FR3111474A1 - Ensemble routeur intelligent d’électricité et chauffage inductif à haute fréquence pour panneau photovoltaïque. - Google Patents

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    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
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Abstract

Dispositif de gestion énergétique de panneau photovoltaïque (1) alimentant en électricité un bloc de jonction (2) caractérisé sur le bloc de jonction (2) est branché un routeur (3) qui dirige selon le calcul d’un calculateur (4) qui analyse les conditions d’ensoleillement et les paramètres temps réel de stockage d’énergie calorifique, soit 1 - vers un oscillateur haute-fréquence (5) qui alimente un dispositif de chauffage à haute-fréquence (6) par induction qui chauffe une tige magnétique, soit 2 - vers une sortie (11) qui récupère le courant, soit 3 - qui coupe le courant. Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Ensemble routeur intelligent d’électricité et chauffage inductif à haute fréquence pour panneau photovoltaïque.
La présente invention concerne un routeur intelligent d’électricité produite par un panneau photovoltaïque qui alimente un chauffage inductif à haute fréquence. L’invention vise à optimiser la récupération d’énergie issue du panneau photovoltaïque. Par panneau photovoltaïque, il s’entend l’expression au sens large, à savoir le montage de un ou plusieurs panneaux photovoltaïques formant un panneau photovoltaïque total de récupération. Cette configuration étant liée au cas d’espèce de chaque installation. Plus particulièrement, l’invention est adaptée pour des installations domestiques.
Il existe dans l’art antérieur des systèmes de récupération d’énergie photovoltaïque convertissant l’énergie sous forme calorifique. Mais il n’existe pas de système qui s’affranchisse de batterie électrique. L’invention vise à se passer de batteries de stockage électriques car celles-ci présentent des défauts bien connus de coûts financiers, de coûts écologiques, de durée de vie et de recyclage.
Une difficulté qui se pose dans le cas de la présente invention est que la production électrique issue d’un panneau photovoltaïque est dépendante de l’ensoleillement. Le passage d’un simple nuage fait baisser l’énergie récupérable et donc la production électrique issue du panneau. Lorsque cette énergie passe sous un seuil critique, le fonctionnement des différentes machines en aval peut être perturbé, voir déclenche une mise en sécurité à l’arrêt. Egalement si l’ensoleillement est trop fort, la production électrique devient forte et peut mettre certaines machines en défaut. En bref, la difficulté qui est mal gérée par l’art antérieur est de proposer un système complet aval de panneau photovoltaïque qui gère intelligemment les variations de production électrique pour la transformer efficacement en énergie calorifique.
Un objectif principal de l’invention est de proposer un ensemble routeur intelligent et une solution de récupération calorifique qui optimise en fonction des conditions d’ensoleillement variables 1 – la récupération d’énergie 2 – la protection du matériel.
Un objectif de l’invention est de proposer une solution de pilotage de la récupération énergétique qui soit facilement industrialisable, dont le prix de revient soit économique, et qui s’adapte à des conditions d’utilisations domestiques ou professionnelles.
Un objet de l’invention est de proposer une solution aval de panneau photovoltaïque qui améliore la rentabilité économique de production d’énergie du panneau.
Il est entendu qu’un objectif principal de l’invention est bien de protéger le matériel et donc de maximiser sa durée de vie.
Un objectif de l’invention est de permettre l’intégration facile de variantes fonctionnelles.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la figure annexée sur laquelle
représente une vue d’ensemble de principe de la présente invention.
représente une vue d’ensemble de principe de la présente invention avec un panneau photovoltaïque (1) qui récupère de la lumière et la convertit en électricité qu’elle livre sur un bloc de jonction (2) équipé de diodes anti-retour. Aux bornes de ce bloc de jonction (2) règne une tension de bloc de jonction qui est fonction directe de l’ensoleillement à l’instant. Le bloc de jonction (2) est branché sur un routeur (3) qui comprend notamment un calculateur (4), une sortie oscillateur haute-fréquence (5), une série de sortie tierces (11) et un circuit de routage. Si la tension fournie par le panneau photovoltaïque (1) et livrée sur le bloc de jonction (2) est dans une plage acceptable, alors, le routeur (3) envoie le courant vers l’oscillateur haute-fréquence (5). Si la tension fournie par le panneau photovoltaïque (1) ne fournit pas une tension dans une plage acceptable alors l’alimentation de l’oscillateur haute-fréquence (5) est coupée, et celui-ci mis hors tension. Typiquement, pour une utilisation domestique standard, si le panneau photovoltaïque (1) alimente une tension entre 12 volts à 48 volts, alors l’oscillateur haute-fréquence (5) est alimenté. Si le panneau photovoltaïque (1) n’alimente pas une tension entre 12 volts et 48 volts alors l’oscillateur haute-fréquence (5) est coupé. La tension qui lui est octroyée est de zéro volt. La raison est de protéger le fonctionnement de l’oscillateur haute-fréquence (5) qui supporte mal de fonctionner en dehors d’une plage de tension.
L’oscillateur haute-fréquence (5) lorsqu’il est alimenté, alimente un chauffage inductif à haute-fréquence (6) qui comprend une bobine qui entoure une tige magnétique. La tige est soit une tige en métal magnétique, soit une tige en graphite. La tige en graphite étant un mode préféré de réalisation car ses propriétés sont optimales pour monter en température. La bobine est isolée pour diminuer les risques d’électrolyse. Dans une première forme de solution, la bobine et la tige magnétique sont plongées dans un ballon rempli de liquide, prioritairement de l’eau. Dans une seconde forme de réalisation, la tige est un tube creux en graphite. L’ensemble peut être soit plongé en permanence dans le liquide pour le chauffer, soit entourer une autre tige de métal pour lui diffuser la chaleur et lui faire stocker les calories. L’oscillateur haute-fréquence (5), lorsqu’il est alimenté, alimente le chauffage inductif à haute-fréquence (6) qui chauffe donc la tige magnétique qui elle-même va chauffer soit le liquide du ballon, soit une autre tige de métal. La spécificité de l’invention est d’utiliser ce type de montage qui a un fort avantage d’être très réactif et de mettre rapidement en chauffe la tige magnétique qui atteint des pointes de température qui peuvent même dépasser le point de curie. L’ensemble plongé dans le liquide d’un ballon constitue donc un moyen de chauffer le liquide du ballon et donc de convertir l’énergie photovoltaïque reçue par les panneaux photovoltaïques (1) en énergie calorifique avec un ballon de liquide, ou avec une tige de graphite. Ce ballon de liquide chaud étant très favorablement le ballon d’eau chaude de la maison. L’invention qui propose un circuit induction haute fréquence permet de rentabiliser au mieux la production électrique issue du panneau photovoltaïque (1) en prenant le meilleur parti de courtes surfaces d’exposition sur des conditions météorologiques d’ensoleillement qui sont instables.
A l’intérieur du ballon d’eau chaude est disposé un capteur de température (8) qui renseigne le calculateur (4) de la température à l’intérieur du ballon. Avec cette information, si le ballon d’eau chaude a atteint son maximum de réserve de stockage calorifique, alors le calculateur (4) adresse l’instruction au routeur (3) de router le courant vers un jeu de sorties (11). Ces sorties (11) peuvent être le réseau général et permettre donc de vendre de l’électricité, ou il peut être un autre appareil de la maison qui sera alimenté, voir un autre ballon d’eau à chauffer. En bref, l’information par les capteurs de température (8) de la température d’eau du ballon permet de router intelligemment le courant en fonction des besoins de l’utilisateur.
La présente invention concerne donc un dispositif de gestion énergétique de panneau photovoltaïque (1), le panneau photovoltaïque (1) alimente en électricité un bloc de jonction (2) caractérisé en ce que sur le bloc de jonction (2) est branché un routeur (3) qui dirige selon le calcul d’un calculateur (4) qui analyse les conditions d’ensoleillement et les paramètres temps réel de stockage d’énergie calorifique, soit 1 - vers un oscillateur haute-fréquence (5) qui alimente un dispositif de chauffage à haute-fréquence (6) par induction qui est plongé dans un ballon d’eau qui entoure une barre de métal, soit 2 - vers une sortie (11) qui récupère le courant, soit 3 - qui coupe le courant.
La présente invention concerne donc un dispositif de gestion énergétique de panneau photovoltaïque (1), selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ballon d’eau chaude adresse au calculateur (4) par un capteur de température (8) la température à l’intérieur du ballon d’eau.

Claims (6)

  1. Dispositif de gestion énergétique de panneau photovoltaïque (1) alimentant en électricité un bloc de jonction (2) caractérisé en ce que sur le bloc de jonction (2) est branché un routeur (3) qui dirige selon le calcul d’un calculateur (4) qui analyse les conditions d’ensoleillement et les paramètres temps réel de stockage d’énergie calorifique, pour diriger le courant, soit 1 - vers un oscillateur haute-fréquence (5) qui alimente un dispositif de chauffage à haute-fréquence (6) par induction qui génère la production de calories stockées, soit 2 - vers une sortie (11) qui récupère le courant, soit 3 - qui coupe le courant.
  2. Dispositif de gestion énergétique de panneau photovoltaïque (1) alimentant en électricité un bloc de jonction (2) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le chauffage à haute-fréquence (6) par induction est constitué d’une bobine qui chauffe une tige magnétique, en métal ou en graphite, qui transmet ses calories à un bain de liquide dans lequel la bobine et la tige baignent.
  3. Dispositif de gestion énergétique de panneau photovoltaïque (1) alimentant en électricité un bloc de jonction (2) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le chauffage à haute-fréquence (6) par induction chauffe un tube creux en graphite qui chauffe, soit un liquide, soit une barre en métal, qui est entourée par un tube creux en graphite.
  4. Dispositif de gestion énergétique de panneau photovoltaïque (1), selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bain de liquide adresse en temps réel au calculateur (4) les données de température prises à l’intérieur du ballon d’eau par un capteur de température (8).
  5. Dispositif de gestion énergétique de panneau photovoltaïque (1), selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors d’une baisse de production du panneau photovoltaïque (1) en dessous d’un seuil critique bas ou au-dessus d’un seuil critique haut, alors l’alimentation de l’oscillateur haute-fréquence (5) est coupée, la tension qui lui est octroyée est de zéro volt.
  6. Dispositif de gestion énergétique de panneau photovoltaïque (1), selon la revendication 1 et 5, caractérisé en ce que le seuil critique bas est de 12 volts et le seuil critique haut est de 48 volts.
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