges déportées vers l'arrière du plancher des composants d'une installation autonome de traitement de l'eau contenues dans le caisson 43.

En particulier, ainsi qu'on peut le voir sur les figures 1, 2, 3 et 4, le complément de flottabilité d'un flotteur principal 42 est déterminée par les dimensions d'un évidement 420 pratiqué dans le flotteur principal 42. Le volume du flotteur secondaire 421, apte à remplir l'évidement 420 d'un flotteur 42, est déterminé par application de la loi d'Archimède en fonction de la flottabilité recherchée pour ce flotteur complémentaire. Si, par exemple, les charges sont déportées sur un côté du plancher 41, les flotteurs 421 servent à compenser le surpoids de manière symétrique sur les deux côtés concernés. Dans ce cas, seuls les évidements des flotteurs du côté le plus chargé du plancher sont comblés par un flotteur secondaire 420 d'un volume sensiblement équivalent comme le montre la figure 3. Les flotteurs principaux 42 peuvent avoir une forme générale de cône de révolution tronquée, comme sur les figures 1, 2, 3 et 4, ou une forme de cylindre de révolution comme les flotteurs secondaires 421.

Comme le montrent plus particulièrement les figures 1, 2 et 3, la pluralité de panneaux 21 d'éléments photovoltaïques présente une structure en claire-voie. Cette disposition particulière présente l'avantage de respecter la biodiversité en permettant le passage de la lumière du soleil et sa pénétration dans l'eau, contrairement aux plateformes connues.

Dans le même ordre d'idée, la flottabilité des flotteurs principaux 42 est déterminée de manière à maintenir le plancher 41 à au moins 30 cm du niveau d'eau, ce qui évite qu'une surface couvrante installée proche de la surface de l'eau maintienne le plan d'eau dans l'obscurité et interdise le phénomène de photosynthèse.

De même, il est prévu dans l'invention que les panneaux 21 d'éléments photovoltaïques ont un angle d'inclinaison « a » d'au moins 30°, ceci pour obtenir une moindre occultation des rayons du soleil. On peut prévoir des tiges de maintien télescopiques 46 de part et d'autre des panneaux 21 pour assurer un réglage en plusieurs positions indexées en fonction de la course du soleil à différentes saisons par rapport au plancher 41 horizontal. Ainsi, les extrémités de la base des supports de panneaux 21 sont montées sur des charnières en pivot 47 pour permettre l'ajustement angulaire par exemple un angle de 45°.

On a déjà expliqué l'intérêt d'une architecture modulaire de la plateforme photovoltaïque 40 en termes de surface de captage de l'énergie solaire et l'association avec une installation autonome 20 de traitement de l'eau 10. D'un point de vue pratique, cette modularité est obtenue lorsqu'au moins un flotteur 42 de la plateforme 40 est apte à recevoir au moins une autre plateforme adjacente. Dans l'exemple de réalisation de la figure 4, le flotteur 42 est apte à recevoir jusqu'à quatre plateformes reposant chacune sur un quart du flotteur 42, de la même manière que la plateforme 40 repose sur les flotteurs 42 aux figures 1, 2 et 3. Dans ce cas, le flotteur principal 42 et le flotteur secondaire 421 doivent être dimensionnés pour que ces derniers supportent le poids total d'une plateforme. De plus, le flotteur principal 42 intègre dans sa partie émergée un dispositif de fixation solidaire au plancher 41 en forme générale de croix 44 pour accueillir l'ensemble des modules élémentaires de plateformes 40 adjacentes les unes aux autres. Toutes les pièces métalliques constituant la plateforme 40 sont, de préférence, en acier inoxydable, de type 304L par exemple. Celles-ci résisteront donc à la corrosion en milieu aquatique.

Les flotteurs 42 sont choisis en matière plastique, polyéthylène haute densité (PEHD) par exemple ou dans un matériau composé de matière biologique recyclable avec un remplissage de matériaux en mousse éventuel. Sur le schéma de la figure 5 est représentée une installation autonome 20 de traitement de l'eau 10, notamment destinée à dépolluer et éliminer l'eutrophisation des milieux aquatiques avec un très haut niveau de performances en termes de qualité et de rapidité de traitement ainsi qu'en termes de coût. Comme le montre la figure 5, l'installation autonome 20 de traitement de l'eau 10 comprend des moyens 11, 12 de traitement aptes, d'une part, à aspirer l'eau à traiter à travers une conduite 13 d'aspiration amont munie à son extrémité immergée d'une crépine 131 et d'un clapet anti-retour 132, et, d'autre part, à évacuer l'eau traitée à travers une conduite 14 de refoulement aval. Sur la figure 5, on peut voir que les moyens de traitement de l'eau 10 de l'installation autonome 20 comportent des moyens 11 d'aspiration, telle qu'une pompe de surface par exemple ou immergée, aptes à faire circuler de l'eau à traiter provenant de la conduite 13. Les moyens de traitement de l'eau 10 comportent également, en aval du système de pompage 11, un organe 12, appelé aéro-injecteur venturi, qui présente un conduit longitudinal 121 de circulation d'eau muni d'au moins un orifice radial 122 d'aspiration d'air, de manière à permettre le passage d'air sous un débit Q2 donné par un effet venturi dans le conduit 121 de l'aéroinjecteur 12 au cours du fonctionnement de l'installation de traitement. L'orifice radial 122 d'aspiration débouche, d'une part, à l'intérieur du conduit 121, et, d'autre part, à l'air libre à l'extérieur de l'aéro-injecteur venturi 12. Le débit d'eau en sortie de l'organe aéro-injecteur 12 est désigné par Q1. Un clapet anti-retour 15 est disposé entre l'organe de pompage 11 et l'aéro-injecteur venturi 12 afin de ne pas désamorcer la pompe suite à une entrée d'air de l'aéro-injecteur. Pour obtenir de l'eau pressurisée au refoulement de la conduite 14 sous contrainte avec un taux d'oxygène très élevé, il y a avantage à ce que la pression hydraulique P à l'entrée de l'aéro-injecteur 12 soit d'au moins 3 bars. On sait, d'une manière générale, que la dissolution de l'oxygène dans l'eau est une opération difficile à faire et très coûteuse. Or, grâce à l'organe aéroinjecteur venturi 12, il est possible d'atteindre un niveau d'oxygène important, de l'ordre de 12 mg/I à moindre coût. L'installation autonome 20 de traitement de l'eau 10 de la figure 5 comporte par ailleurs des moyens d'alimentation électrique autonomes d'au moins les moyens 11 d'aspiration, ces moyens d'alimentation étant embarqués dans l'installation de traitement.

Avantageusement, les moyens d'alimentation électrique autonomes de l'installation sont des dispositifs d'énergie renouvelable (ENR) comme des panneaux 21 d'éléments photovoltaïques en silicium polycristallin, lesquels présentent le meilleur rapport rendement/prix.

Toutefois, ces moyens peuvent être aussi de type éolien. Deux modes de pilotage de la pression P et du débit Q1 d'eau peuvent être envisagés, à savoir un pilotage hydraulique et un pilotage électrique. Pour le mode de pilotage hydraulique, les composants de stockage de l'énergie potentiel tel qu'un accumulateur sont trop lourds et volumineux à ce jour pour avoir retenu notre préférence. Dans le mode de réalisation que nous avons choisi, illustré aux figures 6 et 7, les moyens d'alimentation électrique autonomes de l'installation de traitement sont constitués par les seuls panneaux 21 d'éléments photovoltaïques fonctionnant au fil du soleil ou avec des batteries 32 de stockage. Dans ce cas, un pilotage électrique doit permettre d'obtenir en sortie des paramètres de pression P et de débit Q1 fixes, stabilisés à des valeurs précises en continu. Or, une alimentation électrique au fil du soleil est instable et pourrait ne pas permettre d'alimenter la pompe 11 avec une tension constante et, par conséquent, les performances de celle-ci seraient variables et dépendraient directement du taux d'ensoleillement. Le risque serait alors de faire fonctionner l'installation davantage dans une zone d'aération classique que dans la zone de suroxygénation souhaitée qui est à la base des performances du traitement préconisé par l'invention. Comme l'indique la figure 6, le courant fourni par les panneaux photovoltaïques 21 est dirigé, au niveau d'un boîtier 22 de jonction, vers un convertisseur 24 de courant continu destiné à fournir une tension continue de 5V aux circuits d'un boîtier 25 de commande électronique et vers un organe 23 d'alimentation du moteur électrique de la pompe 11. Un capteur d'ensoleillement 33 peut avantageusement être installé pour vérifier le fonctionnement de l'installation de traitement à des niveaux de performance souhaités en fonction de la durée et du climat journalier. Le boîtier 25 de commande électronique intelligent est capable de gérer le fonctionnement de la pompe 11 en fonction des indications fournies par divers capteurs notamment de capteurs 26, 27, 28 ou 29, respectivement de mesure du potentiel d'oxydo-réduction (redox), du pH de l'eau, de la température de l'eau ou de la couleur de l'eau, ces grandeurs constituant des paramètres physico-chimiques représentatifs de l'eau à traiter. En particulier, le traitement de l'eau polluée par suroxygénation, conformément à l'invention, a pour effet d'augmenter le potentiel redox de l'eau à traiter jusqu'à des valeurs positives de plus de 100 mV contre des valeurs négatives pour de l'eau de médiocre qualité. Le capteur 28 de mesure de la température de l'eau peut être un indicateur de gel. En effet, des dispositions doivent être prises durant les périodes hivernales afin que le gel ne détériore pas le circuit hydraulique. Les étendues d'eau ayant des carences en oxygène moins importantes en hiver, l'impact de l'installation selon l'invention serait plus faible. C'est pourquoi cette dernière n'est pas appelée à fonctionner pendant les phases hivernales, et plus généralement dans des zones climatiques ou la température descend en dessous de 5°C par exemple. On peut prévoir en outre que le boîtier 25 de commande électronique soit relié à des moyens 30 de transmission des valeurs mesurées par les capteurs 26, 27, 28, 29 ou 33 en particulier le capteur redox 26, via un réseau de téléphonie mobile type GSM ou GPRS, à destination d'un système de collecte des données en temps réel et de surveillance de l'évolution des conditions de biodiversité. Par exemple, les valeurs transmises du potentiel redox permettent, en cas de non-conformité de ces valeurs à des valeurs de référence, de déclencher des plages de fonctionnement supplémentaire et/ou l'intervention d'un technicien sur l'installation. Si l'alimentation par les batteries 32 est préconisée, alors elle est plus stable. Les batteries 32 sont chargées par les panneaux photovoltaïques 21 et dimensionnées pour délivrer une tension continue donnée à l'organe 23 d'alimentation du moteur électrique de la pompe 11 via un régulateur 31 dont le rôle est de contrôler et de piloter le processus de charge des batteries 32. Lorsque les batteries 32 ne sont plus en mesure de fournir la tension et le courant nécessaires pour alimenter la pompe 11 dans des conditions propres à assurer la suroxygénation de l'eau à traiter en sortie de l'aéro- injecteur 12, l'installation cesse de fonctionner jusqu'à ce que les panneaux photovoltaïques 21 aient rechargé les batteries 32. La figure 8 présente ces interruptions qui ne présentent pas d'inconvénients majeurs dans la mesure où elles n'affectent pas la durée de fonctionnement nominale de l'installation qui, comme on l'a vu plus haut, peut être limitée à quelques heures par jours du fait du très haut niveau de performances obtenu. Ainsi, à partir d'un taux de charge de 100% des batteries 32, l'installation autonome 10 alterne des phases de fonctionnement 51 où des phases de charge 52 sans que le seuil de décharge complète 53 des batteries 32 de l'installation de traitement soit atteint. Pour des raisons d'optimisation du fonctionnement de l'installation autonome 20 de traitement de l'eau 10 avec une surface de panneaux solaires 21 réduite comme un nombre de batteries 32 limité, il est nécessaire de prévoir des cycles de fonctionnement programmés 51, 52 en fonction du taux d'ensoleillement réel recueilli par une cellule d'éclairement 33. De ce fait, le capteur 33 est utile pour permettre un fonctionnement le plus juste possible en fonction des conditions climatiques réelles à l'endroit même où est installée la plateforme photovoltaïque 40, lesquelles peuvent varier de façon très importante d'un lieu à l'autre. Notamment en raison du dérèglement climatique, il devient de plus difficile de prévoir l'évolution du temps pour imposer un modèle standard et assurer un dimensionnement unique pour toutes les installations autonomes de traitement de l'eau.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS1. Installation autonome (20) de traitement de l'eau (10) disposée sur le plancher d'une plateforme, caractérisée en ce que ladite installation de traitement est alimentée par des moyens d'alimentation électrique comprenant au moins des panneaux (21) d'éléments photovoltaïques, et en ce qu'elle comprend des moyens (11, 12) de traitement de l'eau (10) aptes à aspirer de l'eau à traiter et à évacuer l'eau traitée, lesdits moyens de traitement comportant, d'une part, des moyens (11) d'aspiration de l'eau à traiter et, d'autre part, un aéro-injecteur venturi (12) apte à recevoir sous une pression hydraulique (P) supérieure à 3 bars l'eau à traiter provenant des moyens d'aspiration et à évacuer l'eau traitée sous un débit (Q1) donné, ledit aéro-injecteur venturi (12) étant équipé d'au moins un orifice (122) d'aspiration d'air sous un débit (Q2) donné.
2. 2. Installation de traitement selon la revendication 1, dans lequel le débit d'air (Q2) est supérieur ou égal au débit d'eau (Q1).
3. 3. Installation de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel un clapet anti-retour (15) est disposé entre les moyens (11) d'aspiration et l'aéro-injecteur venturi (12).
4. 4. Installation de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant au moins un capteur (26, 27, 28, 29) de mesure d'une grandeur constituant un paramètre physico-chimique représentatif de l'eau à traiter.
5. 5. Installation de traitement selon la revendication 4, dans laquelle ledit paramètre est choisi dans la liste suivante : potentiel redox, pH, température.
6. 6. Installation de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle lesdits moyens d'alimentation électrique comportent en outre des batteries (32) chargées par lesdits panneaux (21) d'éléments photovoltaïques et une cellule d'ensoleillement (33).
7. 7. Installation de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle ladite plateforme est une plateforme flottante (40) comportant lesdits panneaux (21) d'éléments photovoltaïques disposés sur un plancher (41) de la plateforme, et dans laquelle ladite plateforme (40) comporte une pluralité de flotteurs (42) dont la flottabilité est déterminée en fonction de la répartition des charges présentes sur la plateforme, de manière à maintenir ledit plancher (41) horizontal sur l'eau.
8. 8. Installation de traitement selon la revendication 7, dans laquelle la flottabilité d'un to flotteur (42) est déterminée par les dimensions d'un évidement pratiqué dans ledit flotteur.
9. 9. Installation de traitement selon l'une des revendications 7 ou 8, dans laquelle les flotteurs (42) ont la forme d'un cône de révolution. 15
10. 10. Installation de traitement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle la pluralité de panneaux (21) d'éléments photovoltaïques présente une structure en claire-voie. /0
11. 11. Installation de traitement selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, dans laquelle la flottabilité des flotteurs (42) est déterminée de manière à maintenir le plancher (41) de la plateforme à au moins 20 cm au-dessus du niveau de l'eau.
12. 12. Installation de traitement selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, dans 25 laquelle les panneaux (21) d'éléments photovoltaïques ont une inclinaison (a) d'au moins 30°.
13. 13. Installation de traitement selon l'une quelconque des revendications 7 à 12, dans laquelle au moins un flotteur (42) de ladite plateforme (40) est apte à être partagé 30 avec au moins une autre plateforme adjacente. 35