WO2018109151A1 - Systeme de production d'energie electrique a l'interieur d'une serre - Google Patents

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WO2018109151A1
WO2018109151A1 PCT/EP2017/082979 EP2017082979W WO2018109151A1 WO 2018109151 A1 WO2018109151 A1 WO 2018109151A1 EP 2017082979 W EP2017082979 W EP 2017082979W WO 2018109151 A1 WO2018109151 A1 WO 2018109151A1
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WO
WIPO (PCT)
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panels
orientation
crops
greenhouse
solar
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/082979
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English (en)
Inventor
Antoine Nogier
Sylvain RIBE
Original Assignee
Sun'r
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02SGENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H02S20/32Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment specially adapted for solar tracking
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/243Collecting solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/42Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/425Horizontal axis
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/12Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries using renewable energies, e.g. solar water pumping

Definitions

  • the present invention relates to the production of electrical energy using photovoltaic panels and the optimization of greenhouse agricultural production by acting on the illumination of plants present therein.
  • Publication WO 2015/158968 A1 describes a solar panel installation inside a greenhouse. These panels are positioned in an enclosure transparent to solar radiation and produce electrical energy. The panels are arranged at a short distance from one another.
  • US Pat. No. 8,915,015 discloses a greenhouse under which steerable solar panels are arranged which are at a short distance from one another.
  • the invention aims to meet this need and it achieves this through a system for producing electrical energy inside a greenhouse, comprising:
  • the panels being arranged in spaced parallel rows so that, for at least two rows of adjacent panels, the shortest distance between the edges of the panels is between 0.5 and 5 times the width of a panel, and better between 1 and 3 times.
  • the invention has many advantages.
  • the invention makes it possible to use solar panels that are narrower than conventional panels used outdoors, and to reduce the discontinuities of illumination on the ground.
  • the narrower the panel the smaller the drop shadow. This shadow being mobile during the day, the shade / light alternation with the plant law is faster and the risk of spatial discontinuity of the average daily illumination is reduced.
  • the invention thus allows a good regulation of solar irradiance on plants, which is favorable to the yield of greenhouse agricultural production.
  • the invention also makes it possible, thanks to the use of relatively narrow panels, to adapt more easily to the spacing that may exist between frame elements of the greenhouse.
  • the spacing between the panels can be adapted according to the culture operated in the greenhouse and the climatic conditions of the place of installation. Indeed, a spacing equal to 0.5 times the width of an occult panel at most 2/3 of the radiation received on the ground and is preferred in areas with high sun exposure and / or for crops with low solar power requirements. On the other hand, a spacing of 5 times the width of the panel intercepts at most 1/6 of the solar radiation and is preferred in areas with low sun exposure and / or for crops with high solar power requirements.
  • the invention further relates, in another of its aspects, to a system for producing electrical energy inside a greenhouse, comprising:
  • the panels being arranged in spaced parallel rows so that, for at least two rows of adjacent panels, the shortest distance between the edges of the panels is between 0.5 and 5 times the width of a panel, and better between 1 and 3 times.
  • the solar panels can be movable in orientation, the actuator or actuators changing the orientation of the panels and the shadow on the ground.
  • the panels may be movable in translation, for example due to the fact that the carrier structure is telescopic.
  • the width of a photovoltaic panel according to the invention is preferably between 150 and 650 mm.
  • Solar panels can also benefit from the reduction of external mechanical stresses brought by the shelter of the greenhouse.
  • the panels are thus preferably free of metal frame and / or protective pane and / or benefit from a reduction in the thickness of the protective layers and structural components with respect to conventional panels used outdoors.
  • the protective glass of the panels according to the invention when present, can thus be of thickness between 1 and 2 mm, instead of 3.2 mm usually for conventional panels.
  • This protective glass can be made of organic glass (PMMA, PC, acrylic, ...), being protected from UV-B and UV-C by the glass window of the greenhouse.
  • the panel is completely devoid of mineral protective glazing on the front panel, further reducing its weight.
  • the panels are preferably each orientable about a single axis of rotation, which is preferably horizontal.
  • the axis of rotation may be aligned in the direction North-South or alternatively make an angle with it, depending on the orientation of the greenhouse.
  • the panels can each have 2 to 4 rows of cells in width, and they can each have 8 to 14 cells in length.
  • the solar panels are arranged with a regular spacing between them, from one row to another.
  • the number and length of panels in a row are adapted to the structure of the greenhouse so as to obtain a whole number of panels between two support structures.
  • the panels may have a constant spacing or not.
  • a row of panels may have at mid-length a greater distance between the panels for housing a carrier element and / or actuating the panels.
  • the system according to the invention advantageously comprises a calculator for automatically determining the orientation to be given to the panels from at least data representative of local environmental conditions of the plants.
  • the system can thus comprise one or more temperature sensors, in particular for measuring the temperature at the surface of the plants.
  • the sensor (s) of The temperature may be arranged to measure the temperature at a distance, and may include one or more infrared cameras.
  • the orientation of the panels is modified by one or more electrical actuators, such as electric cylinders.
  • the energy supplying the actuator (s) may advantageously have been provided by the solar panels.
  • the orientation of the panels may be modified according to a control law seeking to obtain a maximum qualitative and / or quantitative crop production.
  • the orientation of the panels can be carried out according to an algorithm for controlling the orientation of the panels to prevent excessive warming of the leaves.
  • the presence of solar panels can also be used to properly intercept light to optimize photosynthesis and achieve a higher production yield than it would be in the total absence of shade.
  • the orientation of the panels can be chosen according to the desired degree of sugar in the fruit, and ultimately the quality of the product obtained.
  • the orientation of the panels can be controlled according to a target quantity of target light energy, this quantity of target light energy being for example dependent on the need for the crops, the deficit or the excess of light energy of the day before or previous days, and / or weather forecasts.
  • the orientation of the panels is modified according to meteorological data and in particular i) at least one history of sunshine of the crops and a history of heat received by the crops and ii) a target set for the current day, a quantity of sunshine and / or heat to be received by the plant as well as temperature limits not to be exceeded in the greenhouse.
  • This history can be realized locally, thanks to the local detection of the temperature, the sunshine and / or hygrometry, the soil or the substrate of culture.
  • the panels can be oriented at every moment so as to respect the objectives of the day, by privileging electrical production. If, on the other hand, the sunshine of the previous days is considered as insufficiently meeting the needs for light and / or heat of the crops, then the panels are oriented so as to favor the need sunshine crops. In this case, the orientation of the panels may not correspond to the optimization of the electrical production according to the position of the sun.
  • the parameters that may enter into the selection of the control law from a library of pre-established control laws, and / or in the adaptation of a control law to the pursuit of a predefined agricultural result may appear the cultivated variety, as well as quantitative or qualitative criteria, such as the search for a maximum agricultural production or a particular quality of the cultivated plant.
  • the computer control of the panels is thus preferably carried out according to a control law specific to each cultivated plant variety.
  • the panels can be oriented in the evening or during the night so as to reflect maximum or minimum to the ground soil heat radiation, during the night, to regulate the temperature of the soil (heating or cooling).
  • the control of the orientation of the panels for the night can be effected for example according to a difference in temperature measured between the inside of the greenhouse and the outside and according to the objective pursued (cool or warm the ground). For example, if there is a need to cool the soil and the atmosphere-soil gradient is negative (the soil is hotter than air), the panels can be oriented perpendicular to the ground. Thus, before each modification of the orientation of the panels, it can be determined whether the consumption of electrical energy for this modification is necessary in view of the expected benefit for the crops.
  • the need for sunshine and the areas of variation of environmental conditions conducive to the achievement of a desired qualitative and / or quantitative result can be determined through a computer model predictive of the state of the plant.
  • These environmental conditions include foliar temperature, air temperature, soil or air moisture content, sap flow, fruit color or size, leaf size, but are not limited to not to these.
  • the desired results include the level of sugars, the productivity of biomass (fruits, leaves, roots) per unit area, among others.
  • the orientation of the panels advantageously depends on the state of development of the cultures. Thus, during the winter, the orientation can be controlled to warm the soil and air of the greenhouse, to promote germination.
  • the orientation of the panels is preferably controlled to maintain the cultures within a minimum and / or maximum preset temperature range. Thus, during periods of heat, the orientation of the panels may correspond to a maximum production of ground shade.
  • the panels are preferably controlled simultaneously in rotation, if possible by a common actuator.
  • the supporting structure of the panels may comprise at each set of panels rotating about the same axis of rotation a rotary support provided with at least one toothed wheel, which meshes with a movable rack moved by a corresponding actuator.
  • the rotary support can be held above a support beam by any suitable means.
  • the invention further relates, in another aspect, to a greenhouse equipped with a system according to the invention.
  • Another subject of the invention is a method for managing the sunshine inside a greenhouse according to the invention, in which the orientation of the panels is controlled so as to act on the microclimatic conditions of crops inside the greenhouse in order to place the latter in conditions more favorable to obtaining a desired agricultural result, while seeking to minimize the production of electrical energy compared to a reference without any combination with crops.
  • the optimization of the electrical production is not a priority on obtaining the desired agricultural result.
  • FIG. 1 schematically represents a system for producing electrical energy and for optimizing agricultural production according to the invention
  • FIG. 2 schematically represents a system for controlling the orientation of a solar collector according to the invention
  • FIG. 3 schematically represents the evolution over time of the light energy received by the crops and the panels
  • FIGS. 4 to 7 illustrate control examples of the panels as a function of time
  • FIG. 8 is a simplified representation of a culture stress model based on leaf temperature
  • FIG. 9 represents an example of a system for fixing the load bearing structure of the panels on a beam of the greenhouse.
  • FIG. 1 shows a greenhouse S equipped with an electrical production system according to the invention, comprising a plurality of groups of solar panels 10 each movable about a respective axis of rotation R, inside the greenhouse S.
  • the panels 10 are held horizontally by a support structure 21 supported by the framework of the greenhouse S.
  • this framework comprises beams supported by vertical columns.
  • the carrier structure 21 is thus disposed inside the greenhouse S at a height that does not hinder the agricultural work inside it.
  • the groups of panels 10 can pivot about their corresponding axis of rotation R under the effect of one or more actuators 30, to take the desired angular orientation around the axis of rotation R.
  • the actuators 30 are for example provided individually for each group of panels rotating about the same axis of rotation R.
  • the same actuator 30 rotates a plurality of groups of solar panels 10 about their respective axes R.
  • Each actuator 30 comprises for example one or more electric motors, and may advantageously be constituted by a servomotor.
  • the cultures C are arranged in the shadow projected on the ground by the panels 10.
  • the crops C can be of any type and for example be vegetable crops.
  • a local computer 40 which is connected, if necessary, via any power interface adapted to the actuators 30.
  • This computer 40 preferably receives information from one or more local sensors, for example a temperature sensor 41 and a humidity sensor 42 present in the greenhouse.
  • any other additional sensors such as one or more biosensors may be used.
  • Sensors providing information on the hygrometry of the culture substrate and on the temperature and hygrometry conditions outside the greenhouse, for example, can also be used.
  • the computer 40 can exchange data, for example via a wireless telephone network, or the Internet, or a data network for connected objects with a remote server 50, which can, for example, inform the computer 40 of the upcoming weather and / or the need for electrical production.
  • the computer 40 can be made from any microcomputer or computer equipment for controlling the orientation of the panels 10 according to one or more control laws giving the orientation to be imposed on the panels in question. depending on a number of parameters related to C crops as well as the location, date and time.
  • the computer 40 may thus comprise a computing unit and a local memory in which the local measured data, for example temperature, hygrometry, and distributed water, can be recorded, in order to know the history of the environmental conditions of the crops.
  • the local measured data for example temperature, hygrometry, and distributed water
  • the computer memory may also include servo parameters that govern the orientation of the panels according to the needs of the crops. These parameters can change over time and especially with the season.
  • control law or laws may be initially programmed in the computer 40, or alternatively be downloaded by the computer 40 from the remote server 50, or may be updated periodically by the remote server 50.
  • the computer 40 has an autonomous operation. Depending on the season, the date of sowing and possibly other parameters provided by the farmer, it automatically controls the orientation of the panels 10 in a daily manner so as to satisfy the need for sunshine, temperature and humidity. hygrometry of crops over a given period of time. In this case, the panels are for example oriented for a fraction of the day to let as much light as possible, to the detriment of electricity production. Then, once the need for sunshine is satisfied, the panels are brought by activating the actuators to bring the panels in an orientation aimed at maximizing electricity production.
  • the orientation of the panels may be altered to shelter the crops from the sun and to avoid overheating.
  • the calculator 40 can optionally also manage the watering of the crops, or receive information informing about the current or future watering, in order to modify the orientation of the panels if necessary so that the watering intervenes with minimal sunshine crops, to reduce losses by evaporation.
  • the computer 40 receives instructions for controlling the panels from the remote server 50, to which it can transmit for example local solar and temperature data, as well as data concerning crops and their stage of development.
  • the server 50 transmits back to the calculator information concerning the orientation to be given to the panels, in real time or over a certain future period.
  • the panels 10 When the panels 10 are oriented to maximize the power output, they can track in real time the path of the sun from east to west.
  • Figure 3 shows the evolution of light energy received over time, for panels and crops.
  • the panels follow the course of the sun, they receive about a third of the light energy.
  • Cultures receive two-thirds. It is possible to increase the amount of energy received by the crops by adjusting the orientation of the panels so as to reduce the occultation of the crops.
  • a target amount of energy can be set in advance for a day d depending on the light energy requirement of the crops, the energy deficit or surplus received the day before or the previous days, and weather forecasts allowing estimate the amount of energy expected for this day j.
  • the model that sets the target energy quantity is more elaborate and takes into account the price of electricity or its potential market valuation.
  • the horizontal panels can be left between sunrise and tl, then after t2 until sunset. Between t1 and t2, the orientation of the panels is carried out so as to follow the course of the sun.
  • the orientation of the panels is changed before sunrise tl to let the maximum light to crops, and even after t2 until sunset.
  • the panels are piloted as in the example of Figure 4.
  • sun tracking is restored to benefit the crops of maximum occultation to protect them excessive temperature
  • the temperature of the cultures is monitored, for example by means of an infrared camera. It has been assumed in this example that the temperature exceeds a limit value at time t3.
  • the control system of the panel then triggers the transition to sun tracking mode from t3 to sunset.
  • FIG. 1 An example of an evolution of the angular travel of the panels at the end of the winter period is shown in FIG.
  • the panels are oriented during day 1 to minimize the occultation, orienting them substantially parallel to the sun's rays over time.
  • the panels can be kept horizontal during the day and the night so as to reflect as much as possible infrared from the ground towards the cultures.
  • day d + 1 a piloting similar to that of day d-1 is performed.
  • the amount of target energy for the day i + 1 can be calculated from the amount of light energy actually received by the crops on day 1 and, possibly, the previous days.
  • a pyrelo meter or pyranometer can be used. Better, we calculate this energy from that received by the panels, knowing their orientation and that of the sun and using a mathematical model that gives the average energy to the ground given the occultation provided by the panels.
  • Figure 8 is a simplified representation of the level of culture stress based on leaf temperature. This curve shows that in order to meet a criterion of maximum stress of the crop the control system will have to seek to preserve the leaf temperature in an interval between Tmin and Tmax, by acting on the orientation of the panels.
  • Groups of panels 10 designed to be driven simultaneously in rotation about the same axis of rotation R are formed by arranging several end-to-end panels with their longitudinal axis parallel to the axis of rotation.
  • Two panels 10 of the same group in FIG. 9 are shown separately, arranged on either side of a drive mechanism carried by a frame of the greenhouse, this frame comprising in the illustrated example two metal beams.
  • horizontal 20 superimposed vertically.
  • Each panel 10 preferably comprises between 2 and 4 rows of cells 1 1 in its width, each row of cells preferably having between 8 and 14 cells in the longitudinal direction.
  • each panel 10 thus comprises two rows of 12 cells 11.
  • the width / overall width of a panel 10 is preferably between 250 and 450 mm, as illustrated in FIG.
  • the distance d measured edge to edge between the panels 10, when these are horizontal, d is between 0.5 and 3 times the width / of a panel 10.
  • the panels 10 preferably have a lightened structure, with a lightened chassis and a lack of protective glass made of mineral glass covering the cells, as illustrated, or a reduced thickness pane, especially less than or equal to 1.5 mm.
  • all the panels 10 are simultaneously controlled in rotation.
  • An actuator common to all the panels 10 can be used for this purpose.
  • the panels 10 are supported by frames 13 having profiles 12 parallel to the axis of rotation R.
  • Each frame 13 is articulated at its axial ends so as to be pivotable about the corresponding axis of rotation R.
  • the supporting structure may comprise for each group of panels 10 a toothed wheel 97 placed halfway along the group of panels 10, between two frames 13, which meshes with a rack 93 movable parallel to the beams 20 of the frame of the greenhouse.
  • the rack 93 is coupled to a control bar 92 common to several groups of panels 10. Each group of panels 10 is held mid-length by a support axis 98 held above the beams 20 by vertical feet 95 fixed on the latter. These feet 95 support bearings, equipped with bearings where appropriate.
  • the rotation of the panels is carried out using individual actuators arranged at each group of panels rotating about the same axis of rotation.
  • an actuator common to several groups of panels and connected thereto by a control base as this facilitates maintenance and makes it easier to position the actuator at a location. where it is protected from direct sunlight and thus subjected to a lower temperature during the day.
  • Each group of panels can be driven not in a median region as just described, but from one of its axial ends.

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Abstract

Système de production d'énergie électrique à l'intérieur d'une serre (S), comportant: des panneaux solaires (10) disposés sur une structure porteuse orientable (21), un ou plusieurs actuateurs (30) pour modifier l'orientation des panneaux (10) et l'ombre portée au sol, les panneaux étant disposés selon des rangées parallèles espacées de manière à ce que, pour au moins deux rangées de panneaux, la plus courte distance (d) entre les bords des panneaux soit comprise entre 0,5 et 3 fois la largeur (1) d'un panneau.

Description

SYSTEME DE PRODUCTION D'ENERGIE ELECTRIQUE
A L'INTERIEUR D'UNE SERRE
La présente invention concerne la production d'énergie électrique à l'aide de panneaux photovoltaïques et l'optimisation d'une production agricole sous serre par action sur l'éclairement des végétaux présents dans celle-ci.
La publication WO 2015/158968 Al décrit une installation de panneaux solaires à l'intérieur d'une serre agricole. Ces panneaux sont positionnés dans une enceinte transparente au rayonnement solaire et produisent de l'énergie électrique. Les panneaux sont disposés à faible distance les uns des autres.
Le brevet US 8 915 015 divulgue une serre sous laquelle sont disposés des panneaux solaires orientables qui sont à faible distance les uns des autres.
Il existe un besoin pour perfectionner encore les installations de production d'électricité utilisant des panneaux solaires disposés à l'intérieur d'une serre.
L'invention vise à répondre à ce besoin et elle y parvient grâce à un système de production d'énergie électrique à l'intérieur d'une serre, comportant :
- des panneaux solaires disposés sur une structure porteuse orientable,
- un ou plusieurs actuateurs pour modifier l'orientation des panneaux et l'ombre portée au sol,
les panneaux étant disposés selon des rangées parallèles espacées de manière à ce que, pour au moins deux rangées de panneaux adjacents, la plus courte distance entre les bords des panneaux soit comprise entre 0,5 et 5 fois la largeur d'un panneau, et mieux entre 1 et 3 fois.
L'invention présente de nombreux avantages.
L'invention permet d'utiliser des panneaux solaires plus étroits que les panneaux conventionnels utilisés en extérieur, et de diminuer les discontinuités d'éclairement au sol. En effet, plus le panneau est étroit, plus son ombre portée est petite. Cette ombre étant mobile au cours de la journée, l'alternance ombre/lumière au droit du végétal est plus rapide et le risque de discontinuité spatiale de l'éclairement moyen journalier est réduit.
L'invention permet ainsi une bonne régulation de l'éclairement solaire sur les végétaux, ce qui est favorable au rendement de la production agricole sous serre. L'invention permet par ailleurs, grâce à l'utilisation de panneaux relativement étroits, de s'adapter plus facilement à l'entraxe pouvant exister entre des éléments d'ossature de la serre.
L'espacement entre les panneaux peut être adapté en fonction de la culture opérée dans la serre et des conditions climatiques du lieu d'installation. En effet, un espacement égal à 0.5 fois la largeur d'un panneau occulte au maximum 2/3 du rayonnement reçu au sol et est privilégié dans les zones à fort ensoleillement et/ou pour les cultures à faible besoin en puissance solaire. A contrario, un espacement de 5 fois la largeur du panneau intercepte au maximum 1/6 du rayonnement solaire et est privilégié dans les zones à faible ensoleillement et/ou pour les cultures à fort besoin en puissance solaire.
Dans le cas où plusieurs types de cultures sont opérées dans la même serre, plusieurs écartements peuvent être utilisés selon les zones concernées.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un système de production d'énergie électrique à l'intérieur d'une serre, comportant :
- des panneaux solaires disposés sur une structure porteuse mobile,
- un ou plusieurs actuateurs pour modifier la position des panneaux et l'ombre portée au sol,
les panneaux étant disposés selon des rangées parallèles espacées de manière à ce que, pour au moins deux rangées de panneaux adjacents, la plus courte distance entre les bords des panneaux soit comprise entre 0,5 et 5 fois la largeur d'un panneau, et mieux entre 1 et 3 fois.
Les panneaux solaires peuvent être mobiles en orientation, le ou les actuateurs modifiant l'orientation des panneaux et l'ombre portée au sol.
En variante, les panneaux peuvent être mobiles en translation, par exemple en raison du fait que la structure porteuse est télescopique.
La largeur d'un panneau photovoltaïque selon l'invention est de préférence comprise entre 150 et 650 mm.
Les panneaux solaires peuvent en outre bénéficier de la réduction des contraintes mécaniques extérieures apportées par l'abri de la serre.
Les panneaux sont ainsi de préférence exempts de cadre métallique et/ou de vitre de protection et/ou bénéficient d'une réduction de l'épaisseur des couches protectrices et des composants structurels par rapport à des panneaux conventionnels utilisés en extérieur.
La vitre de protection des panneaux selon l'invention, lorsque présente, peut ainsi être d'épaisseur comprise entre 1 et 2 mm, au lieu de 3,2 mm habituellement pour les panneaux conventionnels.
Cette vitre de protection peut être en verre organique (PMMA, PC, acrylique, ...), étant protégée des UV-B et UV-C par la vitre minérale de la serre.
Alternativement, le panneau est entièrement dépourvu de vitrage protecteur minéral en face avant, réduisant ainsi encore son poids.
Les panneaux sont de préférence orientables chacun autour d'un seul axe de rotation, qui est de préférence horizontal. L'axe de rotation peut être aligné sur la direction Nord-Sud ou en variante faire un angle avec celle-ci, en fonction de l'orientation de la serre.
Les panneaux peuvent présenter chacun de 2 à 4 rangées de cellules en largeur, et ils peuvent présenter chacun de 8 à 14 cellules en longueur.
De préférence, les panneaux solaires sont disposés avec un espacement régulier entre eux, d'une rangée à l'autre.
Le nombre et la longueur des panneaux sur une rangée sont adaptés à la structure de la serre de manière à obtenir un nombre entier de panneaux entre deux structures support.
Ceux-ci sont orientés chacun avec leur axe longitudinal parallèle à l'axe de rotation correspondant.
Au sein d'une rangée, les panneaux peuvent présenter un écartement constant ou non.
Une rangée de panneaux peut présenter à mi-longueur un écartement plus important entre les panneaux pour loger un élément porteur et/ou d'actionnement des panneaux.
Le système selon l'invention comporte avantageusement un calculateur pour déterminer automatiquement l'orientation à donner aux panneaux à partir au moins de données représentatives de conditions locales d'environnement des végétaux.
Le système peut ainsi comporter un ou plusieurs capteurs de température, notamment pour mesurer la température à la surface des végétaux. Le ou les capteurs de température peuvent être agencés pour mesurer la température à distance, et peuvent comporter une ou plusieurs caméras infrarouges.
De préférence, l'orientation des panneaux est modifiée par un ou plusieurs actuateurs électriques, tels que des vérins électriques. L'énergie alimentant le ou les actuateurs peut avantageusement avoir été fournie par les panneaux solaires.
L'orientation des panneaux peut être modifiée en fonction d'une loi de commande cherchant à obtenir un maximum qualitatif et/ou quantitatif de production végétale. Par exemple, dans le cas de cultures maraîchères, l'orientation des panneaux peut s'effectuer selon un algorithme d'asservissement de l'orientation des panneaux visant à éviter réchauffement excessif des feuilles. La présence des panneaux solaires peut aussi être mise à profit pour intercepter de façon adéquate la lumière afin d'optimiser la photosynthèse et obtenir un rendement de production supérieur à ce qu'il serait en l'absence totale d'ombre. Dans le cas de la culture de fruits, l'orientation des panneaux peut être choisie en fonction du degré de sucre recherché dans le fruit, et au final de la qualité du produit obtenu.
L'orientation des panneaux peut être commandée en fonction d'une quantité d'énergie lumineuse cible à atteindre, cette quantité d'énergie lumineuse cible étant par exemple dépendante du besoin des cultures, du déficit ou de l'excédent d'énergie lumineuse de la veille ou des jours précédents, et/ou des prévisions météorologiques.
De préférence, l'orientation des panneaux est modifiée en fonction de données météorologiques et notamment i) d'au moins un historique d'ensoleillement des cultures et d'un historique de chaleur reçue par les cultures et ii) d'un objectif fixé pour la journée en cours, d'une quantité d'ensoleillement et/ou de chaleur à recevoir par la plante ainsi que de limites de températures à ne pas dépasser dans la serre.
Cet historique peut être réalisé localement, grâce à la détection locale de la température, de l'ensoleillement et/ou de l'hygrométrie, du sol ou du substrat de culture.
Par exemple, si l'ensoleillement des jours précédents est considéré comme répondant aux besoins de lumière et/ou de chaleur des cultures sur une période donnée, les panneaux peuvent être orientés à chaque instant de façon à respecter les objectifs de la journée, en privilégiant la production électrique. Si par contre l'ensoleillement des jours précédents est considéré comme répondant insuffisamment aux besoins en lumière et/ou chaleur des cultures, alors les panneaux sont orientés de façon à privilégier le besoin d'ensoleillement des cultures. Dans ce cas, l'orientation des panneaux peut ne pas correspondre à l'optimisation de la production électrique en fonction de la position du soleil.
Parmi les paramètres pouvant entrer dans la sélection de la loi de commande à partir d'une bibliothèque de lois de commande préétablies, et/ou dans l'adaptation d'une loi de commande à la poursuite d'un résultat agricole prédéfini, peuvent figurer la variété cultivée, ainsi que des critères quantitatifs ou qualitatifs, tels que la recherche d'une production agricole maximale ou d'une qualité particulière du végétal cultivé.
Le pilotage informatique des panneaux s'effectue ainsi de préférence en fonction d'une loi de commande spécifique à chaque variété végétale cultivée.
Les panneaux peuvent être orientés le soir ou durant la nuit de façon à réfléchir au maximum ou au minimum vers le sol le rayonnement thermique du sol, pendant la nuit, afin de réguler la température du sol (réchauffement ou refroidissement).
Le pilotage de l'orientation des panneaux pour la nuit peut s'effectuer par exemple selon une différence de température mesurée entre l'intérieur de la serre et l'extérieur et selon l'objectif poursuivi (refroidir ou réchauffer le sol). Par exemple, s'il existe un besoin de refroidir le sol et que le gradient atmosphère-sol est négatif (le sol est plus chaud que l'air), les panneaux peuvent être orientés perpendiculairement au sol. Ainsi, avant chaque modification de l'orientation des panneaux, il peut être déterminé si la consommation d'énergie électrique pour cette modification est nécessaire au regard du bénéfice attendu pour les cultures.
Les besoins en ensoleillement et les domaines de variation des conditions environnementales propices à la réalisation d'un résultat qualitatif et/ou quantitatif souhaité peuvent être déterminés grâce à un modèle informatique prédictif de l'état du végétal. Ces conditions environnementales incluent la température foliaire, la température de l'air, le taux d'hygrométrie du sol ou de l'air, les flux de sève, la couleur ou la taille des fruits, la taille des feuilles, mais ne se limitent pas à ces derniers. Les résultats recherchés incluent le taux de sucres, la productivité de biomasse (fruits, feuilles, racines) par unité de surface, entre autres.
L'orientation des panneaux dépend avantageusement de l'état de développement des cultures. Ainsi, pendant l'hiver, l'orientation peut être commandée de façon à réchauffer le sol et l'air de la serre, afin de favoriser la germination. L'orientation des panneaux est de préférence commandée de manière à maintenir les cultures dans une fourchette de température minimale et/ou maximale prédéfinie. Ainsi, pendant les périodes de chaleur, l'orientation des panneaux peut correspondre à une production maximale d'ombre au sol.
Les panneaux sont de préférence commandés simultanément en rotation, si possible par un organe d'actionnement commun.
La structure porteuse des panneaux peut comporter au niveau de chaque ensemble de panneaux tournant autour d'un même axe de rotation un support rotatif muni d'au moins une roue dentée, qui engrène sur une crémaillère mobile déplacée par un actuateur correspondant.
Le support rotatif peut être maintenu au-dessus d'une poutre de support par tout moyen adapté.
Plusieurs crémaillères destinées à l'entraînement en rotation de groupes correspondants de panneaux peuvent être mues par une barre de commande commune, liée à un même actuateur.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une serre équipée d'un système selon l'invention.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un procédé de gestion de l'ensoleillement à l'intérieur d'une serre selon l'invention, dans lequel on pilote l'orientation des panneaux de façon à agir sur les conditions microclimatiques des cultures à l'intérieur de la serre afin de placer ces dernières dans des conditions plus favorables à l'obtention d'un résultat agricole recherché, tout en cherchant à réduire le moins possible la production d'énergie électrique par rapport à une référence sans combinaison avec les cultures.
De préférence, l'optimisation de la production électrique est non prioritaire sur l'obtention du résultat agricole recherché.
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, ainsi qu'à l'examen du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 représente de façon schématique un système de production d'énergie électrique et d'optimisation de la production agricole selon l'invention, - la figure 2 représente de façon schématique un système de commande de l'orientation d'un capteur solaire selon l'invention,
- la figure 3 représente de façon schématique l'évolution dans le temps de l'énergie lumineuse reçue par les cultures et les panneaux,
- les figures 4 à 7 illustrent des exemples de commande des panneaux en fonction du temps,
- la figure 8 est une représentation simplifiée d'un modèle de stress de culture fondé sur la température foliaire,
- la figure 9 représente un exemple de système de fixation de la structure porteuse des panneaux sur une poutre de la serre, et
- la figure 10 illustre le positionnement relatif des panneaux.
On a représenté à la figure 1 une serre S équipée d'un système de production électrique selon l'invention, comportant une pluralité de groupes de panneaux solaires 10 mobiles chacun autour d'un axe de rotation respectif R, à l'intérieur de la serre S.
Les panneaux 10 sont maintenus horizontalement par une structure porteuse 21 supportée par l'ossature de la serre S.
Dans l'exemple considéré, cette ossature comporte des poutres 20 supportées par des poteaux verticaux.
La structure porteuse 21 est ainsi disposée à l'intérieur de la serre S à une hauteur ne gênant pas le travail agricole à l'intérieur de celle-ci.
Comme illustré à la figure 2, les groupes de panneaux 10 peuvent pivoter autour de leur axe de rotation R correspondant sous l'effet d'un ou plusieurs actuateurs 30, pour prendre l'orientation angulaire voulue autour de l'axe de rotation R.
Les actuateurs 30 sont par exemple prévus individuellement pour chaque groupe de panneaux tournant autour d'un même axe de rotation R.
Toutefois, de préférence un même actuateur 30 déplace en rotation une pluralité de groupes de panneaux solaires 10 autour de leurs axes R respectifs.
Chaque actuateur 30 comporte par exemple un ou plusieurs moteurs électriques, et peut être avantageusement constitué par un servomoteur.
Les cultures C sont disposées dans l'ombre projetée au sol par les panneaux 10.
Les cultures C peuvent être de tout type et par exemple être des cultures maraîchères. Si l'on se reporte à la figure 2, on voit que la position à donner aux panneaux 10 est déterminée par un calculateur local 40 qui est relié, le cas échéant, via toute interface de puissance adaptée aux actuateurs 30.
Ce calculateur 40 reçoit de préférence des informations d'un ou plusieurs capteurs locaux, par exemple un capteur de température 41 et un capteur d'hygrométrie 42 présents au sein de la serre.
Il est particulièrement avantageux de connecter le calculateur 40 à un système de contrôle commande de la serre et de le faire interagir avec les systèmes de ventilation et d'arrosage. Il est par exemple très avantageux d'activer le système de ventilation lorsque les conditions de températures au niveau des panneaux le nécessitent. Par exemple, lorsque la température dépasse une valeur prédéfinie, la ventilation peut être enclenchée pour refroidir les panneaux et préserver leur rendement. De la même manière, il est avantageux d'organiser une synergie entre l'arrosage et l'ombrage comme décrit plus haut. L'arrosage peut être enclenché lorsque l'ombrage est maximal, par exemple, afin de réduire les pertes par évaporation.
Il est particulièrement avantageux d'utiliser un capteur à infrarouge sans contact pour mesurer la température des cultures. On peut ainsi utiliser une caméra à infrarouge qui pointe sur les cultures en différents emplacements, et qui permet de calculer une température moyennée spatialement en plus de la température de surface en un point donné.
Tous autres capteurs additionnels tels qu'un ou plusieurs biocapteurs peuvent être utilisés.
On peut également utiliser des capteurs renseignant sur l'hygrométrie du substrat de culture, et sur les conditions de température et d'hygrométrie à l'extérieur de la serre, par exemple.
Le calculateur 40 peut échanger des données, par exemple via un réseau de téléphonie sans fil, ou Internet, ou un réseau de données pour objets connectés avec un serveur distant 50, lequel peut par exemple informer le calculateur 40 de la météo à venir et/ou du besoin de production électrique.
Le calculateur 40 peut être réalisé à partir de tout micro -ordinateur ou équipement informatique permettant de piloter l'orientation des panneaux 10 en fonction d'une ou plusieurs lois de commande donnant l'orientation à imposer aux panneaux en fonction d'un certain nombre de paramètres liés aux cultures C ainsi que du lieu, de la date et de l'heure.
Le calculateur 40 peut ainsi comporter une unité de calcul et une mémoire locale dans laquelle peuvent être enregistrées les données locales mesurées, par exemple de température, d'hygrométrie, d'eau distribuée, afin de connaître l'historique des conditions environnementales des cultures.
La mémoire du calculateur peut également comporter des paramètres d'asservissement qui régissent l'orientation des panneaux en fonction des besoins des cultures. Ces paramètres peuvent évoluer dans le temps et notamment avec la saison.
La ou les lois de commande peuvent être initialement programmées dans le calculateur 40, ou en variante être téléchargées par le calculateur 40 à partir du serveur distant 50, ou encore être réactualisées périodiquement par le serveur distant 50.
Dans un exemple de réalisation, le calculateur 40 présente un fonctionnement autonome. En fonction de la saison, de la date de semis et éventuellement d'autres paramètres renseignés par l'agriculteur, il pilote automatiquement et de façon journalière l'orientation des panneaux 10 de façon à satisfaire au besoin d'ensoleillement, de température et d'hygrométrie des cultures sur une période de temps donnée. Dans ce cas, les panneaux sont par exemple orientés pendant une fraction de la journée pour laisser passer le plus de lumière possible, au détriment de la production électrique. Puis, une fois le besoin d'ensoleillement satisfait, les panneaux sont amenés en activant les actuateurs pour amener les panneaux dans une orientation visant à maximiser la production électrique.
Si toutefois la température locale mesurée au niveau des cultures est excessive, ou supérieure à l'objectif fixé, l'orientation des panneaux peut être modifiée pour abriter les cultures du soleil et éviter un échauffement excessif.
Le calculateur 40 peut éventuellement également gérer l'arrosage des cultures, ou recevoir une information le renseignant sur l'arrosage en cours ou à venir, afin de modifier le cas échéant l'orientation des panneaux de façon à ce que l'arrosage intervienne avec un ensoleillement minimal des cultures, pour réduire les pertes par évaporation.
Dans une variante de réalisation, le calculateur 40 reçoit des instructions de pilotage des panneaux depuis le serveur distant 50, auquel il peut transmettre par exemple des données d'ensoleillement et de température locales, ainsi que des données concernant les cultures et leur stade de développement. Le serveur 50 transmet en retour au calculateur des informations concernant l'orientation à donner aux panneaux, en temps réel ou sur une certaine période à venir.
Lorsque les panneaux 10 sont orientés pour maximiser la production électrique, ils peuvent suivre en temps réel la course du soleil d'est en ouest.
On a représenté à la figure 3 l'évolution de l'énergie lumineuse reçue au cours du temps, pour les panneaux et les cultures. Lorsque les panneaux suivent la course du soleil, ils reçoivent environ un tiers de l'énergie lumineuse. Les cultures en reçoivent les deux tiers. Il est possible d'augmenter la quantité d'énergie reçue par les cultures en jouant sur l'orientation des panneaux de façon à diminuer l'occultation des cultures.
On peut fixer à l'avance une quantité d'énergie cible pour un jour j en fonction du besoin d'énergie lumineuse des cultures, du déficit ou excédent d'énergie reçu la veille ou les jours précédents, et de prévisions météorologiques permettant d'estimer la quantité d'énergie attendue pour ce jour j.
Le cas échéant, le modèle qui fixe la quantité d'énergie cible est plus élaboré et tient compte du prix de l'électricité ou de sa valorisation potentielle sur les marchés.
Sur la figure 3, on a représenté en pointillés la variation au cours du temps de l'énergie reçue jusqu'à atteindre la quantité cible. Pour ce faire, on augmente l'énergie reçue par les cultures en diminuant celle Qpanneaux reçue par les panneaux au profit d'une moindre occultation des cultures.
On a représenté à la figure 4 un exemple d'évolution de l'angle des panneaux au cours du temps et en pointillés la courbe qui correspond à un suivi classique de la course du soleil.
Pour augmenter l'énergie lumineuse reçue par les cultures, on peut laisser les panneaux horizontaux entre le lever du soleil et tl , puis après t2 jusqu'au coucher du soleil. Entre tl et t2, l'orientation des panneaux s'effectue de façon à suivre la course du soleil.
Le fait de laisser les panneaux horizontaux ne minimise pas l'occultation mais permet de ne pas consommer d'électricité pour les orienter.
Dans la variante illustrée à la figure 5, l'orientation des panneaux est modifiée avant le lever du soleil tl pour laisser passer le maximum de lumière vers les cultures, et de même après t2 jusqu'au coucher du soleil. Sur la figure 6 on voit que l'on pilote les panneaux comme dans l'exemple de la figure 4. Toutefois, entre t2 et t3 le suivi du soleil est rétabli pour faire bénéficier les cultures d'une occultation maximale afin de protéger ces dernières d'une température excessive. Dans cet exemple, la température des cultures est surveillée, grâce par exemple à une caméra infrarouge. On a supposé dans cet exemple que la température dépasse une valeur limite à l'instant t3. Le système de contrôle du panneau déclenche alors le passage en mode suivi du soleil de t3 au coucher du soleil.
On a représenté un exemple d'évolution de la course angulaire des panneaux en fin de période hivernale sur la figure 7.
On voit sur cette figure que les panneaux sont orientés pendant le jour j-1 pour minimiser l'occultation, en les orientant sensiblement parallèlement aux rayons solaires au cours du temps.
Si les prévisions météorologiques annoncent une période froide sans soleil le jour j, les panneaux peuvent être maintenus horizontaux pendant le jour et la nuit de façon à réfléchir au maximum les infrarouges du sol vers les cultures. Au jour j+1, un pilotage similaire à celui du jour j-1 est effectué.
La quantité d'énergie cible pour le jour j+1 peut être calculée à partir de la quantité d'énergie lumineuse reçue effectivement par les cultures au jour j et, éventuellement, les jours antérieurs. Pour déterminer la quantité lumineuse effectivement reçue on peut utiliser un pyrélo mètre ou pyranomètre. Mieux, on calcule cette énergie à partir de celle reçue par les panneaux, connaissant leur orientation et celle du soleil et en utilisant un modèle mathématique qui donne l'énergie moyenne au sol compte-tenu de l'occultation apportée par les panneaux.
La figure 8 est une représentation simplifiée du niveau de stress de culture fondé sur la température foliaire. Cette courbe montre qu'afïn de respecter un critère de stress maximum de la culture le système de commande devra chercher à conserver la température foliaire dans un intervalle compris entre Tmin et Tmax, en agissant sur l'orientation des panneaux.
On forme les groupes de panneaux 10 destinés à être entraînés simultanément en rotation autour d'un même axe de rotation R en disposant plusieurs panneaux bout à bout avec leur axe longitudinal parallèle à l'axe de rotation. On a représenté isolément deux panneaux 10 d'un même groupe à la figure 9, disposés de part et d'autre d'un mécanisme d'entraînement porté par une ossature de la serre, cette ossature comportant dans l'exemple illustré deux poutrelles métalliques horizontales 20 superposées verticalement.
Chaque panneau 10 comporte de préférence entre 2 et 4 rangées de cellules 1 1 dans sa largeur, chaque rangée de cellules comportant de préférence entre 8 et 14 cellules dans le sens longitudinal.
Dans l'exemple illustré à la figure 9, chaque panneau 10 comporte ainsi deux rangées de 12 cellules 11.
La largeur / hors tout d'un panneau 10 est de préférence comprise entre 250 et 450 mm, comme illustré à la figure 10.
L'écartement d mesuré bord à bord entre les panneaux 10, lorsque ceux-ci sont horizontaux, d est compris entre 0,5 et 3 fois la largeur / d'un panneau 10.
Les panneaux 10 présentent de préférence une structure allégée, avec un châssis allégé et une absence de vitre de protection en verre minéral recouvrant les cellules, comme illustré, ou une vitre d'épaisseur réduite, notamment inférieure ou égale à 1,5 mm.
De préférence, tous les panneaux 10 sont commandés simultanément en rotation.
On peut utiliser à cet effet un organe d'actionnement commun à l'ensemble des panneaux 10.
Dans l'exemple illustré, les panneaux 10 sont supportés par des châssis 13 comportant des profilés 12 parallèles à l'axe de rotation R.
Chaque châssis 13 est articulé à ses extrémités axiales de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe de rotation correspondant R.
La structure porteuse peut comporter pour chaque groupe de panneaux 10 une roue dentée 97 placée à mi-longueur du groupe de panneaux 10, entre deux châssis 13, qui engrène sur une crémaillère 93 mobile parallèlement aux poutres 20 de l'ossature de la serre.
La crémaillère 93 est couplée à une barre de commande 92 commune à plusieurs groupes de panneaux 10. Chaque groupe de panneaux 10 est maintenu à mi- longueur par un axe de support 98 maintenu au-dessus des poutres 20 par des pieds verticaux 95 fixés sur ces dernières. Ces pieds 95 supportent des paliers, équipés le cas échéant de roulements.
Ainsi, en déplaçant longitudinalement la barre de liaison 92, tous les panneaux 10 pivotent de façon simultanée autour des axes de rotation R correspondants.
Par exemple, l'entraînement en rotation des panneaux s'effectue à l'aide d'actuateurs individuels disposés au niveau de chaque groupe de panneaux tournant autour d'un même axe de rotation. Il est toutefois préférable d'utiliser comme cela vient d'être décrit un actuateur commun à plusieurs groupes de panneaux et relié à ceux-ci par une base de commande, car cela facilite la maintenance et permet de disposer plus facilement Γ actuateur en un emplacement où il est protégé de la lumière directe du soleil et soumis ainsi à une température plus faible dans la journée.
Chaque groupe de panneaux peut être entraîné non pas dans une région médiane comme cela vient d'être décrit, mais à partir de l'une de ses extrémités axiales.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.
L'expression "comportant un" doit se comprendre comme étant synonyme de "comprenant au moins un", sauf si le contraire est spécifié.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de production d'énergie électrique à l'intérieur d'une serre (S), comportant :
- des panneaux solaires (10 ) disposés sur une structure porteuse mobile (21),
- un ou plusieurs actuateurs (30) pour modifier la position des panneaux (10) et l'ombre portée au sol,
les panneaux étant disposés selon des rangées parallèles espacées de manière à ce que, pour au moins deux rangées de panneaux, la plus courte distance (d) entre les bords des panneaux soit comprise entre 0,5 et 5 fois la largeur (1) d'un panneau.
2. Système selon la revendication précédente, les panneaux solaires (10) étant mobiles en orientation, le ou les actuateurs (30) modifiant l'orientation des panneaux (10) et l'ombre portée au sol.
3. Système selon l'une des deux revendications précédentes, les panneaux solaires (10) présentant une largeur (1) comprise entre 150 et 650 mm.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, les panneaux solaires (10) étant des panneaux photo voltaïques comportant 1 à 6 rangées de cellules (11) dans leur largeur.
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, les panneaux solaires (10) étant disposés avec un espacement régulier entre eux.
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un calculateur (40) pour déterminer automatiquement l'orientation à donner aux panneaux (10) à partir au moins de données représentatives de conditions locales d'environnement des cultures (C).
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, les panneaux (10) étant exempts de cadre métallique.
8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, les panneaux (10) étant équipés d'une vitre de protection d'épaisseur inférieure ou égale à 1.5mm.
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, les panneaux (10) étant équipés d'une vitre de protection en verre organique, étant de préférence exempts de vitre de protection en verre minéral.
10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un capteur de température (41) informant le calculateur (40) de la température locale au niveau des cultures, le capteur de température étant de préférence une caméra infrarouge.
11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, le calculateur (40) étant agencé pour déterminer l'orientation des panneaux en fonction d'un historique d'ensoleillement et/ou de l'état de développement des cultures.
12. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, la structure porteuse comportant au niveau de chaque ensemble de panneaux (10) un support rotatif (13) muni d'au moins une roue dentée (97) qui engrène sur une crémaillère (93) mobile, actionnée par l'actuateur correspondant.
13. Système selon la revendication précédente, plusieurs crémaillères (93) destinées à l'entraînement en rotation des groupes correspondants de panneaux (10) étant mues par une barre de commande commune (92) liée à un même actuateur.
14. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, la structure de chaque panneau (10) étant allégée, avec un châssis (13) allégé portant les cellules (11) et une absence de vitre de protection en verre minéral recouvrant les cellules.
15. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, les panneaux (10) étant commandés simultanément en rotation par un organe d'actionnement commun.
16. Serre (S) équipée d'un système tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.
17. Procédé de gestion de l'ensoleillement à l'intérieur d'une serre (S) selon la revendication précédente, dans lequel on pilote l'orientation des panneaux (10) d'un système selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 de façon à agir sur les conditions microclimatiques des cultures (C) à l'intérieur de la serre (S) afin de placer ces dernières dans des conditions microclimatiques plus favorables à l'obtention d'un résultat agricole recherché, tout en cherchant à réduire le moins possible la production d'énergie électrique par rapport à une référence sans combinaison avec les cultures (C).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3126280A1 (fr) * 2021-08-27 2023-03-03 Sun'agri Système de production d’énergie électrique adapté aux cultures

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4219008A (en) * 1978-09-06 1980-08-26 John Schultz Method and apparatus for solar heating and shading
US20100263660A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Steve Thorne Solar Power Production and Metering
DE102013002825A1 (de) * 2013-02-15 2014-08-21 Friedrich Grimm Agrar- und pv-installation mit einer integrierten wasserversorgung
US8915015B1 (en) 2010-07-15 2014-12-23 Quent Augspurger Solar greenhouse
WO2015145351A1 (fr) * 2014-03-26 2015-10-01 Sun'r Procede de production d'energie electrique adapte aux cultures
FR3019883A1 (fr) * 2014-04-15 2015-10-16 Sunpartner Technologie Dispositif de production d'energie solaire et de filtrage de la lumiere solaire adapte aux serres agricoles
US9509247B1 (en) * 2015-08-07 2016-11-29 David Fredrick Hinson Greenhouse used as a solar panel support structure

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4219008A (en) * 1978-09-06 1980-08-26 John Schultz Method and apparatus for solar heating and shading
US20100263660A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Steve Thorne Solar Power Production and Metering
US8915015B1 (en) 2010-07-15 2014-12-23 Quent Augspurger Solar greenhouse
DE102013002825A1 (de) * 2013-02-15 2014-08-21 Friedrich Grimm Agrar- und pv-installation mit einer integrierten wasserversorgung
WO2015145351A1 (fr) * 2014-03-26 2015-10-01 Sun'r Procede de production d'energie electrique adapte aux cultures
FR3019883A1 (fr) * 2014-04-15 2015-10-16 Sunpartner Technologie Dispositif de production d'energie solaire et de filtrage de la lumiere solaire adapte aux serres agricoles
WO2015158968A1 (fr) 2014-04-15 2015-10-22 Sunpartner Technologies Dispositif de production d'énergie solaire et de filtrage de la lumière solaire adapté aux serres agricoles
US9509247B1 (en) * 2015-08-07 2016-11-29 David Fredrick Hinson Greenhouse used as a solar panel support structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUNKO MOVELLAN: "Japan Next-Generation Farmers Cultivate Crops and Solar Energy", INTERNET CITATION, 10 October 2013 (2013-10-10), pages 1 - 5, XP002733457, Retrieved from the Internet <URL:http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2013/10/japan-next-generation-farmers-cultivate-agriculture-and-solar-energy> [retrieved on 20141114] *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3126280A1 (fr) * 2021-08-27 2023-03-03 Sun'agri Système de production d’énergie électrique adapté aux cultures

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