WO2012066201A1 - Installation de production d'énergie solaire à capteurs orientables - Google Patents

Installation de production d'énergie solaire à capteurs orientables Download PDF

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WO2012066201A1
WO2012066201A1 PCT/FR2011/052292 FR2011052292W WO2012066201A1 WO 2012066201 A1 WO2012066201 A1 WO 2012066201A1 FR 2011052292 W FR2011052292 W FR 2011052292W WO 2012066201 A1 WO2012066201 A1 WO 2012066201A1
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WO
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installation according
panel
panels
trusses
sling
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Application number
PCT/FR2011/052292
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Inventor
Gérard Corberant
André MOUGET
Pascal Girardin
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Gcmsd
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/70—Waterborne solar heat collector modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/10—Solar heat collectors using working fluids the working fluids forming pools or ponds
    • F24S10/17—Solar heat collectors using working fluids the working fluids forming pools or ponds using covers or floating solar absorbing elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/42—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/425—Horizontal axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10—Special components
    • F24S2030/13—Transmissions
    • F24S2030/133—Transmissions in the form of flexible elements, e.g. belts, chains, ropes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to a solar energy production installation comprising steerable solar collectors along an axis.
  • the sensors are in particular photovoltaic panels, or flat or concentrating heat sensors with mirrors.
  • the installation can in particular be on a floating platform.
  • Photovoltaic solar panels have been known for a long time and allow the direct production of electricity. These panels can be installed in a fixed way on a building or on a dedicated support. However, the performance of the installation is handicapped by the variation in the incidence of solar rays throughout the day or seasons.
  • Document JP56073478 shows, for example, a fixed mounting support for photovoltaic panels.
  • WO 2010/35212 shows for example an installation of several panels pivotally mounted about axes parallel to each other. The drive is mechanically synchronized for all panels. Such a structure is relatively heavy.
  • Document DE 20 2007 006152 Ul also shows an installation of a photovoltaic panel mounted pivoting about an axis. The training is performed by a cable that wraps and unrolls on a drum. The cable is hooked to the end edges of the panel by means of springs to compensate for the necessary variation in the sum of the lengths of the right and left strands of the cable. These springs introduce a great flexibility in the drive means which can be detrimental, on the one hand in positioning accuracy, and on the other hand in the risk of vibration, particularly under the effect of wind.
  • document DE 20 2008 006347 U1 shows a structure formed of floats in the form of caissons made of welded sheets, interconnected by bars.
  • Solar energy can also be recovered in the form of heat.
  • Document US 4,559,926 shows, for example, a system for collecting solar energy in the form of heat using parabolic reflectors at the focus of which tubes are placed to circulate a heat transfer fluid.
  • the reflectors are movably mounted around the axes of the tubes.
  • the aim of the invention is to provide a solar energy production facility whose structure is light and simple to manufacture, and which can be put on a water level whose level varies up to a total drying, as well as on mud, loose or hard soils.
  • the invention relates to a solar energy production facility having at least two solar panels pivotally mounted on a structure about substantially aligned axes of adjustment, the structure having at least three trusses arranged perpendicular to the control axis, characterized in that one of the trusses is common and supports the two panels, the trusses being connected in the lower part by lower bars, and in the upper part by the panels via upper connecting means, the upper connecting means allowing a sliding on a predetermined stroke between at least one panels and the farm.
  • the installation can be adapted to the available space using the same basic parts, in a modular way.
  • the lower bar determines a fixed distance between the trusses.
  • the structure thus obtained admits deformations within a certain limit, in particular a bending of the structure in the plane containing the adjustment axes and the lower bars. Indeed, because of the sliding allowed in the upper part between the farm and at least one of the panels it supports, the distance along the axis of adjustment between the panels supported by the same farm can vary, which allows a angular offset in the vertical plane of the adjustment axes.
  • the installation is thus able to rest on a surface that is not perfectly flat or that undergoes deformations over time.
  • the trusses are connected by the upper connecting means allowing a sliding on a predetermined stroke between the panel and the farm.
  • the installation comprises at least one spider extending substantially under one of the adjustment axes and connecting two trusses.
  • the brace is made for example by bars, tubes or cables. It performs a bracing function between the farms of the same row.
  • the lower bar is rotatably mounted, the installation further comprising transmission means between the lower bar and the panel for controlling the pivoting of the panel by the lower bar.
  • the lower bar thus performs several functions, contributing to the rigidity of the structure, possibly in combination with the cross, and realizing a motion transmission to control the inclination of the panel. It also allows to retain the panel in combination with the transmission means.
  • the installation comprises at least two additional panels supported by three other farms, the farms of the additional panels being in the same planes as the farms of the first panels and connected thereto. Rows formed by three trusses and two or more panels may be aligned in a direction transverse to the adjustment axis.
  • any wind-up torque applied to the structure is resumed at the junction of the assemblies and is compensated for by the torque exerted on the neighboring row, subjected substantially to the same torque.
  • This produces a free-standing system with respect to aerodynamic or hydrodynamic excitations.
  • the farm has a general shape of isosceles triangle at the principal apex of which the adjustment axis is placed, the farm having a vertical punch connecting the main vertex to the base.
  • the transmission means comprise at least one link assembly, the link assembly comprising a cable partially wound on the lower bar), the link assembly having an equilibrium position in which it is symmetrical. relative to the plane passing through the adjustment axis and the lower bar, the link assembly comprising two offset elements for making two points of attachment where the cable is attached to the respective offset elements, the segment connecting the points of attachment being located, in the equilibrium position, between the adjustment axis and the lower bar, the transmission means also ensuring a function of maintaining the panel.
  • the rotation of the bar makes it possible to transmit this movement in the form of a linear displacement of the cable.
  • the offset element has a flexible strand connecting the point of attachment to the panel near the axis of adjustment. It is found that this strand, stretched normally in the equilibrium position, relaxes beyond a certain degree of inclination of the panel, which limits the elongation of the cable strand on the side of this flexible strand.
  • the offset element is a sling connected at its ends to the panel in the same plane perpendicular to the adjustment axis, the sling being connected to one end of the cable at the point of attachment.
  • the inner strand of the sling produces the flexible strand described above.
  • connection between the sling and the cable is effected by a flange comprising a first element fixed on the sling and a second element fixed to the cable and pivotally mounted on the first element.
  • the first element comprises two flanges enclosing a core and a guide, the sling passing between the core, the guide and the flanges.
  • the core and the guide serve to support the sling and to avoid harmful radii of curvature.
  • the sling comprises an olive housed in an opening of the flanges to stop slippage of the sling between the flanges.
  • the point of junction between the cable and the sling is fixed, and the stop is made without damaging the sling and without stress concentration.
  • the pivot axis of the first element of the flange is offset from the sling towards the inside of the triangle formed by the sling when it is stretched.
  • rotation of the flange on itself is allowed, which moves the axis pivoting of the first element.
  • a variation in length between the cable and the sling is induced and it is found that it is favorable to maintaining an almost constant total length and adapted between the attachment points on the panel.
  • the second element of the flange is a clevis whose two wings enclose the first element.
  • a tensioner is interposed between the flange and the cable. It is thus possible to stretch the cable permanently for all the inclinations of the panel.
  • the cable thus tightened guarantees its adhesion on the lower bar, even in case of variation of length as a function of the temperature, the aging or the inclined position of the panel.
  • the length of the cable will be sufficient to allow unwinding and winding on the full amplitude of inclination of the panel.
  • the panel comprises a spar extending along the axis of adjustment between the upper connecting means.
  • the spar contributes to the strength of the structure in cooperation with the lower bar, the trusses and the possible brace thus constituting a rigid frame.
  • the cup is mounted on an insert which is removably fitted on the farm.
  • the insert is fitted for example in an extension of the punch.
  • the cup can be disassembled so that the farm maintains a substantially flat geometry, easily stackable.
  • the link of pivoting along the axis of adjustment is performed by a hinge assembly which comprises a knife and a cup, the cup having a concave shape vee in which a knife edge is housed.
  • the pivot axis is thus made in a simple and inexpensive way, while allowing the desired inclination variations of the panel, for example 50 ° on either side of the horizontal position of the panel.
  • the cup comprises a hole, the knife having a tenon lodged in the hole, the hole being wider than the tenon so as to allow a sliding of the knife in the cup over a predetermined distance to form the means linkages.
  • the cup makes a stop in translation of the knife relative to the cup, and therefore the panel relative to the structure.
  • This stop also allows a slip which allows the slight modification of the geometry of the structure, by the spacing of the trusses or their inclination. This possibility of movement is particularly interesting in the case of a structure on a floating platform which can undergo significant deformations if the water body is agitated.
  • This arrangement is particularly suitable for absorbing an absence of relative flatness of hard or loose soil, slope variations during the dry phase of basins or lagoons and finally variations in flatness of a loose surface.
  • a panel 5m long and ground flatness defects with slopes of the order of 2.5% it is necessary to provide a sliding knife in the cup over a distance of 5mm to absorb this deformation of the soil on four consecutive structures.
  • the upper connecting means furthermore comprise a damping buffer acting in the sliding direction of the upper link means.
  • the damping buffer can thus be used to reduce or even eliminate vibration modes in the structure. It is effectively placed in a place where large movements are possible.
  • the installation comprises a floating platform. It can thus be arranged on a body of water and not occupy land surface. In this case of use, it can also be positioned on swamps, deltas, occasionally flooded surfaces, sludge or heavily loaded water.
  • the floating platform is able to come to rest on the ground if the water level decreases. The fact that the structure is deformable allows it to absorb these variations in position and flatness, with an inclination that can vary slightly.
  • the floating structure comprises for example floats assembled together by connecting elements, the farms being fixed on connecting elements.
  • the floats can thus be simple, the interface between the structure and the floats being carried out at least partially through the connecting elements.
  • Other additional hung points can be used.
  • Floats are for example hollow boxes made of thermoplastic material, by thermoforming, by extrusion blow molding or by rotational molding, wood or metal.
  • the connecting elements comprise a clamping rod, two jaws clamped towards each other by the clamping rod, the jaws having lips engaged with the floats along edges thereof.
  • the connecting element is placed at the edge of the float, near a substantially vertical wall, and therefore biased in the plane thereof. The transmission of forces between the connecting element and the float is therefore achieved with good rigidity.
  • the connecting element may comprise lips on either side of the rod, so as to simultaneously grip two floats.
  • the lip is oblique with respect to the axis of the rod and cooperate with a rabbet of complementary shape of the float, the lips facing each other of two jaws being directed towards one another. other. This produces a kind of clamp tending to press the connecting element against the float and to press between them the two floats thus j anointed.
  • the rabbet extends over the entire periphery of the float. It is thus possible to place the connecting element in a continuous manner at the right place, according to the desired geometry for the floating platform.
  • the floating platform is anchored movably in the vertical direction. It can thus be placed without problems on a body of water whose level is variable, while avoiding drift.
  • the platform is connected by ropes stretched on carriages slidably mounted on poles.
  • the trolleys follow the movement of the water and the lines are always stretched in the same way.
  • the floating platform has a floating anchor attached to it at its lower submerged, to reduce stray vertical movements of the platform.
  • a floating anchor is thus disposed below the level of the surface. Vertical oscillations, whether due to wind, surface swell, a person walking on the structure or any other cause are thus damped by this anchor which has a parachute effect.
  • the floating anchor forms a hollow cone whose top is directed downwards or upwards.
  • the top is pointing downwards, it allows a quick casting of the anchor and a slow ascent thanks to this parachute effect.
  • the anchor is thus particularly opposed to the lifting efforts of the platform. If the top is upwards, it limits the depression of the platform when it is solicited by forces down. By combining the two orientations, one opposes the ascending and descending movements.
  • the floating platform consists of trajectories of floats arranged in a network, the trailing flats supporting rails, on which is likely to circulate a carriage or nacelle, on which are embedded means for maintenance of photovoltaic panels .
  • FIG. 1 is a perspective view of an installation according to the invention
  • Figure 2 is a schematic view of a portion of the installation of Figure 1 for supporting a panel
  • Figure 3 is an end view of the portion shown in Figure 2;
  • Figure 4 is a perspective view of a connecting element between floats according to a first variant
  • Figure 5 is a perspective view of a connecting element between floats according to a second variant
  • Figures 6 and 7 are views respectively in perspective and from above of a connecting element between floats according to a third variant
  • Figure 8 is a sectional view of a connecting element between floats according to a fourth variant
  • Figure 9 is a sectional view along the line IX-IX of Figure 10 of a float
  • Figure 10 is a top view of the float of Figure 9;
  • FIG. 11 is a perspective view of a cup
  • Figure 12 is a perspective view of a knife
  • Figures 13 and 14 are end views of transmission means of the installation, in a position of horizontal panel and inclined panel respectively;
  • Figures 15 to 17 are details respectively XV, XVI, XVII of Figures 13 and 14;
  • Fig. 18 is a geometric construction showing the drive means
  • Figure 19 is a partial view of the motorization means
  • Figure 20 is a detail view of the connection between lower bars
  • FIGS. 21 and 22 are views respectively in perspective and in section of a body of water with an installation according to the invention.
  • Figures 23 and 24 show the hinge means having a common farm in a variant with a damping buffer, respectively in a front view and a side view;
  • Figure 25 is a side view of the platform according to a variant, according to pivot axis of the panels;
  • Figure 26 is a view similar to Figure 9, with a floating anchor attached to the structure;
  • Figure 27 is a top view of the floating anchor of Figure 26.
  • a solar power plant is shown in the figures.
  • the installation comprises a metal structure 1, for example steel, a floating platform 2 and photovoltaic panels 3.
  • Each solar panel 3 is pivotally mounted about a horizontal adjustment axis A on the structure 1.
  • the panels 3 are arranged in rows of the same adjustment axis A and in columns.
  • the structure 1 comprises trusses 10 arranged perpendicularly to the adjustment axes A, a truss 10 being placed between two successive panels 3.
  • the trusses 10 on either side of a column of panels 3 are aligned and joined by their ends.
  • the panels 3 at the ends of each row are also supported by a farm 10, identical to the other farms 10.
  • the panels 3 comprise, for example, a spar 30 which extends along the adjustment axis A and on which crosspieces 32 are fixed.
  • Photovoltaic modules 31, of rectangular shape, are fixed on the cross members 32 to cover the panel surface 3.
  • the trusses 10 consist of bars assembled together for example by welding.
  • Each farm 10 has an inlet 100, a punch 101 perpendicular to the inlet 100 and placed at its center, two oblique flanges 102 extending from the top of the punch 101 to the inlet 100, near its ends 1001, 1002 and two struts 103 connecting the rafters 102 to the entry 100 in the middle of it.
  • the trusses 10 can form alignments in which the trusses 10 are assembled together by end 1001, 1002 of the links 100.
  • a U-shaped stirrup 5 is placed on the respective ends 1001, 1002 of two adjacent trusses 10 to be assembled and fixed by bolting. 1 / stirrup thus ensures the connection between the farms of the same alignment.
  • the trusses 10 are connected by a spider 11 extending substantially below the adjustment axis A.
  • the spider 11 consists of two bars 111, 112 which intersect and are connected in their middle.
  • the braces 11 are attached to the trusses 10, for example by bolting or welding.
  • the braces 11 could also be made with cables.
  • a lower bar 12 extends between the trusses 10 along the spider 11.
  • the lower bar 12 is rotatably mounted but is locked in translation at the trusses 10 by bearings 120.
  • the lower bars 12 of the same row are connected between them by a transmission joint.
  • the farm 10 supports two bearings 120.
  • the transmission joint accepts a slight bending.
  • the seal comprises a cylindrical bar 121 fitted into the end of the lower bars 12 and pinned in each of these lower bars 12.
  • the bar 121 is mounted with play in the lower bars 12, as well as the housings 122 of the pins 123 on the lower bar 12 are oblong to allow a slight pivoting of the bar 121 relative to the lower bar 12.
  • each lower bar 12 is oriented perpendicular to each other. 'other.
  • the bearing 120 is made by two rings 124 fixed on the lower bar 12 by pressure screws 126 and a ring 125 attached to the farm 10 and placed between the two others 124.
  • the installation further comprises transmission means 6 between the lower bar 12 and the panel 3 to control the pivoting of the panel 3 by the lower bar 12.
  • the transmission means also have a function of maintaining the panel on the structure.
  • These transmission means 6 comprise a cross link assembly 32.
  • the link assembly comprises two slings 61, 62 attached at their ends to the cross member 32 on either side of the adjustment axis A.
  • Each sling 61 , 62 is connected to a cable 60 wound partially on the lower bar 12.
  • the connection between the sling 61, 62 and the cable 60 is formed by a flange 64 having a first element 641 attached to the sling 61, 62 and a second element 642 shaped clevis fixed to the cable 60 and pivotally mounted on the first element 641.
  • the first element 641 comprises two flanges 6410 enclosing a core 6411 and a guide 6412.
  • the core 6411 is triangular in shape, rounded at the vertices, and the guide 6412 is semi-oblong and extends along an edge 64110 of the core 6411 to define a space in leque the sling 61, 62 passes.
  • the sling 61, 62 comprises an olive 610, 620 housed in an opening 64101 of the flanges 6410 between the core 6411 and the guide 6412 to stop the sliding of the sling 61, 62 between the flanges 6410.
  • the pivot axis C of the yoke 642 is perpendicular to the flanges 6410 and located inside the core 6411.
  • the flange 64 is placed on the sling 61, 62 so that the clevis pin C is located inside the triangle formed by the sling 61, 62 when stretched. It can be considered that the clevis pin C is the point of attachment of the cable 60 to the offset elements, that is to say the slings.
  • a tensioner 65 is placed between one of the flanges and the cable 60.
  • the tensioner is for example a turnbuckle to exert a tension on the cable by rotation and action on two screws with opposite pitch.
  • a drive system 7 fixed on the farm 10 and transmitting the rotational movement to the lower bar 12 by means of a toothed wheel 70 and screw, toothed wheel and chain, or wheel notched and strap.
  • the motor can be pneumatic, electric or hydraulic. It is possible to provide a motorization system 7 per panel 3, but also a motorization system 7 for a row of panels 3. In this case, the lower bars 12 of the same row are coupled together by their ends, for example by the bar 121 described above.
  • the pivot connection along the adjustment axis A is carried out at each farm 10 by a hinge assembly which comprises a knife 33 and a cup 105 and which incorporate upper connecting means.
  • the cup 105 is fixed on the farm 10 in the open position upwards, while the knife 33 is fixed to the end of the spar 30 of the panel 3.
  • the cup 105 has a concave shape in vee in which a ridge 331 of the knife 33 is lodged.
  • the upper connecting means comprise a hole 1050 of rectangular section formed in the cup and a pin 330 of the knife 33 which is accommodates in the hole 1050.
  • a pin 332 is placed through the tenon 330, in the part that protrudes beyond the cup 105.
  • the variation of the orientation of the panel 3 is controlled via the system. 7.
  • the motorization system 7 causes the lower bars 12 to rotate.
  • the cables 60 wound on them move in such a way as to drive the slings 61 on one side and to release the slings 62 on the other side of the sliders.
  • sleepers 32 or conversely, which causes the tilting of the panel 3 as a whole. From a predetermined angle, the inner strand 62i of the sling expands and the flange 64 assumes a position as shown in Fig. 17.
  • the course E B I E ' corresponds to the position of the cable 60 and external strands of the slings 61, 62.
  • the installation is based on a floating platform 2 comprising floats 20.
  • the floats 20 are caisses of substantially parallelepipedal rectangle shape made of thermoplastic material. rotomolding. They comprise thin walls delimiting cavities 200 in the lower part and a substantially flat upper face 201. The walls of the cavities 200 extend to the upper face 201 so as to serve as a reinforcement and to support it. The cavities 200 make it possible to improve the resistance to lifting by a suction effect.
  • the upper face 201 has at least one orifice 2010 through which one can introduce ballast such as sand into the float 20, to guard the installation against uplift due to the effects of wind.
  • the orifice 2010 is closed by a plug, not shown, in a normal situation.
  • the floats 20 comprise along their entire upper and lower edges of the rabbets 202 with a face 2020 of the groove 202 inclined towards the inside of the box. Thus, the grooves 202 of the same vertical face delimit an end of the box dovetail.
  • the floats 20 are assembled together by connecting elements 21 of shapes adapted to the desired type of connection.
  • the trusses 10 are fixed on some of the connecting elements 21.
  • the connecting element 21 comprises two jaws 210, one of which is slidably mounted on a clamping rod 211 and which can be moved together. by tightening the nut on the clamping rod 211.
  • Each jaw 210 comprises two lips 2101 on either side of the clamping rod 211, oriented obliquely with respect to the axis of the clamping rod 211 so as to complementary to the shape of the grooves 202.
  • the jaws are brought closer, thus bringing the walls of the floats and making the assembly of two floats 20 end.
  • the connecting elements 21 as shown in FIGS. 4 to 7 are metal elements. However, such pieces can be made 21 "in thermosetting or thermoplastic synthetic material, possibly forced by fibers, or by a combination of materials, as in figure 8.
  • the connecting element 21 'of angle shown in Figures 6 and 7 allows to assemble two floats 20 along a re-entrant angle. It is also possible to place this connecting element 21 'at the angles of the junction between two floats, one being placed at the end facing the long side of the other.
  • the connecting elements 21 also serve as support for the structure 1.
  • the trusses 10 are thus fixed on the connecting elements 21 of a column of floats 20.
  • the floats 20 comprise through tubes, arranged vertically for example at the middle of the upper face 201. Fixing elements, not shown, can be placed in these tubes in order to complete the fixing of the trusses 10.
  • the floating platform 2 consists of a mesh of floats 20, aligned in rows and columns.
  • the float columns 20 extend to the right of the columns of trusses 10, while the rows of floats 20 extend between the rows of panels 3.
  • Such alignments also serve as a pathway for carrying out maintenance operations.
  • rails 24 are placed and fixed on rows or columns of floats 20. They receive a handling trolley 25 or a nacelle 26 for maintenance of the panels 3, by example for cleaning surfaces.
  • the floating platform 2 is anchored to avoid drifting.
  • strands 22 are stretched from the edges of the installation to anchor points.
  • the anchor points are movable in the vertical direction, for example by connecting the platform 2 by strands 22 stretched on carriages 23 slidably mounted on posts 24 fixed on soles or driven to the bottom of the body of water.
  • the connection of the rope 22 on the carriage 23 may be made by means of a spring 230, in order to maintain the tension despite any variations in the length of the rope 22.
  • the threads 22 form a superimposed mesh to that of the structure 1, or wider, with connections between the trusses 10 and the strands 22.
  • the trusses can be attached at any point of the structure 1. It can advantageously be fixed on the upper ends of the connecting pieces between floats.
  • the platform 2 comprises floating anchors 27, fixed under the floats to connecting elements.
  • An anchor has for example a conical shape whose tip is oriented downwards.
  • the anchor 27 has at the point 270 the orifices 272 allowing the flow of water during the movement of the anchor relative to the surrounding water.
  • the anchor 27 is reinforced by ribs 271 extending near the point 270 and fixed to the connecting element 21.
  • the installation is designed to accept landing on the bottom of the plane if the water level drops sharply. Indeed, the flexibility of the structure 1, conferred in particular by the possibility of sliding knives 33 in the cups 105, allows rest on a not perfectly flat bottom. In addition, only the lower surface of the floats 20 comes into contact with the bottom, with no projecting point that could tear a waterproofing sheet at the bottom of the water.
  • the installation also includes a control unit which controls the installation, depending on the conditions of sunshine, wind and other external parameters.
  • the upper connecting means further comprise a damping pad 34.
  • the damping pad 34 is for example a rubber or elastomer elastic bar of circular or trapezoidal shape extending from knife 33 from one panel to the knife of an adjacent panel.
  • the damping pad 34 is pinned in each knife 33 and acts in the sliding direction of the upper connecting means when the knives 33 slide in the cups 105.
  • the invention is not limited to the embodiment which has just been described by way of example.
  • the floats 20 could be made of wood or metal.
  • the structure could be made of wood or synthetic composite materials.
  • the knife 33 could be fixed on the farm 10 and the cup 105 on the panel 3.
  • Other articulation means can be used to make the pivot connection of the panels on the structure, such as a shaft mounted in a ball joint slippery.
  • the installation could be fixed directly to the ground without a floating platform, by studs placed on the ground and on which the trusses 10 are fixed.
  • the panels could be heat sensors, possibly in concentration.
  • the transmission means may comprise less than one transmission set per cross member, for example up to one set per panel.

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Abstract

Une installation de production d'énergie solaire comporte au moins deux panneaux (3) solaires montés pivotant sur une structure (1) autour d'axes de réglage (A) sensiblement alignés, la structure (1) comportant au moins trois fermes (10) disposées perpendiculairement à l'axe de réglage (A). L'une des fermes (10) est commune et supporte les deux panneaux (3), les fermes (10) étant reliées en partie inférieure par des barres inférieures (12), et par des moyens de liaison supérieurs (330, 1050) autorisant un coulissement sur une course prédéterminée entre le panneau (3) et la ferme (10).

Description

Installation de production d'énergie solaire à capteurs orientables .
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne une installation de production d'énergie solaire comportant des capteurs solaires orientables selon un axe. Les capteurs sont en particulier des panneaux photovoltaïques, ou des capteurs thermiques plans ou à concentrateurs avec miroirs. L' installation peut en particulier être sur une plateforme flottante.
TECHNIQUE ANTÉRIEURE
On connaît depuis longtemps déjà des panneaux solaires photovoltaïques qui permettent la production directe d'électricité. Ces panneaux peuvent être installés de manière fixe sur un bâtiment ou sur un support dédié. Cependant, le rendement de l'installation est handicapé par la variation d' incidence des rayons solaires au long de la journée ou des saisons. Le document JP56073478 montre par exemple un support de montage fixe de panneaux photovoltaïques.
Il est connu de faire varier l'orientation du panneau afin que celui-ci soit orienté au mieux en toutes circonstances. Ceci est obtenu par des dispositifs de montage orientables selon deux axes de pivotement. C'est le cas par exemple pour le dispositif proposé par le document US4172739 dans lequel le panneau est monté mobile autour d'un axe vertical et d'un axe horizontal.
On constate qu'un compromis intéressant peut être réalisé en se contentant d'une variation selon un seul axe. Le document WO 2010/35212 montre par exemple une installation de plusieurs panneaux montés pivotants autour d'axes parallèles entre eux. L'entraînement est synchronisé mécaniquement pour l'ensemble des panneaux. Une telle structure est relativement lourde. Le document DE 20 2007 006152 Ul montre aussi une installation d'un panneau photovoltaïque monté pivotant autour d'un axe. L'entraînement est réalisé par un câble qui s'enroule et se déroule sur un tambour. Le câble est accroché aux bords extrêmes du panneau par l'intermédiaire de ressorts afin de compenser la variation nécessaire de la somme des longueurs des brins droit et gauche du câble. Ces ressorts introduisent une souplesse importante dans les moyens d'entraînement qui peut être néfaste, d'une part dans la précision de positionnement, et d'autre part dans les risques de vibration, en particulier sous l'effet du vent.
Dans le but d'occuper le moins de surface terrestre possible, il a aussi été proposé des structures flottantes pour des installations photovoltaïques . Ainsi, le document DE 20 2008 006347 Ul montre une structure formée de flotteurs sous forme de caissons en tôles soudées, reliés entre eux par des barres.
L'énergie solaire peut aussi être récupérée sous forme de chaleur. Le document US 4 559 926 montre par exemple un système de collecte d'énergie solaire sous forme de chaleur utilisant des réflecteurs paraboliques au foyer desquels des tubes sont placés pour faire circuler un fluide caloporteur. Les réflecteurs sont montés mobiles autour des axes des tubes.
OBJECTIFS DE L'INVENTION
L' invention vise à fournir une installation de production d'énergie solaire dont la structure soit légère et simple à fabriquer, et qui puisse être mise sur un plan d'eau dont le niveau varie jusqu'à un assèchement total, ainsi que sur de la boue, des sols meubles ou durs .
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet une installation de production d'énergie solaire comportant au moins deux panneaux solaires montés pivotant sur une structure autour d' axes de réglage sensiblement alignés, la structure comportant au moins trois fermes disposées perpendiculairement à l'axe de réglage, caractérisée en ce que l'une des fermes est commune et supporte les deux panneaux, les fermes étant reliées en partie inférieure par des barres inférieures, et en partie supérieure par les panneaux par l'intermédiaire de moyens de liaison supérieurs, les moyens de liaison supérieurs autorisant un coulissement sur une course prédéterminée entre au moins l'un des panneaux et la ferme.
On constitue ainsi une rangée de panneaux en partageant à chaque fois une ferme pour deux panneaux. On peut adapter l'installation à l'espace disponible en utilisant les mêmes pièces de base, de manière modulaire. La barre inférieure détermine une distance fixe entre les fermes. La structure ainsi obtenue admet des déformations dans une certaine limite, en particulier une flexion de la structure dans le plan contenant les axes de réglage et les barres inférieures. En effet, du fait du coulissement permis en partie supérieure entre la ferme et au moins l'un des panneaux qu'elle supporte, la distance selon l'axe de réglage entre les panneaux supportés par la même ferme peut varier, ce qui autorise un décalage angulaire dans le plan vertical des axes de réglages. L'installation est ainsi apte à reposer sur une surface qui n'est pas parfaitement plane ou qui subit des déformations au cours du temps.
De manière particulière, les fermes sont reliées par les moyens de liaison supérieurs autorisant un coulissement sur une course prédéterminée entre le panneau et la ferme.
Selon une disposition constructive, l'installation comporte au moins un croisillon s' étendant sensiblement sous l'un des axes de réglage et reliant deux fermes. Le croisillon est réalisé par exemple par des barres, des tubes ou des câbles. Il réalise une fonction de contreventement entre les fermes d'une même rangée.
De manière complémentaire, la barre inférieure est montée rotative, l'installation comportant en outre des moyens de transmission entre la barre inférieure et le panneau pour commander le pivotement du panneau par la barre inférieure. La barre inférieure remplit ainsi plusieurs fonctions, en apportant une contribution à la rigidité de la structure, éventuellement en combinaison avec le croisillon, et en réalisant une transmission de mouvement pour commander l'inclinaison du panneau. Elle permet également de retenir le panneau en combinaison avec les moyens de transmission.
Selon une autre disposition, l'installation comporte au moins deux panneaux supplémentaires supportés par trois autres fermes, les fermes des panneaux supplémentaires étant dans les mêmes plans que les fermes des premiers panneaux et reliées à celles-ci. Les rangées formées par trois fermes et deux panneaux ou plus peuvent être alignées dans une direction transversale par rapport à l'axe de réglage. Ainsi, un éventuel couple de renversement dû au vent et appliqué sur la structure se trouve repris à la jonction des ensembles et se trouve compensé par le couple exercé sur la rangée avoisinante, soumise sensiblement au même couple. On obtient ainsi un système autostable vis-à-vis d'excitations aérodynamiques ou hydrodynamiques. Dans cette configuration, on peut également varier la taille de l'installation de manière modulaire en multipliant le nombre de rangées.
Selon une disposition constructive, la ferme a une forme générale de triangle isocèle au sommet principal duquel l'axe de réglage est placé, la ferme comportant un poinçon vertical reliant le sommet principal à la base. Cette disposition permet de surélever l'axe de réglage de manière à autoriser le pivotement du panneau, et prévoir des points de fixation vers le bas et écartés les uns des autres .
Selon un mode de réalisation, les moyens de transmission comportent au moins un ensemble de liaison, l'ensemble de liaison comportant un câble enroulé partiellement sur la barre inférieure), l'ensemble de liaison ayant une position d'équilibre dans laquelle il est symétrique par rapport au plan passant par l'axe de réglage et la barre inférieure, l'ensemble de liaison comportant deux éléments de déport pour réaliser deux points de rattachement où le câble est rattaché aux éléments de déport respectifs, le segment reliant les points de rattachement étant situé, dans la position d'équilibre, entre l'axe de réglage et la barre inférieure, les moyens de transmission assurant également une fonction de maintien du panneau. La rotation de la barre permet de transmettre ce mouvement sous la forme d'un déplacement linéaire du câble. Ces moyens de transmission sont simples à mettre en œuvre et peu coûteux, car ils ne nécessitent pas une précision importante sur la géométrie de la barre inférieure, le câble absorbant des écarts importants de dimensions. Plusieurs ensembles de transmission peuvent être prévus répartis le long de l'axe de réglage, tous étant synchronisés sur la barre inférieure. Ainsi, ces ensembles ajoutent de la rigidité au panneau en reliant les bords à la barre inférieure par une triangulation. Par ailleurs, le déplacement des points de rattachement du câble grâce aux moyens de déport a pour effet de modifier l'effet de l'inclinaison sur la variation de longueur du câble, comme on le verra mieux par la suite. En particulier, on constate que cette variation de longueur est suffisamment faible pour une plage d' inclinaison prédéterminée pour permettre une connexion du câble sans élément élastique interposé.
Selon un mode de réalisation, l'élément de déport comporte un brin souple reliant le point d'attache au panneau à proximité de l'axe de réglage. On constate que ce brin, tendu normalement en position d'équilibre, se détend au-delà d'un certain degré d'inclinaison du panneau, ce qui limite l'allongement du brin de câble du côté de ce brin souple.
Selon une caractéristique constructive, l'élément de déport est une élingue reliée par ses extrémités au panneau dans un même plan perpendiculaire à l'axe de réglage, l' élingue étant reliée à une extrémité du câble au point de rattachement. Le brin interne de l' élingue réalise le brin souple décrit précédemment.
De manière complémentaire, la liaison entre l' élingue et le câble est réalisée par une bride comportant un premier élément fixé sur l' élingue et un deuxième élément fixé au câble et monté pivotant sur le premier élément. Cette liaison permet d'absorber les variations d' orientation du câble par rapport à 1 ' élingue .
Selon une caractéristique particulière, le premier élément comporte deux flasques enserrant un noyau et un guide, l' élingue passant entre le noyau, le guide et les flasques. Le noyau et le guide permettent de servir de support à l' élingue et d'éviter des rayons de courbure néfastes.
De manière particulière, l' élingue comporte une olive logée dans une ouverture des flasques pour arrêter le glissement de l' élingue entre les flasques. Le point de jonction entre le câble et l'élingue est fixe, et l'arrêt est réalisé sans abîmer l'élingue et sans concentration de contraintes.
Selon une autre caractéristique, l'axe de pivotement du premier élément de la bride est déporté de l'élingue vers l'intérieur du triangle formé par l'élingue lorsqu'elle est tendue. Ainsi, on permet une rotation de la bride sur elle-même, ce qui déplace l'axe de pivotement du premier élément. Une variation de longueur entre le câble et l'élingue est induite et on constate qu'elle est favorable au maintien d'une longueur totale quasi-constante et adaptée entre les points d'attache sur le panneau.
De manière particulière, le deuxième élément de la bride est une chape dont deux ailes enserrent le premier élément .
Selon une disposition complémentaire, un tendeur est interposé entre la bride et le câble. On peut ainsi tendre le câble de manière permanente pour toutes les inclinaisons du panneau. Le câble ainsi tendu garantit son adhérence sur la barre inférieure, même en cas de variation de longueur en fonction de la température, du vieillissement ou de la position inclinée du panneau.
Pour garantir l'absence de glissement du câble sur la barre inférieure, on peut prévoir un serrage fixe du câble sur la barre. Dans ce cas, la longueur du câble sera suffisante pour permettre un déroulement et un enroulement sur l'amplitude complète d'inclinaison du panneau .
Selon une disposition constructive, le panneau comporte un longeron s' étendant le long de l'axe de réglage entre les moyens de liaison supérieurs. Le longeron participe à la résistance de la structure en coopération avec la barre inférieure, les fermes et l'éventuel croisillon en constituant ainsi un cadre rigide .
Selon un perfectionnement et afin de faciliter notamment la manutention des fermes, la coupelle est montée sur un insert qui est emmanché de manière amovible sur la ferme. L' insert est emmanché par exemple dans un prolongement du poinçon. La coupelle peut ainsi être démontée afin que la ferme conserve une géométrie sensiblement plane, facilement empilable.
Selon une autre caractéristique, la liaison de pivotement selon l'axe de réglage est réalisée par un ensemble d' articulation qui comporte un couteau et une coupelle, la coupelle ayant une forme concave en vé dans laquelle une arête du couteau se loge. L'axe de pivotement est ainsi réalisé de manière simple et peu coûteuse, tout en permettant les variations d'inclinaison du panneau souhaitées, par exemple 50° de part et d'autre de la position horizontale du panneau.
Selon une disposition constructive, la coupelle comporte un trou, le couteau comportant un tenon se logeant dans le trou, le trou étant plus large que le tenon de manière à permettre un glissement du couteau dans la coupelle sur une distance prédéterminée afin de former les moyens de liaison supérieurs. Ainsi, on réalise un arrêt en translation du couteau par rapport à la coupelle, et donc du panneau par rapport à la structure. Cet arrêt permet aussi un glissement qui autorise la modification légère de la géométrie de la structure, par l'écartement des fermes ou leur inclinaison. Cette possibilité de mouvement est particulièrement intéressante dans le cas d'une structure sur une plateforme flottante qui peut subir des déformations conséquentes si le plan d'eau est agité. Cette disposition est permet en particulier d'absorber une absence de planéité relative d'un sol dur ou meuble, les variations de pente lors de phase de mise à sec de bassins ou lagunes et enfin les variations de planéité d'une surface meuble. A titre d'exemple pour une hauteur de ferme de 1,20m, un panneau de 5m de long et des défauts de planéité du sol présentant des pentes de l'ordre de 2,5%, il est nécessaire de prévoir un glissement du couteau dans la coupelle sur une distance de 5mm pour absorber cette déformation du sol sur quatre structures consécutives.
Selon un perfectionnement, les moyens de liaison supérieurs comportent en outre un tampon amortisseur agissant dans la direction de coulissement des moyens de liaison supérieurs. Le tampon amortisseur peut intervenir ainsi pour diminuer, voire supprimer des modes de vibration dans la structure. Il est placé de manière efficace à un endroit où des mouvements importants sont possibles .
Dans un mode de réalisation particulier, l'installation comporte une plateforme flottante. Elle peut ainsi être disposée sur un plan d'eau et ne pas occuper de surface terrestre. Dans ce cas d'utilisation, elle peut être également positionnée sur des marécages, des deltas, des surfaces occasionnellement inondées, des boues ou encore des eaux fortement chargées. La plateforme flottante est à même de venir reposer sur le sol si le niveau d'eau diminue. Le fait que la structure soit déformable lui permet d' absorber ces variations de position et de planéité, avec une inclinaison qui peut varier légèrement.
Dans un tel cas, la structure flottante comporte par exemple des flotteurs assemblés entre eux par des éléments de liaison, les fermes étant fixées sur des éléments de liaison. Les flotteurs peuvent ainsi être simples, l'interface entre la structure et les flotteurs étant réalisée au moins partiellement par l'intermédiaire des éléments de liaison. D'autres points d'accrochés supplémentaires peuvent être utilisés. Les flotteurs sont par exemple des caissons creux réalisés en matière thermoplastique, par thermoformage, par extrusion soufflage ou par rotomoulage, en bois ou en métal.
Selon une disposition constructive, les éléments de liaison comportent une tige de serrage, deux mors serrés l'un vers l'autre par la tige de serrage, les mors comportant des lèvres en prise avec les flotteurs le long de bords de ceux-ci. L'élément de liaison est placé au bord du flotteur, à proximité d'une paroi sensiblement verticale, et donc sollicité dans le plan de celle-ci. La transmission des efforts entre l'élément de liaison et le flotteur est donc réalisée avec une bonne rigidité. L'élément de liaison peut comporter des lèvres de part et d'autre de la tige, de manière à enserrer simultanément deux flotteurs.
De manière particulière, la lèvre est oblique par rapport à l'axe de la tige et coopèrent avec une feuillure du flotteur de forme complémentaire, les lèvres en regard l'une de l'autre de deux mors étant dirigée l'une vers l'autre. On réalise ainsi une sorte de pince ayant tendance à plaquer l'élément de liaison contre le flotteur et à plaquer entre eux les deux flotteurs ainsi j oints .
De manière avantageuse, la feuillure s'étend sur toute la périphérie du flotteur. On peut ainsi placer l'élément de liaison de manière continue à l'endroit convenable, en fonction de la géométrie souhaitée pour la plateforme flottante.
De manière complémentaire, la plateforme flottante est ancrée de manière mobile dans la direction verticale. Elle peut ainsi être placée sans problèmes sur un plan d'eau dont le niveau est variable, tout en évitant sa dérive .
Par exemple, la plateforme est reliée par des filins tendus sur des chariots montés coulissants sur des poteaux. Les chariots suivent le mouvement de l'eau et les filins sont toujours tendus de la même manière.
Selon un autre perfectionnement, la plateforme flottante comporte une ancre flottante qui lui est attachée à sa partie inférieure immergée, permettant de réduire les mouvements verticaux parasites de la plateforme. Une telle ancre flottante est ainsi disposée sous le niveau de la surface. Les oscillations verticales, qu'elles soient dues au vent, à la houle de surface, à une personne marchant sur la structure ou à tout autre cause sont ainsi amorties par cette ancre qui a un effet parachute.
Dans un mode de réalisation, l'ancre flottante forme un cône creux dont le sommet est dirigé vers le bas ou vers le haut. Lorsque le sommet est orienté vers le bas, on permet un coulage rapide de l'ancre et une remontée lente grâce à cet effet parachute. L'ancre s'oppose ainsi plus particulièrement aux efforts de soulèvement de la plateforme. Si le sommet est dirigé vers le haut, on limite l'enfoncement de la plateforme lorsqu'elle est sollicitée par des forces vers le bas. En combinant les deux orientations, on s'oppose aux mouvements ascendants et descendants.
Selon encore un autre perfectionnement, la plateforme flottante est constituée par des travées de flotteurs disposés en réseau, les travées de flotteurs supportant des rails, sur lesquels est susceptible de circuler un chariot ou nacelle, sur lequel sont embarqués des moyens de maintenance des panneaux photovoltaïques.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une installation conforme à l'invention ;
la figure 2 est une vue schématique d'une partie de l'installation de la figure 1, pour supporter un panneau ;
- la figure 3 est une vue de bout de la partie représentée sur la figure 2 ;
la figure 4 est une vue en perspective d'un élément de liaison entre flotteurs selon une première variante ; la figure 5 est une vue en perspective d'un élément de liaison entre flotteurs selon une deuxième variante ; les figures 6 et 7 sont des vues respectivement en perspective et de dessus d'un élément de liaison entre flotteurs selon une troisième variante ;
la figure 8 est une vue en coupe d'un élément de liaison entre flotteurs selon une quatrième variante ; la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne IX-IX de la figure 10 d'un flotteur ;
la figure 10 est une vue de dessus du flotteur de la figure 9 ;
- la figure 11 est une vue en perspective d'une coupelle ;
la figure 12 est une vue en perspective d'un couteau ; les figures 13 et 14 sont des vues de bout de moyens de transmission de l'installation, dans une position respectivement de panneau horizontal et de panneau incliné ;
les figures 15 à 17 sont des détails respectivement XV, XVI, XVII des figures 13 et 14 ;
la figure 18 est une construction géométrique représentant les moyens d'entraînement ;
la figure 19 est une vue partielle des moyens de motorisation ;
la figure 20 est une vue de détail de la liaison entre barres inférieures ;
- les figures 21 et 22 sont des vues respectivement en perspective et en coupe d'un plan d'eau avec une installation selon l'invention ;
les figures 23 et 24 représentent les moyens d' articulation ayant une ferme commune dans une variante avec un tampon amortisseur, selon respectivement une vue de face et une vue de côté la figure 25 est une vue latérale de la plateforme selon une variante, selon l'axe de pivotement des panneaux ;
- la figure 26 est une vue similaire à la figure 9, avec une ancre flottante attachée à la structure ; la figure 27 est une vue de dessus de l'ancre flottante de la figure 26.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Une installation de production solaire d'énergie est montrée sur les figures. L'installation comporte une structure 1 métallique, par exemple en acier, une plateforme flottante 2 et des panneaux 3 photovoltaïques . Chaque panneau 3 solaire est monté pivotant autour d'un axe de réglage A horizontal sur la structure 1. Les panneaux 3 sont arrangés en rangées de même axe de réglage A et en colonnes.
La structure 1 comporte des fermes 10 disposées perpendiculairement aux axes de réglage A, une ferme 10 étant placée entre deux panneaux 3 successifs. Les fermes 10 de part et d'autre d'une colonne de panneaux 3 sont alignées et jointes par leurs extrémités. Les panneaux 3 aux extrémités de chaque rangée sont aussi soutenus par une ferme 10, identique aux autres fermes 10.
Les panneaux 3 comportent par exemple un longeron 30 qui s'étend le long de l'axe de réglage A et sur lequel sont fixées des traverses 32. Des modules photovoltaïques 31, de forme rectangulaire, sont fixés sur les traverses 32 afin de couvrir la surface du panneau 3.
Les fermes 10 sont constituées de barres assemblées entre elles par exemple par soudures. Chaque ferme 10 comporte un entrait 100, un poinçon 101 perpendiculaire à l'entrait 100 et placé en son milieu, deux arbalétriers 102 obliques s' étendant depuis le sommet du poinçon 101 vers l'entrait 100, à proximité de ses extrémités 1001, 1002 et deux contrefiches 103 reliant les arbalétriers 102 à l'entrait 100 au milieu de celui-ci.
Pour constituer plusieurs colonnes de panneaux 3, les fermes 10 peuvent former des alignements dans lesquelles les fermes 10 sont assemblées entre elles par l'extrémité 1001, 1002 des entraits 100. Un étrier 5 en forme de U est placé sur les extrémités 1001, 1002 respectives de deux fermes 10 adjacentes à assembler et fixé par boulonnage. 1/ étrier assure ainsi la liaison entre les fermes d'un même alignement.
Sous chaque panneau 3, les fermes 10 sont reliées par un croisillon 11 s' étendant sensiblement sous l'axe de réglage A. Le croisillon 11 est constitué de deux barres 111, 112 qui se croisent et sont reliées en leur milieu. Les croisillons 11 sont fixés aux fermes 10, par exemple par boulonnage ou par soudure. Les croisillons 11 pourraient aussi être réalisés avec des câbles.
Une barre inférieure 12 s'étend entre les fermes 10 le long du croisillon 11. La barre inférieure 12 est montée rotative mais est bloquée en translation au niveau des fermes 10 par des paliers 120. Les barres inférieures 12 d'une même rangée sont connectées entre elles par un joint de transmission. A ce niveau, la ferme 10 supporte deux paliers 120. Le joint de transmission accepte une légère flexion. Comme le montre la figure 20, le joint comporte un barreau 121 cylindrique emmanché dans l'extrémité des barres inférieures 12 et goupillé dans chacune de ces barres inférieures 12. Le barreau 121 est monté avec du jeu dans les barres inférieures 12, de même que les logements 122 des goupilles 123 sur la barre inférieure 12 sont oblongs afin de permettre un léger pivotement du barreau 121 par rapport à la barre inférieure 12. De plus, les goupilles 123 respectives de chaque barre inférieure 12 sont orientées perpendiculairement l'une à l'autre. Par ailleurs, le palier 120 est réalisé par deux bagues 124 fixées sur la barre inférieure 12 par des vis de pression 126 et une bague 125 fixée sur la ferme 10 et placée entre les deux autres 124.
L' installation comporte en outre des moyens de transmission 6 entre la barre inférieure 12 et le panneau 3 pour commander le pivotement du panneau 3 par la barre inférieure 12. Les moyens de transmission ont aussi une fonction de maintien du panneau sur la structure. Ces moyens de transmission 6 comportent un ensemble de liaison par traverse 32. L'ensemble de liaison comporte deux élingues 61, 62 attachées par leurs extrémités à la traverse 32 de part et d'autre de l'axe de réglage A. Chaque élingue 61, 62 est reliée à un câble 60 enroulé partiellement sur la barre inférieure 12. La liaison entre l' élingue 61, 62 et le câble 60 est réalisée par une bride 64 comportant un premier élément 641 fixé sur l' élingue 61, 62 et un deuxième élément 642 en forme de chape fixé au câble 60 et monté pivotant sur le premier élément 641. Deux ailes de la chape 642 enserrent le premier élément 641. A titre d'exemple de réalisation, le premier élément 641 comporte deux flasques 6410 enserrant un noyau 6411 et un guide 6412. Le noyau 6411 a une forme triangulaire, arrondie au niveau des sommets, et le guide 6412 une forme semi-oblongue qui s'étend le long d'une arête 64110 du noyau 6411 de manière à définir un espace dans lequel l'élingue 61, 62 passe. L'élingue 61, 62 comporte une olive 610, 620 logée dans une ouverture 64101 des flasques 6410 entre le noyau 6411 et le guide 6412 pour arrêter le glissement de l'élingue 61, 62 entre les flasques 6410. L'axe de pivotement C de la chape 642 est perpendiculaire aux flasques 6410 et situé à l'intérieur du noyau 6411. La bride 64 est placée sur l'élingue 61, 62 de telle sorte que l'axe de chape C soit situé à l'intérieur du triangle formé par l'élingue 61, 62 lorsqu'elle est tendue. On peut considérer que l'axe de chape C est le point de rattachement du câble 60 aux éléments de déport, c'est-à-dire aux élingues.
En complément, un tendeur 65 est placé entre l'une des brides et le câble 60. Le tendeur est par exemple un ridoir permettant d'exercer une tension sur le câble par rotation et action sur deux vis à pas opposés. Pour entraîner la barre inférieure 12, on prévoit un système de motorisation 7 fixé sur la ferme 10 et transmettant le mouvement de rotation à la barre inférieure 12 par l'intermédiaire d'une roue dentée 70 et vis, roue dentée et chaîne, ou roue crantée et courroie. Le moteur peut être pneumatique, électrique ou hydraulique. On peut prévoir un système de motorisation 7 par panneau 3, mais aussi un système de motorisation 7 pour une rangée de panneaux 3. Dans ce cas, les barres inférieures 12 de la même rangée sont couplées entre elles par leurs extrémités, par exemple par le barreau 121 décrit précédemment. On peut aussi prévoir un même système de motorisation 7 pour plusieurs rangées, avec une transmission par des moyens appropriés d'une rangée à l'autre, par exemple par pignons et chaîne ou par joints de cardan. Par ailleurs, on prévoit de préférence que le système de motorisation 7 est irréversible, de manière à ce que les efforts exercés sur les panneaux 3 n'impliquent pas l'entraînement du système de motorisation 7. On prévoit également des possibilités de débrayage, par exemple au niveau d'une roue 70 fixée sur la barre inférieure 12, ou entre les barres par le retrait d'une goupille 123. Ce débrayage est ainsi individuel pour un panneau ou collectif pour plusieurs panneaux.
La liaison de pivotement selon l'axe de réglage A est réalisée au niveau de chaque ferme 10 par un ensemble d'articulation qui comporte un couteau 33 et une coupelle 105 et qui intègrent des moyens de liaison supérieurs. La coupelle 105 est fixée sur la ferme 10 en position ouverte vers le haut, tandis que le couteau 33 est fixé à l'extrémité du longeron 30 du panneau 3. La coupelle 105 a une forme concave en vé dans laquelle une arête 331 du couteau 33 se loge. Les moyens de liaison supérieurs comportent un trou 1050 de section rectangulaire pratiqué dans la coupelle et un tenon 330 du couteau 33 qui se loge dans le trou 1050. De plus, une goupille 332 est placée au travers du tenon 330, dans la partie qui fait saillie au-delà de la coupelle 105. Ceci permet de retenir le panneau 3 en cas d'effort de soulèvement exceptionnel ou en cas de rupture d'un ensemble de transmission et de maintenir le panneau 3 attaché à la structure 1. Lorsqu'une ferme 10 est placée entre deux panneaux 3, la coupelle 105 est suffisamment longue pour recevoir les couteaux 33 des deux panneaux 3 adjacents.
Lors de l'utilisation de l'installation, en fonction de différents paramètres tels que la position du soleil par rapport à l'installation ou la vitesse du vent, on commande la variation de l'orientation du panneau 3 par l'intermédiaire du système de motorisation 7. Le système de motorisation 7 provoque la rotation des barres inférieures 12. Les câbles 60 enroulés sur celles- ci se déplacent de manière à entraîner les élingues 61 d'un côté et à relâcher les élingues 62 de l'autre côté des traverses 32, ou inversement, ce qui provoque le basculement du panneau 3 dans son ensemble. A partir d'un angle prédéterminé, le brin intérieur 62i de l'élingue se détend et la bride 64 prend une position telle que montrée sur la figure 17.
En se référant à la figure 18, représentant de manière schématique le système de transmission dans un plan perpendiculaire à l'axe de réglage A, on nomme :
h la distance entre le point P de pivotement du panneau 3 et l'intersection I entre les brins du câble 60 de part et d'autre de la barre inférieure 12,
r la distance entre le point de pivotement et le plan d'attache des élingues 61, 62,
R la demi-largeur entre les points E, E' d'attache extrêmes des élingues 61, 62,
RI la distance entre la bride 64, repérée par le point B et le point d' attache H du brin intérieur de l'élingue 61, 62, b' la distance entre le point d'attache extrême E et le point B,
b" la distance entre le point B et le point I, a la distance entre le point I et le point Ε' , a l'angle d'inclinaison du panneau 3, soit l'angle entre une perpendiculaire à IP et le segment EE' .
Le parcours E B I E' correspond à la position du câble 60 et des brins externes des élingues 61, 62.
Dans une configuration particulière, on fixe les valeurs suivantes :
Figure imgf000020_0001
On constate alors que lorsque l'angle a varie entre 0 et 50°, la longueur totale a+b'+b" varie seulement de 1,09 cm. Cette très faible variation peut facilement être absorbée par la flexibilité du système, en particulier par l'élasticité de la traverse 32. Dans toutes les positions intermédiaires d'inclinaison du panneau 3, les câbles 60 exercent une traction sur les traverses 32, ce qui maintient le panneau 3 en appui sur les couteaux 33 et les coupelles 105. De plus, les câbles 60 maintiennent les traverses 32 dans une position parallèle l'une à l'autre et limitent la torsion du panneau 3. La géométrie de l'ensemble de liaison est déterminée pour obtenir une tension maximale lorsque le panneau est horizontal. C'est en effet dans cette position que la force d'appui du panneau sur les fermes au travers des couteaux sur les coupelles doit être maximale, lorsque le panneau est placé ainsi pour offrir le moins de prise au vent possible, en cas de vents forts.
L' installation repose sur une plateforme flottante 2 comportant des flotteurs 20. Les flotteurs 20 sont des caissons de forme sensiblement parallélépipédique rectangle réalisés en matière thermoplastique par rotomoulage. Ils comportent des parois minces délimitant des cavités 200 en partie inférieure et une face supérieure 201 sensiblement plane. Les parois des cavités 200 s'étendent jusqu'à la face supérieure 201 de manière à servir de renfort et à soutenir celle-ci. Les cavités 200 permettent d'améliorer la résistance au soulèvement par un effet de succion.
La face supérieure 201 comporte au moins un orifice 2010 par lequel on peut introduire du lest tel que du sable dans le flotteur 20, afin de prémunir l'installation contre un soulèvement dû aux effets du vent. L'orifice 2010 est obturé par un bouchon, non représenté, en situation normale.
Les flotteurs 20 comportent sur tout le long de leurs bords supérieurs et inférieurs des feuillures 202 avec une face 2020 de la feuillure 202 inclinée vers l'intérieur du caisson. Ainsi, les feuillures 202 d'une même face verticale délimitent une extrémité du caisson en queue d'aronde. Les flotteurs 20 sont assemblés entre eux par des éléments de liaison 21 de formes adaptées au type de liaison souhaitée. Les fermes 10 sont fixées sur certains des éléments de liaison 21. Dans l'exemple de la figure 5, l'élément de liaison 21 comporte deux mors 210 dont l'un est monté coulissant sur une tige de serrage 211 et qui peuvent être rapprochés par serrage d' écrou sur la tige de serrage 211. Chaque mors 210 comporte deux lèvres 2101 de part et d'autre de la tige de serrage 211, orientées de manière oblique par rapport à l'axe de la tige de serrage 211 de manière complémentaire à la forme des feuillures 202. Ainsi, en serrant l' écrou sur la vis de serrage, on rapproche les mors, rapprochant ainsi les parois des flotteurs et réalisant l'assemblage de deux flotteurs 20 en bout.
Les éléments de liaison 21 tels que représentés sur les figures 4 à 7 sont des éléments métalliques. Cependant, on peut réaliser de telles pièces 21" en matière synthétique thermodurcissable ou thermoplastique, forcée éventuellement par des fibres, ou par une combinaison de matières, comme sur la figure 8.
L'élément de liaison 21' d'angle représenté sur les figures 6 et 7 permet d'assembler deux flotteurs 20 le long d'un angle rentrant. Il est également possible de placer cet élément de liaison 21' aux angles de la jonction entre deux flotteurs, l'un étant placé en bout face au long côté de l'autre.
Les éléments de liaison 21 servent également de support à la structure 1. Les fermes 10 sont ainsi fixées sur les éléments de liaison 21 d'une colonne de flotteurs 20. Par ailleurs, les flotteurs 20 comportent des tubes traversants, disposés verticalement par exemple au milieu de la face supérieure 201. Des éléments de fixation, non représentés, peuvent être placés dans ces tubes afin de compléter la fixation des fermes 10.
La plateforme flottante 2 est constituée d'un maillage de flotteurs 20, alignés selon des rangées et des colonnes. Les colonnes de flotteurs 20 s'étendent au droit des colonnes de fermes 10, tandis que les rangées de flotteurs 20 s'étendent entre les rangées de panneaux 3. De tels alignements servent aussi de chemin de passage pour effectuer des opérations de maintenance. Dans un mode de réalisation, montré sur la figure 25, des rails 24 sont posés et fixés sur des rangées ou sur des colonnes de flotteurs 20. Ils reçoivent un chariot de manutention 25 ou une nacelle 26 destinée à la maintenance des panneaux 3, par exemple pour le nettoyage des surfaces.
La plateforme flottante 2 est ancrée pour éviter sa dérive. Pour cela, des filins 22 sont tendus depuis les bords de l'installation vers des points d'ancrage. Afin de prendre en compte des variations de niveau du plan d'eau, les points d'ancrage sont mobiles dans la direction verticale, par exemple en reliant la plateforme 2 par des filins 22 tendus sur des chariots 23 montés coulissants sur des poteaux 24 fixés sur des semelles ou enfoncés au fond du plan d'eau. La liaison du filin 22 sur le chariot 23 peut être faite par l'intermédiaire d'un ressort 230, afin de maintenir la tension malgré d'éventuelles variations sur la longueur du filin 22. Dans une variante, les filins 22 forment un maillage superposé à celui de la structure 1, ou plus large, avec des liaisons entre les fermes 10 et les filins 22. Les fermes peuvent être attachées en tout point de la structure 1. On peut avantageusement le fixer sur les extrémités supérieures des pièces de liaison entre flotteurs .
Selon un perfectionnement, montré sur les figures 26 et 27, la plateforme 2 comporte des ancres flottantes 27, fixées sous les flotteurs à des éléments de liaison. Une ancre a par exemple une forme conique dont la pointe est orientée vers le bas. L'ancre 27 comporte au niveau de la pointe 270 des orifices 272 permettant l'écoulement de l'eau lors du mouvement de l'ancre par rapport à l'eau environnante. L'ancre 27 est renforcée par des nervures 271 s' étendant à proximité de la pointe 270 et fixées à l'élément de liaison 21.
L' installation est conçue pour accepter de se poser sur le fond du plan si le niveau d'eau baisse fortement. En effet, la souplesse de la structure 1, conférée en particulier par la possibilité de glissement des couteaux 33 dans les coupelles 105, autorise le repos sur un fond non parfaitement plat. De plus, seule la surface inférieure des flotteurs 20 vient au contact avec le fond, sans point saillant qui pourrait déchirer une bâche d'étanchéité au fond du plan d'eau.
L' installation comporte également une unité de commande qui permet de piloter l'installation, en fonction des conditions d'ensoleillement, de vent et d'autres paramètres extérieurs. De manière optionnelle, comme montré sur les figures 23 et 24, les moyens de liaison supérieurs comportent en outre un tampon amortisseur 34. Le tampon amortisseur 34 est par exemple un barreau élastique en caoutchouc ou en élastomère de forme circulaire ou trapézoïdale s' étendant d'un couteau 33 d'un panneau jusqu'au couteau d'un panneau adjacent. Le tampon amortisseur 34 est goupillé dans chaque couteau 33 et il agit dans la direction de coulissement des moyens de liaison supérieurs lorsque les couteaux 33 coulissent dans les coupelles 105.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple. Les flotteurs 20 pourraient être réalisés en bois ou en métal. De même, la structure pourrait être réalisée en bois ou en matériaux composites synthétiques. Le couteau 33 pourrait être fixé sur la ferme 10 et la coupelle 105 sur le panneau 3. D'autres moyens d'articulation peuvent être utilisés pour faire la liaison de pivotement des panneaux sur la structure, tels qu'un arbre monté dans une rotule glissante. L'installation pourrait être fixée directement au sol sans plateforme flottante, par des plots posés au sol et sur lesquels les fermes 10 sont fixées. Les panneaux pourraient être des capteurs thermiques, éventuellement à concentration. Les moyens de transmission peuvent comporter moins d'un ensemble de transmission par traverse, par exemple jusqu'à un ensemble par panneau.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation de production d'énergie solaire comportant au moins deux panneaux (3) solaires montés pivotant sur une structure (1) autour d'axes de réglage (A) sensiblement alignés, la structure (1) comportant au moins trois fermes (10) disposées perpendiculairement à l'axe de réglage (A), caractérisée en ce que l'une des fermes (10) est commune et supporte les deux panneaux (3), les fermes (10) étant reliées en partie inférieure par des barres inférieures (12), et en partie supérieure par les panneaux par l'intermédiaire de moyens de liaison supérieurs (330, 1050), les moyens de liaison supérieurs autorisant un coulissement sur une course prédéterminée entre au moins l'un des panneaux (3) et la ferme (10) .
2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle les fermes (10) sont reliées par les moyens de liaison supérieurs (330, 1050) autorisant un coulissement sur une course prédéterminée entre le panneau (3) et la ferme (10).
3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un croisillon (11) s'étendant sensiblement sous l'un des axes de réglage (A) et reliant deux fermes (10) .
4. Installation selon la revendication 1, dans laquelle la barre inférieure (12) est montée rotative, l'installation comportant en outre des moyens de transmission (6) entre la barre inférieure (12) et le panneau (3) pour commander le pivotement du panneau (3) par la barre inférieure (12) .
5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux panneaux (3) supplémentaires supportés par trois autres fermes (10), les fermes (10) des panneaux supplémentaire (3) étant dans les mêmes plans que les fermes (10) des premiers panneaux (3) et reliées à celles-ci.
6. Installation selon la revendication 1, dans laquelle la ferme (10) a une forme générale de triangle isocèle au sommet principal duquel l'axe de réglage (A) est placé, la ferme (10) comportant un poinçon (101) vertical reliant le sommet principal à la base.
7. Installation selon la revendication 4, dans laquelle les moyens de transmission (6) comportent au moins un ensemble de liaison, l'ensemble de liaison comportant un câble (60) enroulé partiellement sur la barre inférieure (12), l'ensemble de liaison ayant une position d'équilibre dans laquelle il est symétrique par rapport au plan passant par l'axe de réglage (A) et la barre inférieure (21), l'ensemble de liaison comportant deux éléments de déport (61, 62) pour réaliser deux points de rattachement (C) où le câble (60) est rattaché aux éléments de déport (61, 62) respectifs, le segment reliant les points de rattachement (C) étant situé, dans la position d'équilibre, entre l'axe de réglage (A) et la barre inférieure (12), les moyens de transmission (6) assurant également une fonction de maintien du panneau (3) .
8. Installation selon la revendication 7, dans laquelle l'élément de déport comporte un brin souple reliant le point d'attache au panneau (3) à proximité de l'axe de réglage (A) .
9. Installation selon la revendication 8, dans laquelle l'élément de déport est une élingue (61, 62) reliée par ses extrémités au panneau (3) dans un même plan perpendiculaire à l'axe de réglage (A), chaque élingue (61, 62) étant reliée à une extrémité du câble (60) au point de rattachement (C) .
10. Installation selon la revendication 9, dans laquelle la liaison entre l'élingue (61, 62) et le câble (60) est réalisée par une bride (64) comportant un premier élément (641) fixé sur l'élingue (61, 62) et un deuxième élément (642) fixé au câble (60) et monté pivotant sur le premier élément (641) .
11. Installation selon la revendication 10, dans laquelle le premier élément (641) comporte deux flasques (6410) enserrant un noyau (6411) et un guide (6412), l'élingue (61, 62) passant entre le noyau (6411), le guide (6412) et les flasques (6410).
12. Installation selon la revendication 10, dans laquelle l'axe de pivotement du premier élément (641) de la bride (64) est déporté de l'élingue (61, 62) vers l'intérieur du triangle formé par l'élingue (61, 62) lorsqu'elle est tendue.
13. Installation selon la revendication 10, dans laquelle le deuxième élément de la bride (64) est une chape (642) dont deux ailes enserrent le premier élément (641) .
14. Installation selon la revendication 10, dans laquelle un tendeur (65) est interposé entre la bride (64) et le câble (60) .
15. Installation selon la revendication 1, dans laquelle le panneau (3) comporte un longeron (30) s' étendant le long de l'axe de réglage (A) entre les moyens de liaison supérieurs.
16. Installation selon la revendication 1, dans laquelle la liaison de pivotement selon l'axe de réglage (A) est réalisée par un ensemble d'articulation qui comporte un couteau (33) et une coupelle (105), la coupelle (105) ayant une forme concave en vé dans laquelle une arête du couteau (33) se loge.
17. Installation selon la revendication 16, dans laquelle la coupelle (105) comporte un trou (1050), le couteau (33) comportant un tenon (330) se logeant dans le trou (1050), le trou (1050) étant plus large que le tenon (330) de manière à permettre un glissement du couteau (33) dans la coupelle (105) sur une distance prédéterminée afin de former les moyens de liaison supérieurs .
18. Installation selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de liaison supérieurs (330, 1050) comportent en outre un tampon amortisseur (34) agissant dans la direction de coulissement des moyens de liaison supérieurs .
19. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une plateforme (2) flottante .
20. Installation selon la revendication 19, dans laquelle la structure (1) flottante comporte des flotteurs (20) assemblés entre eux par des éléments de liaison (21), les fermes (10) étant fixées sur des éléments de liaison (21) .
21. Installation selon la revendication 20, selon laquelle les éléments de liaison (21) comportent une tige de serrage (211), deux mors (210) serrés l'un vers l'autre par la tige de serrage (211), les mors (210) comportant des lèvres (2101) en prise avec les flotteurs (20) le long de bords de ceux-ci.
22. Installation selon la revendication 21, dans laquelle la lèvre (2101) est oblique par rapport à l'axe de la tige de serrage (211) et coopèrent avec une feuillure (202) du flotteur (20) de forme complémentaire, les lèvres (2101) en regard l'une de l'autre de deux mors (210) étant dirigée l'une vers l'autre.
23. Installation selon la revendication 22, dans laquelle la feuillure (202) s'étend sur toute la périphérie du flotteur.
24. Installation selon la revendication 19, dans laquelle la plateforme (2) flottante est ancrée de manière mobile dans la direction verticale.
25. Installation selon la revendication 24, dans laquelle la plateforme (2) est reliée par des filins (22) tendus sur des chariots (23) montés coulissants sur des poteaux .
26. Installation selon la revendication 19, caractérisée en ce que la plateforme (2) flottante comporte au moins une ancre flottante (27) qui lui est attachée à sa partie inférieure immergée, permettant de réduire les mouvements parasites verticaux de la plateforme (2 ) .
27. Plateforme selon la revendication 26, caractérisée en ce que l'ancre flottante (27) forme un cône creux dont le sommet (270) est dirigé vers le bas ou vers le haut.
28. Plateforme selon la revendication 19, caractérisée en ce que la plateforme flottante (2) est constituée par des travées de flotteurs (20) disposés en réseau, les travées de flotteurs (20) supportant des rails (24), sur lesquels est susceptible de circuler un chariot (25) ou une nacelle (26), sur lequel sont embarqués des moyens de maintenance.
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