WO2023208499A1 - Système photovoltaïque vertical déformable et procédé d'installation d'un tel système - Google Patents

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WO2023208499A1
WO2023208499A1 PCT/EP2023/058047 EP2023058047W WO2023208499A1 WO 2023208499 A1 WO2023208499 A1 WO 2023208499A1 EP 2023058047 W EP2023058047 W EP 2023058047W WO 2023208499 A1 WO2023208499 A1 WO 2023208499A1
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WO
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post
module
fixing means
axis
free
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PCT/EP2023/058047
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Luc BARROVECCHIO
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Engie
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    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/60—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules
    • F24S2025/6007—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules by using form-fitting connection means, e.g. tongue and groove

Definitions

  • the present invention relates to a deformable vertical photovoltaic system and a method for installing such a system. It applies, in particular, to the field of energy production from renewable sources.
  • the present invention aims to remedy all or part of these drawbacks.
  • the present invention aims at a deformable vertical photovoltaic system comprising at least:
  • a photovoltaic module having a front face, called the “main surface” of the module, parallel to the plane formed by the active parts of the photovoltaic cells and
  • A a post having an axis (A), which comprises at least:
  • lower fixing means a first means of fixing, called “lower fixing means”, of a lower portion of a module to a post and
  • each fixing means being deformable and/or at least free in translation along the axis of the post and/or at least free to rotate along an axis perpendicular to the axis of the post and parallel to the main surface of the module, at least one fixing means among the lower fixing means and the upper fixing means being deformable and/or at least free in translation along the axis of the post and the other fixing means being deformable and/or at least free to rotate along the axis perpendicular to the axis of the post and parallel to the main surface of the module.
  • the system allows a significant limitation of mechanical stresses, for example, dynamic stresses exerted on the module when the system is exposed to significant winds.
  • mechanical stresses for example, dynamic stresses exerted on the module when the system is exposed to significant winds.
  • the stresses at the locations of the means of fixation are attenuated.
  • the mechanical durability of the module is increased.
  • the mechanical deformation of the supporting structure of the system and the possibilities of movement of the fixing systems make it possible to limit the quantity of material present in this structure.
  • the manufacture of such a structure therefore requires a reduced quantity of material allowing, for example, a reduction in costs and environmental impacts inherent to manufacturing.
  • limiting the quantity of material present in the supporting structure of the system also allows a reduction in section of the elements of the structure.
  • the electrical production of the system is increased since the shadows formed by the structure and projected on the photovoltaic module are minimized.
  • the fixing means are compatible with a significant diversity of photovoltaic modules, such as modules having a large dimension, a non-conventional organization of chains of photovoltaic cells, framed or unframed modules.
  • each fixing means is at least free in translation along the axis of the post and/or at least free in rotation along the axis perpendicular to the axis of the post and parallel to the main surface of the module , at least one fixing means among the lower fixing means and the upper fixing means being at least free in translation along the axis of the post and the other fixing means being at least free in rotation along the axis perpendicular to the axis of the post and parallel to the main surface of the module.
  • one of the fixing means among the lower fixing means and the upper fixing means is at least free to rotate along the axis perpendicular to the axis of the post and the other fixing means is at least free in translation along the axis of the post and at least free in rotation along the axis perpendicular to the axis of the post and parallel to the main surface of the module.
  • one of the elements among a freely rotating fixing means and the post comprises a bore and the other a shaft, the bore and the shaft forming a pivot or sliding pivot connection.
  • the system allows rotation of the module at the level of the pivot or sliding pivot connection when dynamic constraints are applied.
  • one of the elements among a free fixing means in translation and the post comprises a slide and the other comprises a slide, the slide and the slide forming a slide or sliding pivot connection. Thanks to these arrangements, when dynamic constraints are applied, the system allows translation of the module along the post.
  • the fixing means free in translation comprises an intermediate assembly means, said intermediate assembly means being configured to form a slide around at least part of the post.
  • the intermediate assembly means makes it possible to increase the contact surface between the post and the fixing means.
  • the fixing of the module on the post is reinforced while maintaining the translational freedom of the fixing means.
  • the fixing means free in translation comprising an intermediate assembly means is free in rotation and further comprises an intermediate rotation means forming a pivot or sliding pivot connection with the intermediate assembly means .
  • the assembly formed by the intermediate assembly means and the intermediate rotation means allows freedom of rotation of the fixing means.
  • the photovoltaic module is rectangular, the module being oriented such that a short side of the module faces a surface on which the photovoltaic system is installed. Thanks to these arrangements, the photovoltaic module present in the photovoltaic system is fixed by at least one of its long sides. Thus, resistance to mechanical stress is improved compared to a system in which a module is fixed by one of its short sides.
  • additional supports are provided to the module by fixing a long side of the module to the post, allowing its arrangement in a so-called “portrait” configuration. A fixed, more stable and vertical photovoltaic system is therefore installed on the ground.
  • the system also makes it possible to reduce the footprint and in particular to increase compatibility with agricultural activity on the installation land.
  • this system is compatible with, for example, agrivoltaism.
  • agrivoltaism also known by the acronym “Agri-PV”, or “APV”.
  • the photovoltaic system further comprises:
  • each said fastener being configured to fix a distinct end of at least one said crosspiece to a post, said crosspiece being arranged and fixed between at least two posts.
  • the crosspiece makes it possible to improve the stability and mechanical resistance of the system.
  • the crosspiece makes it possible, in particular, when it is placed below and in contact with a module, to reinforce the vertical and height support of the module subjected to gravity.
  • the crosspiece for example, can allow the routing and protection of the electrical cables of the photovoltaic system.
  • the present invention aims at a method of installing a deformable vertical photovoltaic system comprising:
  • each photovoltaic module having a front face, called the “main surface” of the module, parallel to the plane formed by the active parts of the photovoltaic cells,
  • Figure 1 represents, schematically, in front view, a first particular embodiment of the photovoltaic system which is the subject of the present invention
  • Figure 2 represents, schematically, in front view, a variant of the first particular embodiment of the photovoltaic system represented in Figure 1,
  • Figure 3 represents, schematically, in front view, a variant of the first particular embodiment of the photovoltaic system represented in Figure 1,
  • Figure 4 represents, schematically, in front view, a variant of the first particular embodiment of the photovoltaic system represented in Figure 1
  • Figure 5 represents, schematically, in side view, a static view on the left and a dynamic view on the right of a particular embodiment of the photovoltaic system which is the subject of the present invention
  • Figure 6 represents, schematically, in side view, a static view on the left and a dynamic view on the right of a particular embodiment of the photovoltaic system which is the subject of the present invention
  • Figure 7 represents, schematically, in side view and in section, a first particular embodiment of a lower fixing means
  • Figure 8 represents, schematically, in top view and in section, the lower fixing means shown in Figure 7,
  • Figure 9 represents, schematically, in side view and in section, a second particular embodiment of a lower fixing means
  • Figure 10 represents, schematically, in top view and in section, three variants of the lower fixing means shown in Figure 9,
  • Figure 11 represents, schematically, in top view and in section, a fourth variant of the lower fixing means shown in Figure 9,
  • Figure 12 represents, schematically and in perspective, a first particular embodiment of an upper fixing means
  • Figure 13 represents, schematically, in top view and in section, three variants of the upper fixing means shown in Figure 12,
  • Figure 14 represents, schematically, in side view and in section, one of the three variants of the upper fixing means shown in Figure 13,
  • Figure 15 represents, schematically and in perspective, particular embodiments of elements included in the upper and lower fixing means represented in Figures 9 to 14,
  • Figure 16 represents, schematically and in perspective, four particular embodiments of a post
  • Figure 17 represents, schematically, in top view and in section, six particular embodiments of a post
  • Figure 18 represents, schematically, in top view and in section, four particular embodiments of a post, an upper fixing means, an intermediate fixing means and an intermediate rotation means,
  • Figure 19 represents, schematically, in side view and in section, five particular embodiments of a crosspiece
  • Figure 20 represents, schematically, in side view and in section, three particular embodiments of a crosspiece
  • Figure 21 represents, schematically, in side view and in section, three particular embodiments of a crosspiece
  • Figure 22 represents, schematically and in the form of a flowchart, a particular succession of steps of the process which is the subject of the present invention.
  • the systems illustrated in Figures 1 to 6 each have an axis A corresponding to an axis of a pole when the photovoltaic system is not subject to dynamic mechanical constraints.
  • the axis A of a post is a tangent to the curve formed by a post deformed under the effect of stresses.
  • the systems illustrated in Figures 1 to 6 also have an axis B parallel to the “main surface” of the module and perpendicular to the axis A of a post.
  • deformable refers to an elastic deformation of a part or assembly comprising an elastic material, that is, a material capable of undergoing deformation when forces are applied and returning to a state initial without alterations when these forces are no longer applied.
  • an elastically deformable material is capable of undergoing elastic deformation as opposed to a plastically deformable material.
  • electricality production gain refer to an increase in electricity production, for example, due to a greater amount of solar energy reaching the photovoltaic cells of the module.
  • bifacial module refer to a module producing energy on both sides.
  • the faces of a module correspond to two surfaces of the largest dimension.
  • a bifacial module lets light pass on its front face and its back face towards its photovoltaic cells. Photovoltaic cells use light on both sides to produce electricity.
  • a junction box is present on the rear side of the module, and the power generated by the rear side is often less than the power generated by the front side.
  • facing the ground refer to an installation configuration in which one short side of the photovoltaic module is closer to the ground than the other short side of the photovoltaic module when the photovoltaic module is rectangular.
  • C-shaped used to define the shape of a sleeper, refer to a general shape presenting:
  • the support side and the opposite side being connected by two sides, these two sides corresponding to a front side and a rear side, the front side or the rear side being at least partially free of material.
  • U-shaped used to define the shape of a sleeper, refer to a general shape presenting:
  • installation surface refers to a surface on which a photovoltaic system is installed.
  • a surface refers to an installation floor.
  • the land where the photovoltaic system is installed is agricultural land.
  • dynamic mechanical stresses refer to stresses exerted on an installed photovoltaic system.
  • these constraints are dependent on the characteristics of the site where the photovoltaic system is installed.
  • stresses are exerted by the wind applied to the surface of a photovoltaic module.
  • the module Under the effect of the wind, the module follows, for example, a translation movement and therefore exerts a force on the post.
  • a reversible deformation of the post is therefore observed, as illustrated on the right of Figures 5 and 6.
  • the deformation of the post under the effect of the wind is not linear, in other words the longitudinal profile of the post deformed by the wind follows a curve. Note now that the figures are not to scale.
  • FIG. 1 a schematic view of an embodiment of the photovoltaic system 100 which is the subject of the present invention.
  • the photovoltaic system 100 is substantially vertical with respect to the installation floor 102 and deformable.
  • the photovoltaic system 100 comprises at least one photovoltaic module 105 and at least one post 110 having an axis A.
  • the photovoltaic system comprises at least two posts 110.
  • the photovoltaic module 105 of the system 100 has a face front, called the “main surface” of the module 105, parallel to the plane formed by the active parts of the photovoltaic cells.
  • the plane is limited by the outer edges of the frames, or by the front and rear layers protecting the modules when the module does not have a frame.
  • the front and rear layers can be made of glass in the case of glass modules; note that other materials can also be used.
  • the so-called “front” face of the photovoltaic module 105 corresponding to a surface having the largest and so-called “maximum” dimension.
  • the face opposite the front face is called a so-called “rear” face and generally has the same surface area as the front face.
  • the maximum surface corresponds to the face delimited by the two edges (width, length or height) of the module having the largest values.
  • the photovoltaic system 100 comprises:
  • first fixing means 115 called “lower fixing means”, of a lower portion of a module 105 to a post 110 and
  • a second fixing means 120 called “upper fixing means”, of an upper portion of the module 105 to the post 110.
  • the main surface, or front face, of a photovoltaic module 105 has the shape of a parallelepiped.
  • At least two photovoltaic modules 105 are arranged vertically, one photovoltaic module 105 being arranged above the other photovoltaic module 105 when the photovoltaic system 100 is installed.
  • the photovoltaic module 105 is framed. In variants, the photovoltaic module 105 is unframed. In other words, the fixing edge of the module 105 is free of fixing frame.
  • photovoltaic module 105 is a frame-free glass module, also known as "photovoltaic laminate" in the photovoltaic industry.
  • a post 110 of the photovoltaic system 100 has an axis A, this axis is parallel to a largest dimension of the post 110 when the system 100 does not undergo deformation.
  • the axis A is parallel to a generatrix of the cylinder trunk.
  • the axis A is parallel to an edge having the largest dimension.
  • the posts 110 are substantially vertical relative to the installation floor 102.
  • the posts 110 are inclined relative to the installation floor 102 and parallels between them.
  • the posts 110 are not orthogonal to the general plane formed by the installation floor 102.
  • the inclination is not linked to the deformation of the photovoltaic system 100 subjected to dynamic mechanical constraints. For example, all posts are vertical to the horizon, but not to the ground.
  • the lower end of a post 110 comprises a block 101.
  • the block 101 is partially or completely anchored in the ground 102 and thus consolidates the adhesion of the post 110 to the ground 102.
  • the adhesion and stabilization of the post 110 on the ground 102 are carried out by any means known to those skilled in the art.
  • the lower end of a post 110 is attached to the block 101 by a set of bolts.
  • the lower fixing means 115 is free to rotate along an axis B perpendicular to the axis A of the post 110 and parallel to the main surface of the module 105.
  • the upper fixing means 120 is free in translation along the axis A of the post 110.
  • the upper fixing means 120 is, moreover, free in rotation along an axis C.
  • the photovoltaic module 105 is fixed to the lower fixing means 115 by a bolt comprising a screw 121 and a nut 123.
  • the lower fixing means 115 is secured to the module 105 by at least one clip system 129 as shown in Figure 11, a spring and/or a clamp.
  • the element 119 of the lower fixing means 115 is parallelepiped. Element 119 is in contact with the lower portion of module 105. In particular, element 119 is in contact with a rear surface, or rear face, of module 105.
  • element 119 comprises a bore in which is inserted a shaft 118.
  • the axis of the shaft 118 is the axis B and is perpendicular to the axis A of the post 110.
  • the shaft 118 is held in the bore of the element 119 by a nut 122, as observed in Figure 8.
  • the bore of the element 119 and the shaft 118 form a pivot connection. In particular, this pivot connection follows a movement comparable to a pendulum movement as represented by the double arrow in Figure 7.
  • the bore of the element 119 and the shaft 118 form a sliding pivot connection.
  • the lower fixing means 115 comprises a slide 116.
  • the part 116 is a cylinder trunk.
  • the post 110 includes a groove 111 forming a slide. In these embodiments, when pre-securing the photovoltaic module 105 to the post 110, the slide
  • the module 105 is pre-secured to the post 110 by a translation movement along the axis A of the post 110.
  • the slide 116 is held in position in the slide 111 by a nut 117.
  • the nut 117 is in fixed contact with a surface of the post 110.
  • the use of the nut 117 corresponds to complete securing of the lower portion of the module 105 to the post 110.
  • the nut 117 eliminates the freedom in translation of the lower fixing means 115 by fixing the slide 116 and shaft 118 assembly at a predetermined post height 110.
  • the lower fixing means 115 comprises a stud 118 inserted in a bore of the post 110.
  • the post 110 includes a bore 124 and the lower fixing means 115 which is free to rotate comprises a shaft
  • the bore 124 and the shaft 118 form a pivot connection.
  • the bore 124 and the shaft 118 form a sliding pivot connection.
  • the nipple 118 and the shaft form a single element.
  • the pin 118 of the lower fixing means 115 has an axis B of rotation.
  • the nipple 118 has a cylindrical shape, such as that shown on the right of Figure 15.
  • the lower fixing means 115 comprises a spring 125.
  • the spring 125 is disposed between an element 119 and the surface of the post 110 facing the lower fixing means 115.
  • the spring is therefore in contact with two surfaces.
  • the spring 125 is configured to push the two surfaces in opposite directions.
  • the spring 125 presses elements in contact with the post 110 against the post 110.
  • the spring 125 also presses elements in contact with the element 119 against the element 119.
  • the vibrations linked to a spacing, also called “game”, between different elements are limited.
  • the pin 118 has a shoulder in contact with a movable washer fixed to one end of the spring 125. In this variant, the other end is fixed to the element
  • the shoulder ensures the retention of the movable washer and thus prevents the spring from falling when the module 105 is fixed to the post 110.
  • the stud 118 is retractable in the element 119 of the lower fixing element 115 via a spring 126.
  • the spring 126 maintains the stud 118 in the bore 124 of the post 110.
  • the retractability of the stud 118 ensures rapid attachment of the module 105 to the post 110, thus facilitating the installation of the system 100.
  • an embodiment of an upper fixing means 120 free in translation along the axis A of the post 110.
  • the freedom in translation of the upper fixing means 120 is represented, in Figures 12 and 14, by a double straight and vertical arrow.
  • the upper fixing means 120 is also free to rotate along an axis C perpendicular to the axis A of the post 110 and parallel to the main surface of the module 105.
  • the freedom in rotation of the upper fixing means 120 is shown in the figure 12, by a double arrow in an arc.
  • the upper fixing means 120 comprises a slide 116.
  • the part 116 is a cylinder trunk, as shown in Figure 15.
  • the friction present during sliding of the slide 116 in the slide 111 are limited.
  • the post 110 includes a groove 111 forming a slide.
  • the slide 116 of the upper fixing means 120 and the slide 111 of the post 110 form a slide connection.
  • the slide 116 of the upper fixing means 120 and the slide 111 of the post 110 form a sliding pivot connection. Note that the degree of freedom in translation of the fixing means 120 is maintained.
  • the upper fixing means 120 comprises a spring 125 and a part 127.
  • the part 127 is arranged between the spring 125 and the surface of the post 110 facing the upper fixing means 120.
  • the spring 125 is arranged between the part 127 and an element 119.
  • the spring is therefore in contact with two surfaces.
  • the spring 125 shown in Figure 14 and to the right of Figure 13, is configured to push the two surfaces in opposite directions.
  • Such a double repulsion is represented by a double straight and horizontal arrow in Figure 14.
  • the spring 125 presses the part in contact with the post 110 against the post 110, without limiting the slide connection.
  • the upper fixing means 120 is free to rotate along an axis C perpendicular to the axis A of the post 110 and parallel to the main surface of the module 105.
  • the lower fixing means 115 is free in translation along the axis A of the post 110.
  • the lower fixing means 115 is, moreover, free in rotation along an axis B.
  • the lower and upper fixing means, 115 and 120 are elastically deformable and configured to maintain a flat main surface of the photovoltaic module 105 without deformation when the system is subjected to dynamic constraints.
  • the lower fixing means 115 is free to rotate along an axis B perpendicular to the axis A of the post 110 and parallel to the main surface of the module 105.
  • the upper fixing means 120 is free in translation along the axis A of the post 110.
  • the upper fixing means 120 is, moreover, free in rotation along an axis C.
  • the post 110 shown in Figure 5 has a groove 111.
  • the post 110 has an upper groove 111 and a lower bore (not shown).
  • the lower fixing means 115 performs a rotational movement along the axis B.
  • the rotational movement of the means of lower fixing 115 along axis B is represented, in Figures 5 and 6, by a double lower arrow in the form of an arc.
  • the upper fixing means 120 performs a rotational movement along the axis C and a translational movement along the axis A.
  • the rotational movement of the upper fixing means 120 along the axis C is shown in figures 5 and 6, by a double upper arrow in an arc.
  • the translation movement of the upper fixing means 120 along axis A is represented, in Figures 5 and 6, by a straight and inclined double arrow.
  • the axis A when the post 110 is deformed, corresponds to a tangent to the arc of deformation formed by the groove 111.
  • At least one post 110 has a transverse profile, 1101, 1102, 1103, 1104, 1105, 1106 or 1107, in the shape of:
  • transverse profile of the post 110 is made according to, for example:
  • the system 100 has limited vertical shading on the rear face of the module 105.
  • electricity production is thus increased.
  • the post 110 has one of the different transverse profiles mentioned above and is at least partially made of reflective material, optimal reflection of solar light on the photovoltaic module 105 is achieved. The gain in electrical production is therefore increased.
  • the post 110 has one of these different transverse profiles, the compatibility between the post 110, the upper and lower fixing means, 115 and 120, and the module 105, is increased. The use of the fixing means, 115 and 120, is thus easier.
  • the upper and lower fixing means, 115 and 120 comprise an intermediate assembly means 128.
  • the intermediate fixing means 128 is also called “ring” .
  • the intermediate assembly means 128 comprises a slide and the post 110 is a slide.
  • the post 110 and the intermediate assembly means 128 form a sliding connection.
  • the slide of the intermediate assembly means 128 and the slide formed by the post 110 form a slide connection.
  • the module 105 is pre-secured to the post 110 via the lower fixing means 115 by a translation movement of the assembly means 128. Such a movement is carried out along the axis A of the post 110.
  • the assembly means 128 comprises a slide 111 and a part 116 of the post 110 forms a slide.
  • the assembly means 128 When the module 105 is pre-secured and positioned at a predetermined height, the assembly means 128 is held in position on the post 110. In other words, a surface of the assembly means 128 is in fixed contact with a surface of the post 110. Such a fixed contact corresponds to complete attachment of the lower portion of the module 105 to the post 110. In particular, the fixed contact eliminates the freedom in translation of the lower fixing means 115 by fixing the assembly means 128 at a post height 110 predetermined. For example, maintaining the assembly means 128 is achieved by:
  • the upper fixing means 120 is free in translation and comprises an intermediate assembly means 128.
  • an intermediate assembly means 128 of the upper fixing means 120 are represented in Figure 18.
  • the intermediate assembly means 128 is configured to form a slide 111 around at least one part 116 of the post 110. Note that the part 116 of the post forms a slide. In other words, the slide 111 of the intermediate assembly means 128 and the slide 116 of the post 110 form a slide connection.
  • the upper fixing means 120 is also free to rotate.
  • the upper fixing means 120 comprises the intermediate assembly means 128 and an intermediate rotation means 119.
  • the intermediate assembly means 128 comprises a bore and the intermediate rotation means 119 comprises a shaft 118.
  • the bore of the intermediate assembly means 128 and the shaft 118 form a pivot connection.
  • the intermediate rotation means 119 forms a pivot connection with the intermediate assembly means 128.
  • the means of intermediate rotation 119 forms a sliding pivot connection with the intermediate assembly means 128.
  • the photovoltaic system 100 comprises:
  • the fixing means 120 also includes an intermediate rotation means 119.
  • the same intermediate securing means 128 of a fixing means, 115 and/or 120 is used for fixing two photovoltaic modules 105 to the post 110
  • each photovoltaic module 105 is fixed to a surface of the post 110, the two fixing surfaces being distinct.
  • the lower 115 and upper 120 fixing means have variable dimensions. These dimensions are determined as a function of the desired distance between the post 110 and the module 105. Note that increasing such a spacing distance limits the shading of the post 110 on the module 105, particularly on the rear face. Such a spacing is, for example, implemented when a bifacial and non-framed photovoltaic module 105 is used in the system 100. Thus, the limitation of the shadows projected on the main surface of the photovoltaic module 105 improves the gain in electrical production .
  • the main surface, or front face, of the photovoltaic module 105 of the system 100 is aligned with the front surface delimited by a post 110.
  • the main surface of the photovoltaic module 105 is not recessed vis -vis the front surface delimited by a post 110.
  • the position of the lower and upper fixing means minimizes shading on the front face.
  • the exposure of the front face of the photovoltaic module 105 to solar radiation is increased since shading is limited.
  • this preferential exposure of the front face results in a greater projection of shadows on the rear face.
  • the conversion efficiency of solar energy into energy electrical is greater for the front face of module 105 compared to the rear face of module 105.
  • the gain in electrical production is improved by this preferential exposure to solar radiation from the front face of module 105.
  • the front faces of the modules 105 are orientable according to a choice of system performance. For example, the front faces of modules 105 are oriented due east to a full west orientation. The orientations of the rows of modules 105 therefore present a significant degree of freedom.
  • various electrical profiles are accessible depending on the orientation of the photovoltaic systems and according to the choice of the surface of the posts 110 to be aligned with the front face of the module 105. In particular, such orientation flexibility is exploited, for example, in order to :
  • the installation land is agricultural land
  • the flexibility of orientation is exploited to install, for example rows in a straight line from South to North.
  • This installation is preferably carried out so that the floor receives a uniform amount of light.
  • the photovoltaic module 105 of the photovoltaic system, 100, 200, 300 or 400 is rectangular.
  • the photovoltaic module 105 is oriented so that a short side of the module 105 is placed facing a surface 102 on which the photovoltaic system is installed.
  • the module 105 is oriented in “portrait” mode as opposed to “landscape” mode.
  • the surface 102 is delimited by the installation floor of the photovoltaic system, 100, 200, 300 or 400.
  • the system 100 further comprises:
  • the crosspiece 401 is placed under the module 105.
  • the photovoltaic system 400 is installed on a surface 102 and the module is placed facing a surface 102.
  • the crosspiece 401 has ends and each fastener 402 is configured to fix a separate end of the crosspiece 401 to a post 110. Note that, in Figure 4, the crosspiece 401 is arranged and fixed between at least two posts.
  • the short side of the photovoltaic module 105 therefore rests along the crosspiece 401.
  • the crosspiece 401 of the system 400 has a transverse profile in the shape of:
  • the crosspiece 401 further comprises an upper rim in contact with the photovoltaic module 105 and a lower rim configured to retain electrical cables 404 connected to the photovoltaic module 105.
  • the lower edge is a slide. Note that the lower edge is defined by a width and a height.
  • the electrical cables 404 are protected and oriented according to predetermined constraints of use of the photovoltaic system 100.
  • the width of the lower edge of the crosspiece 401 shown on the left of Figure 20 is greater than the widths of the lower edges of the crosspieces 401 shown respectively in the middle and on the right of the figure 20.
  • the height of the lower edge of the crosspiece 401 shown on the right of Figure 20 is greater than the heights of the lower edges of the crosspieces 401 shown respectively in the middle and on the left of Figure 20.
  • the positive cable of the photovoltaic modules 105 has a different length, less or greater, than the length of the negative cable of the photovoltaic modules 105.
  • the connectors 403 between the modules 105 are protected by the crosspiece 401.
  • the modules 105 are connected in series in a chain called “string”, known to those skilled in the art.
  • the positive cable of a first module 105 is connected to a negative cable of a second module 105 via a connector 403.
  • the connector 403 of these two cables 404 arrives at the level of the post 110.
  • Such an arrangement of the connector 403 should be avoided in certain cases, in particular when the cables are positioned at the bottom of the modules 105 , that is to say at the level of the short side placed facing the ground 102. Indeed, in this case, the connector 403 is not protected by the crosspiece 401. Thus, a difference in length between the positive cable and the negative cable makes it possible to avoid such an arrangement of the connector 403 and therefore allows protection of the connector 403 by the crosspiece 401.
  • the crosspiece 401 comprises at least one orifice, or an openwork shape, present on the upper edge or on a rear edge. Note that the rear edge of the crosspiece 401 is on the same side as the junction box of the photovoltaic module 105.
  • the orifice of the crosspiece 401 is configured to facilitate the passage of the electrical cables 404 of the photovoltaic module 105.
  • a crosspiece 401 included in the system 100 is configured to at least partially enclose a post 110.
  • the system has a more compact overall structure, thus making it possible to reinforce the stability of the structure.
  • the crosspiece 401 has longitudinal recesses along an axis parallel to axes B and C and/or transverse along an axis perpendicular to axes B and C. Note that such recesses are configured to partially or completely enclose a post 110.
  • a fastener of the crosspiece 401 comprises at least one intermediate fastener configured to complete the clamping around at least one post 110.
  • the fixing of the crosspiece to the posts is reinforced.
  • a fastener of the crosspiece 401 comprises at least one intermediate bracket in the shape of a square comprising:
  • the support of module 101 is reinforced to limit mechanical stresses due to gravity.
  • the brackets are supports for the ends of a crosspiece 401.
  • the joining of a bracket to a post 110 is carried out by any means known to those skilled in the art.
  • the connection is achieved by a bolt configured to fix the post 110 with the upper part of the bracket.
  • the crosspiece 401 is at least partially made of light-reflecting material and has a C-shaped transverse profile.
  • the light rays are represented by straight arrows .
  • indirect light radiation on the photovoltaic module 105 is the result of the reflection of one or more light rays applied directly to a rear surface of the reflective crosspiece 401.
  • the photovoltaic system 100 does not include a horizontal element connecting two posts, 110, for example a beam, a crosspiece, a bracing or a spacer, arranged above above a portion of module 105 which is not facing an installation floor.
  • no horizontal element connecting two posts, 110 is placed above a portion of the module 105 furthest from the ground.
  • the system 100 does not include a horizontal element connecting two posts arranged above the short side of the module 105 which is not facing an installation floor.
  • no horizontal element connecting two posts, 110 is placed above the short side of the module 105 farthest from the ground.
  • each post has an axis and each photovoltaic module has a front face, called the “main surface” of the module, parallel to the plane formed by the active parts of the photovoltaic cells.
  • the plane is limited by the outer edges of the frames, or by the front and rear layers protecting the modules when the module does not have a frame.
  • the front and rear layers can be made of glass in the case of glass modules; note that other materials can also be used.
  • each fixing means is deformable and/or at least free in translation along the axis of the post and/or at least free in rotation along an axis perpendicular to the axis of the post and parallel to the surface of the module. Furthermore, at least one fixing means among the lower fixing means and the upper fixing means is deformable and/or at least free in translation along the axis of the post and the other means is deformable and/or at least free rotating along an axis perpendicular to the axis of the post.
  • the post is previously positioned so as to differentiate:
  • the post is fixed to the ground using any fixing means known to those skilled in the art.
  • a crosspiece is fixed to the post in a reversible manner.
  • the module is arranged so as to rest on the crosspiece.
  • the crosspiece maintains the position of the module during the fixing steps, 504 and 505.
  • the module is fixed to the post by upper and lower fixing means.
  • the choice of the nature of the intermediate fixing means is conditioned by the rotational and/or translational freedoms necessary for these means.
  • the lower fixing means is free to rotate and the upper fixing means is at least free to translate.
  • the upper fixing means is also free to rotate.
  • part of one or more fixing means is present on the post.
  • the post is machined so as to include part of one or more fixing means.
  • this part is attached to the post during installation of the system on the installation site.
  • the part of the fixing means is positioned approximately and held in the portion of the final mounting post by in particular a lower stop and a upper stop.
  • the installation process of a deformable vertical photovoltaic system comprises several steps which can possibly be repeated:
  • the means of the device 100 are configured to implement the steps of the method 500 and their embodiments as explained above and the method 500 as well as its different embodiments can be implemented by the means of the device 100.

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Abstract

Système photovoltaïque (100) vertical déformable, qui comporte au moins un module photovoltaïque (105) et un poteau (110) présentant un axe (A), et qui comporte au moins : - un premier moyen de fixation (115), appelé « moyen de fixation inférieur », d'une portion inférieure d'un module à un poteau et - un deuxième moyen de fixation (120), appelé « moyen de fixation supérieur », d'une portion supérieure dudit module audit poteau, chaque moyen étant au moins libre en translation selon l'axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire (B, C) à l'axe du poteau, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur au moins libre en translation selon l'axe du poteau et l'autre moyen de fixation étant au moins libre en rotation selon l'axe perpendiculaire à l'axe du poteau.

Description

DESCRIPTION
SYSTÈME PHOTOVOLTAÏQUE VERTICAL DÉFORMABLE ET PROCÉDÉ D’INSTALLATION D’UN TEL SYSTÈME
Domaine technique de l’invention
La présente invention vise un système photovoltaïque vertical déformable et un procédé d’installation d’un tel système. Elle s’applique, notamment, au domaine de la production d’énergie issue de sources renouvelables.
État de la technique
Dans le domaine de la production d’énergie issue de sources renouvelables, l’utilisation de systèmes photovoltaïques est une solution efficace pour transformer une énergie lumineuse en une énergie électrique. Cependant, l’installation de tels systèmes doit prendre en considération certaines contraintes inhérentes au terrain d’installation. Ces contraintes peuvent être mécaniques et surviennent lors de l’exploitation des systèmes photovoltaïques. Par exemple, l’exposition au vent exerce d’importantes contraintes mécaniques dynamiques appliquées au système photovoltaïque. À terme, ces contraintes mécaniques entraînent, par exemple :
- des microfissurations souvent suivies d’une détérioration irréversible des cellules photovoltaïques, pouvant se produire sans altérations des couvertures de protection avant et arrière du module, et/ou
- une détérioration mécanique du verre de protection avant et arrière des modules.
Cette dégradation des modules entraîne une diminution de la production électrique. Notamment, lorsque cette dégradation intervient sur un module, la diminution de la production d’électricité survient sur l’intégralité des autres modules reliés en série au module dégradé.
Par ailleurs, cette dégradation entraîne également la création de « points chauds » au niveau des cellules cassées des modules. Ces points chauds accélèrent la dégradation du module en endommageant notamment une couche de protection extérieure du module. Un endommagement de la couche de protection extérieure du module entraîne, par exemple, une fuite de courant et donc un risque important pour la sécurité de l’installation. Dans ces cas, l’arrêt local ou total de l’installation est nécessaire afin de changer le module dégradé. Ainsi, un vieillissement prématuré du système photovoltaïque survient lorsqu’un tel système est soumis à des contraintes mécaniques dynamiques.
Des solutions de l’art antérieur décrivent l’addition de matériau supplémentaire au système photovoltaïque afin de renforcer et de rigidifier la structure porteuse.
Cependant, de telles solutions induisent une augmentation des coûts de production de la structure porteuse et également des impacts environnementaux négatifs. Ainsi, l’impact environnemental du cycle de vie d’une telle structure est fortement affecté. Par ailleurs, une telle addition de matériau peut entraîner plus d’ombre au niveau des modules photovoltaïques, et donc impacter négativement la production d'électricité.
Présentation de l’invention
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.
À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un système photovoltaïque vertical déformable comportant au moins :
- un module photovoltaïque présentant une face avant, dite « surface principale » du module, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques et
- un poteau présentant un axe (A), qui comporte au moins :
- un premier moyen de fixation, appelé « moyen de fixation inférieur », d’une portion inférieure d’un module à un poteau et
- un deuxième moyen de fixation, appelé « moyen de fixation supérieur », d’une portion supérieure dudit module audit poteau, chaque moyen de fixation étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation étant déformable et/ou au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module.
Grâce à ces dispositions, le système permet une limitation importante des contraintes mécaniques, par exemple, dynamiques exercées sur le module lorsque le système est exposé à des vents importants. Lorsque le module et/ou le poteau se déforment sous l’action des contraintes mécaniques dynamiques, les contraintes aux endroits des moyens de fixation sont atténuées. Ainsi, la durabilité mécanique du module est augmentée.
La déformation mécanique de la structure porteuse du système et les possibilités de déplacements des systèmes de fixation permettent de limiter la quantité de matériau présent dans cette structure. La fabrication d’une telle structure nécessite donc une quantité de matériau diminuée permettant, par exemple, une réduction des coûts et des impacts environnementaux inhérents à la fabrication. De plus, la limitation de la quantité de matériau présent dans la structure porteuse du système permet également une réduction de section des éléments de la structure. Ainsi, la production électrique du système est augmentée puisque les ombres formées par la structure et projetées sur le module photovoltaïque sont minimisées.
Par ailleurs, l’installation d’un tel système photovoltaïque est facile, rapide et possiblement réalisée sur un nombre important de sols d’installation comportant, par exemple, des pentes ou utilisés pour l’agriculture. Les moyens de fixation sont compatibles avec une diversité importante de modules photovoltaïques, tels que des modules présentant une dimension importante, une organisation non classique des chaînes de cellules photovoltaïques, des modules cadrés ou non cadrés.
Enfin, le remplacement d’un module, par exemple endommagé, est facilité sans mise en œuvre de moyen complexe. De plus, le système photovoltaïque est facilement et rapidement démontable. Ainsi, le sol d’installation n’est pas négativement impacté par une installation suivie d’une désinstallation à la fin de l’exploitation du système photovoltaïque.
Dans des modes de réalisation optionnels, chaque moyen de fixation est au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur étant au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation étant au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module.
Dans des modes de réalisation optionnels, l’un des moyens de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur est au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation est au moins libre en translation selon l’axe du poteau et au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module. Grâce à ces dispositions, lorsque le système photovoltaïque est soumis à des contraintes mécaniques dynamiques, les moyens de fixation au poteau réaliseront une rotation selon deux axes parallèles. Les tensions mécaniques importantes et présentes dans la zone de fixation sont donc limitées puisque les effets de pincement sont réduits. Ainsi, les cellules du module photovoltaïque proches de la zone de fixation sont préservées.
Dans des modes de réalisation optionnels, l’un des éléments parmi un moyen de fixation libre en rotation et le poteau comporte un alésage et l’autre un arbre, l’alésage et l’arbre formant une liaison pivot ou pivot glissant.
Grâce à ces dispositions, le système permet une rotation du module au niveau de la liaison pivot ou pivot glissant lorsque des contraintes dynamiques sont appliquées.
Dans des modes de réalisation optionnels, l’un des éléments parmi un moyen de fixation libre en translation et le poteau comporte une coulisse et l’autre comportant un coulisseau, la coulisse et le coulisseau formant une liaison glissière ou pivot glissant. Grâce à ces dispositions, lorsque des contraintes dynamiques sont appliquées, le système permet une translation du module le long du poteau.
Dans des modes de réalisation optionnels, le moyen de fixation libre en translation comporte un moyen d’assemblage intermédiaire, ledit moyen d’assemblage intermédiaire étant configuré pour former une coulisse autour d’au moins une partie du poteau.
Grâce à ces dispositions, le moyen d’assemblage intermédiaire permet d’augmenter la surface de contact entre le poteau et le moyen de fixation. Ainsi, la fixation du module sur le poteau est renforcée tout en conservant la liberté en translation du moyen de fixation.
Dans des modes de réalisation optionnels, le moyen de fixation libre en translation comportant un moyen d’assemblage intermédiaire est libre en rotation et comporte, de plus, un moyen de rotation intermédiaire formant une liaison pivot ou pivot glissant avec le moyen d’assemblage intermédiaire.
Grâce à ces dispositions, l’ensemble formé par le moyen d’assemblage intermédiaire et le moyen de rotation intermédiaire permet la liberté en rotation du moyen de fixation. Dans des modes de réalisation optionnels, le module photovoltaïque est rectangulaire, le module étant orienté de manière à ce qu’un côté court du module soit disposé en regard d’une surface sur laquelle le système photovoltaïque est installé. Grâce à ces dispositions, le module photovoltaïque présent dans le système photovoltaïque est fixé par au moins un de ses côtés longs. Ainsi la résistance aux contraintes mécaniques est améliorée comparée à un système dans lequel un module est fixé par un de ses côtés courts. Notamment, des appuis supplémentaires sont apportés au module par fixation d’un côté long du module au poteau, permettant sa disposition selon une configuration dite « portrait ». Un système photovoltaïque fixe, plus stable et vertical est donc installé au sol. Le système permet également de réduire l’empreinte au sol et notamment d’augmenter la compatibilité avec une activité agricole sur le sol d’installation.
Par ailleurs, ce système est ainsi compatible avec, par exemple, l’agrivoltaïsme. Un tel système installé présente également un faible impact hydrologique sur les plantations lorsqu’il est disposé sur un terrain agricole. Ainsi, une coactivité est établie, correspondant à la coexistence entre une pratique agricole significative et une production d’électricité efficace par un ou plusieurs systèmes photovoltaïques. Cette coactivité est appelée « l’agrivoltaïsme », également connu sous le sigle « Agri-PV », ou « APV ».
Dans des modes de réalisation optionnels, le système photovoltaïque comporte, de plus :
- au moins une traverse disposée sous le module placé en regard d’une surface sur laquelle le système photovoltaïque est installé et présentant des extrémités et
- au moins deux attaches, chaque dite attache étant configurée pour fixer une extrémité distincte d’au moins une dite traverse à un poteau, ladite traverse étant disposée et fixée entre au moins deux poteaux.
Grâce à ces dispositions, la traverse permet d’améliorer la stabilité et la résistance mécanique du système. De plus, la traverse permet notamment, lorsqu’elle est disposée en dessous et en contact avec un module, de renforcer le maintien vertical et en hauteur du module soumis à la gravité. Enfin, la traverse, par exemple, peut permettre l’acheminement et la protection des câbles électriques du système photovoltaïque.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé d’installation d’un système photovoltaïque vertical déformable comportant :
- une étape de fixation d’une extrémité d’au moins un poteau au sol, chaque poteau présentant un axe,
- une étape de fixation d’une traverse amovible à au moins un poteau, - une étape de positionnement d’au moins un module photovoltaïque en appui sur la traverse, chaque module photovoltaïque présentant une face avant, dite « surface principale » du module, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques,
- une étape de fixation d’une partie inférieure dudit module audit au moins un poteau par un moyen de fixation inférieure déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module,
- une étape de fixation d’une partie supérieure d’au moins un module audit au moins un poteau par un moyen de fixation supérieure déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieure et le moyen de fixation supérieure étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen étant déformable et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau, et
- une étape de retrait de la traverse amovible.
Les buts, avantages et caractéristiques particulières du procédé objet de la présente invention étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.
Brève description des figures
D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 représente, schématiquement, en vue de face, un premier mode de réalisation particulier du système photovoltaïque objet de la présente invention,
La figure 2 représente, schématiquement, en vue de face, une variante du premier mode de réalisation particulier du système photovoltaïque représenté en figure 1 ,
La figure 3 représente, schématiquement, en vue de face, une variante du premier mode de réalisation particulier du système photovoltaïque représenté en figure 1 ,
La figure 4 représente, schématiquement, en vue de face, une variante du premier mode de réalisation particulier du système photovoltaïque représenté en figure 1 , La figure 5 représente, schématiquement, en vue de côté, une vue statique à gauche et une vue dynamique à droite d’un mode de réalisation particulier du système photovoltaïque objet de la présente invention,
La figure 6 représente, schématiquement, en vue de côté, une vue statique à gauche et une vue dynamique à droite d’un mode de réalisation particulier du système photovoltaïque objet de la présente invention,
La figure 7 représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, un premier mode de réalisation particulier d’un moyen de fixation inférieur,
La figure 8 représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, le moyen de fixation inférieur représenté en figure 7,
La figure 9 représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, un deuxième mode de réalisation particulier d’un moyen de fixation inférieur,
La figure 10 représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, trois variantes du moyen de fixation inférieur représenté en figure 9,
La figure 11 représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, une quatrième variante du moyen de fixation inférieur représenté en figure 9,
La figure 12 représente, schématiquement et en perspective, un premier mode de réalisation particulier d’un moyen de fixation supérieur,
La figure 13 représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, trois variantes du moyen de fixation supérieur représenté en figure 12,
La figure 14 représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, une des trois variantes du moyen de fixation supérieur représenté en figure 13,
La figure 15 représente, schématiquement et en perspective, des modes de réalisation particuliers d’éléments compris dans les moyens de fixation supérieur et inférieur représentés en figures 9 à 14,
La figure 16 représente, schématiquement et en perspective, quatre modes de réalisation particuliers d’un poteau,
La figure 17 représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, six modes de réalisation particuliers d’un poteau,
La figure 18 représente, schématiquement, en vue de dessus et en coupe, quatre modes de réalisation particuliers d’un poteau, d’un moyen de fixation supérieur, d’un moyen de fixation intermédiaire et d’un moyen de rotation intermédiaire,
La figure 19 représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, cinq modes de réalisation particuliers d’une traverse, La figure 20 représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, trois modes de réalisation particuliers d’une traverse,
La figure 21 représente, schématiquement, en vue de côté et en coupe, trois modes de réalisation particuliers d’une traverse, et
La figure 22 représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulière du procédé objet de la présente invention.
Description des modes de réalisation
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.
Dans toute la description, on appelle « supérieur » ou « haut » tout ce qui est en haut en figures 1 à 6, qui correspond à la configuration normale d’utilisation du système, « inférieur » ou « bas » ce qui est en bas dans ces figures 1 à 6. On appelle « arrière » tout ce qui est à l’arrière du plan des figures 1 à 4 et « avant » tout ce qui est à l’avant du plan des figures 1 à 4. Les termes de « vertical » ou de « hauteur » découlent de ces définitions. On appelle « gauche » ce qui se trouve à gauche des figures 5, 6, 10, 13, 15, 20. On appelle « droit » ce qui se trouve à droite des figures 5, 6, 10, 13, 15, 20. Les systèmes illustrés dans les figures 1 à 6 présentent chacun un axe A correspondant à un axe d’un poteau lorsque le système photovoltaïque n’est pas soumis à des contraintes mécaniques dynamiques. Lorsque le système est soumis à des contraintes mécaniques dynamiques, telles qu’illustrées à droite des figures 5 et 6, l’axe A d’un poteau est une tangente à la courbe formée par un poteau déformé sous l’effet des contraintes. Les systèmes illustrés dans les figures 1 à 6 présentent, de plus, un axe B parallèle à la « surface principale » du module et perpendiculaire à l’axe A d’un poteau.
On rappelle ici les définitions suivantes :
Le terme « déformable » se réfère à une déformation élastique d’une partie ou d’un ensemble comportant un matériau élastique, c’est-à-dire un matériau capable de subir une déformation lorsque des forces sont appliquées et de revenir à un état initial sans altérations lorsque ces forces ne sont plus appliquées. Autrement dit, un matériau élastiquement déformable est capable de subir une déformation élastique en opposition à un matériau plastiquement déformable. Les termes « gain de production électrique » se réfèrent à une augmentation de la production électrique, par exemple, due à une plus grande quantité d’énergie solaire atteignant les cellules photovoltaïques du module.
Les termes « module bifacial » se réfèrent à un module produisant de l’énergie sur ses deux faces. Les faces d’un module correspondent à deux surfaces de dimension la plus importante. Un module bifacial laisse passer la lumière sur sa face avant et sa face arrière vers ses cellules photovoltaïques. Les cellules photovoltaïques utilisent la lumière sur leurs deux faces pour produire de l’électricité. Généralement, une boîte de jonction est présente sur la face arrière du module, et la puissance générée par la face arrière est souvent inférieure à la puissance générée par la face avant.
Les termes « en regard du sol » se réfèrent à une configuration d’installation dans laquelle un côté court du module photovoltaïque est plus proche du sol que l’autre côté court du module photovoltaïque lorsque le module photovoltaïque est rectangulaire.
Les termes « en forme de C », utilisés pour définir la forme d’une traverse, se réfèrent à une forme générale présentant :
- un côté support d’un élément et sensiblement horizontal ;
- un côté opposé au côté support ne supportant pas d’élément et sensiblement horizontal ; le côté support et le côté opposé étant reliés par deux côtés, ces deux côtés correspondant à un côté avant et un côté arrière, le côté avant ou le côté arrière étant au moins partiellement libre de matière.
Les termes « en forme de U », utilisés pour définir la forme d’une traverse, se réfèrent à une forme générale présentant :
- un côté support d’un élément et sensiblement horizontal ;
- un côté opposé au côté support ne supportant pas d’élément, sensiblement horizontal et partiellement libre de matière ; le côté support et le côté opposé étant reliés par deux côtés, ces deux côtés correspondant à un côté avant et un côté arrière.
Les termes « surface d’installation » se réfèrent à une surface sur laquelle un système photovoltaïque est installé. Par exemple, une telle surface se réfère à un sol d’installation. Par exemple, le sol d’installation du système photovoltaïque est un terrain agricole.
Les termes « contraintes mécaniques dynamiques » se réfèrent à des contraintes exercées sur un système photovoltaïque installé. Notamment, ces contraintes sont dépendantes des caractéristiques du terrain d’installation du système photovoltaïque. Par exemple, de telles contraintes sont exercées par le vent appliqué à la surface d’un module photovoltaïque. Sous l’effet du vent, le module suit, par exemple, un mouvement de translation et exerce donc une force sur le poteau. Une déformation réversible du poteau est donc observée, telle qu’illustrée à droite des figures 5 et 6. On note que la déformation du poteau sous l’effet du vent n’est pas linéaire, en d’autres termes le profilé longitudinal du poteau déformé sous l’effet du vent suit une courbe. On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle.
On observe, sur la figure 1 , qui n’est pas à l’échelle, une vue schématique d’un mode de réalisation du système photovoltaïque 100 objet de la présente invention. Le système photovoltaïque 100 est sensiblement vertical vis-à-vis du sol d’installation 102 et déformable.
On observe que le système photovoltaïque 100 comporte au moins un module photovoltaïque 105 et au moins un poteau 110 présentant un axe A. Préférentiellement, le système photovoltaïque comporte au moins deux poteaux 110. On note que le module photovoltaïque 105 du système 100 présente une face avant, dite « surface principale » du module 105, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques. Notamment, le plan est limité par les bords extérieurs des cadres, ou par les couches avant et arrière protégeant les modules lorsque le module ne présente pas de cadre. Les couches avant et arrière peuvent être en verre dans le cas de modules biverre, on note que d’autres matériaux sont également utilisables. La face dite « avant » du module photovoltaïque 105, correspondant à une surface présentant la dimension la plus importante et dite « maximale ». La face opposée à la face avant est dite une face dite « arrière » et est généralement de même surface que la face avant. Par exemple, lorsque le module photovoltaïque 105 est un parallélépipède, la surface maximale correspond à la face délimitée par les deux arêtes (largeur, longueur ou hauteur) du module présentant les valeurs les plus importantes.
On note que, en figure 1 , que le système photovoltaïque 100 comporte :
- un premier moyen de fixation 115, appelé « moyen de fixation inférieur », d’une portion inférieure d’un module 105 à un poteau 110 et
- un deuxième moyen de fixation 120, appelé « moyen de fixation supérieur », d’une portion supérieure du module 105 au poteau 110. Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en figure 1 , la surface principale, ou face avant, d’un module photovoltaïque 105 a la forme d’un parallélépipède.
Dans des modes de réalisation (non représentés), au moins deux modules photovoltaïques 105 sont disposés verticalement, un module photovoltaïque 105 étant disposé au-dessus de l’autre module photovoltaïque 105 lorsque le système photovoltaïque 100 est installé.
Dans des modes de réalisation, le module photovoltaïque 105 est cadré. Dans des variantes, le module photovoltaïque 105 est non cadré. Autrement dit, le bord de fixation du module 105 est exempt de cadre de fixation. Par exemple, le module photovoltaïque 105 est module biverre exempt de cadre, également connu sous le nom de « laminé photovoltaïque » dans l’industrie photovoltaïque.
On note qu’un poteau 110 du système photovoltaïque 100 présente un axe A, cet axe est parallèle à une dimension la plus importante du poteau 110 lorsque le système 100 ne subit pas de déformation. Par exemple, lorsque le poteau 110 est un tronc de cylindre, l’axe A est parallèle à une génératrice du tronc de cylindre. Par exemple, lorsque le poteau 110 est polyédrique, l’axe A est parallèle à une arête présentant une dimension la plus importante.
Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en figure 1 , les poteaux 110 sont sensiblement verticaux par rapport au sol d’installation 102. Dans des variantes (non représentées), les poteaux 110 sont inclinés par rapport au sol d’installation 102 et parallèles entre eux. Autrement dit, les poteaux 110 ne sont pas orthogonaux par rapport au plan général formé par le sol 102 d’installation. Dans cette variante, on précise que l’inclinaison n’est pas liée à la déformation du système photovoltaïque 100 soumis à des contraintes mécaniques dynamiques. Par exemple, tous les poteaux sont verticaux par rapport à l’horizon, mais pas par rapport au sol.
Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en figure 1 , l’extrémité inférieure d’un poteau 110 comprend un bloc 101. Le bloc 101 est partiellement ou totalement ancré dans le sol 102 et consolide ainsi l’adhésion du poteau 110 au sol 102. On note que l'adhésion et la stabilisation du poteau 110 sur le sol 102 sont réalisées par n’importe quel moyen connu de la personne du métier. Par exemple, l’extrémité inférieure d’un poteau 110 est fixée au bloc 101 par un ensemble de boulons. Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en figure 1 , le moyen de fixation inférieur 115 est libre en rotation selon un axe B perpendiculaire à l’axe A du poteau 110 et parallèle à la surface principale du module 105. Dans ces modes de réalisation, le moyen de fixation supérieur 120 est libre en translation selon l’axe A du poteau 110. Préférentiellement, le moyen de fixation supérieur 120 est, de plus, libre en rotation selon un axe C.
On observe, en figures 7 et 8, un mode de réalisation d’un moyen de fixation inférieur
115 libre en rotation. La liberté en rotation du moyen de fixation inférieure 115 est représentée, sur la figure 7, par une double flèche en arc de cercle.
Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en figures 7 et 8, le module photovoltaïque 105 est fixé au moyen de fixation inférieur 115 par un boulon comportant une vis 121 et un écrou 123. Dans des variantes, le moyen de fixation inférieur 115 est solidarisé au module 105 par au moins un système de clip 129 tel que représenté en figure 11 , un ressort et/ou une pince.
Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en figure 7 et 8, l’élément 119 du moyen de fixation inférieur 115 est parallélépipédique. L’élément 119 est en contact avec la portion inférieure du module 105. Notamment, l’élément 119 est en contact avec une surface arrière, ou face arrière, du module 105. On note que l’élément 119 comporte un alésage dans lequel est inséré un arbre 118. L’axe de l’arbre 118 est l’axe B et est perpendiculaire à l’axe A du poteau 110. Préférentiellement, l’arbre 118 est maintenu dans l’alésage de l’élément 119 par un écrou 122, tel qu’observé en figure 8. On note que l’alésage de l’élément 119 et l’arbre 118 forment une liaison pivot. Notamment, cette liaison pivot suit un mouvement assimilable à un mouvement de balancier comme représenté par la double flèche en figure 7. Dans des variantes, l’alésage de l’élément 119 et l’arbre 118 forment une liaison pivot glissant.
On observe, en figure 8, que le moyen de fixation inférieur 115 comporte un coulisseau 116. Préférentiellement la partie 116 est un tronc de cylindre. On note que le poteau 110 comporte une rainure 111 formant une coulisse. Dans ces modes de réalisation, lors de la présolidarisation du module photovoltaïque 105 au poteau 110, le coulisseau
116 et la rainure 111 forment une liaison glissière. Notamment, le module 105 est présolidarisé au poteau 110 par un mouvement de translation selon l’axe A du poteau 110. Lorsque le module 105 est présolidarisé et positionné à une hauteur prédéterminée, le coulisseau 116 est maintenu en position dans la coulisse 111 par un écrou 117. L’écrou 117 est en contact fixe avec une surface du poteau 110. L’utilisation de l’écrou 117 correspondant à une solidarisation complète de la portion inférieure du module 105 au poteau 110. Autrement dit, l’écrou 117 élimine la liberté en translation du moyen de fixation inférieur 115 en fixant l’ensemble coulisseau 116 et arbre 118 à une hauteur de poteau 110 prédéterminée.
Dans des variantes, telles que celle représentée en figure 3, le moyen de fixation inférieur 115 comporte un téton 118 inséré dans un alésage du poteau 110. Dans ces variantes, telles que représentées en figures 9 à 11 , le poteau 110 comporte un alésage 124 et le moyen de fixation inférieur 115 libre en rotation comporte un arbre
118. On note que l’alésage 124 et l’arbre 118 forment une liaison pivot. Dans des variantes, l’alésage 124 et l’arbre 118 forment une liaison pivot glissant. On note que le téton 118 et l’arbre forment un élément unique.
On observe, à gauche de la figure 10, que le téton 118 du moyen de fixation inférieur 115 présente un axe B de rotation. Préférentiellement, le téton 118 présente une forme cylindrique, telle que celle représentée à droite de la figure 15.
Dans des variantes, telles que celle représentée au milieu de la figure 10, le moyen de fixation inférieur 115 comporte un ressort 125. Le ressort 125 est disposé entre un élément 119 et la surface du poteau 110 en regard du moyen de fixation inférieur 115. Le ressort est donc en contact avec deux surfaces. On note que le ressort 125 est configuré pour repousser les deux surfaces dans des directions opposées. Notamment, le ressort 125 plaque des éléments en contact avec le poteau 110 contre le poteau 110. Le ressort 125 plaque également des éléments en contact avec l’élément 119 contre l’élément 119. Ainsi, les vibrations liées à un écartement, également appelé « jeu », entre différents éléments sont limitées. Dans des variantes, le téton 118 présente un épaulement en contact avec une rondelle mobile fixée à une extrémité du ressort 125. Dans cette variante, l’autre extrémité est fixée à l’élément
119. L’épaulement assure la retenue de la rondelle mobile et éviter ainsi la chute du ressort lorsque le module 105 est fixé au poteau 110.
Dans des variantes, telles que celle représentée à droite de la figure 10, le téton 118 est rétractable dans l’élément 119 de l’élément de fixation inférieur 115 par l’intermédiaire d’un ressort 126. Autrement dit, le ressort 126 maintient le téton 118 dans l’alésage 124 du poteau 110. La rétractabilité du téton 118 assure une fixation rapide du module 105 au poteau 110, facilitant ainsi l’installation du système 100. On observe, en figure 12, un mode de réalisation d’un moyen de fixation supérieur 120 libre en translation selon l’axe A du poteau 110. La liberté en translation du moyen de fixation supérieur 120 est représentée, en figures 12 et 14, par une double flèche droite et verticale. Le moyen de fixation supérieur 120 est également libre en rotation selon un axe C perpendiculaire à l’axe A du poteau 110 et parallèle à la surface principale du module 105. La liberté en rotation du moyen de fixation supérieur 120 est représentée, sur la figure 12, par une double flèche en arc de cercle.
On note que la description précédente des éléments en figure 10 est également valable pour les éléments de numéro similaire représentés en figure 13, sauf mention du contraire.
On observe, en figure 13, que le moyen de fixation supérieur 120 comporte un coulisseau 116. Préférentiellement, la partie 116 est un tronc de cylindre, telle que représentée en figure 15. Lorsque le coulisseau 116 est un tronc de cylindre, les frottements présents lors du coulissement du coulisseau 116 dans la coulisse 111 sont limités. On note que le poteau 110 comporte une rainure 111 formant une coulisse. Dans ces modes de réalisation, le coulisseau 116 du moyen de fixation supérieur 120 et la coulisse 111 du poteau 110 forment une liaison glissière. Dans des variantes, le coulisseau 116 du moyen de fixation supérieur 120 et la coulisse 111 du poteau 110 forment une liaison pivot glissant. On note que le degré de liberté en translation du moyen de fixation 120 est maintenu.
On observe, à gauche de la figure 13, qu’aucun élément n’est disposé entre un élément 119 du moyen de fixation supérieur 120 et la surface du poteau 110 en regard du moyen de fixation inférieur 120. Dans des variantes, telles que celle représentée au milieu de la figure 13, un écrou 117 est disposé entre l’élément 119 et la surface du poteau 110. Dans ces variantes, l’écrou 117 n’est pas en contact fixe avec la surface du poteau 110 de manière à ne pas éliminer la liberté en translation du moyen de fixation supérieur 120. L’écrou 117 compris dans le moyen de fixation supérieur 120 évite un frottement de l’élément 119 sur la surface du poteau 110.
Dans d’autres variantes, telles que celle représentée à droite de la figure 13 et en figure 14, le moyen de fixation supérieur 120 comporte un ressort 125 et une pièce 127. La pièce 127 est disposée entre le ressort 125 et la surface du poteau 110 en regard du moyen de fixation supérieur 120. Le ressort 125 est disposé entre la pièce 127 et un élément 119. Le ressort est donc en contact avec deux surfaces. On note que le ressort 125, représenté en figure 14 et à droite de la figure 13, est configuré pour repousser les deux surfaces dans des directions opposées. Une telle double répulsion est représentée par une double flèche droite et horizontale en figure 14. Notamment, le ressort 125 plaque la pièce en contact avec le poteau 110 contre le poteau 110, sans limiter la liaison glissière. Autrement dit, lorsque le moyen de fixation supérieur 120 suit un mouvement de translation le long de l’axe A du poteau, une surface de l’élément 127 glisse sur une surface du poteau 110. De plus, le ressort 125 plaque également des éléments, tel que l’écrou 122 représenté en figure 14, en contact avec l’élément 119 contre l’élément 119. Ainsi, les vibrations liées à un écartement, également appelé « jeu », entre différents éléments sont limitées.
Dans des modes de réalisation (non représentés), le moyen de fixation supérieur 120 est libre en rotation selon un axe C perpendiculaire à l’axe A du poteau 110 et parallèle à la surface principale du module 105. Dans ces modes de réalisation, le moyen de fixation inférieur 115 est libre en translation selon l’axe A du poteau 110. Préférentiellement, le moyen de fixation inférieur 115 est, de plus, libre en rotation selon un axe B.
On note que les caractéristiques énoncées pour le moyen de fixation inférieur 115, dans la description précédente et suivante, sont également applicables au moyen de fixation supérieur 120 et inversement.
Dans des variantes (non représentées), les moyens de fixation inférieur et supérieur, 115 et 120, sont élastiquement déformables et configurés pour maintenir une surface principale plane du module photovoltaïque 105 sans déformation lorsque le système est soumis à des contraintes dynamiques.
On note que, lorsque le système photovoltaïque 100 est installé sur un terrain 102 exposé à des vents importants, un tel système photovoltaïque est déformé élastiquement. Notamment, le poteau 110 du système 100 est déformé élastiquement et selon une déformation non linéaire, telle que représentée à droite des figures 5 et 6.
On observe un poteau 110 d’un système 100 non déformé à gauche des figures 5 et 6, et un poteau 110 déformé élastiquement à droite des figures 5 et 6. La déformation du poteau 110 est réalisée notamment par une force exercée sur la surface principale du module 105. Une telle force est, par exemple, appliquée par le vent présent sur un terrain d’installation 102 en extérieur. Sur les figures 5 et 6, le vent est représenté par trois flèches horizontales en pointillé. Dans ces conditions, des contraintes mécaniques dynamiques sont appliquées au système 100.
Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en figure 5, le moyen de fixation inférieur 115 est libre en rotation selon un axe B perpendiculaire à l’axe A du poteau 110 et parallèle à la surface principale du module 105. Dans ces modes de réalisation, le moyen de fixation supérieur 120 est libre en translation selon l’axe A du poteau 110. Préférentiellement, le moyen de fixation supérieur 120 est, de plus, libre en rotation selon un axe C. On observe que le poteau 110 représenté en figure 5 comporte une rainure 111. Dans des variantes, telles que celle représentée en figure 6, le poteau 110 comporte une rainure supérieure 111 et un alésage inférieur (non représenté).
Par exemple, lorsque le poteau 110 est soumis à des contraintes mécaniques dynamiques, telles que représentées à droite des figures 5 et 6, le moyen de fixation inférieur 115 réalise un mouvement de rotation selon l’axe B. Le mouvement de rotation du moyen de fixation inférieur 115 selon l’axe B est représenté, en figures 5 et 6, par une double flèche inférieure en arc de cercle. Par ailleurs, le moyen de fixation supérieur 120 réalise un mouvement de rotation selon l’axe C et un mouvement de translation selon l’axe A. Le mouvement de rotation du moyen de fixation supérieur 120 selon l’axe C est représenté, en figures 5 et 6, par une double flèche supérieure en arc de cercle. Le mouvement de translation du moyen de fixation supérieur 120 selon l’axe A est représenté, en figures 5 et 6, par une double flèche droite et inclinée. On note que l’axe A, lorsque le poteau 110 est déformé, correspond à une tangente à l’arc de déformation formé par la rainure 111. Ainsi, par réalisation et coopération de ces trois mouvements, deux de rotation et un de translation, la surface du poteau 105 reste plane.
Dans des modes de réalisation, au moins un poteau 110 présente un profilé, 1101 , 1102, 1103, 1104, 1105, 1106 ou 1 107, transversal en forme de :
- triangle 1104, tel que représenté en figures 16 à 18 ;
- rectangle 1103, tel que représenté en figures 16 à 18 ;
- H symétrique 1102, tel que représenté en figures 16 et 17 ;
- H asymétrique 1105, tel que représenté en figure 17 ;
- H incliné (non représenté) ;
- croix 1101 , telles que représentées en figures 16 et 18 ;
- C 1107, tel que représenté en figure 17 ; - F (non représenté) ;
- T 1106, tel que représenté en figure 17 ;
- T incliné (non représenté) ;
-T incliné et décalé (non représenté) ; ou
- Z incliné (non représenté).
On note que le choix du profilé transversal du poteau 110, parmi les profilés transversaux cités précédemment, est réalisé en fonction, par exemple :
- de la résistance mécanique,
- des contraintes d’installation,
- d’une limitation des coûts de production et d’installation et/ou
- d’un ombrage vertical minimisé à l’arrière du module 105 lorsque le module 105 est bifacial.
Ainsi, la facilité d’installation et la résistance mécanique du système sont améliorées. De plus, le système 100 présente un ombrage vertical limité sur la face arrière du module 105. Lorsque le module 105 est bifacial, la production d’électricité est ainsi augmentée. Par ailleurs, lorsque le poteau 110 présente un des différents profilés transversaux cités précédemment et est au moins partiellement en matériau réfléchissant, une réflexion optimale de la lumière solaire sur le module photovoltaïque 105 est réalisée. Le gain de production électrique est donc augmenté. Enfin, lorsque le poteau 110 présente l’un de ces différents profilés transversaux, la compatibilité entre le poteau 110, les moyens de fixation supérieur et inférieur, 115 et 120, et le module 105, est augmentée. L’utilisation des moyens de fixation, 115 et 120, ainsi plus aisée.
Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en figure 2, les moyens de fixation supérieur et inférieur, 115 et 120, comportent un moyen d’assemblage intermédiaire 128. Par exemple, le moyen de fixation intermédiaire 128 est également appelé « bague ».
Dans ces modes de réalisation, le moyen d’assemblage intermédiaire 128 comporte une coulisse et le poteau 110 est un coulisseau. Notamment, lors de la présolidarisation du module photovoltaïque 105 au poteau 110, le poteau 110 et le moyen d’assemblage intermédiaire 128 forment une liaison glissière. Autrement dit, la coulisse du moyen d’assemblage intermédiaire 128 et le coulisseau formé par le poteau 110 forment une liaison glissière. Dans ces modes de réalisation, le module 105 est présolidarisé au poteau 110 par l’intermédiaire du moyen de fixation inférieur 115 par un mouvement de translation du moyen d’assemblage 128. Un tel mouvement est réalisé selon l’axe A du poteau 110. On note que le moyen d’assemblage 128 comporte une coulisse 111 et une partie 116 du poteau 110 forme un coulisseau. Lorsque le module 105 est présolidarisé et positionné à une hauteur prédéterminée, le moyen d’assemblage 128 est maintenu en position sur le poteau 110. Autrement dit, une surface du moyen d’assemblage 128 est en contact fixe avec une surface du poteau 110. Un tel contact fixe correspond à une solidarisation complète de la portion inférieure du module 105 au poteau 110. Notamment, le contact fixe élimine la liberté en translation du moyen de fixation inférieur 115 en fixant le moyen d’assemblage 128 à une hauteur de poteau 110 prédéterminée. Par exemple, le maintien du moyen d’assemblage 128 est réalisé par :
- un boulon 131 traversant le moyen d’assemblage 128 et le poteau 110 comportant respectivement un alésage, tel que représenté à droite de la figure 18 ; ou
- un boulon 131 traversant uniquement le moyen d’assemblage 128 comportant un alésage, l’extrémité de la vis du boulon 131 en contact avec le poteau 110 comprime ainsi le poteau 110. Ainsi, le maintien du moyen d’assemblage 128 est indépendant de la position des éventuels alésages du poteau 110.
Dans ces modes de réalisation, le moyen de fixation supérieur 120 est libre en translation et comporte un moyen d’assemblage intermédiaire 128. Notamment, trois variantes non limitatives d’un tel moyen d’assemblage intermédiaire 128 du moyen de fixation supérieur 120 sont représentées en figure 18. Le moyen d’assemblage intermédiaire 128 est configuré pour former une coulisse 111 autour d’au moins une partie 116 du poteau 110. On note que la partie 116 du poteau forme un coulisseau. Autrement dit, la coulisse 111 du moyen d’assemblage intermédiaire 128 et le coulisseau 116 du poteau 110 forment une liaison glissière.
Dans des modes de réalisation, tels que ceux représentés en figures 2 et 18, le moyen de fixation supérieur 120 est également libre en rotation. Notamment, le moyen de fixation supérieur 120 comporte le moyen d’assemblage intermédiaire 128 et un moyen de rotation intermédiaire 119. Le moyen d’assemblage intermédiaire 128 comporte un alésage et le moyen de rotation intermédiaire 119 comporte un arbre 118. L’alésage du moyen d’assemblage intermédiaire 128 et l’arbre 118 forment une liaison pivot. Autrement dit, le moyen de rotation intermédiaire 119 forme une liaison pivot avec le moyen d’assemblage intermédiaire 128. Dans des variantes, le moyen de rotation intermédiaire 119 forme une liaison pivot glissant avec le moyen d’assemblage intermédiaire 128.
Dans des variantes, telles que celle représentée en figure 3, le système photovoltaïque 100 comporte :
- un moyen de fixation inférieur 115 libre en rotation et
- un moyen de fixation supérieur 120 libre en translation et en rotation comportant un moyen d’assemblage intermédiaire 128. Les trois exemples d’un tel moyen d’assemblage intermédiaire 128, représentés en figure 18, sont également applicables à ces variantes. On note que le moyen de fixation 120 comporte également un moyen de rotation intermédiaire 119.
Dans des modes de réalisation, lorsque le terrain d’installation présente une surface plane, un même moyen de solidarisation intermédiaire 128 d’un moyen de fixation, 115 et/ou 120, est utilisé pour la fixation de deux modules photovoltaïques 105 au poteau 110. Autrement dit, chaque module photovoltaïque 105 est fixé à une surface du poteau 110, les deux surfaces de fixation étant distinctes.
Dans des modes de réalisation, les moyens de fixation inférieur 115 et supérieur 120 présentent des dimensions variables. Ces dimensions sont déterminées en fonction de la distance souhaitée entre le poteau 110 et le module 105. On note que l’augmentation d’une telle distance d’écartement limite l’ombrage du poteau 110 sur le module 105 notamment sur la face arrière. Un tel écartement est, par exemple, mis en œuvre lorsqu’un module photovoltaïque 105 bifacial et non-cadré est utilisé dans le système 100. Ainsi, la limitation des ombres projetées sur la surface principale du module photovoltaïque 105 améliore le gain de production électrique.
Dans des modes de réalisation, la surface principale, ou face avant, du module photovoltaïque 105 du système 100 est alignée à la surface avant délimitée par un poteau 110. Autrement dit, la surface principale du module photovoltaïque 105 n’est pas en retrait vis-à-vis de la surface avant délimitée par un poteau 110. Préférentiellement, la position des moyens de fixation inférieur et supérieur minimise les ombrages sur la face avant.
Dans ces modes de réalisation, l’exposition de la face avant du module photovoltaïque 105 aux rayonnements solaires est augmentée puisque les ombrages sont limités. On note que, lorsque le module photovoltaïque 105 est bifacial, cette exposition préférentielle de la face avant entraîne une projection d’ombres plus importante sur la face arrière. Cependant, le rendement de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique est supérieur pour la face avant du module 105 comparé à la face arrière du module 105. Ainsi, malgré la présence d’ombrage sur la face arrière du module 105, le gain de production électrique est amélioré par cette exposition préférentielle aux rayonnements solaires de la face avant du module 105.
On note que, lorsque la face avant du module est préférentiellement exposée aux rayonnements solaires, une telle solution est moins exigeante vis-à-vis de la bifacialité. Autrement dit, le positionnement du module photovoltaïque 105 n’est pas conditionné par la bifacialité. Ainsi, un choix plus important de modules photovoltaïques 105 est offert, incluant notamment des modules photovoltaïques 105 présentant un coût économique moins important.
Lorsque plusieurs systèmes photovoltaïques 100 présentant des rangées de modules 105 sont utilisés, les faces avant des modules 105 sont orientables selon un choix de performance du système. Par exemple, les faces avant des modules 105 sont orientées plein Est jusqu’à une orientation plein Ouest. Les orientations des rangées de modules 105 présentent donc un important degré de liberté. Ainsi, des profils électriques variés sont accessibles selon l’orientation des systèmes photovoltaïques et selon le choix de la surface des poteaux 110 à aligner à la face avant du module 105. Notamment, une telle flexibilité d’orientation est exploitée, par exemple, afin :
- d’adapter le système 100 aux contraintes spatiales inhérentes au terrain d’installation et/ou
- de positionner le système 100 de manière à diminuer l’exposition aux vents forts dominants.
Dans des variantes, lorsque le terrain d’installation est un terrain agricole, la flexibilité d’orientation est exploitée pour installer, par exemple des rangées en ligne droite du Sud au Nord. Cette installation est préférentiellement réalisée afin que le sol reçoive une quantité de lumière uniforme.
Dans des modes de réalisation, tels que ceux représentés en figure 1 à 6, le module photovoltaïque 105 du système photovoltaïque, 100, 200, 300 ou 400, est rectangulaire. Notamment, le module photovoltaïque 105 est orienté de manière à ce qu’un côté court du module 105 soit disposé en regard d’une surface 102 sur laquelle le système photovoltaïque est installé. Autrement dit, le module 105 est orienté en mode « portrait » par opposition au mode « paysage ». On note que la surface 102 est délimitée par le sol d’installation du système photovoltaïque, 100, 200, 300 ou 400. Dans des modes de réalisation, tels que celui représenté en figure 4, le système 100 comporte, de plus :
- au moins une traverse 401 , et
- au moins deux attaches 402 de la traverse.
Dans ces modes de réalisation, la traverse 401 est disposée sous le module 105. Dans cette configuration, le système photovoltaïque 400 est installé sur une surface 102 et le module est placé en regard d’une surface 102. La traverse 401 présentant des extrémités et chaque attache 402 est configurée pour fixer une extrémité distincte de la traverse 401 à un poteau 110. On note que, sur la figure 4, la traverse 401 est disposée et fixée entre au moins deux poteaux.
Dans ces modes de réalisation, lorsque le module photovoltaïque 105 est rectangulaire et présente deux côtés courts et deux côtés longs, le côté court du module photovoltaïque 105 repose donc le long de la traverse 401.
Ainsi, les risques de glissement du module photovoltaïque 105, selon un mouvement vertical descendant, sont limités, notamment lors de l’installation du système 100.
Plusieurs modes de réalisation sont possibles pour la forme du profilé transversal de la traverse 401 du système 400 représenté en figure 4. Ces différents modes de réalisation sont représentés en figures 19 et 20.
Dans des modes de réalisation, la traverse 401 du système 400 présente un profilé transversal en forme de :
- C, telle que représentée par les deux formes en haut de la figure 19 ; ou
- U inversé, telle que représentée par les trois formes bas de la figure 19.
Dans des modes de réalisation, tels que ceux représentés en figure 20, la traverse 401 comporte, de plus, un rebord supérieur en contact avec le module photovoltaïque 105 et un rebord inférieur configuré pour retenir des câbles électriques 404 reliés au module photovoltaïque 105. Préférentiellement, le rebord inférieur est une glissière. On note que le rebord inférieur est défini par une largeur et une hauteur.
Ainsi, les câbles électriques 404 sont protégés et orientés selon des contraintes d’utilisation du système photovoltaïque 100 prédéterminées.
Dans des modes de réalisation, tels que ceux représentés en figure 20, la largeur du bord inférieur de la traverse 401 représentée à gauche de la figure 20 est supérieure aux largeurs des bords inférieurs des traverses 401 représentées respectivement au milieu et à droite de la figure 20. On observe également que la hauteur du bord inférieur de la traverse 401 représentée à droite de la figure 20 est supérieure aux hauteurs des bords inférieurs des traverses 401 représentées respectivement au milieu et à gauche de la figure 20.
Préférentiellement, lorsque des modules 105 sont reliés en série, le câble positif des modules photovoltaïques 105 présente une longueur différente, inférieure ou supérieure, à la longueur du câble négatif des modules photovoltaïques 105. Ainsi, les connecteurs 403 entre les modules 105 sont protégés par la traverse 401 . Les modules 105 sont reliés en série dans une chaîne appelée « string », connue de la personne du métier. Autrement dit, le câble positif d’un premier module 105 est relié à un câble négatif d’un deuxième module 105 par l’intermédiaire d’un connecteur 403. Dans cette configuration, si le câble positif du premier module 105 présente une longueur égale à la longueur du câble négatif du deuxième module 105 alors le connecteur 403 de ces deux câbles 404 arrive au niveau du poteau 110. Une telle disposition du connecteur 403 est à éviter dans certains cas, notamment lorsque les câbles sont positionnés en bas des modules 105, c’est-à-dire au niveau du côté court disposé en regard du sol 102. En effet, dans ce cas, le connecteur 403 n’est pas protégé par la traverse 401. Ainsi, une différence de longueur entre le câble positif et le câble négatif permet d’éviter une telle disposition du connecteur 403 et permet donc une protection du connecteur 403 par la traverse 401 .
Dans des modes de réalisation, non représentés, la traverse 401 comporte au moins un orifice, ou une forme ajourée, présent sur le rebord supérieur ou sur un rebord arrière. On note que le rebord arrière de la traverse 401 est du même côté que la boîte de jonction du module photovoltaïque 105. L’orifice de la traverse 401 est configuré pour faciliter le passage des câbles électriques 404 du module photovoltaïque 105.
Dans des modes de réalisation (non représentés), une traverse 401 comprise dans le système 100 est configurée pour enserrer au moins partiellement un poteau 110.
Ainsi, le système présente une structure globale plus compacte, permettant ainsi de renforcer la stabilité de la structure.
Par exemple, la traverse 401 présente des évidements longitudinaux selon un axe parallèle aux axes B et C et/ou transversaux selon un axe perpendiculaire aux axes B et C. On note que de tels évidements sont configurés pour enserrer partiellement ou totalement un poteau 110.
Dans des modes de réalisation (non représentés), une attache de la traverse 401 comporte au moins une attache intermédiaire configurée pour compléter l’enserrement autour d’au moins un poteau 110. Ainsi, la fixation de la traverse aux poteaux est renforcée.
Dans des variantes (non représentées), une attache de la traverse 401 comporte au moins une attache intermédiaire en forme d’équerre comportant :
- une partie supérieure configurée pour être fixée à un poteau et
- une partie inférieure, perpendiculaire à la partie supérieure et au poteau, configurée pour supporter la traverse.
Ainsi, le support du module 101 est renforcé permettant de limiter les contraintes mécaniques dues à la gravité.
Notamment, lorsque le système 100 comporte deux poteaux et que deux équerres sont solidarisées respectivement à un poteau 110, les équerres sont des supports des extrémités d’une traverse 401 . On note que la solidarisation d’une équerre à un poteau 110 est réalisée par n’importe quel moyen connu de la personne du métier. Par exemple, la solidarisation est réalisée par un boulon configuré pour fixer le poteau 110 avec la partie supérieure de l’équerre.
Dans des modes de réalisation, tels que ceux représentés en figures 21 , la traverse 401 est au moins partiellement en matériau réfléchissant la lumière et présente un profilé transversal en forme de C. Sur la figure 21 , les rayons lumineux sont représentés par des flèches droites. On observe, par exemple, en figure 21 , un rayonnement lumineux indirect sur le module photovoltaïque 105. Le rayonnement lumineux indirect est la résultante du réfléchissement d’un ou plusieurs rayonnements lumineux appliqués directement sur une surface arrière de la traverse 401 réfléchissante.
Dans des modes de réalisation, tels que ceux représentés aux figures 1 à 6, le système photovoltaïque 100 ne comporte pas d’élément horizontal reliant deux poteaux, 110, par exemple une poutre, une traverse, un contreventement ou une entretoise, disposés au-dessus d’une portion du module 105 qui n’est pas en regard d’un sol d’installation. Autrement dit, aucun élément horizontal reliant deux poteaux, 110, n’est disposé au-dessus d’une portion du module 105 la plus éloignée du sol. Par exemple, lorsque le module est rectangulaire, le système 100 ne comporte pas d’élément horizontal reliant deux poteaux disposés au-dessus du côté court du module 105 qui n’est pas en regard d’un sol d’installation. Autrement dit, aucun élément horizontal reliant deux poteaux, 110, n’est disposé au-dessus du côté court du module 105 le plus éloigné du sol. On observe, sur la figure 22, une vue schématique d’un mode de réalisation optionnel du procédé 500 objet de la présente invention. Le procédé 500 d’installation d’un système photovoltaïque vertical déformable comporte :
- une étape de fixation 501 d’une extrémité d’au moins un poteau au sol,
- une étape de fixation 502 d’une traverse amovible au dit poteau,
- une étape de positionnement 503 d’un module photovoltaïque en appui sur la traverse,
- une étape de fixation 504 d’une partie inférieure du module au poteau par un moyen de fixation inférieure,
- une étape de fixation 505 d’une partie supérieure du module au poteau par un moyen de fixation supérieure et
- une étape de retrait 506 de la traverse amovible.
Notamment, chaque poteau présente un axe et chaque module photovoltaïque présente une face avant, dite « surface principale » du module, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques. On note que le plan est limité par les bords extérieurs des cadres, ou par les couches avant et arrière protégeant les modules lorsque le module ne présente pas de cadre. Les couches avant et arrière peuvent être en verre dans le cas de modules biverre, on note que d’autres matériaux sont également utilisables.
On note que chaque moyen de fixation est déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface du module. Par ailleurs, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieure et le moyen de fixation supérieure est déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen est déformable et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau.
Lors de l’étape de fixation 501 d’une extrémité du poteau au sol d’installation, le poteau est préalablement positionné de manière à différencier :
- une extrémité fixée ensuite au sol et
- une portion supérieure du poteau fixée ensuite à un module photovoltaïque.
Notamment, lors de l’étape de fixation 501 du poteau, le poteau est fixé au sol en utilisant n’importe quel moyen de fixation connu de la personne du métier.
Lors de l’étape de fixation 502 d’une traverse amovible, une telle traverse est fixée au poteau de manière réversible. Lors de l’étape de positionnement 503, le module est disposé de manière à être en appui sur la traverse. Ainsi, la traverse maintient la position du module lors des étapes de fixation, 504 et 505.
Lors des étapes de fixation, 504 et 505, le module est fixé au poteau par des moyens de fixation supérieur et inférieur. Le choix de la nature des moyens de fixation intermédiaire est conditionné par les libertés en rotation et/ou en translation nécessaire pour ces moyens. Dans des modes de réalisation, le moyen de fixation inférieur est libre en rotation et le moyen de fixation supérieur est au moins libre en translation. Préférentiellement, le moyen de fixation supérieur est également libre en rotation.
Dans des variantes, une partie d’un ou plusieurs moyens de fixation est présente sur le poteau. Autrement dit, le poteau est usiné de manière à comporter une partie d’un ou plusieurs moyens de fixation. Dans d’autres variantes, cette partie est fixée au poteau lors de l’installation du système sur le terrain d’installation. Par exemple, la partie du moyen de fixation est positionnée approximativement et maintenue dans la portion du poteau de montage final par notamment une butée basse et une butée haute.
Dans des variantes (non représentées), le procédé d’installation d’un système photovoltaïque vertical déformable comporte plusieurs étapes qui peuvent éventuellement se répéter :
- une étape de fixation d’une extrémité d’au moins deux poteaux au sol,
- une étape de fixation d’une traverse amovible aux dits poteaux,
- une étape de positionnement 503 d’un module photovoltaïque en appui sur la traverse,
- une étape de fixation d’une partie inférieure du module aux dits poteaux par un moyen de fixation inférieure,
- une étape de fixation d’une partie supérieure du module aux dits poteaux par un moyen de fixation supérieure et
- une étape de retrait de la traverse amovible.
Préférentiellement, les moyens du dispositif 100 sont configurés pour mettre en œuvre les étapes du procédé 500 et leurs modes de réalisation tels qu’exposés ci-dessus et le procédé 500 ainsi que ses différents modes de réalisation peuvent être mis en œuvre par les moyens du dispositif 100.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système photovoltaïque (100, 200, 300, 400) vertical déformable comportant au moins :
- un module photovoltaïque (105) présentant une face avant, dite « surface principale » du module, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques et
- un poteau (110) présentant un axe (A), caractérisé en ce qu’il comporte au moins :
- un premier moyen de fixation (115), appelé « moyen de fixation inférieur », d’une portion inférieure d’un module à un poteau, et
- un deuxième moyen de fixation (120), appelé « moyen de fixation supérieur », d’une portion supérieure dudit module audit poteau, chaque moyen étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire (B, C) à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur et le moyen de fixation supérieur étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation étant déformable et/ou au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module.
2. Système (100, 200, 300, 400) selon la revendication 1 , dans lequel chaque moyen (115, 120) est au moins libre en translation selon l’axe (A) du poteau (110) et/ou au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire (B, C) à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module (105), au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieur (115) et le moyen de fixation supérieur (120) étant au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen de fixation étant au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module.
3. Système (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel l’un des moyens de fixation (115, 120) parmi le moyen de fixation inférieur (115) et le moyen de fixation supérieur (120) est au moins libre en rotation selon l’axe Tl perpendiculaire (B, C) à l’axe (A) du poteau (110) et l’autre moyen de fixation est au moins libre en translation selon l’axe du poteau et au moins libre en rotation selon l’axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module.
4. Système (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel l’un des éléments parmi un moyen de fixation (115, 120) libre en rotation et le poteau (110) comporte un alésage (124) et l’autre un arbre (118), l’alésage et l’arbre formant une liaison pivot ou pivot glissant.
5. Système (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’un des éléments parmi un moyen de fixation (115, 120) libre en translation et le poteau (110) comporte une coulisse (111 ) et l’autre comportant un coulisseau (116), la coulisse et le coulisseau formant une liaison glissière ou pivot glissant.
6. Système (100, 200, 300, 400) selon la revendication 5, dans lequel le moyen de fixation (115, 120) libre en translation comporte un moyen d’assemblage intermédiaire (128), ledit moyen d’assemblage intermédiaire étant configuré pour former une coulisse (111 ) autour d’au moins une partie (116) du poteau (110).
7. Système (100, 200, 300, 400) selon la revendication 6, dans lequel le moyen de fixation (115, 120) libre en translation comportant un moyen d’assemblage intermédiaire (128) est libre en rotation et comporte, de plus, un moyen de rotation intermédiaire (119) formant une liaison pivot ou pivot glissant avec le moyen d’assemblage intermédiaire.
8. Système photovoltaïque (100, 200, 300, 400) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le module photovoltaïque est rectangulaire (105), le module étant orienté de manière à ce qu’un côté court du module soit disposé en regard d’une surface (102) sur laquelle le système photovoltaïque est installé.
9. Système photovoltaïque (400) selon l’une des revendications 1 à 8, qui comporte, de plus : - au moins une traverse (401 ) disposée sous le module (105) placé en regard d’une surface (102) sur laquelle le système photovoltaïque est installé et présentant des extrémités et
- au moins deux attaches (402), chaque dite attache étant configurée pour fixer une extrémité distincte d’au moins une dite traverse à un poteau (110), ladite traverse étant disposée et fixée entre au moins deux poteaux.
10. Procédé (500) d’installation d’un système photovoltaïque vertical déformable, caractérisé en ce qu’il comporte :
- une étape de fixation (501 ) d’une extrémité d’au moins un poteau au sol, chaque poteau présentant un axe,
- une étape de fixation (502) d’une traverse amovible à au moins un poteau,
- une étape de positionnement (503) d’au moins un module photovoltaïque en appui sur la traverse, chaque module photovoltaïque présentant une face avant, dite « surface principale » du module, parallèle au plan formé par les parties actives des cellules photovoltaïques,
- une étape de fixation (504) d’une partie inférieure dudit module audit au moins un poteau par un moyen de fixation inférieure déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module,
- une étape de fixation (505) d’une partie supérieure d’au moins un module audit au moins un poteau par un moyen de fixation supérieure déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau et parallèle à la surface principale du module, au moins un moyen de fixation parmi le moyen de fixation inférieure et le moyen de fixation supérieure étant déformable et/ou au moins libre en translation selon l’axe du poteau et l’autre moyen étant déformable et/ou au moins libre en rotation selon un axe perpendiculaire à l’axe du poteau, et
- une étape de retrait (506) de la traverse amovible.
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