FR3008484A1 - Installation de production energetique comprenant un dispositif de prediction meteorologique, notamment une installation de chauffe-eau solaire comprenant un tel dispositif - Google Patents

Installation de production energetique comprenant un dispositif de prediction meteorologique, notamment une installation de chauffe-eau solaire comprenant un tel dispositif Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une installation de production énergétique destinée à satisfaire un besoin d'utilisateurs (BU) comprenant des moyen de production d'énergie utilisant des énergies renouvelables (1) et non renouvelables (5) ainsi qu'un calculateur (CA) qui reçoit des données de prédictions météorologiques (DM) pour réduire le coût énergétique de fonctionnement de l'installation, les données météorologiques (DM) étant reçues sous la forme d'au moins 4 différents types de niveau de nébulosité de sorte à déterminer un profil d'irradiance globale journalier permettant d'estimer la production du moyen de production d'énergie utilisant des énergies renouvelables (1), le moyen de production énergétique à énergie non renouvelable (5) étant mis en marche ou arrêté de sorte à minimiser son utilisation tout en maintenant dans le dispositif de stockage d'énergie (2) le niveau d'énergie minimal qui permette de satisfaire le besoin des utilisateurs (BU). L'invention concerne notamment une installation de chauffe-eau solaire qui utilise de telles prédictions météorologiques.

Description

-1- DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne une installation et un procédé de production énergétique qui comprend pour ladite production énergétique un moyen de production d'énergie à énergies renouvelables ainsi qu'un moyen de production énergétique à énergies non renouvelable. Dans la présente demande, on entend par moyen de production à énergies renouvelables un dispositif qui utilise des énergies renouvelables telles que le soleil, le vent ou l'eau pour produire de l'énergie thermique ou électrique. Ces moyens de production d'énergies renouvelables étant à titre d'exemple et de façon non limitative du type capteur solaire thermique ou photovoltaïque, éolienne, centrale hydroélectrique ou usine marée motrice. A l'inverse, on entend par moyen de production à énergies non renouvelables un dispositif qui n'utilise pas des énergies renouvelables telles que le soleil, le vent ou l'eau pour produire de l'énergie thermique ou électrique. Ces moyens de production d'énergies non renouvelables étant à titre d'exemple et de façon non limitative des moyens d'apport d'énergie électrique reliés à un fournisseur d'énergie électrique ou tirant leur énergie à partir d'énergies fossiles du type groupe électrogène.
ART ANTERIEUR Il est connu de l'homme du métier une installation de production énergétique qui comprend un moyen de production à énergies renouvelables (1) du type capteur solaire ainsi qu'un moyen électrique d'apport d'énergie (5) du type résistance électrique avec sonde de régulation (Th), cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comporte un -2- calculateur (CA) du type contrôleur de température différentiel qui met en marche un circulateur (4) pour transporter l'énergie accumulée dans les capteurs solaire (1) vers un dispositif de stockage d'eau chaude sanitaire (2) du type ballon par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur lorsque l'écart entre la température du fluide circulant dans les capteurs solaires (Ts) et la température du fluide disposé dans le ballon d'eau chaude sanitaire (Tb) a atteint un seuil prédéterminé.
Une telle installation de production énergétique est illustrée en figure 1, elle comprend un calculateur (CA) différentiel et fonctionne selon un procédé qui comporte des étapes consistant à : a) capter l'énergie solaire pour chauffer un fluide caloporteur qui est disposé dans des capteurs solaires (1), b) comparer la température de sortie du capteur (Ts) avec la température au point bas du ballon (Tb), c) mettre en marche un circulateur (4) dès que Ts - Tb At, At étant un seuil prédéterminé de température, At étant préférentiellement choisi tel que 0 At 10°C, d) transporter au moyen d'un fluide caloporteur l'énergie captée au niveau des capteurs solaires (1) vers un échangeur (7) disposé dans un ballon d'eau chaude sanitaire (2) de sorte à chauffer de l'eau disposée dans celui-ci, e) arrêter le circulateur (4) dès que Ts - Tb 0°C, .0 activer la résistance électrique (5) lorsque la plage tarifaire (HT) est en « heures creuses » et que la sonde de régulation (Th) est en dessous d'un seuil prédéterminé, le seuil étant compris entre 60 °C et 85°C. -3- On entend ici par « heures pleines » une plage tarifaire durant laquelle le coût facturé de l'électricité est désavantageux. Par opposition on désigne par « heures creuses » une plage tarifaire dont le coût est avantageux.
Ce type d'installation présente un inconvénient principal. En cas de succession de journées présentant un apport énergétique renouvelable faible, telles que des journées nuageuses, suivies d'une ou plusieurs journées présentant un bon apport énergétique telles que des journées ensoleillées, le moyen électrique d'apport d'énergie (5) est fortement sollicité pendant la période de faible ensoleillement, ce qui implique lors de la transition entre les 2 périodes, un niveau énergétique dans le dispositif de stockage trop élevé, ce qui est défavorable pour minimiser l'énergie disponible dans le dispositif de stockage (2). Ainsi, si les transitions entre les journées à faible et fort ensoleillement avaient pu être prévues, l'utilisation du moyen d'apport d'énergie électrique (5) aurait pu être réduite 'préalablement à l'arrivée d'une journée fortement ensoleillée en fonction du besoin utilisateur estimé, de sorte à minimiser le coût électrique de l'installation. Afin de proposer une solution à cet inconvénient, les documents JPH04155156, JPS6269063, JP2011247513 et JP2006153383 proposent d'intégrer aux installations de l'art antérieur un dispositif de prévision météorologique. Toutefois, la prédiction météorologique utilisée dans ces documents ne permet de prédire de façon simple et fiable la production à venir du moyen de production d'énergie à énergies renouvelables. -4- BUT DE L'INVENTION L'invention propose de résoudre ces inconvénients en intégrant dans une installation du type précité un dispositif de prédictions des conditions météorologiques à venir à partir d'au moins 4 niveaux de nébulosité et un procédé de gestion de l'alimentation du moyen électrique d'apport d'énergies intégrant lesdites prédictions. A ce but l'invention propose une installation de production énergétique comprenant un moyen de production d'énergie utilisant des énergies renouvelables, un moyen de production énergétique à énergie non renouvelable, un dispositif de stockage d'énergie, un circuit de distribution pour satisfaire un besoin utilisateur et un calculateur qui reçoit des données représentatives de la consommation énergétique et de la production énergétique à venir du moyen de production d'énergie utilisant des énergies renouvelables pour commander la production du moyen de production énergétique à énergie non renouvelable de sorte à satisfaire un besoin utilisateur, les données représentatives de la production énergétique à venir intégrant des données météorologiques, caractérisée en ce que les données météorologiques sont reçues sous la forme d'au moins 4 différents types de niveau de prédiction de sorte à estimer la production du moyen de production d'énergie utilisant des énergies renouvelables, le moyen de production énergétique à énergie non renouvelable étant mis en marche ou arrêté de sorte à minimiser son utilisation tout en maintenant dans le dispositif de stockage d'énergie le niveau d'énergie minimal qui permette de satisfaire le besoin des utilisateurs.
Ainsi, selon l'invention la quantité suffisante d'énergie pour l'utilisateur est stockée dans le dispositif de stockage d'énergie ce qui permet également d'éviter la perte par dissipation du surplus de production énergétique dans -5- l'installation, notamment au niveau du dispositif de stockage d'énergie. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention mais de façon non limitative, l'invention concerne une installation de production énergétique, destinée à la production d'eau chaude sanitaire comprenant: un capteur solaire thermique, un moyen électrique d'apport d'énergies, un dispositif de stockage d'énergie thermique, un échangeur, un circulateur, un système de canalisation pour la circulation d'un fluide caloporteur qui relie le capteur solaire thermique à un échangeur thermique, un circuit de distribution d'eau chaude sanitaire et un calculateur qui reçoit des données d'une horloge tarifaire et/ou des données de besoins d'utilisateurs et/ou des données de température et/ou de débit et/ou des données météorologiques pour commander la production du moyen électrique d'apport d'énergies caractérisée en ce que les données météorologiques sont reçues sous la forme d'au moins 4 différents types de niveau de nébulosité de sorte à déterminer un profil d'irradiance globale journalier permettant d'estimer la production du capteur solaire thermique, le moyen électrique d'apport d'énergies étant mis en marche ou arrêté de sorte à minimiser son utilisation tout en maintenant dans le dispositif de stockage d'énergie thermique le niveau d'énergie minimal qui permette de satisfaire le besoin des utilisateurs (BU). Ainsi, l'utilisation d'un profil d'irradiance globale journalier définit en fonction d'un des 4 niveaux de nébulosité permet pour une localisation donnée de l'installation d'estimer de façon simple et fiable la production énergétique à venir. Avantageusement, l'échangeur thermique est disposé dans un ballon d'eau chaude sanitaire. -6- L'intégration de l'échangeur dans le ballon d'eau chaude sanitaire permet de limiter les pertes par échanges thermiques avec le milieu extérieur de l'installation à énergies renouvelables. Toutefois, dans une variante de réalisation, un tel échangeur pourrait être disposé en dehors du ballon d'eau chaude sanitaire. Selon l'invention, le calculateur intègre un microprocesseur et un système d'exploitation qui présente un logiciel de prédiction relié à un serveur météo à partir duquel il recueille les données météorologiques à venir selon au moins 4 niveaux de nébulosité. L'utilisation d'un serveur météo permet ainsi de recueillir une ou plusieurs fois par jour des prévisions météorologiques géo localisées pour le site de l'installation de production 15 d'eau chaude sanitaire. L'invention concerne également un procédé de minimisation de l'apport en énergie non renouvelable pour une installation de production énergétique destinée à satisfaire un besoin utilisateur utilisant des énergies renouvelables et non 20 renouvelable consistant à : a) recevoir au niveau d'un calculateur des données représentatives de la consommation et de la production énergétique de l'installation, b) recevoir au niveau d'un calculateur des données 25 météorologiques selon au moins 4 niveaux de nébulosité, c) utiliser les données reçues par le calculateur pour prévoir la production à venir du moyen de production énergétique à énergie renouvelable, 30 d) mettre en marche ou arrêter le moyen de production énergétique à énergie non renouvelable de sorte à minimiser son utilisation tout en maintenant dans le -7- dispositif de stockage d'énergie le niveau d'énergie minimal qui permette de satisfaire le besoin des utilisateurs.
Avantageusement, les données représentatives de la consommation et de la production énergétique de l'installation sont des données d'une horloge tarifaire et/ou des données de besoins d'utilisateurs et/ou des données de température et/ou de débit.
Avantageusement, le moyen de production énergétique à énergie non renouvelable est mis en marche si l'heure correspond à une période tarifaire à coût avantageux et/ou si la quantité d'énergie disponible dans le dispositif de stockage d'énergie est insuffisante pour couvrir le besoin des utilisateurs et/ou si les prévisions météorologiques à venir sont défavorables pour la production énergétique du moyen de production énergétique à énergie renouvelable. A l'inverse, le moyen de production énergétique à énergie non renouvelable est arrêté si l'heure correspond à une période tarifaire à coût désavantageux et/ou si la quantité d'énergie disponible dans le dispositif de stockage d'énergie est suffisante pour couvrir le besoin des utilisateurs et/ou si les prévisions météorologiques à venir sont favorables pour la production énergétique du moyen de production énergétique à énergie renouvelable. Dans le mode préférentiel de l'invention un tel procédé est utilisé pour une installation de production énergétique telle que décrite précédemment.
Grâce à ce procédé, la demanderesse a pu constater un gain global de 60% sur la consommation de la résistance électrique -8- d'une installation de chauffe-eau sanitaire. En effet, en observant les enregistrements d'irradiance globale sur un site donné pendant plusieurs années on peut constater que la connaissance des prévisions météorologiques selon 4 niveaux de nébulosité permet d'anticiper la consommation d'apport d'énergie électrique et par là même de minimiser le coût énergétique de l'installation. D'autre buts et avantages apparaitront à la lumière de la description détaillée de modes de réalisation de l'invention 10 et des dessins annexés dans lesquels : BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La Figure 1 représente les différents éléments techniques qui constituent une installation à énergies renouvelables du type capteur solaire thermique conventionnelle. 15 La Figure 2 représente les différents éléments techniques qui constituent une installation à énergies renouvelables du type capteur solaire thermique selon l'invention. La Figure 3 représente les éléments techniques essentiels d'une installation de production énergétique comprenant un 20 moyen de production énergétique à énergie renouvelable et un moyen de production énergétique à énergie non renouvelable selon l'invention. La Figure 4 représente un exemple de réalisation d'algorithme pour le logiciel du calculateur pour une installation selon 25 l'invention La Figure 5a représente la récupération des données de prévisions météorologiques concernant la nébulosité à 4 niveaux pour la journée du lendemain sur un serveur informatique spécialisé ou un système de diffusion hertzien 30 par ondes radio ou satellites. -9- La Figure 5b représente l'obtention de l'irradiance globale pour chaque jour de l'année en fonction du niveau de nébulosité journalier et d'un modèle de référence d'irradiance globale annuelle.
La Figure 5c représente la prévision d'irradiance globale cumulée pour le jour suivant qui permet d'estimer l'énergie qui sera disponible dans le ballon de stockage le jour suivant. La Figure 5d représente une séquence d'irradiance globale sur 10 plusieurs jours avec une journée à forte nébulosité, dans laquelle on constate un faible écart entre les données réelles mesurées et les prévisions calculées. MODE DE REALISATION DE L'INVENTION Dans la suite de la demande, on utilise la même référence 15 pour désigner deux éléments qui présentent une fonction similaire. La figure 2 présente une installation à énergies renouvelables qui comporte des moyens de production d'énergie thermique (1) du type capteur solaire, ainsi qu'un moyen 20 électrique d'apport d'énergie thermique (5) du type résistance électrique. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le capteur solaire (1) est du type capteur solaire thermique plan simple vitrage ou sous vide. 25 Préférentiellement et de façon non limitative, la résistance électrique est du type thermoplongeur en épingle sur bride ou stéatite positionnée à mi-hauteur du ballon de stockage. Cette installation de production d'énergie thermique est notamment destinée à être utilisée pour chauffer de l'eau 30 chaude sanitaire stockée dans un dispositif de stockage (2) - 10 - d'eau chaude sanitaire tel qu'un ballon cylindrique vertical. La taille du dispositif de stockage et de captation d'énergies renouvelables devant être adaptée à la consommation en eau chaude sanitaire de l'installation.
Afin de distribuer l'énergie thermique produite au niveau du capteur solaire (1) vers le dispositif de stockage de l'eau chaude sanitaire (2), l'installation comporte un système de canalisation (3), allant des capteurs solaires (1) vers un système de stockage de l'eau chaude sanitaire (2), ainsi qu'un circulateur (4) qui permet de transporter un fluide caloporteur des capteurs (1) vers le dispositif de stockage d'eau chaude sanitaire (2), le fluide caloporteur étant un mélange d'eau et d'antigel qui présente une caractéristique de fonctionnement en température comprise entre -25°C et 200°C. Généralement, le fluide caloporteur contient également des inhibiteurs spécifiques qui permettent de protéger les dispositifs métalliques utilisés dans le système de circulation du fluide caloporteur de l'installation solaire. Ces inhibiteurs étant également des moyens de protection efficaces contre la corrosion, les boues et la formation de dépôts. Après avoir été chauffé au niveau des capteurs solaires (1) et transporté par le circulateur (4), le fluide caloporteur arrive à l'intérieur du dispositif de stockage d'eau chaude sanitaire(2), de sorte qu'un échangeur thermique (7) disposé à l'intérieur du dispositif de stockage (2) puisse échanger l'énergie thermique dudit fluide caloporteur avec l'eau chaude sanitaire disposée dans le dispositif de stockage (2). Ainsi, le fluide caloporteur chauffe l'eau chaude sanitaire disposée dans le dispositif de stockage (2) en se refroidissant. Dans ce mode de réalisation préféré, l'échangeur thermique (7) est disposé à l'intérieur du dispositif de stockage (2) de l'eau chaude sanitaire. Toutefois, l'homme du métier pourrait concevoir un tel échange thermique avec un échangeur disposé à l'extérieur du dispositif de stockage d'eau chaude sanitaire sans pour autant sortir du cadre de l'invention.
Selon l'invention, le deuxième moyen de chauffage d'eau chaude sanitaire disposé dans le moyen de stockage d'eau chaude sanitaire (2) est un moyen électrique d'apport d'énergies constitué par une résistance électrique (5) disposée au-dessus d'une sonde de température (Th) immergée à mi-hauteur du dispositif de stockage (2). Ainsi la résistance électrique (5) est à distance de la sonde de température (Th) de sorte à mesurer la température d'eau chaude sanitaire au centre du ballon de stockage.
Afin d'atteindre le but de l'invention qui est de limiter les dépenses financières liées à l'utilisation de la résistance électrique (5) tout en fournissant à l'utilisateur l'eau chaude dont il a besoin, des mesures de température régulières sont effectuées au niveau de la sonde de température (Th) disposée à mi-hauteur du dispositif de stockage de l'eau chaude sanitaire (2), la température de l'eau chaude sanitaire disposée dans le ballon de stockage (Th) étant contrôlée de façon régulière de sorte à ne pas être inférieure à une température de consigne fixée pour l'installation. Ici, on entend par régulières des périodes de 60 secondes à plusieurs minutes de façon à pouvoir comptabiliser l'énergie thermique stockée.
Préférentiellement, la résistance électrique (5) est activée lors des périodes tarifaires « heures creuses » et si la température du ballon d'eau chaude sanitaire (Th) est en dessous d'un seuil prédéterminé ou si le calcul de prédiction - 12 - de la production énergétique à partir des prévisions météorologiques (DM) selon 4 niveaux de nébulosité sont défavorables ou si la consommation à venir estimée par le calculateur (CA) est supérieure au stock d'énergie disponible, le calculateur (CA) ayant pour fonction de moduler le fonctionnement de la résistance d'appoint (5) de sorte à satisfaire l'ensemble des contraintes décrites ci-dessus tout en évitant de produire un surplus non consommé d'énergie.
Selon l'invention mais de façon non limitative, le contrôle du fonctionnement de la résistance électrique (5) est effectué par un calculateur (CA) qui décide d'arrêter l'appoint d'énergie électrique (5) lorsque la durée calculée de fonctionnement nécessaire est atteinte et/ou lorsque les conditions d'activation ne sont pas remplies. Ainsi, lors du fonctionnement de l'installation, la connaissance des prévisions météorologiques (DM) selon 4 niveaux minimum de nébulosité pour les prochaines heures permettent de calculer l'irradiance globale future, d'en déduire l'énergie renouvelable disponible dans le ballon de stockage et de moduler préalablement la quantité d'énergie d'appoint à injecter, de diminuer le niveau de température dans le ballon de stockage et ainsi de limiter les pertes en maîtrisant l'apport énergétique de la résistance électrique d'appoint (5). Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif de prédiction intègre une carte à microprocesseur ou un calculateur (CA) ainsi qu'un système d'exploitation et un logiciel qui constitue la logique du contrôleur. Ainsi, le dispositif utilise des données d'entrées physiques telles que des mesures de températures et de débit, des signaux de tarification du fournisseur (HT) du type énergie électrique - 13 - ainsi que des données numériques telles que des prévisions météorologiques (DM), les prévisions étant téléchargées régulièrement depuis les services disponibles sur des serveurs de données informatiques via un support hertzien ou filaire et les serveurs fournissant des prévisions météorologiques, de température, d'humidité, de la nébulosité, de l'irradiance globale, en fonction de la géo localisation du lieu de l'installation à énergies renouvelables.
Avantageusement et de façon non limitative, les signaux de tarification du fournisseur du type énergie électrique constituent une horloge tarifaire (HT) qui présente en mémoire les périodes « heures pleines » et « heures creuses » du fournisseur d'énergie, de sorte que les informations de ladite horloge tarifaire (HT), les prévision météorologiques (DM) et les données du besoin énergétique à venir (BU) des utilisateurs sont combinées par le calculateur (CA) pour calculer l'utilisation de la résistance électrique (5) qui minimise le coût financier de l'installation tout en satisfaisant le besoin utilisateur. De par cet aspect avantageux, le logiciel calcule en temps réel la commande à appliquer aux sorties du calculateur (CA) 25 et active ou désactive le circulateur et/ou la résistance de chauffe (5) pour l'appoint dans le ballon de stockage (2). De façon non limitative, le dispositif de prédiction (DM) comporte une carte à microprocesseur ayant des périphériques et une logique de fonctionnement constituant un logiciel de 30 gestion implémenté dans le système d'exploitation de la carte, la carte à microprocesseur étant composée d'un calculateur (CA) présentant des caractéristiques techniques connues par l'homme du métier ainsi que les périphériques suivants : - 14 - - au moins 4 voies de mesures avec convertisseur analogique ou digital pour transformer en données numériques compatibles avec le calculateur les mesures de températures et de débit avec une précision de +/- 0,1°C sur la plage de températures allant de 0 à 150 °C. et +/-196 sur la plage de débit, - une entrée e Tout ou Rien » isolée ou numérique pour récupérer à partir du compteur d'énergie du fournisseur d'électricité les informations tarifaires du fournisseur d'énergie électrique, - une sortie par relais statique pour la commande de la résistance d'appoint soit en « Tout ou Rien », soit en « modulation de train d'onde ». - une sortie configurable soit en analogique ou en « Tout ou Rien » pour la commande du circulateur soit en variation de fréquence soit en marche/arrêt. - la récupération des données de prévisions météorologiques (DM) étant effectuée par une connexion réseau filaire ou sans fil informatique type Ethernet ou un récepteur radio permettant de recueillir les signaux hertziens ou satellites, le récepteur étant équipé d'un convertisseur de protocole adapté au service météo correspondant de sorte à extraire à partir du signal hertzien les données de prévisions météo (DM) souhaitées. Un exemple d'algorithme de fonctionnement qui intègre des données météorologiques dans une installation selon l'invention est illustré en figure 4, il comprend les étapes 30 consistant à : 1) A la mise en service les paramètres du système sont configurés dans le calculateur notamment le dimensionnement et l'orientation du système de captation -15- (1), le volume et la température de consigne de fonctionnement du ballon de stockage (2). 2) Les données physiques du système telles que les données de températures Tb, Ts, Th et de débit Q sont acquises et mémorisées. Le calcul en temps réel à partir des données physiques de l'énergie produite dans le ballon (2), permet par cumul itératif de déduire l'énergie stockée disponible à chaque instant. 3) Les données de prévisions métrologiques à 4 niveaux sont téléchargées depuis un serveur. Elles permettent de calculer la prédiction d'irradiance globale pour la journée à venir pour déduire l'énergie disponible dans le ballon (2) dans les prochaines heures en fonction du besoin des utilisateurs (BU) à venir si la différence entre l'énergie mesurée et l'énergie prédite est inférieure à une limite prédéterminée, alors on passe à l'étape suivante, sinon l'appoint est arrêté. 4) Le calculateur évalue l'énergie d'appoint à fournir 5) En fonction de la tarification du fournisseur d'énergie électrique « heures pleines » ou e heures creuses » de l'horloge tarifaire (HT) l'appoint est mis en marche selon la durée et la puissance estimée à l'étape précédente par le calculateur (CA). 6) L'algorithme est mis en veille pendant une période de 60s à plusieurs minutes puis le calcul est relancé automatiquement. Les figures 5a à 5d, représentent l'utilisation de 4 niveaux de nébulosité pour une prédiction météorologique fiable.
A la mise en service du procédé de prédiction il sera nécessaire de configurer la géo localisation du site de l'installation, l'orientation, le dimensionnement du système de captation (1), et le dimensionnement du ballon de stockage (2). Préférentiellement, un serveur de données - 16 - météorologiques figure 5a délivre 4 niveaux de nébulosité : Beau temps, Ciel Couvert, Temps Pluvieux, Temps Orageux, pour les heures à venir à des intervalles réguliers. Par réguliers on entend une période de 1 heures à 6 heures. Ces données étant téléchargées et mémorisées dans le calculateur (CA) à microprocesseur, un modèle d'irradiance globale annuelle corrigée de la météo par beau temps implémenté dans le calculateur (CA) permettant de déterminer par pondération des 4 niveaux de nébulosité, 4 niveaux d'irradiance globale annuelle du site géo localisé et orienté. Cette construction pour chaque jour de l'année des 4 niveaux possibles d'irradiance globale est représentée en figure 5b. Par la suite illustrée en figure 5c en connaissant la date du 15 jour et le niveaux d'irradiance globale annuelle du site géo localisé et orienté, le calcul de la prévision de l'irradiance globale cumulée est effectué de sorte à déduire l'énergie prévue pour le jour suivant dans le ballon de stockage (2), la résistance électrique d'appoint (5) étant 20 alors mise en marche, notamment en heure creuse si l'énergie prévue le jour suivant dans le ballon de stockage (2) n'est pas suffisante pour subvenir au besoin des utilisateurs (BU) et à l'inverse la résistance électrique d'appoint (5) étant arrêtée si l'énergie prévue le jour suivant dans le ballon de 25 stockage (2) est suffisante pour subvenir au besoin des utilisateurs (BU). Dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention, après avoir été mise en marche en raison d'un manque d'énergie prévue dans ballon de stockage (2) pour satisfaire le besoin des utilisateurs (BU) du jour suivant la 30 résistance électrique d'appoint (5) est arrêté dès que l'énergie suffisante pour couvrir le besoin des utilisateurs (BU) du jour suivant est obtenue. - 17 - Le graphique qui exprime l'évolution de l'irradiance globale mesurée et prévue heure par heure sur plusieurs journées est illustré en figure 5d. Les résultats obtenus mettent en évidence de faibles écarts entre les valeurs mesurées et les prévisions à 4 niveaux de nébulosité et valident la qualité et la fiabilité du procédé de l'invention. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits précédemment, l'homme du métier pourrait concevoir des variantes de réalisation sans pour autant sortir du cadre de 10 la protection de l'invention conférée par les revendications. 15 20 25 30 -18 - NOMENCLATURE 1 : moyen de production d'énergies thermiques 2 : dispositif de stockage d'énergies thermiques 3 : système de canalisation de la circulation d'un fluide caloporteur 4 : circulateur 5 : moyen électrique d'apport d'énergies thermiques 6 : arrivée d'eau froide sanitaire 7 : échangeur thermique 8 : circuit de distribution hydraulique d'eau chaude sanitaire Th : sonde de température HT : horloge tarifaire DT : données de températures du fluide caloporteur Q : données de débit du fluide caloporteur DM : données météorologiques BU : Besoin utilisateur CA : calculateur Ts : température du fluide caloporteur au niveau du moyen de production d'énergies thermiques Tb : température de l'eau au point bas du dispositif de stockage d'énergies thermiques40

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1) Installation de production énergétique comprenant un moyen de production d'énergie utilisant des énergies renouvelables (1), un moyen de production énergétique à énergie non renouvelable (5), un dispositif de stockage d'énergie (2), un circuit de distribution pour satisfaire un besoin utilisateur (BU) et un calculateur (CA) qui reçoit des données représentatives de la consommation énergétique et de la production énergétique à venir du moyen de production d'énergie utilisant des énergies renouvelables (1) pour commander la production du moyen de production énergétique à énergie non renouvelable (5) de sorte à satisfaire un besoin utilisateur (BU), les données représentatives de la production énergétique à venir intégrant des données météorologiques (DM), caractérisée en ce que les données météorologiques (DM) sont reçues sous la forme d'au moins 4 différents types de niveau de prédiction de sorte à estimer la production du moyen de production d'énergie utilisant des énergies renouvelables (1), le moyen de production énergétique à énergie non renouvelable (5) étant mis en marche ou arrêté de sorte à minimiser son utilisation tout en maintenant dans le dispositif de stockage d'énergie (2) le niveau d'énergie minimal qui permette de satisfaire le besoin des utilisateurs (BU).
  2. 2) Installation de production énergétique selon la revendication 1, destinée à la production d'eau chaude sanitaire comprenant: un capteur solaire thermique (1), un moyen électrique d'apport d'énergies (5), un dispositif de stockage d'énergie thermique (2), un échangeur (7), un circulateur (4), un système de canalisation pour la circulation d'un fluide caloporteur (3) qui relie le-20- capteur solaire thermique (1) à un échangeur thermique (7), un circuit de distribution d'eau chaude sanitaire (8) et un calculateur (CA) qui reçoit des données d'une horloge tarifaire (HT) et/ou des données de besoins d'utilisateurs (BU) et/ou des données de température (DT) et/ou de débit (Q) et/ou des données météorologiques (DM) pour commander la production du moyen électrique d'apport d'énergies (5) caractérisée en ce que les données météorologiques (DM) sont reçues sous la forme d'au moins 4 différents types de niveau de nébulosité de sorte à déterminer un profil d'irradiance globale journalier permettant d'estimer la production du capteur solaire thermique (1), le moyen électrique d'apport d'énergies (5) étant mis en marche ou arrêté de sorte à minimiser son utilisation tout en maintenant dans le dispositif de stockage d'énergie thermique (2) le niveau d'énergie minimal qui permette de satisfaire le besoin des utilisateurs (BU).
  3. 3) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'échangeur thermique (7) est disposé dans un ballon d'eau chaude sanitaire (2).
  4. 4) Installation selon les revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le calculateur (CA) intègre un microprocesseur et un système d'exploitation qui présente un logiciel de prédiction relié à un serveur météo à partir duquel il recueille les données météorologiques (DM) à venir selon au moins 4 niveaux de nébulosité.
  5. 5) Procédé de minimisation de l'apport en énergie non renouvelable pour une installation de production énergétique destinée à satisfaire un besoin utilisateur- 21 - (BU) utilisant des énergies renouvelables (1) et non renouvelable (5) consistant à : e) recevoir au niveau d'un calculateur (CA) des données représentatives de la consommation et de la production énergétique à venir de l'installation, f) recevoir au niveau d'un calculateur (CA) des données météorologiques (DM) selon au moins 4 niveaux de nébulosité, g) utiliser les données reçues par le calculateur (CA) pour prévoir la production à venir du moyen de production énergétique à énergie renouvelable (1), h) mettre en marche ou arrêter le moyen de production énergétique à énergie non renouvelable (5) de sorte à minimiser son utilisation tout en maintenant dans le dispositif de stockage d'énergie (2) le niveau d'énergie minimal qui permette de satisfaire le besoin des utilisateurs (BU).
  6. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les données représentatives de la consommation et de la production énergétique de l'installation sont des données d'une horloge tarifaire (HT) et/ou des données de besoins d'utilisateurs (BU) et/ou des données de température (DT) et/ou de débit (Q).
  7. 7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de production énergétique à énergie non renouvelable (5) est mis en marche si l'heure correspond à une période tarifaire (HT) à coût avantageux et/ou si la quantité d'énergie disponible dans le dispositif de stockage d'énergie (2) est insuffisante pour couvrir le besoin des utilisateurs (BU) et/ou si les prévisions météorologiques (DM) à venir sont défavorables pour la production- 22 - énergétique du moyen de production énergétique à énergie renouvelable (1).
  8. 8) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen de production énergétique à énergie non renouvelable (5) est arrêté si l'heure correspond à une période tarifaire (HT) à coût désavantageux et/ou si la quantité d'énergie disponible dans le dispositif de stockage d'énergie (2) est suffisante pour couvrir le besoin des utilisateurs (BU) et/ou si les prévisions météorologiques (DM) à venir sont favorables pour la production énergétique du moyen de production énergétique à énergie renouvelable (1).
  9. 9) Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8 pour une installation de production énergétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 25 30
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