FR3039720B1

FR3039720B1 - METHOD FOR MANAGING CURRENT PRODUCED BY PANELS

Info

Publication number: FR3039720B1
Application number: FR1557124A
Authority: FR
Inventors: Mohamed Benabdelkarim; Pascal Janot
Original assignee: Systovi SAS
Current assignee: Systovi SAS
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2019-09-13
Anticipated expiration: 2035-07-27
Also published as: FR3039720A1

Abstract

Procédé de gestion du courant produit par une installation de panneaux photo voltaïques comprenant un stockage de l'énergie par chauffage d'un volume d'eau au moyen d'une résistance électrique ce procédé étant caractérisé en ce que pour un volume d'eau total à chauffer, on fractionne physiquement ou virtuellement le dit volume d'eau en plusieurs sous volumes (3A, 3B,3C,3D,3E) d'eau et on attribue à chaque sous volume d'eau une résistance (4A,4B,4C,4D,4E)de chauffage indépendante adaptée au sous volume et en fonction de la puissance instantanée fournie par les panneaux, on détermine la quantité de résistances qu'il est possible d'alimenter à pleine charge et on alimente le nombre calculé de résistances en adéquation avec la puissance disponible.Method for managing the current produced by an installation of photo voltaic panels comprising a storage of energy by heating a volume of water by means of an electrical resistance, this method being characterized in that for a total volume of water to be heated, the said volume of water is physically or virtually divided into several sub-volumes (3A, 3B, 3C, 3D, 3E) of water and each sub-volume of water is assigned a resistance (4A, 4B, 4C , 4D, 4E) independent heating adapted to the sub-volume and depending on the instantaneous power provided by the panels, it determines the amount of resistors that can be powered at full load and feeds the calculated number of resistors in adequacy with available power.

Description

PROCEDE DE GESTION DU COURANT PRODUIT PAR DES PANNEAUX L’invention se rapporte à un procédé de gestion du courant produit par un ensemble de panneaux photovoltaïques. Elle se rapporte également aux moyens pour la mise en œuvre du procédé.The invention relates to a method for managing the current produced by a set of photovoltaic panels. It also relates to the means for the implementation of the method.

Les installations photovoltaïques ont pour vocation à produire du courant à partir d’une source non fossile.Photovoltaic installations are intended to produce power from a non-fossil source.

La quantité instantanée de courant produit par une installation photovoltaïque dépend des capteurs ( plus ou moins performants), de l’orientation des dits capteurs (orientation du toit de la maison), de sa position sur le globe terrestre (latitude) et de l’heure solaire.The instantaneous amount of current produced by a photovoltaic installation depends on the sensors (more or less efficient), the orientation of the said sensors (orientation of the roof of the house), its position on the globe (latitude) and the solar time.

La production de ce courant n’est pas constante car elle va croître puis décroître dans la journée et elle n’est pas reproductible d’un jour à l’autre.The production of this current is not constant because it will grow and then decrease in the day and it is not reproducible from one day to another.

Pour une installation donnée, la production de courant dépend directement de la quantité de lumière qu’elle reçoit et donc de l’horaire en sachant que la nuit, l’installation ne peut fournir du courant.For a given installation, the production of current depends directly on the quantity of light it receives and therefore on the schedule knowing that at night, the installation can not supply power.

Ce courant produit par l’installation peut être injecté en totalité sur le réseau électrique des fournisseurs habituels et donc vendu mais il peut être consommé par les propriétaires.This current produced by the installation can be injected in full on the electricity network of the usual suppliers and therefore sold but it can be consumed by the owners.

Le choix de la vente ou de la consommation résulte souvent du prix du courant acheté par les fournisseurs et du prix de vente du courant réseau mais également d’autres considérations.The choice of the sale or the consumption is often the result of the price of the current bought by the suppliers and the selling price of the grid current but also other considerations.

Le prix de vente aux fournisseurs est, depuis quelques années, décroissant par contre le prix d’achat aux fournisseurs est croissant. L’autoconsommation du courant électrique présente des avantages mais également des inconvénients.In recent years, the selling price to suppliers has been decreasing, while the purchase price to suppliers is increasing. The self-consumption of the electric current has advantages but also disadvantages.

Le premier inconvénient c’est que la demande en quantité de courant (consommation) est différente de la production.The first drawback is that the demand in current quantity (consumption) is different from the production.

Par exemple le soir on ne produit pas mais on consomme. En début de journée ou en fin de journée le soleil éclaire moins et les panneaux produisent moins.For example in the evening we do not produce but we consume. At the beginning of the day or at the end of the day the sun shines less and the panels produce less.

Lors de la période la plus ensoleillé, vous êtes au travail et à priori les besoins en électricité de votre maison sont réduits.During the sunniest period, you are at work and a priori the electricity needs of your home are reduced.

Pour la quasi-totalité des installations, pendant la période où on consomme plus que la production, on fait appel à de l’énergie extérieure pour satisfaire le besoin momentané. Lorsque le système de gestion de l’installation détecte l’allumage du four qui consomme 3KW alors que la production est de 2kW, il utilise les 2kW de l’installation et prend lkW sur le réseau ou prend les 3kW sur le réseau et les 2KW produits sont vendus.For almost all installations, during the period when consumption is more than production, external energy is used to satisfy the momentary need. When the system management system detects the ignition of the oven that consumes 3KW while the output is 2kW, it uses the 2kW of the installation and takes lkW on the network or takes the 3kW on the network and the 2KW products are sold.

Pour pallier à cet inconvénient notamment l’absence de courant la nuit, des batteries de stockage peuvent être utilisées pour stocker l’énergie lorsque l’on produit trop d’énergie et en restituer quand la demande est plus importante que la production.To overcome this drawback, in particular the absence of current at night, storage batteries can be used to store energy when too much energy is produced and to restore it when demand is greater than production.

Un inconvénient c’est que ces batteries sont volumineuses, coûteuses et une durée de vie limitée car une batterie a une capacité limitée de charge/décharge.A disadvantage is that these batteries are bulky, expensive and have a limited life because a battery has a limited capacity of charge / discharge.

La gestion de la consommation du courant produit impose donc des obligations liées à la variation de production.The management of the consumption of the current produces imposes obligations related to the variation of production.

En effet, par exemple il est recommandé aux utilisateurs de matériels consommant beaucoup d’énergie tels le lave-linge, le lave-vaisselle, les fers à repasser ...etc d’utiliser ces appareils pendant une période allant de 11 heures à 17 heures car c’est une période en principe ensoleillée et donc de forte production. Des programmateurs horaires équipent certaines de ces machines mais il s’agit d’une gestion prédictive avec les aléas de la météo.Indeed, for example it is recommended to the users of materials consuming a lot of energy such as the washing machine, the dishwasher, the irons ... etc to use these apparatuses during a period going from 11 hours to 17 hours because it is a period normally sunny and therefore of high production. Time schedulers equip some of these machines but it is a predictive management with the vagaries of the weather.

Pour ce qui est du stockage de l’énergie électrique autre que dans une batterie , il est connu de chauffer un réservoir d’eau destinés aux bains ou à la douche au moyen d’une résistance électrique. Ces réservoirs sont couramment équipés d’une résistance de 1.5kW ou 2kW.Regarding the storage of electrical energy other than a battery, it is known to heat a water tank for bathing or showering by means of an electrical resistance. These tanks are commonly equipped with a 1.5kW or 2kW resistor.

Soit on programme la mise en route lorsque la puissance produite par les panneaux est de 1.5 kW correspondant au besoin instantané du réservoir soit dès que l’on produit un minimum de courant, par exemple 500W, on déclenche la chauffe mais la résistance étant de 1.5kW, elle va s’approvisionner en même temps auprès du fournisseur.Either we program the start-up when the power produced by the panels is 1.5 kW corresponding to the instantaneous need of the tank or as soon as we produce a minimum of current, for example 500W, we start the heating but the resistance is 1.5 kW, she will get supplies from the supplier at the same time.

Ainsi, 1/3 du courant consommé est donc fourni par les panneaux et le reste est acquis et facturé par le fournisseur.Thus, 1/3 of the current consumed is provided by the panels and the rest is acquired and invoiced by the supplier.

Ce principe de fonctionnement est le plus couramment utilisé et on constate qu’en début d’après-midi, l’eau de la réserve d’eau étant chaude, on cesse d’alimenter le réservoir en courant. Le courant produit est alors disponible pour le lave-linge ou le lave-vaisselle ou alors il est injecté sur le réseau. L’objet de l’invention est de proposer une meilleure utilisation du courant produit par l’installation. A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de gestion du courant produit par une installation de panneaux photovoltaïques comprenant un stockage de l’énergie par chauffage d’un volume d’eau au moyen d’une résistance électrique ce procédé étant caractérisé en ce que pour le volume d’eau total à chauffer, on fractionne physiquement ou virtuellement le dit volume d’eau en plusieurs sous volumes d’eau et on affecte à chaque sous volume d’eau, une résistance de chauffage indépendante adaptée au sous volume et en fonction de la puissance instantanée disponible fournie par les panneaux, on détermine la quantité de résistances qu’il est possible d’alimenter à pleine puissance avec la dite puissance instantanée disponible et on alimente le nombre calculé de résistances en adéquation avec la puissance disponible . L’invention sera bien comprise à l’aide de la description ci-après faite à titre d’exemple non limitatif en regard du dessin qui représente une installation de production de courant utilisant des panneaux photo voltaïques.This principle of operation is the most commonly used and it is found that at the beginning of the afternoon, the water of the water supply being hot, it stops supplying the tank with current. The produced current is then available for the washing machine or the dishwasher or it is injected on the network. The object of the invention is to propose a better use of the current produced by the installation. To this end, the subject of the invention is a process for managing the current produced by an installation of photovoltaic panels comprising a storage of energy by heating a volume of water by means of an electrical resistance, this method being characterized in that for the total volume of water to be heated, the said volume of water is physically or virtually divided into several sub-volumes of water and an independent heating resistor adapted to the sub-volume of water is assigned to each sub-volume of water volume and according to the instantaneous power available provided by the panels, it determines the amount of resistances that can be powered at full power with said instantaneous power available and powers the calculated number of resistors in adequacy with the power available. The invention will be better understood from the following description given by way of non-limiting example with reference to the drawing which represents a power generation installation using photo voltaic panels.

En se reportant au dessin, on voit une installation de production de courant électrique au moyen de panneaux 2 photovoltaïques.Referring to the drawing, we see an installation of electricity production by means of photovoltaic panels 2.

Le courant produit peut être autoconsommé et/ou vendu à un fournisseur.The produced current can be self-consumed and / or sold to a supplier.

Cette installation comprend un stockage de l’énergie par chauffage d’un volume 3 d’eau au moyen d’une résistance électrique. En général le stockage d’énergie est constitué par une grosse réserve d’eau utilisée principalement pour la toilette ou la vaisselle. D’autres appareils électriques peuvent être alimentés par le courant produit par les panneaux mais il s’agit alors de consommations instantanées. A partir d’une analyse de la consommation journalière moyenne du courant par les appareils à consommation instantanée on peut déterminer une quantité d’énergie qu’il est possible de stocker en moyenne et donc un volume d’eau correspondant qu’il faut chauffer.This installation comprises energy storage by heating a volume of water 3 by means of an electrical resistance. In general, the storage of energy consists of a large reserve of water used primarily for washing or dish washing. Other electrical devices can be powered by the current produced by the panels but it is then instantaneous consumption. From an analysis of the average daily consumption of the current by the devices with instantaneous consumption one can determine an amount of energy that it is possible to store on average and thus a volume of corresponding water that it is necessary to heat.

Selon une caractéristique, pour un volume 3 d’eau total à chauffer , on fractionne physiquement ou virtuellement le dit volume 3 total d’eau en plusieurs sous volumes d’eau 3A,3B,3C, 3D, 3E... et on attribue à chaque sous volume d’eau une résistance 4A, 4B, 4C ,4D, 4E de chauffage indépendante adaptée au sous volume d’eau et en fonction de la puissance instantanée fournie par les panneaux, on détermine la quantité de résistances qu’il est possible d’alimenter à pleine puissance avec la dite puissance instantanée disponible et on alimente le nombre calculé de résistances en adéquation avec la puissance disponible.According to one characteristic, for a volume 3 of total water to be heated, the said total volume of water 3 is physically or virtually divided into several sub-volumes of water 3A, 3B, 3C, 3D, 3E ... and is attributed to at each sub-volume of water a resistance 4A, 4B, 4C, 4D, 4E of independent heating adapted to the sub-volume of water and depending on the instantaneous power supplied by the panels, the amount of resistance that is It is possible to feed at full power with the said instantaneous power available and the calculated number of resistors is fed into the power available.

Avec ce principe, on s’interdit d’alimenter une résistance avec insuffisamment de puissance qui entraînerait alors une demande complémentaire de courant auprès du réseau.With this principle, it is forbidden to feed a resistance with insufficient power which would then cause a complementary demand of current from the network.

Par exemple si on dispose d’un appareil consommant lkW,on alimentera cet appareil que lorsqu’on dispose d’au moins lkW. Bien évidemment il pourrait être admis que l’alimentation pourrait se faire si on dispose de 950W ( taux de variation de l’ordre de 5 à 10%). On préférera multiplier les petites résistances, par exemple pour produire 250 W ou 500 W. A cet effet, par exemple pour un réservoir d’eau de 200 litres habituellement chauffé par une résistance de 1.5 kW, on remplace cette résistance par trois résistances indépendantes de 0.5 kW plongées dans le réservoir et en fonction de la puissance délivrée par les panneaux on alimente une, deux ou trois résistances. Ainsi si on dispose de 1.1 kW, on alimente la résistance 1 et 2 ( ce qui correspond à lkW), le 0.1 kW restant étant injecté sur le réseau ou consommé par un éclairage ou autre. Par contre la dernière résistance, dans cet exemple, n’est pas alimentée tant que la production de courant n’a pas atteints 1.5kW. C’est donc, ici, un fractionnement virtuel du volume d’eau car le volume d’eau n’est pas séparé physiquement mais un fractionnement réel concernant la résistance.For example if we have a device consuming lkW, we will supply this device only when at least lkW is available. Of course it could be admitted that the power could be done if one has 950W (rate of variation of the order of 5 to 10%). It will be preferred to multiply the small resistances, for example to produce 250 W or 500 W. For this purpose, for example for a water tank of 200 liters usually heated by a resistance of 1.5 kW, this resistance is replaced by three independent resistors. 0.5 kW immersed in the tank and depending on the power delivered by the panels one feeds one, two or three resistors. So if we have 1.1 kW, we feed resistance 1 and 2 (which corresponds to lkW), the remaining 0.1 kW being injected into the network or consumed by lighting or other. On the other hand, the last resistance in this example is not supplied as long as the current output has not reached 1.5kW. This is therefore a virtual fractionation of the volume of water because the volume of water is not physically separated but a real fractionation of the resistance.

On peut également constituer des petites réserves 3D, 3E d’eau qui sont chacune affectée à un appareil nécessitant dans son cycle de fonctionnement de l’eau chaude en quantité réduite qui en général est chauffée par une résistance interne.One can also constitute small reserves 3D, 3E of water which are each assigned to an apparatus requiring in its operating cycle hot water in a reduced amount which in general is heated by an internal resistance.

Par exemple un lave-vaisselle utilise de l’eau chaude. La quantité d’électricité nécessaire au chauffage de l’eau représente environ 80% de la consommation électrique de l’appareil. En utilisant le procédé, on peut affecter au lave-vaisselle, un réservoir de 20 ou 30 litres qui sont chauffés par les panneaux photovoltaïques et qui est donc disponible. Le chauffage de cette réserve se fait lorsque l’appareil n’est pas en fonctionnement.For example a dishwasher uses hot water. The amount of electricity needed to heat the water is about 80% of the power consumption of the unit. Using the process, a 20 or 30 liter tank that is heated by the photovoltaic panels can be used in the dishwasher and is therefore available. The heating of this reserve is done when the device is not in operation.

Il peut en être de même avec un lave-linge. Il peut être prévu entre la réserve d’eau chauffée et l’appareil, un dispositif de mélange avec de l’eau froide pour si nécessaire abaisser la température de l’eau ou encore le chauffage de l’eau de réserve est limité et l’appareil finit de chauffer l’eau.It can be the same with a washing machine. It can be provided between the heated water reserve and the apparatus, a mixing device with cold water to reduce the temperature of the water if necessary or the heating of the reserve water is limited and The appliance ends up heating the water.

Avantageusement, lorsqu’on alimente électriquement une résistance par du courant produit par les panneaux photo voltaïques, on interdit l’alimentation de la dite résistance conjointement par du courant fourni par un fournisseur. La commande de l’alimentation de la résistance par le courant issu des panneaux photo voltaïques coupe l’alimentation de la dite résistance par le courant du réseau ou empêche son alimentation.Advantageously, when a resistor is electrically supplied with current produced by the photo voltaic panels, it is forbidden to feed the said resistor together with current supplied by a supplier. The control of the power supply of the resistance by the current coming from the photovoltaic panels interrupts the supply of said resistance by the current of the network or prevents its supply.

Bien évidemment, par une commande volontaire, il est possible de forcer l’interdiction de l’alimentation de la résistance par le réseau et donc d’autoriser le fonctionnement de l’appareil. L’installation comprendra donc des sous volumes d’eau 3A, 3B, 3C , 3D ,3E.. virtuels ou réels alimentés chacun par une résistance indépendante (4A, 4B, 4C, 4D,4E) de puissance adaptée au sous volume d’eau et un système 10 de gestion de la demande en énergie surveillant le besoin en énergie des sous-volumes et la puissance produite par les panneaux photovoltaïques pour alimenter la quantité de résistance au plus près de la disponibilité.Of course, by a voluntary command, it is possible to force the prohibition of the supply of resistance by the network and thus to allow the operation of the device. The installation will therefore comprise sub-volumes of water 3A, 3B, 3C, 3D, 3E .. virtual or real, each powered by an independent resistor (4A, 4B, 4C, 4D, 4E) power adapted to the sub-volume of water and an energy demand management system 10 monitoring the energy requirement of the sub-volumes and the power produced by the photovoltaic panels to supply the amount of resistance as close as possible to the availability.

Par exemple si on constitue des couples volume d’eau plus résistance d’une puissance de 0.5Kw, on peut autoriser la mise en marche dès que l’on a 0.4kW mais sans apport de O.lkW provenant de l’extérieur.For example, if one forms water volume plus strength with a power of 0.5Kw, it can be authorized to start as soon as one has 0.4kW but without O.lkW input from outside.

On équipe les appareils utilisant de l’eau chaude tel le lave-vaisselle, ou le lave-linge d’une petite réserve d’eau en sorte que la puissance requise pour le fonctionnement de l’appareil sans le chauffage de l’eau soit réduite pour permettre le fonctionnement dudit appareil pendant des plages horaires où l’installation fournie une puissance électrique instantanée réduite.L’eau utilisée sera préalablement chauffé, par exemple la veille lorsqu’on aura du courant à revendreEquipment using hot water, such as a dishwasher, or the washing machine, is equipped with a small supply of water so that the power required for the operation of the appliance without the water heating is reduced to allow the operation of said apparatus during time periods when the installation provides a reduced instantaneous electric power. The water used will be heated beforehand, for example the day before when there will be power to resell

Le courant produit en surplus et réinjecté sur le réseau 15.The current produced in surplus and reinjected on the network 15.

De cette manière, on évite de consommer du courant provenant du réseau du distributeur. On utilise sur chaque appareil ou sous volume d’eau un dispositif qui ne permet pas d’alimenter la résistance avec du courant du réseau si la dite résistance est déjà alimentée avec du courant provenant des panneaux photovoltaïques.In this way, it is avoided to consume current from the distributor network. Each device or volume of water uses a device that does not allow the resistance to be supplied with current from the network if said resistance is already supplied with current from the photovoltaic panels.

Claims

1. A method for managing the current produced by an installation of photovoltaic panels comprising a storage of energy by heating a volume of water by means of an electrical resistance, this method being characterized in that for a volume of water total to be heated, the said volume of water is physically split into several sub-volumes (3A, 3B, 3C, 3D, 3E) of water and each sub-volume of water is assigned a resistance (4A, 4B, 4C). , 4D, 4E) independent heating adapted to the sub-volume and depending on the instantaneous power provided by the panels, it determines the amount of resistors that can be powered at full load and feeds the calculated number of resistors in adequacy with the available power. 2. Method for managing the current produced by a photovoltaic panel installation according to claim 1, characterized in that when a resistance is electrically supplied with current. produced by the photovoltaic panels, it is forbidden to feed the said resistance together with current supplied by a supplier.

3. Installation of photovoltaic panels comprising energy storage by heating a volume of water, this installation being characterized in that the volume of water is physically divided into sub volumes (3A, 3B, 3C, 3D, 3E) , each sub-volume being provided with an independent heating resistor and the installation comprises a management means (10) which determines, as a function of the instantaneous power delivered by the installation, the number of heating resistor which can be supplied with at full load and to allow only the calculated number of resistance.

4. Installation of photovoltaic panels according to claim 3 characterized in that it comprises for each device and sub volume of water a device that does not allow to feed the resistance with current from the network if said resistance is already supplied with current from the panels.