WO2022063624A1 - Système anti-vibrations pour module photovoltaïque - Google Patents

Système anti-vibrations pour module photovoltaïque Download PDF

Info

Publication number
WO2022063624A1
WO2022063624A1 PCT/EP2021/075158 EP2021075158W WO2022063624A1 WO 2022063624 A1 WO2022063624 A1 WO 2022063624A1 EP 2021075158 W EP2021075158 W EP 2021075158W WO 2022063624 A1 WO2022063624 A1 WO 2022063624A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
photovoltaic module
vibration device
mass
vibration
multilayer
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/075158
Other languages
English (en)
Inventor
Julien Dupuis
Emmanuel BOYERE
Original Assignee
Electricite De France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electricite De France filed Critical Electricite De France
Priority to EP21773810.3A priority Critical patent/EP4217666A1/fr
Priority to US18/246,075 priority patent/US20230361717A1/en
Priority to CN202180065296.3A priority patent/CN116235408A/zh
Publication of WO2022063624A1 publication Critical patent/WO2022063624A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H02S30/10—Frame structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S30/00—Structural details of PV modules other than those related to light conversion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/80—Accommodating differential expansion of solar collector elements
    • F24S40/85—Arrangements for protecting solar collectors against adverse weather conditions
    • 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
    • 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
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to the field of the mechanics of photovoltaic modules and the limitation of the effects of vibrations amplified in particular by the phenomenon of resonance.
  • a photovoltaic module also called a photovoltaic panel, is conventionally made up of semiconductor cells assembled together and held between two glass plates at the front and rear of the module respectively or by a front glass and a stack of polymer layers on the back (hereinafter referred to as backsheet). These stacks of cells and glass will subsequently be designated by the term “laminate” or “multilayer”.
  • the multilayer can be held by a frame, the whole - multilayer and frame - forming what is called the photovoltaic module.
  • the wind in particular, can cause a photovoltaic module to vibrate.
  • static and dynamic mechanical stresses are exerted on the module, which can deform with an increasing amplitude of deformation and therefore enter into resonance.
  • the stresses suffered can lead to the breakage of the photovoltaic cells of the module, which results in a loss of performance, a risk of the appearance of hot spots and overall reduced reliability and lifespan.
  • a system comprising:
  • a photovoltaic module including a multilayer housed in a frame, the entire photovoltaic module having a total mass, a modal mass and a specific vibration frequency;
  • At least one anti-vibration device capable of being fixed relative to the multilayer, at least one of the at least one anti-vibration device comprising:
  • a damping rate of the anti-vibration device considered alone equal to at least twice the damping rate of said photovoltaic module considered alone.
  • Such an embodiment makes it possible to increase the - naturally low - damping of a photovoltaic module multilayer, and this intrinsically by associating it with a damping device having substantially the same natural frequency.
  • the damping rate of the anti-vibration device can in particular be regulated by the choice of viscoelastic materials of said device.
  • the at least one anti-vibration device also forms a mass-damper spring subsystem.
  • the mass, natural frequency and damping rate of said anti-vibration device are thus quantities associated with the mass-damper spring subsystem.
  • the mass of said at least one anti-vibration device is also less than the total mass of said photovoltaic module by a factor at least equal to 5.
  • the objective is not to weigh down the photovoltaic module considerably.
  • the at least one anti-vibration device must therefore have sufficient mass to ensure the damping of the module without distorting it.
  • the at least one anti-vibration device also has a natural frequency equal to the natural vibration frequency of the fundamental mode of said photovoltaic module to within 15%.
  • the vibrations undergone by the photovoltaic module appearing mainly by the fundamental mode, an anti-vibration device targeting the fundamental mode of the module would be the most effective.
  • the at least one anti-vibration device is also attached to the center of a surface of the multilayer.
  • the objective is indeed to act as close as possible to the vibration belly of the photovoltaic module when the latter vibrates in its fundamental mode.
  • At least one of said devices further comprises:
  • the anti-vibration device can also target a harmonic, also called higher order mode.
  • a harmonic also called higher order mode.
  • the natural frequency of the anti-vibration device must be adjusted as close as possible to the frequency of the targeted harmonic.
  • the mass of said anti-vibration device is also less than the total mass of said photovoltaic module by a factor at least equal to 5, analogously to the case of the fundamental mode.
  • the anti-vibration device is also adapted to be fixed at a distance from the center of a surface of the multilayer. Indeed, if the anti-vibration device considered aims at the mode fundamental of the photovoltaic module, it can be placed in its center but also at a distance from this center for reasons of optimization of attenuation or environmental constraints, if the center of the module is not accessible for example. In the case where the anti-vibration device considered aims at a harmonic, the device is generally at a distance from the center of the photovoltaic module.
  • the anti-vibration device can also be fixed to a junction box, said junction box being itself fixed to the multilayers.
  • the integration of the anti-vibration device into the photovoltaic module is thus facilitated by its addition, by juxtaposition or direct integration into an existing part of the module, here the junction box.
  • Most photovoltaic modules have at least one junction box.
  • FIG. 1 shows the general structure of a photovoltaic module.
  • FIG. 2 shows an illustration of the principle of eigenmodes on a vibrating string.
  • FIG. 3 shows the surface of a photovoltaic module and the fundamental mode vibration zones.
  • FIG. 4 shows an anti-vibration device, capable of being attached to a photovoltaic module.
  • FIG. 5 shows a photovoltaic module on which is fixed an anti-vibration device attached to the junction box according to one embodiment.
  • FIG. 6 shows a comparative graph of the vibrational responses of various sets.
  • a photovoltaic module 1 comprises a frame 3 housing a multilayer 5, and a junction box 7 fixed to a rear face of the multilayer 5.
  • the multilayer 5 for its part comprises a stack, consisting here of (a front face exposed to the sun, towards a rear face opposite the front face):
  • the photovoltaic module 1 shown in [Fig. 1] corresponds for example to a model of the commercial reference PW2450F marketed by the company Photowatt or the reference C6K-270P from the manufacturer Canadian Solar.
  • the multilayer 5 has a generally flat shape, here rectangular.
  • the composition of the multilayer 5 described above constitutes an embodiment. The nature and number of layers may vary.
  • the multilayer 5 being a mechanical part, it also has dynamic properties. It can in particular enter into vibration according to different modes, called eigenmodes, these modes being each associated with eigenfrequencies.
  • the multilayer 5 therefore has at least one fundamental proper (vibration) frequency.
  • This fundamental natural frequency depends on the structure, the composition and the dimensions of the multilayer 5, as well as on the assembly between them of the layers which compose it.
  • the natural frequency(ies) of a multilayer 5 can be determined by usual laboratory tests using the theory described for example by Christian Pertersen and Horst Werkel in the book Dynamik der Baukonstruktionen (2017, ISBN : 978-3-8348-1459-3).
  • the frame 3 can be arranged around the periphery of the multilayer 5 so as to protect its edges (or edges).
  • junction box 7 The function of the junction box 7 is to electrically protect the matrix of photovoltaic cells 55 of the multilayer 5 thanks to several bypass diodes. It is also used to connect the internal circuit of module 1 to output cables allowing step-by-step connection between different modules.
  • the photovoltaic module 1 can include several junction boxes capable of being fixed in several places on the rear face of the multilayers 5: for example, for a so-called half-cell photovoltaic module, the rear face of the multilayers 5 comprises at least three junction boxes 7, one of which is called central, that is to say fixed in the middle of the rear surface of the multilayer 5.
  • the rear face of the multilayer 5 can also have a central reinforcement bar, used to reinforce the mechanical strength of the entire multilayer 5 with respect to the frame 3.
  • the vibratory behavior of the photovoltaic module 1 is analogous to that of a vibrating string.
  • proper modes of vibration of the photovoltaic module 1 a distinction is made between the fundamental mode, of fundamental proper frequency f_H, of proper pulsation w_H and the harmonics, or proper modes of higher order, of proper frequencies f_H1, f_H2 etc., of pulsations own respective w_H1 , w_H2 etc.
  • the [Fig. 2] represents, by way of example, a fundamental mode and two harmonics, the amplitude here being arbitrary and having no quantitative value.
  • the photovoltaic module 1 When an external excitation is applied at a frequency substantially close to one of these natural frequencies f_H, f_H1, f_H2 etc., (that is to say when the natural modes of vibration of the photovoltaic module 1 are excited), the photovoltaic module 1 (and more particularly the multilayer 5) vibrates with increasing amplitudes: this is the phenomenon of resonance.
  • the vibratory behavior of the photovoltaic module 1 according to one or more eigenmodes is equivalent to that of a shock-absorbing mass-spring system, which is a mechanical system with one degree of freedom comprising a mass , a spring (or another return element) of stiffness constant k and a damper.
  • the mass called modal mass, corresponds to the equivalent mass to give the mass-spring system the same natural frequency as that of the natural mode of the mechanical part (here the photovoltaic module 1).
  • a mass-spring device having an eigenfrequency of vibration f and an adapted modal mass m has the same vibrational behavior as the eigenmode of vibration of eigenfrequency f of a photovoltaic module 1.
  • the modal mass of a photovoltaic module 1 differs from its total mass.
  • the modal mass of a module 1 is associated with a natural mode (and therefore with a corresponding natural frequency) and is defined as the mass of the photovoltaic module 1 which is set in motion when the photovoltaic module 1 vibrates according to this mode. own.
  • a modal analysis of standard photovoltaic modules shows that the fundamental mode of vibration of a photovoltaic module 1 is a so-called "drum” mode, whose natural frequency f_H is between 10 Hz and 20 Hz.
  • We also measure a damping rate of these first modes of the photovoltaic module 1 of xi_H 1%, the photovoltaic module 1 as such being very little damped in the absence of an anti-vibration device.
  • the photovoltaic module 1 is subjected to an external excitation s, of the gusts of wind type (or vibration due to transport).
  • the excitation has an average frequency f_s between 0.4f_H and 1.6f_H and a pulse w_s.
  • f_s average frequency
  • f_H fundamental mode of the photovoltaic module 1
  • w_s pulse width
  • Such excitation causes the photovoltaic module 1 to resonate.
  • the vibratory behavior of the photovoltaic module 1 can be modeled by a mass-spring system of frequency f_H and modal mass m_H equivalent to those of the fundamental mode.
  • the fluctuating pressure exerted by the wind on the photovoltaic module 1 leads to a significant deformation of the module 1, this deformation noted there constituting a dynamic response - or dynamic amplification - y/s of the photovoltaic module 1 .
  • the vibrations linked to the fundamental mode of the vibratory behavior of the photovoltaic module 1 are considered.
  • the maximum amplitude of the multilayers 5 in the fundamental mode of the photovoltaic module 1 - that is to say at the level of the vibration antinode of the fundamental mode of the multilayers 5 - is therefore located at the center of the multilayers 5.
  • a box of junction 7 (called “central") is precisely arranged in the center of the multilayer 5 in the frame of reference of the main plane of the multilayer 5, and fixed on the rear face thereof.
  • an anti-vibration device 2 is attached to a central junction box 7.
  • the anti-vibration device 2 is both located in a zone of the module 1 where it is particularly effective and without this implying fixing directly in contact with the multilayer 5.
  • an anti-vibration device 2 (or damping device) adapted to be fixed on a photovoltaic module 1 is considered.
  • This anti-vibration device 2 is a mass-spring system which comprises:
  • a mass m_D 0.6 kg, which is therefore low compared to the total mass of module 1 (we mean here by “low” "which has little influence on the handling of the modules", for example less than 20%, or even 10% , of the mass of the module 1 );
  • the anti-vibration device 2 corresponds to a shock-absorbing mass-spring system whose natural vibration frequency f_D corresponds to the natural vibration frequency of the fundamental mode f_H of the photovoltaic module 1.
  • the anti-vibration device 2 can target the mode fundamental of the vibratory behavior of the photovoltaic module 1 by having a natural frequency f_D equal to the natural vibration frequency of the fundamental mode f_H of the photovoltaic module 1 to within 15%.
  • the mass m_D of the anti-vibration device 2 is less than the total mass M_H of the photovoltaic module 1 by a factor of at least 5.
  • a ratio is defined between the mass m_D of the anti-vibration device 2 and the modal mass m_H of the photovoltaic module 1, for a given mode, here considered as the fundamental mode: [Math. 3]
  • the mass m_D of the anti-vibration device 2 is chosen to be lower than the total mass M_H of the photovoltaic module 1 by a factor of 40.
  • the damping capacity xi_H of the anti-vibration device -vibrations 2 increases with its mass m_D
  • the total mass of module 1 including the anti-vibration device 2 remains moderate.
  • the handling of the modules 1 remains easy.
  • the anti-vibration device 2 can have a mass of the order of half a kilo, leading to a ratio of 10.
  • Such modules are for example marketed under the references “SMDDW”, “SMADW” and “SMDUW” from the company “SUNMAN”.
  • the anti-vibration device 2 moves under the pressure exerted by the wind, this displacement z leading to a dynamic response - or dynamic amplification - zZs of the anti-vibration device 2 as such in response to a harmonic excitation s.
  • the anti-vibration device 2 can be fixed in a box attached to the junction box 7 using glue, adhesive tape, an attachment to the frame 3 or even by welding.
  • the anti-vibration device 2 can also be integrated into the junction box 7, for example housed inside the latter.
  • the anti-vibration device 2 is arranged to attenuate the effects of the fundamental mode of vibration of the multilayer 5.
  • the junction box 7 on which the anti-vibration device 2 is fixed is therefore that located in the center of the rear surface of module 1.
  • the photovoltaic module 1 equipped with the anti-vibration device 2 is equivalent to a mass-damper spring system with a natural frequency and a mass, and in particular having a much greater damping capacity than the bare photovoltaic module 1.
  • the multilayer 5 provided with the anti-vibration device 2 deforms under the pressure exerted by the wind, this deformation v leading to a dynamic response - or dynamic amplification - called v/s of the module 1 to which a damping device has been added. 2, in response to a harmonic excitation s.
  • code Aster EDF R&D, general code for the study of the mechanical behavior of structures distributed under GNU GPL license, http://www.code-aster.org
  • the anti-vibration device 2 has a dynamic amplification coefficient z/s of the order of 20.
  • one or more other anti-vibration devices 2 can be attached to the rear face of the photovoltaic module 1, in addition to or replacing the central anti-vibration device 2 described above.
  • the anti-vibration devices 2 each have:
  • the anti-vibration devices 2 are arranged to reduce the effects of the higher order eigenmodes of the photovoltaic module 1 (other than the fundamental mode).
  • Each anti-vibration device 2 forms a damping mass-spring system having a suitable modal mass m_D and natural frequency f_D, as well as a damping rate xi_D greater than that of the photovoltaic module 1 as such.
  • the harmonics of the photovoltaic module 1 can be controlled by placing the damping devices 2 at the level of the antinodes of vibration of the higher order modes of the photovoltaic module. 1.
  • the anti-vibration devices 2 corresponding to the higher order eigenmodes can be placed at a distance from the center of the rear surface of the module 1.
  • the last column presents a factor for reducing the dynamic response to resonance of the photovoltaic module 1. This factor is an indicator of the effectiveness of the anti-vibration device 2. It is noted in particular that the anti-vibration device 2 is all the more more effective than its mass m_D relative to that of the panel m_H (corresponding to the factor p) is large.
  • the use of the anti-vibration device 2 makes it possible to reduce the amplitude of the vibrations exerted on the whole of the photovoltaic module 1 by acting directly on the multilayer 5.
  • the invention is not based either on a stiffening of the photovoltaic module 1, nor on an increase in its robustness.
  • the present technical solutions can be applied to photovoltaic modules and power plants, in particular in places where vibration phenomena can be significant: altitude, presence of strong gusts of wind, etc.
  • the anti-vibration devices can be added to existing conventional modules.
  • the anti-vibration device allows a more economical and ergonomic design of the modules with in particular finer solar cells.
  • solar cells that are more fragile than in the prior art can be implemented because they are less subject to deformation by the addition of anti-vibration devices.
  • An industrial implementation can be envisaged by the manufacturers of photovoltaic modules, the manufacturers of junction boxes for photovoltaic modules, the photovoltaic installers in charge of the design of power stations or even the operators of photovoltaic power stations.

Abstract

Un système composé d'un module photovoltaïque (1), lui-même composé d'un multicouches (5) logé dans un cadre (3) et d'au moins un dispositif anti-vibrations (2) apte à être fixé par rapport au multicouches (5) et pour lequel : - l'ensemble du module photovoltaïque (1) a une masse totale (M_H), une masse modale (m_H) et une fréquence de vibration propre (f_H); - l'au moins un dispositif anti-vibrations (2) comporte : - une masse (m_D), - une fréquence propre (f_D) égale à une fréquence de vibration propre dudit module photovoltaïque (1) considéré seul à 15 % près, - un taux d'amortissement (xi_D) du dispositif anti-vibrations (2) considéré seul égal à au moins 2 fois le taux d'amortissement (xi_H) dudit module photovoltaïque (1) considéré seul.

Description

Description
Titre : Système anti-vibrations pour module photovoltaïque
Domaine technique
[0001] L’ invention relève du domaine de la mécanique des modules photovoltaïques et de la limitation des effets des vibrations amplifiées notamment par le phénomène de résonance.
Technique antérieure
[0002] Un module photovoltaïque, appelé également panneau photovoltaïque, est classiquement constitué de cellules semi-conductrices assemblées les unes aux autres et maintenues entre deux plaques de verre à l’avant et l’arrière du module respectivement ou par un verre avant et un empilement de couches polymères à l’arrière (désigné par la suite feuille arrière). On désignera par la suite ces empilements de cellules et de verre par le terme de « laminé » ou de « multicouches ». Le multicouches peut être maintenu par un cadre, l’ensemble - multicouches et cadre - formant ce qu’on appelle le module photovoltaïque.
[0003] Il est connu que les modules photovoltaïques sont soumis, durant toute la durée de leur exploitation, à de nombreux facteurs de perturbation environnementaux comme les variations de température, l’humidité, les rayonnements ultraviolets ou encore le vent. Ces perturbations entraînent, au fil des années, une dégradation progressive des modules photovoltaïques et notamment une dégradation de leur performance.
[0004] Le vent, en particulier, peut provoquer la mise en vibration d’un module photovoltaïque. Sous l’effet du vent, des contraintes mécaniques statiques et dynamiques s’exercent sur le module, qui peut se déformer avec une amplitude de déformation croissante et donc entrer en résonance. Les contraintes subies peuvent entraîner la casse des cellules photovoltaïques du module, ce qui résulte en une perte de performance, un risque d’apparition de points chauds et globalement une fiabilité et une durée de vie réduites. Ces désagréments causés à long terme par le vent sont souvent mal appréhendés.
[0005] Des solutions sont connues afin de limiter les vibrations d’un module photovoltaïque, mais plutôt dans le contexte de vibrations sismiques. D’autres solutions, visant à augmenter la robustesse du module, peuvent consister à épaissir les cellules photovoltaïques ou le verre constituant le laminé.
[0006] Ces solutions, qui visent à améliorer la résistance mécanique des cellules de modules, impliquent d’alourdir les modules et d’augmenter les coûts en matière première et en transport. Un module photovoltaïque seul pèse classiquement entre 20 et 30 kilogrammes. L’épaississement des couches du multicouches impliquerait une augmentation de cette masse, ce qui peut affecter le transport voire la performance des modules photovoltaïques.
[0007] D’autres solutions consistent également à équiper le cadre du module photovoltaïque d’un jeu de ressorts entre le cadre et son support afin d’amortir les mouvements subis par la structure montée sur ressorts. Les documents suivants traitent de tels sujets : CN 108547497 (A), CN 103762934 (A).
[0008] De telles solutions amortissent la structure (ou cadre) supportant le multicouches du module et non le multicouches en lui-même. De tels systèmes sont donc inefficaces par exemple dans le cas d’une rafale de vent faisant entrer en résonance le multicouches en tant que tel, et qui constitue la partie centrale d’un module photovoltaïque présentant la plus grande surface exposée au vent.
Résumé
[0009] La présente divulgation vient améliorer la situation.
[0010] Il est proposé un système comprenant :
- un module photovoltaïque incluant un multicouches logé dans un cadre, l’ensemble du module photovoltaïque ayant une masse totale, une masse modale et une fréquence de vibration propre ;
- au moins un dispositif anti-vibrations apte à être fixé par rapport au multicouches, l’un au moins de l’au moins un dispositif anti-vibrations comportant :
- une masse,
- une fréquence propre égale à une fréquence de vibration propre dudit module photovoltaïque considéré seul à 15 % près,
- un taux d’amortissement du dispositif anti-vibrations considéré seul égal à au moins 2 fois le taux d’amortissement dudit module photovoltaïque considéré seul.
[0011] Une telle réalisation permet d’augmenter l’amortissement - naturellement faible - d’un multicouches de module photovoltaïque, et ce de façon intrinsèque en lui associant un dispositif amortisseur ayant sensiblement la même fréquence propre. Le taux d’amortissement du dispositif anti-vibrations peut notamment être réglé par le choix de matériaux viscoélastiques dudit dispositif.
[0012] Un tel système permet d’atténuer les effets vibratoires des rafales de vent sur le module photovoltaïque en agissant notamment sur les amplitudes de vibrations du multicouches seul (indépendamment du cadre/support dans lequel il est logé). [0013] Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
[0014] L’ au moins un dispositif anti-vibrations forme en outre un sous-système masse- ressort amortisseur. La masse, la fréquence propre et le taux d’amortissement dudit dispositif anti-vibrations sont ainsi des grandeurs associées au sous-système masse- ressort amortisseur.
[0015] La masse dudit au moins un dispositif anti-vibrations est en outre inférieure à la masse totale dudit module photovoltaïque d’un facteur au moins égal à 5. L’objectif est de ne pas alourdir le module photovoltaïque de façon considérable. L’au moins un dispositif anti-vibrations doit donc avoir une masse suffisante pour assurer l’amortissement du module sans pour autant le dénaturer.
[0016] L’ au moins un dispositif anti-vibrations présente en outre une fréquence propre égale à la fréquence de vibration propre du mode fondamental dudit module photovoltaïque à 15 % près. Les vibrations subies par le module photovoltaïque se manifestant principalement par le mode fondamental, un dispositif anti-vibrations visant le mode fondamental du module serait le plus efficace.
[0017] L’ au moins un dispositif anti-vibrations est en outre fixé au centre d’une surface du multicouches. L’objectif est en effet d’agir au plus près du ventre de vibrations du module photovoltaïque lorsque ce dernier vibre dans son mode fondamental.
L’un au moins desdits dispositifs comporte en outre :
- une masse,
- une fréquence propre égale à une fréquence de vibration propre d’une harmonique dudit module photovoltaïque à 15 % près,
- un taux d’amortissement égal à au moins 2 fois le taux d’amortissement dudit module photovoltaïque considéré seul.
En effet, outre le mode fondamental, le dispositif anti-vibrations peut également viser une harmonique, encore appelée mode d’ordre supérieur. Il faut pour cela ajuster la fréquence propre du dispositif anti-vibrations au plus proche de la fréquence de l’harmonique visée.
[0018] Dans ce dernier mode de réalisation visant les harmoniques du module photovoltaïque, la masse dudit dispositif anti-vibrations est en outre inférieure à la masse totale dudit module photovoltaïque d’un facteur au moins égal à 5, de façon analogue au cas du mode fondamental.
[0019] Le dispositif anti-vibrations est en outre apte à être fixé à distance du centre d’une surface du multicouches. En effet, si le dispositif anti-vibrations considéré vise le mode fondamental du module photovoltaïque, il peut être placé en son centre mais également à distance de ce centre pour des raisons d’optimisation de l’atténuation ou de contraintes environnementales, si le centre du module n’est pas accessible par exemple. Dans le cas où le dispositif anti-vibrations considéré vise une harmonique, le dispositif est généralement à distance du centre du module photovoltaïque.
Le dispositif anti-vibrations peut en outre être fixé à une boîte de jonction, ladite boîte de jonction étant elle-même fixée au multicouches. L’intégration du dispositif anti-vibrations au module photovoltaïque est ainsi facilitée par son ajout, par juxtaposition ou intégration directe à un organe existant du module, ici la boîte de jonction. La plupart des modules photovoltaïques comportent en effet au moins une boîte de jonction.
Brève description des dessins
[0020] L’ invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, donnée uniquement à titre d’exemples et faite en référence aux Figures annexées, sur lesquelles :
Fig. 1
[0021] [Fig. 1] montre la structure générale d’un module photovoltaïque.
Fig. 2
[0022] [Fig. 2] montre une illustration du principe des modes propres sur une corde vibrante.
Fig. 3
[0023] [Fig. 3] montre la surface d’un module photovoltaïque et les zones de vibrations du mode fondamental.
Fig. 4
[0024] [Fig. 4] montre un dispositif anti-vibrations, apte à être fixé sur un module photovoltaïque.
Fig. 5
[0025] [Fig. 5] montre un module photovoltaïque sur lequel est fixé un dispositif antivibrations accolé à la boîte de jonction selon un mode de réalisation.
Fig. 6
[0026] [Fig. 6] montre un graphique comparatif des réponses vibratoires de divers ensembles.
Description des modes de réalisation [0027] Il est maintenant fait référence à la [Fig. 1], Un module photovoltaïque 1 comprend un cadre 3 logeant un multicouches 5, et une boîte de jonction 7 fixée sur une face arrière du multicouches 5. Le multicouches 5 comprend quant à lui un empilement, constitué ici de (d’une face avant exposée au soleil, vers une face arrière opposée à la face avant) :
- une plaque de verre 51 ;
- une couche protectrice avant 53 (« encapsulant » en anglais) ;
- une matrice 55 de cellules photovoltaïques ;
- une couche protectrice arrière 57 (« encapsulant » en anglais) ;
- une feuille arrière 59 (qui pourrait être remplacée par une plaque de verre arrière).
[0028] Le module photovoltaïque 1 représenté en [Fig. 1] correspond par exemple à un modèle de la référence commerciale PW2450F commercialisé par l’entreprise Photowatt ou la référence C6K-270P du fabricant Canadian Solar.
[0029] Le multicouches 5 présente une forme généralement plane, ici de forme rectangulaire. La composition du multicouches 5 décrite ci-avant constitue un exemple de réalisation. La nature et le nombre de couches peut varier.
[0030] Le multicouches 5 étant une pièce mécanique, il possède également des propriétés dynamiques. Il peut en particulier entrer en vibration selon différents modes, appelés les modes propres, ces modes étant chacun associés à des fréquences propres.
[0031] Le multicouches 5 présente donc au moins une fréquence (de vibration) propre fondamentale. Cette fréquence propre fondamentale dépend de la structure, la composition et les dimensions du multicouches 5, ainsi que de l’assemblage entre elles des couches qui le composent. La (ou les) fréquence(s) propre(s) d’un multicouches 5 peuvent être déterminée par des essais usuels en laboratoire en utilisant la théorie décrite par exemple par Christian Pertersen et Horst Werkel dans le livre Dynamik der Baukonstruktionen (2017, ISBN : 978-3-8348-1459-3).
[0032] En plus de la fréquence propre f (en s-1 ou Hz), on peut également définir la pulsation propre w d’un mode de vibration, proportionnelle à la fréquence propre selon l’expression :
[Math. 1] w = 2itf
[0033] Le cadre 3 peut être disposé sur le pourtour du multicouches 5 de manière à protéger ses bords (ou tranches).
[0034] La boîte de jonction 7 a pour fonction de protéger électriquement la matrice de cellules photovoltaïques 55 du multicouches 5 grâce à plusieurs diodes en pontage (« by- pass »). Elle permet également de connecter le circuit interne du module 1 vers des câbles de sortie permettant une connexion de proche en proche entre différents modules. En variante, le module photovoltaïque 1 peut inclure plusieurs boîtes de jonction aptes à être fixées en plusieurs endroits de la face arrière du multicouches 5 : par exemple, pour un module photovoltaïque dit à demi-cellules, la face arrière du multicouches 5 comporte au moins trois boîtes de jonction 7, dont une dite centrale, c’est-à-dire fixée au milieu de la surface arrière du multicouches 5.
[0035] La face arrière du multicouches 5 peut également présenter une barre de renfort centrale, utilisée pour renforcer la tenue mécanique de l’ensemble du multicouches 5 par rapport au cadre 3.
[0036] Dans les modes de réalisation qui suivent, les valeurs numériques et intervalles de valeurs sont données à titre d’exemples non-limitants.
[0037] En référence à la [Fig. 2], le comportement vibratoire du module photovoltaïque 1 est analogue à celui d’une corde vibrante. Parmi les modes de vibration propres du module photovoltaïque 1 , on distingue le mode fondamental, de fréquence propre fondamentale f_H, de pulsation propre w_H et les harmoniques, ou modes propres d’ordre supérieur, de fréquences propres f_H1, f_H2 etc., de pulsations propres respectives w_H1 , w_H2 etc. La [Fig. 2] représente à titre d’exemple, un mode fondamental et deux harmoniques, l’amplitude étant ici arbitraire et n’ayant pas de valeur quantitative. Lorsque le modules photovoltaïque 1 vibre dans chaque mode propre de vibration, certaines parties de la pièce se déplacent plus que d’autres - ce sont les ventres de vibration -, que l’on peut observer sur les parties concaves ou convexes de la [Fig. 2], D’autres parties du module photovoltaïque 1 se déplacent peu - ce sont les nœuds de vibration -, ce qui correspond aux points d’intersection des courbes avec le segment horizontal sur la [Fig. 2],
[0038] Lorsqu’une excitation externe est appliquée à une fréquence sensiblement proche de l’une de ces fréquences propres f_H, f_H1 , f_H2 etc., (c’est-à-dire lorsque les modes propres de vibration du module photovoltaïque 1 sont excités), le module photovoltaïque 1 (et plus particulièrement le multicouches 5) vibre avec des amplitudes croissantes : c’est le phénomène de résonance.
[0039] D’un point de vue dynamique, le comportement vibratoire du module photovoltaïque 1 selon un ou plusieurs modes propres est équivalent à celui d’un système masse-ressort amortisseur, qui est un système mécanique à un degré de liberté comportant une masse, un ressort (ou un autre élément de rappel) de constante de raideur k et un amortisseur. En particulier, la masse, appelée masse modale, correspond à la masse équivalente pour donner au système masse-ressort la même fréquence propre que celle du mode propre de la pièce mécanique (ici le module photovoltaïque 1).
[0040] Autrement dit, un dispositif masse-ressort ayant une fréquence propre de vibration f et une masse modale m adaptée a le même comportement vibratoire que le mode propre de vibration de fréquence propre f d’un module photovoltaïque 1.
[0041] La fréquence propre f, la masse modale m et la constante de raideur k sont notamment reliées selon l’équation :
[Math. 2]
Figure imgf000009_0001
[0042] Il est notamment utile de préciser que la masse modale d’un module photovoltaïque 1 diffère de sa masse totale. En effet, la masse modale d’un module 1 est associée à un mode propre (et donc à une fréquence propre correspondante) et se définit comme la masse du module photovoltaïque 1 qui est mise en mouvement lorsque le module photovoltaïque 1 vibre selon ce mode propre.
[0043] En référence à la [Fig. 3], lorsque le module photovoltaïque 1 vibre, en particulier dans son mode fondamental de fréquence propre f_H, le milieu du multicouches 5 connaît une déformation d’amplitude particulièrement importante dans la direction perpendiculaire au plan principal du multicouches 5. Une telle déformation selon le mode fondamental correspond à un déplacement d’une masse modale, qui peut représenter environ 60 % de la masse totale du module photovoltaïque 1. Cette déformation se propage dans l’ensemble du multicouches 5, qui comporte donc des zones très déformées au centre du multicouches 5 et de moins en moins déformées au fil de la propagation de la déformation vers la périphérie du multicouches 5.
[0044] Une analyse modale de modules photovoltaïque standards montre que le mode fondamental de vibration d’un module photovoltaïque 1 est un mode dit « de tambour », dont la fréquence propre f_H est située entre 10 Hz et 20 Hz.
[0045] Des calculs montrent notamment que le risque vibratoire lié à des rafales de vent ou d’autres perturbations environnementales est principalement associé au mode fondamental de vibration du module photovoltaïque 1. En effet, les modes d’ordres supérieurs présentent des masses modales négligeables. C’est donc dans le mode fondamental que le module photovoltaïque 1 est susceptible de vibrer à des amplitudes très élevées, qui peuvent considérablement endommager le module photovoltaïque 1 et ses performances. [0046] Dans un mode de réalisation, ce sont donc les vibrations du mode fondamental du module photovoltaïque 1 qui doivent être préférentiellement atténuées.
[0047] À titre d’exemple non-limitatif, on considère un module photovoltaïque 1 tel que représenté sur la [Fig. 3] ayant une masse totale M_H = 24 kg et une épaisseur de verre de 3,2 mm. Le mode fondamental de vibration du module photovoltaïque 1 a une fréquence propre f_H= 10 Hz, qui correspond à une masse modale m_H = 15 kg, soit près de 60 % de la masse totale M_H du module photovoltaïque 1. Le module photovoltaïque 1 présente également des fréquences de vibration d’ordre supérieur f_H1 = 15 Hz et f_H2 = 23 Hz, qui présentent des masses modales respectives négligeables. On mesure également un taux d’amortissement de ces premiers modes du module photovoltaïque 1 de xi_H = 1 %, le module photovoltaïque 1 en tant que tel étant très peu amorti en l’absence d’un dispositif anti-vibrations.
[0048] On considère ici que le module photovoltaïque 1 est soumis à une excitation externe s, du type rafales de vent (ou vibration due au transport). L’excitation possède une fréquence moyenne f_s comprise entre 0,4f_H et 1 ,6f_H et une pulsation w_s. Une telle fréquence balaye donc la fréquence propre du mode fondamental f_H du module photovoltaïque 1. C’est donc le mode fondamental du module photovoltaïque 1 qui est excité. Cette excitation s’exerce perpendiculairement au plan principal du module 1. Les variations dans la dynamique du vent étant lentes en comparaison des fréquences de vibration du module photovoltaïque 1 , il est raisonnable de considérer qu’une telle excitation est temporairement harmonique de fréquence f_s. Pour normaliser l’amplitude de la réponse dynamique, on suppose que, en l'absence d’inertie du module photovoltaïque 1 , l’excitation exercerait une pression statique et uniforme s sur la face avant du module 1 , ce qui entraînerait une déflection au centre du multicouches 5 de l’ordre du millimètre.
[0049] Une telle excitation s fait entrer le module photovoltaïque 1 en résonance. On s’intéresse au mode fondamental du comportement vibratoire du module photovoltaïque 1 et donc à la résonance à la fréquence fondamentale f_H du module photovoltaïque 1.
[0050] Dans ce mode de réalisation, le comportement vibratoire du module photovoltaïque 1 peut être modélisé par un système masse-ressort de fréquence f_H et de masse modale m_H équivalentes à celles du mode fondamental.
[0051] Dans ce mode de réalisation, la pression fluctuante exercée par le vent sur le module photovoltaïque 1 conduit à une déformation importante du module 1 , cette déformation notée y constituant une réponse dynamique - ou amplification dynamique - y/s du module photovoltaïque 1. [0052] Dans ce mode de réalisation, seules les vibrations liées au mode fondamental du comportement vibratoire du module photovoltaïque 1 sont considérées. L’amplitude maximale du multicouches 5 dans le mode fondamental du module photovoltaïque 1 - c’est-à-dire au niveau du ventre de vibration du mode fondamental du multicouches 5 - se situe donc au centre du multicouches 5. Usuellement, une boîte de jonction 7 (dite « centrale ») est justement disposée au centre du multicouches 5 dans le référentiel du plan principal du multicouches 5, et fixée sur la face arrière de celui-ci. Dans des modes de réalisation préférés, un dispositif anti-vibrations 2 est fixé à une boîte de jonction 7 centrale. Ainsi, le dispositif anti-vibration 2 est à la fois situé dans une zone du module 1 où il est particulièrement efficace et sans que cela implique une fixation directement au contact du multicouches 5.
[0053] En référence à la [Fig. 4], on considère un dispositif anti-vibrations 2 (ou dispositif amortisseur) apte à être fixé sur un module photovoltaïque 1 .
[0054] Ce dispositif anti-vibrations 2 est un système masse-ressort qui comporte :
- Une masse m_D = 0,6 kg, qui est donc faible devant la masse totale du module 1 (on entend ici par « faible » « qui influence peu la manutention des modules », par exemple inférieure à 20%, voire à 10%, de la masse du module 1 ) ;
- Un ressort, de constante de raideur c = 30 N/m ;
- Un amortisseur, ayant un taux d’amortissement xi_D= 30 %, qui est donc bien plus important que l’amortissement naturel xi_H du module photovoltaïque 1 (on entend ici par « bien plus important » supérieur à 2 fois, de préférence 5 fois, l’amortissement naturel xi_H ; et on entend par amortisseur naturel, l’amortissement du multicouches 5 nu).
[0055] Dans l’exemple décrit ici, le dispositif anti-vibrations 2 possède une fréquence propre f_D = 10 Hz, égale, dans ce mode de réalisation, à celle du module photovoltaïque 1 en tant que tel. Le dispositif anti-vibrations 2 correspond à un système masse-ressort amortisseur dont la fréquence propre de vibration f_D correspond à la fréquence propre de vibration du mode fondamental f_H du module photovoltaïque 1. En variante, le dispositif anti-vibrations 2 peut viser le mode fondamental du comportement vibratoire du module photovoltaïque 1 en possédant une fréquence propre f_D égale à la fréquence de vibration propre du mode fondamental f_H du module photovoltaïque 1 à 15 % près.
[0056] La masse m_D du dispositif anti-vibrations 2 est inférieure à la masse totale M_H du module photovoltaïque 1 d’un facteur 5 au moins.
On définit un rapport entre la masse m_D du dispositif anti-vibrations 2 et la masse modale m_H du module photovoltaïque 1 , pour un mode donné, ici considéré comme le mode fondamental : [Math. 3]
Figure imgf000012_0001
[0057] Dans l’exemple décrit ici, la masse m_D du dispositif anti-vibrations 2 est choisie inférieure à la masse totale M_H du module photovoltaïque 1 d’un facteur 40. Ainsi, bien que la capacité d’amortissement xi_H du dispositif anti-vibrations 2 augmente avec sa masse m_D, la masse totale du module 1 incluant le dispositif anti-vibrations 2 reste modérée. La manutention des modules 1 reste aisée. Dans des situations où le module est très léger, de l’ordre de 5 kg, le dispositif anti-vibrations 2 peut présenter une masse de l’ordre du demi-kilo, conduisant à un rapport de 10. De tels modules sont par exemple commercialisés sous les références « SMDDW », « SMADW » et « SMDUW » de la société « SUNMAN ».
[0058] De façon similaire au reste du module 1 et au multicouches 5, le dispositif antivibrations 2 se déplace sous la pression exercée par le vent, ce déplacement z conduisant à une réponse dynamique - ou amplification dynamique - zZs du dispositif anti-vibrations 2 en tant que tel en réponse à une excitation harmonique s.
[0059] En référence à la [Fig. 5], on considère le multicouches 5 sur lequel est fixé le dispositif anti-vibrations 2. Dans le mode de réalisation décrit, le dispositif anti-vibrations est fixé à la boîte de jonction 7.
[0060] Le dispositif anti-vibrations 2 peut être fixé dans un boitier accolé à la boîte de jonction 7 à l’aide d’une colle, d’un ruban adhésif, d’une attache au cadre 3 ou encore par soudure. En variante, le dispositif anti-vibrations 2 peut également être intégré à la boîte de jonction 7, par exemple logé à l’intérieur de celle-ci.
[0061] Dans l’exemple décrit ici, le dispositif anti-vibrations 2 est agencé pour atténuer les effets du mode propre fondamental de vibration du multicouches 5. La boîte de jonction 7 sur laquelle est fixé le dispositif anti-vibrations 2 est donc celle située au centre de la surface arrière du module 1.
[0062] Le module photovoltaïque 1 équipé du dispositif anti-vibrations 2 est équivalent à un système masse-ressort amortisseur avec une fréquence propre et une masse, et présentant en particulier une capacité d’amortissement bien plus importante que le module photovoltaïque 1 nu.
[0063] Le multicouches 5 pourvu du dispositif anti-vibrations 2 se déforme sous la pression exercée par le vent, cette déformation v conduisant à une réponse dynamique - ou amplification dynamique - appelée v/s du module 1 auquel on a ajouté un dispositif amortisseur 2, en réponse à une excitation harmonique s. [0064] En référence à la [Fig. 6], en utilisant le logiciel open source Code Aster ("Code_Aster, EDF R&D, code général pour l'étude du comportement mécanique des structures diffusé sous licence GNU GPL, http://www.code-aster.org"), on observe des résultats de simulation sous la forme d’un graphique de réponse harmonique du système dynamique modélisant le module photovoltaïque 1 , suite à une excitation harmonique s. On observe que, en l’absence du dispositif amortisseur 2, l’amplification y/s du module photovoltaïque 1 en tant que telle, due à une vibration d’amplitude équivalente au chargement statique s et de fréquence sensiblement similaire à la fréquence propre fondamentale du module photovoltaïque 1 est de l’ordre de 50. Une déflection au centre du panneau 1 qui serait de 1 mm peut alors atteindre, par effet d’amplification dynamique, jusqu’à 5 cm.
[0065] Grâce à un dispositif anti-vibrations 2 au dimensionnement adapté au multicouches 5 tel que décrit précédemment, il est donc possible de réduire l’amplification dynamique y/s à un coefficient de l’ordre de 12, ce qui correspondrait dans l’exemple décrit ici à une déflection dynamique maximale de l’ordre de 1 ,2 cm. La déformation dynamique du module due à une excitation externe est donc maîtrisée et limitée.
[0066] On remarque aussi que le dispositif anti-vibrations 2 présente un coefficient d’amplification dynamique z/s de l’ordre de 20. Optionnellement, il est possible d’équiper le dispositif anti-vibrations 2 de butées agencées pour limiter son débattement.
[0067] Les différentes valeurs ayant été données à titre d’exemple non limitatif, la personne du métier pourra envisager d’autres dimensionnements en se référant aux équations des déplacements relatifs suivantes :
[Math. 4] y
Figure imgf000013_0003
s y2 + S2
[Math. 5]
Figure imgf000013_0001
où :
[Math. 6] w S e = — w_H [Math. 7]
Figure imgf000013_0002
[Math. 8] w_D B = 20xi_D - w_H [Math. 9]
Figure imgf000014_0001
[Math. 10]
Figure imgf000014_0002
[0068] En variantes, un ou plusieurs autres dispositifs anti-vibrations 2 peuvent être fixés sur la face arrière du module photovoltaïque 1, en plus ou en remplacement du dispositif anti-vibrations 2 central décrit ci-avant. Les dispositifs anti-vibrations 2 possèdent chacun :
- une masse,
- une fréquence propre égale à une fréquence de vibration propre d’une harmonique du module photovoltaïque 1 à 15 % près,
- un taux d’amortissement égal à au moins 5 fois le taux d’amortissement de la fréquence du module 1 considéré seul.
[0069] Dans de tels modes de réalisation, les dispositifs anti-vibrations 2 sont agencés pour réduire les effets des modes propres d’ordre supérieur du module photovoltaïque 1 (autres que le mode fondamental). Chaque dispositif anti-vibrations 2 forme un système masse-ressort amortisseur ayant une masse modale m_D et une fréquence propre f_D adaptées, ainsi qu’un taux d’amortissement xi_D supérieur à celui du module photovoltaïque 1 en tant que tel.
[0070] Dans des tels modes de réalisation, de la même manière que pour le mode fondamental, les harmoniques du module photovoltaïque 1 peuvent être maîtrisées en plaçant les dispositifs amortisseurs 2 au niveau des ventres de vibration des modes d’ordre supérieur du module photovoltaïque 1. En particulier, les dispositifs anti-vibrations 2 correspondant aux modes propres d’ordre supérieur peuvent être placés à distance du centre de la surface arrière du module 1.
Exemples
[0071] Le Tableau 1 suivant résume les caractéristiques principales de trois types de modules photovoltaïques 1 de trois générations différentes ainsi que les caractéristiques optimisées d’un dispositif anti-vibrations 2 de masse m_D = 0.5 kg. La dernière colonne présente un facteur de réduction de la réponse dynamique à la résonance du module photovoltaïque 1. Ce facteur est un indicateur de l’efficacité du dispositif anti-vibrations 2. On remarque notamment que le dispositif anti-vibrations 2 est d’autant plus efficace que sa masse m_D relative par rapport à celle du panneau m_H (correspondant au facteur p) est grande.
[Tableau 1]
Figure imgf000015_0001
[0072] L’ emploi du dispositif anti-vibrations 2 permet de réduire l’amplitude des vibrations s’exerçant sur l’ensemble du module photovoltaïque 1 en agissant directement sur le multicouches 5. Contrairement aux solutions connues, l’invention ne repose ni sur une rigidification du module photovoltaïque 1 , ni sur une augmentation de sa robustesse.
Application industrielle
[0073] Les présentes solutions techniques peuvent trouver à s’appliquer sur les modules et centrales photovoltaïques, en particulier dans des lieux où les phénomènes de vibrations peuvent être importants : altitude, présence de fortes rafales de vents, etc.
[0074] Les dispositifs anti-vibrations peuvent être ajoutés à des modules classiques existants.
[0075] En outre, le dispositif anti-vibrations permet une conception plus économique et ergonomique des modules avec notamment des cellules solaires plus fines. Autrement dit, des cellules solaires plus fragiles que dans l’art antérieur peuvent être mises en œuvre car moins sujettes aux déformations par l’adjonction de dispositifs anti-vibrations.
[0076] Une mise en œuvre industrielle peut être envisagée par les fabricants de modules photovoltaïques, les fabricants de boîtes de jonction pour modules photovoltaïques, les installateurs photovoltaïques en charge de la conception de centrales ou encore les exploitants de centrales photovoltaïques.
[0077] La présente divulgation ne se limite pas aux modes de réalisation et variantes décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager la personne de l’art à la lecture du présent document.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système comprenant :
- un module photovoltaïque (1) incluant un multicouches (5) logé dans un cadre (3), l’ensemble du module photovoltaïque (1 ) ayant une masse totale (M_H), une masse modale (m_H) et une fréquence de vibration propre (f_H) ;
- au moins un dispositif anti-vibrations (2) apte à être fixé par rapport au multicouches (5), l’un au moins de l’au moins un dispositif anti-vibrations (2) comportant :
- une masse (m_D),
- une fréquence propre (f_D) égale à une fréquence de vibration propre dudit module photovoltaïque (1) considéré seul à 15 % près,
- un taux d’amortissement (xi_D) du dispositif anti-vibrations (2) considéré seul égal à au moins 2 fois le taux d’amortissement (xi_H) dudit module photovoltaïque (1 ) considéré seul.
[Revendication 2] Système selon la revendication 1, dans lequel l’au moins un dispositif anti-vibrations (2) forme un sous-système masse-ressort amortisseur.
[Revendication 3] Système selon les revendications précédentes, dans lequel la masse (m_D) dudit au moins un dispositif anti-vibrations (2) est inférieure à la masse totale dudit module photovoltaïque (1 ) d’un facteur au moins égal à 5.
[Revendication 4] Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un dispositif anti-vibrations (2) présente une fréquence propre (f_D) égale à la fréquence de vibration propre du mode fondamental (f_H) dudit module photovoltaïque (1) à 15 % près.
[Revendication 5] Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un dispositif anti-vibrations (2) est fixé au centre d’une surface du multicouches (5).
[Revendication 6] Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’un au moins desdits dispositifs (2) comporte :
- une masse (m_D),
- une fréquence propre (f_D) égale à une fréquence de vibration propre d’une harmonique (f_1 , f_2...) dudit module photovoltaïque (1 ) à 15 % près,
- un taux d’amortissement (xi_D) égal à au moins 2 fois le taux d’amortissement (xi_H) dudit module photovoltaïque (1 ) considéré seul.
[Revendication 7] Système selon la revendication 6, dans lequel la masse (m_D) dudit dispositif anti-vibrations (2) est inférieure à la masse totale (M_H) dudit module photovoltaïque (1) d’un facteur au moins égal à 5.
[Revendication 8] Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif anti-vibrations (2) est apte à être fixé à distance du centre d’une surface du multicouches (5).
[Revendication 9] Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif anti-vibrations (2) peut être fixé à une boîte de jonction (7), ladite boîte de jonction (7) étant elle-même fixée au multicouches (5).
PCT/EP2021/075158 2020-09-24 2021-09-14 Système anti-vibrations pour module photovoltaïque WO2022063624A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21773810.3A EP4217666A1 (fr) 2020-09-24 2021-09-14 Système anti-vibrations pour module photovoltaïque
US18/246,075 US20230361717A1 (en) 2020-09-24 2021-09-14 Anti-vibration system for a photovoltaic module
CN202180065296.3A CN116235408A (zh) 2020-09-24 2021-09-14 用于光伏模块的防振系统

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2009708A FR3114458B1 (fr) 2020-09-24 2020-09-24 Système anti-vibrations pour module photovoltaïque
FRFR2009708 2020-09-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022063624A1 true WO2022063624A1 (fr) 2022-03-31

Family

ID=73498014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2021/075158 WO2022063624A1 (fr) 2020-09-24 2021-09-14 Système anti-vibrations pour module photovoltaïque

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230361717A1 (fr)
EP (1) EP4217666A1 (fr)
CN (1) CN116235408A (fr)
FR (1) FR3114458B1 (fr)
WO (1) WO2022063624A1 (fr)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103762934A (zh) 2014-01-29 2014-04-30 英利能源（中国）有限公司 一种防震太阳能光伏组件
CN108199655A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 中徽机电科技股份有限公司 一种智能化建筑楼宇
CN108547497A (zh) 2018-03-30 2018-09-18 同济大学 一种非线性弹簧动力减振光伏组件
CN110034722A (zh) * 2019-05-15 2019-07-19 李的根 一种太阳能电池板
CN110768625A (zh) * 2019-10-31 2020-02-07 苏师大半导体材料与设备研究院(邳州)有限公司 光伏发电组件抗震方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103762934A (zh) 2014-01-29 2014-04-30 英利能源（中国）有限公司 一种防震太阳能光伏组件
CN108199655A (zh) * 2017-12-27 2018-06-22 中徽机电科技股份有限公司 一种智能化建筑楼宇
CN108547497A (zh) 2018-03-30 2018-09-18 同济大学 一种非线性弹簧动力减振光伏组件
CN110034722A (zh) * 2019-05-15 2019-07-19 李的根 一种太阳能电池板
CN110768625A (zh) * 2019-10-31 2020-02-07 苏师大半导体材料与设备研究院(邳州)有限公司 光伏发电组件抗震方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR3114458B1 (fr) 2022-09-09
EP4217666A1 (fr) 2023-08-02
US20230361717A1 (en) 2023-11-09
CN116235408A (zh) 2023-06-06
FR3114458A1 (fr) 2022-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2643614B1 (fr) Dispositif d'isolation vibratoire
FR2850217A1 (fr) Actionneur piezoactif a deplacement amplifie amorti
CA2398879C (fr) Capteur gyroscopique
FR2967008A1 (fr) Carte electronique de fond de panier d'un equipement electronique, notamment pour aeronef
EP2118942A1 (fr) Dispositif de conversion d'énergie mécanique d'impacts en énergie électrique à rendement optimisé
EP3076245B1 (fr) Dispositif amortisseur notamment pour composant micromécanique horloger
JP6654905B2 (ja) 減震ユニット及び減震システム
EP2015147B1 (fr) Palier amortisseur de chocs pour pièce d'horlogerie
EP4217666A1 (fr) Système anti-vibrations pour module photovoltaïque
FR2975504A1 (fr) Plaque de support de panneau, detecteur et systeme d'imagerie radiographique
CA2716014C (fr) Dispositif de support et de fixation d'un equipement sur un carter de nacelle ou de moteur d'avion
EP3291025B1 (fr) Amortisseur de chocs multilames
FR2920551A1 (fr) Dispositif a ecran plat comportant un boitier de protection transparent
EP3587855B1 (fr) Amortisseur pour un objet placé dans un milieu soumis à des vibrations et système d'amortissement correspondant
EP2198096A2 (fr) Dispositif de réduction de pollutions sonores et installation comportant ce dispositif
EP3071483B1 (fr) Structure porteuse de satellite comportant un dispositif de liaison amortissante
Govaerts et al. Development and testing of light-weight PV modules based on glass-fibre reinforcement
EP3291027B1 (fr) Amortisseur de chocs à membrane
FR2992039A1 (fr) Dispositif de protection antichoc et antivibratoire d'un equipement embarque sensible aux accelerations
JPH09293370A (ja) 記録再生装置
FR2544509A1 (fr) Systeme de soutenement des bords pour miroir de telescope
WO2022136610A1 (fr) Dispositif de récupération d'eau contenue dans la vapeur d'eau de l'air atmosphérique et ensemble comprenant un tel dispositif
FR2487468A1 (fr) Support amortisseur de chocs et/ou vibrations
FR2821433A1 (fr) Accelerometre a lames vibrantes
EP3167170A2 (fr) Dispositif et méthode d'atténuation du son

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21773810

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021773810

Country of ref document: EP

Effective date: 20230424

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 523440187

Country of ref document: SA