WO2023248069A1 - Système photovoltaïque avec détection de proximité, intrusion, dégradation ou vol et procédé correspondant - Google Patents

Système photovoltaïque avec détection de proximité, intrusion, dégradation ou vol et procédé correspondant Download PDF

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WO2023248069A1
WO2023248069A1 PCT/IB2023/056212 IB2023056212W WO2023248069A1 WO 2023248069 A1 WO2023248069 A1 WO 2023248069A1 IB 2023056212 W IB2023056212 W IB 2023056212W WO 2023248069 A1 WO2023248069 A1 WO 2023248069A1
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WO
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photovoltaic
current
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measured
panels
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PCT/IB2023/056212
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Inventor
Lionel Perret
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Planair Sa
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    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18—Status alarms
    • H—ELECTRICITY
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    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
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    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/10—Supporting structures directly fixed to the ground

Definitions

  • Photovoltaic installations are already of significant importance and their number is still growing thanks, among other things, to the ever-lowering price of silicon photovoltaic panels and the ever-increasing need for renewable energy sources.
  • solar installations remain visually imposing and occupy large areas. Apart from roofs, it is difficult to find rentals that can accommodate new installations.
  • a photovoltaic installation comprising a plurality of flat vertical photovoltaic panels, preferably bifacial, each photovoltaic panel being associated with an electronic energy management module configured to measure a photovoltaic current generated by the photovoltaic panel and its temporal evolution, the installation comprising an alarm circuit configured to compare the measured photovoltaic current with an expected photovoltaic current and generate a proximity alarm on the basis of a difference between the photovoltaic current measured and the expected photovoltaic current.
  • the goals are also achieved by the method which is the subject of the corresponding category claim, namely a method for detecting proximity to a photovoltaic panel, comprising the measurement of a photovoltaic current generated by the panel, the comparison between the measured photovoltaic current and an expected photovoltaic current, generating an alarm based on a difference between the measured photovoltaic current and the expected photovoltaic current.
  • This detection mode can be advantageously combined with the subject of the main claim, or else be an independent invention, the subject of which is a system equipped for the detection of vandalism or theft of panels by monitoring a reverse electric current purposely injected into the panels, or a method of generating an alarm comprising injecting and measuring a reverse current through the photovoltaic panel when the photovoltaic module is in darkness, and activating the signal alarm when sudden variations are observed (on a time scale of a few minutes, 30 seconds, or a second, or a fraction of a second) of the measured reverse current.
  • Reverse current measurement can be obtained by networked optimizers or microinverters, as with previous variants.
  • Figure 1 illustrates a photovoltaic module according to the invention.
  • Figures 2A and 2B are two sections of the installation of Figure 2 which show devices for managing and guiding electrical cables
  • Figure 3 shows two photovoltaic modules assembled and cross-linked.
  • Figures 4-5 illustrate two methods used in the context of the invention to detect intrusions or approaches.
  • FIG. 1 shows a photovoltaic module 15 according to the invention, seen from the front.
  • the module comprises two vertical posts 31a, 31b connected by two crosspieces 32 and 34, one upper, between the tops of the posts, and the other lower, close and parallel to the ground.
  • the first crosspiece 32 and the second crosspiece 34 are placed vertically two photovoltaic panels 21, preferably bifacial, so that the photovoltaic module 15 is ready to generate electricity when installed vertically.
  • the photovoltaic panels 21 are preferably separated in the middle by a free space 18, essentially aligned with a vertical axis 25 equidistant from the posts 31a, 31b.
  • a free space 18 essentially aligned with a vertical axis 25 equidistant from the posts 31a, 31b.
  • the slot 18 is not centered symmetrically between the posts, for example with a slot attached to one of the two posts.
  • the invention also includes variants without free spaces, or with a free space adjacent to a posts 31a, 31b.
  • the number of photovoltaic panels per module is also not limited to two: each module can have one, two, three, four or any number of photovoltaic panels.
  • the management devices 80 and/or the charging connector 83 can be fixed to one of the posts 31a, 31b, or to one of the crosspieces 32, 34, for example.
  • the free space 18 between the panels can also be used for other devices, for example information panels, communication devices, energy meters or the like, as required.
  • the management devices 80 are preferably mounted on removable mounting bars 85 or other removable support, and can be moved during installation. As will be seen later, this allows, in certain variants of the invention, to nest two identical or cross-compatible modules. Module dimensions may vary depending on requirements. In a typical case, the width of a photovoltaic module 15 can be 2.4 m, including 0.3 occupied by the central slot 18.
  • the module 15 also includes a pre-installed electrical circuit 65 going from one post to the other, so as to be able to easily connect a plurality of juxtaposed compatible modules.
  • the electrical circuit 65 preferably runs along the second lower crosspiece 34.
  • Figure 2A shows an (optional) cable guiding and management system integrated into the crosspiece 34, in correspondence with section AA of Figure 2.
  • a guide 69 preferably metallic, is fixed under the crosspiece 34 and allows the guiding the conductors 65a, 65b from one end to the other of the latter.
  • Longitudinal partitions can be provided to separate the cables according to their function or their tension level. For example, 240V AC cables and low voltage DC cables, or communication cables. The number of compartments and partitions is not limited.
  • a cover 66 allows access, for example to allow maintenance operations.
  • the conductors 65a, 65b can be covered by covers 67, preferably metallic, visible in Figure 2B, in correspondence with section B-B of Figure 2.
  • the covers 67 protect and conceal the cables 65a and 65b and are removably fixed on the upper wedges 40.
  • the connection between one module and the other can provide connectors, in the covers 67 or in the guide 69.
  • the separation of the circuits at the post can take place using both front/rear sides, as shown, or through the partitions.
  • the posts are configurable to connect with the posts of identical or compatible modules, so as to construct alignments.
  • the post 13b on the right in the figure comprises a lower bracket 44 with a vertical axis 46.
  • the axis 46 is configured to engage in a cavity of corresponding shape in the post 13a of another module photovoltaic.
  • the collars 48 allow the modules to be joined together and can also be used as a handle for lifting.
  • Figure 2 illustrates an alignment of three photovoltaic modules 15 of the same dimensions and an extension module 16 of reduced width linked together as described above.
  • the slots 18 housing the management modules 80 are covered by covers 37 which serve to protect and conceal the modules 80, and can also have a noise-canceling function.
  • the central electrical elements 80 and the covers 37 can be entirely pre-assembled.
  • the covers 37 have openings to allow the use of the charging connectors.
  • wedges 40, 41 above and below the brackets 44 make it possible to compensate for unevenness in the ground.
  • the lower wedges 41 also integrate a conduit for the electrical circuit 65 mentioned above.
  • two juxtaposed posts share a common foundation 50. Foundations screwed directly into the ground, made of concrete, or any suitable means of foundation can be used.
  • FIG. 3 shows two identical photovoltaic modules linked in a cross.
  • the cylindrical cover 37 is partially transparent to reveal the energy management modules 80 inside.
  • the mounting bars 85 and the cover 37 are removable, so as to be able to install the electrical devices 80 only after the cross-connection of the modules 15, in the central empty space.
  • the crosspieces 32 have retractable elements 38 making it possible to create an opening and nest two modules. Other arrangements are, however, possible.
  • the photovoltaic modules of the invention allow the creation of a large number of structures, such as fences, car parks, shelters, etc. in which the photovoltaic modules act as barriers . In many cases, we want to monitor these structures and generate a proximity signal when a person approaches or tries to cross these barriers.
  • the photovoltaic current generated by a vertical solar panel is sensitive to the approach of people or opaque bodies. Under direct lighting conditions, the current is reduced approximately in proportion to the area of the shadow cast on the panel. In indirect lighting situations, we always observe a reduction in the light illuminance incident on the panels when an opaque body is close enough. Even in these cases, a drop in photovoltaic current is observed. We can also detect the approach of a person or opaque bodies by observing a drop in the electrical voltage at the terminals of the solar panel or in the electrical power generated.
  • the alarm server implements an algorithm which follows, with a fine temporal resolution (for example with a cadence of 5 minutes, 30 seconds, 1 second or less, depending on the technical possibilities of the optimizers or microinverters) the production of each panel or a panel chain with similar orientations and shading configurations.
  • a fine temporal resolution for example with a cadence of 5 minutes, 30 seconds, 1 second or less, depending on the technical possibilities of the optimizers or microinverters
  • the photovoltaic current generated can change not only following the approach of an intruder, but also for other accidental reasons. We can expect, for example, reductions in current caused by clouds passing in front of the sun, or shadows cast by distant bodies, such as buildings or trees, throughout the day. The same goes for the voltage or power generated.
  • the invention can compare the measured photovoltaic current with an expected photovoltaic current, namely the current which would be generated by a given photovoltaic panel under the conditions of illumination present at a moment, without anyone approaching. In this way false alarms generated, for example, by passing clouds are avoided. If a panel deviates from the average corrected for the possible adjustment, a one-off production anomaly can be detected, and the alarm can be triggered. The same approach applies to approach detection by comparing the expected voltage or photovoltaic power with that actually measured.
  • the method of the invention can also exploit the special temporal structure of the current signals caused by an approach. If on the one hand the clouds or the shadows cast on the panels following the apparent movement of the sun are gradual and have a considerable duration, the approach of a person is characterized by sudden and short-term variations, limited to a photovoltaic panel, or a limited group of adjacent panels. The installation will therefore be equipped to measure the current generated individually by each panel (or by each small group of panels) at time scales short enough to detect the shadow cast by the approach of a person. Typically, we seek a resolution of better than five minutes or better, preferably thirty seconds or, more preferably, 1 second or shorter.
  • the invention Compared to current monitoring systems, which focus on comparisons of chains, inverters or the installation in relation to a desired production in much longer time scales, for example hours or an entire day and the aim of which is not to detect proximity, but to check the proper functioning of the installation, the invention tries to detect rapid variations in the photovoltaic current caused by the approach of a person, by the degradation of the panel following vandalism, or even because the panel is disconnected.
  • the alarm circuit generates an alarm signal, for example, when the variation of the difference in a predetermined time interval exceeds a previously established threshold.
  • the invention can also use systems based on artificial intelligence, for example neural networks, trained especially for this purpose.
  • the time interval over which the variation of the current is measured can be set at 5 minutes, or one minute, 30 seconds, 20 seconds, 10 seconds, 5 seconds, one second or less.

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Abstract

Système photovoltaïque avec des fonctions de détection de proximité et/ou intrusion, par le monitorage du courant photovoltaïque ou d'un courant inversé injecté à dessein. Comporte des panneaux photovoltaïques reliés à des appareils de mesure capables d'enregistrer le courant photovoltaïque et/ou le courant inversé avec une résolution temporelle suffisante pour déceler un ombrage occasionné par l'approche d'une personne.

Description

Système photovoltaïque avec détection de proximité, intrusion, dégradation ou vol et procédé correspondant
Domaine technique
[0001] La présente invention concerne un système modulaire permettant l'entretien aisé de systèmes photovoltaïques, par la détection de dégâts, vols, ou d'obstruction sur un panneau photovoltaïque
Etat de la technique
[0002] Les installations photovoltaïques revêtent déjà une importance significative et leur nombre est toujours en croissance grâce, entre autres, au prix toujours plus faible des panneaux photovoltaïques en silicium et au besoin toujours croissant de sources d'énergie renouvelables. Les installations solaires restent toutefois visuellement imposantes et occupent des surfaces importantes. En dehors des toitures, il est difficile de trouver des locations pouvant accueillir des nouvelles installations.
[0003] On peut pallier ces inconvénients par des installations photovoltaïques polyvalentes qui combinent d'autres fonctions à la production d'énergie. Cela est parfois requis par la loi et les règlements locaux. Il y a dès lors un besoin d'un produit solaire permettant la réalisation d'installations solaires efficaces et économique. On connaît par exemple des installations de modules photovoltaïques verticaux utilisés pour délimiter des espaces, créer des clôtures, des parkings, en bordure des voies de communication, et ainsi de suite. Les panneaux photovoltaïques bifaciaux sont particulièrement adaptés à ces applications.
[0004] Les installations photovoltaïques à vocations polyvalente présentent toutefois des défis spéciaux. Entre-autres, beaucoup d'installations polyvalentes sont facilement accessibles, à la différence de celles en toiture. Il convient alors de protéger les panneaux des dégâts occasionnés par des collisions ou actes de vandalisme. Lorsque l'installation sert à délimiter et clôturer un lieu, il convient aussi de contrôler les accès non autorisés.
Bref résumé de l'invention
[0005] Il y a dès lors un besoin d'un produit solaire permettant de protéger des installations solaires accessibles au public et contrôler des accès, détecter la proximité d'intrus ou encore les vols ou les vandalismes qui dégradent les performances des panneaux photovoltaïques.
[0006] Ce buts sont atteints par l'objet des revendications annexées et notamment par une installation photovoltaïque comprenant une pluralité de panneaux photovoltaïques plats verticaux, préférablement bifaciaux, chaque panneaux photovoltaïque étant associé à un module électronique de gestion d'énergie configuré pour mesurer un courant photovoltaïque généré par le panneau photovoltaïque et son évolution temporelle, l'installation comprenant un circuit d'alarme configuré pour comparer le courant photovoltaïque mesuré avec un courant photovoltaïque attendu et générer un alarme de proximité sur la base d'une différence entre le courant photovoltaïque mesuré et le courant photovoltaïque attendu.
[0007] Les buts sont aussi atteints par le procédé qui est l'objet de la revendication de catégorie correspondante, soit un procédé de détection de proximité à un panneau photovoltaïque, comprenant la mesure d'un courant photovoltaïque généré par le panneau, la comparaison entre le courant photovoltaïque mesuré et un courant photovoltaïque attendu, la génération d'une alarme se basant sur une différence entre le courant photovoltaïque mesuré et le courant photovoltaïque attendu.
[0008] Par ce dispositif et procédé on peut détecter l'approche d'une personne (ou d'un véhicule ou d'un autre corps étendu) grâce à l'ombre portée sur le panneau ou, dans le cas d'éclairage diffus, la réduction de l'éclairement lumineux occasionné par l'approche d'un corps opaque. [0009] Les revendications auxiliaires introduisent des caractéristiques utiles et avantageuses, mais pas indispensables ou essentielles au fonctionnement de l'invention, par exemple une structure dans laquelle les panneaux photovoltaïques sont organisés en modules comportant chacun deux poteaux reliés l'un à l'autre par une première traverse et par une deuxième traverse orthogonales un, deux, ou plus panneaux photovoltaïques verticaux entre les poteaux avec un espace libre entre eux abritant les modules électroniques de gestion d'énergie, qui peuvent être couvert par un cache. L'espace libre vertical au milieu des panneaux permet d'accueillir un deuxième module photovoltaïque identique ou compatible à angle droit. Un circuit électrique entre les poteaux permet, avantageusement, de relier électriquement des modules photovoltaïques adjacents en chaîne, la résolution temporelle appropriée pour détecter des approches ou des intrusions : préférablement le courant photovoltaïque est mesuré avec une résolution meilleure de 5 minutes, préférablement meilleure que 30 secondes secondes, mieux, de 1 seconde environ. Dans le cadre de ce document, on peut considérer que la résolution temporelle de la mesure du courant et son taux d'échantillonnage comme des termes interchangeables.
[0010] Le courant photovoltaïque attendu est soit un courant photovoltaïque généré d'un panneau photovoltaïque identique loin de tout obstacle dans des conditions d'ensoleillement similaires, soit un courant photovoltaïque attendu issu d'une simulation. On peut limiter la génération du signal d'alarme seulement aux évènements dans lesquels la différence entre le courant photovoltaïque mesuré et le courant photovoltaïque attendu augmente brusquement dans un intervalle temporel prédéterminé.
[0011] La description et les revendications utilisent les termes "vertical" et "horizontal" pour indiquer l'orientation usuelle du module photovoltaïque lorsqu'il est installé. [0012] La description et les revendications se réfèrent à plusieurs endroits à un courant photovoltaïque. Ils existent cependant des optimiseurs configurés pour mesurer et transmettre la puissance photovoltaïque instantanée plutôt que le courant photovoltaïque instantané. Il faut comprendre qu'on pourrait utiliser la puissance photovoltaïque générée en lieu du courant photovoltaïque, sans changement significatifs. Dans le cadre de cette invention, ces deux quantités sont équivalentes et interchangeables.
[0013] L'orientation verticale et l'utilisation de panneaux bifaciaux, quoiqu'intéressants, ne sont pas non plus des caractéristiques essentielles. L'invention peut s'appliquer aussi à des installations photovoltaïques à développement horizontal. Dans ce cas, l'installation de l'invention peut détecter la présence de corps étrangers sur la surface des panneaux. Un exemple parmi d'autres est celui des installations solaires dans des parcs éoliens. L'alarme générée par l'invention peut signaler la chute d'oiseaux sur les panneaux. Cette divulgation couvrira seulement une installation modulaire de panneaux verticaux, dans un souci de concision. Il est entendu que cet exemple spécial n'est pas une limitation de l'invention, laquelle est définie par le libellé des revendications annexées.
[0014] La mesure du courant photovoltaïque permet de détecter la proximité d'une personne par la réduction du courant liée à l'ombre projetée ou, dans de conditions d'éclairage diffus, à la présence d'un corps opaque à proximité.
[0015] Lorsque l'éclairage naturel est insuffisant pour générer un courant photovoltaïque convenable, par exemple la nuit, on peut injecter un courant inversé dans les panneaux et monitorer ses variations. Ce mode de fonctionnement ne permet pas de détecter l'approche de personnes ou corps opaques, mais il permet de détecter des heurts avec les panneaux photovoltaïques, ainsi que la déconnexion ou le vol d'un panneau photovoltaïque. Le courant constant est interrompu soudainement lorsque le panneau est enlevé ou brisé. [0016] Ce mode de détection peut être combiné avantageusement avec l'objet de la revendication principale, ou bien être une invention indépendante, dont l'objet est un système équipé pour la détection de vandalismes ou vols de panneaux par le monitorage d'un courant électrique inversé injecté à dessein dans les panneaux, ou un procédé de générer une alarme comprenant l'injection et la mesure d'un courant inversé à travers le panneau photovoltaïque lorsque le module photovoltaïque est dans l'obscurité, et l'activation du signal d'alarme lorsqu'on observe des variations soudaines (à l'échelle temporelle de quelques minutes, 30 secondes, ou de une seconde, ou d'une fraction de seconde) du courant inversé mesuré. La mesure du courant inversé peut être obtenue par des optimiseurs ou des micro-onduleurs reliés en réseau, comme pour les variantes précédentes.
Brève description des figures
[0017] Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles :
La figure 1 illustre un module photovoltaïque selon l'invention.
La figure 2 illustre trois modules photovoltaïques installés l'un adjacent à l'autre.
Les figures 2A et 2B sont deux coupes de l'installation de la figure 2 qui montrent des dispositifs de gestion et guide des câbles électriques
La figure 3 montre deux modules photovoltaïques assemblés et liés en croix.
Les figures 4-5 illustrent deux procédés utilisés dans le cadre de l'invention pour détecter des intrusions ou des approches. Exemple(s) de mode de realisation de l'invention
[0018] La figure 1 montre un module photovoltaïque 15 selon l'invention, vu de face. Le module comporte deux poteaux verticaux 31a, 31b reliés par deux traverses 32 et 34, l'une supérieure, entre les sommets des poteaux, et l'autre inférieure, proche et parallèle au sol.
[0019] Dans l'espace délimité par les poteaux 31a, 31b, la première traverse 32 et la deuxième traverse 34 sont placés verticalement deux panneaux photovoltaïque 21, préférablement bifaciaux, en sorte que le module photovoltaïque 15 est prêt à générer de l'électricité lorsqu'il est installé verticalement.
[0020] Les panneaux photovoltaïques 21 sont préférablement séparés au milieu par un espace libre 18, essentiellement aligné avec un axe vertical 25 équidistant des poteaux 31a, 31b. On pourrait imaginer aussi des variantes dans lesquelles la fente 18 n'est pas centrée symétriquement entre les poteaux, par exemple avec une fente accolée à un des deux poteaux.
[0021] L'espace libre 18 entre les panneaux, si présent, permet de loger des dispositifs de gestion d'énergie 80, tel que des optimiseurs ou des micro-onduleurs. Dans une installation photovoltaïque polyvalente, en effet, on ne peut pas assurer que tous les panneaux photovoltaïques reçoivent le même rayonnement solaire. Il est opportun que chaque panneau dispose de ses propres dispositifs de gestion 80 configurés pour transmettre l'énergie générée à un circuit commun de manière optimale, même lorsque certains des panneaux sont moins illuminés, voire ombragés. On peut également utiliser l'espace 18 entre les panneaux solaires pour accueillir d'autres éléments techniques, comme un connecteur 83 pour la recharge de batteries.
[0022] Quoiqu'avantageux, il n'est pas indispensable de pourvoir un espace libre entre deux panneaux photovoltaïques. L'invention comprend aussi des variantes sans espaces libres, ou avec un espace libre adjacent à un des poteaux 31a, 31b. Le nombre de panneaux photovoltaïques par module n'est pas non plus limité à deux : chaque module peut comporter un, deux, trois, quatre ou n'importe quel nombre de panneaux photovoltaïques. Les dispositifs de gestion 80 et/ou le connecteur de recharge 83 peuvent être fixés à l'un des poteaux 31a, 31b, ou à l'une des traverses 32, 34, par exemple.
[0023] L'espace libre 18 entre les panneaux peut aussi être utilisé pour d'autres dispositifs, par exemple des panneaux d'information, des dispositifs de communication, des compteurs d'énergie ou autre, selon les besoins.
[0024] Les dispositifs de gestion 80 sont préférablement montés sur des barres de montage amovibles 85 ou un autre support amovible, et peuvent être déplacés lors de l'installation. Comme on le verra par la suite, cela permet, dans certaines variantes de l'invention, d'imbriquer deux modules identiques ou compatibles en croix. Les dimensions du module peuvent varier selon les besoins. Dans un cas typique, la largeur d'un module photovoltaïque 15 peut être de 2,4 m, dont 0,3 occupés par la fente centrale 18.
[0025] Le module 15 comporte également un circuit électrique préinstallé 65 allant d'un poteau à l'autre, en sorte de pouvoir connecter aisément une pluralité de modules compatibles juxtaposés. Le circuit électrique 65 court préférablement le long de la deuxième traverse inférieure 34.
[0026] La figure 2A montre un système (optionnel) de guidage et gestion de câbles intégré à la traverse 34, en correspondance avec la section A-A de la figure 2. Un guide 69, préférablement métallique est fixé sous la traverse 34 et permet le guidage des conducteurs 65a, 65b d'une extrémité à l'autre de cette dernière. Des cloisons longitudinales peuvent être prévues pour séparer les câbles selon leur fonction ou de leur niveau de tension. Par exemple, des câbles en CA à 240V et des câbles CC à basse tension, ou des câbles de communication. Le nombre de compartiments et de cloisons n'est pas limité. Un couvercle 66 permet l'accès, par exemple pour permettre les opérations de maintenance.
[0027] Entre deux modules photovoltaïques 15, les conducteurs 65a, 65b peuvent être couverts par des caches 67, préférablement métalliques, visibles sur la figure 2B, en correspondance avec la section B-B de la figure 2. Les caches 67 protègent et dissimulent les câbles 65a et 65b et sont fixées de manière amovible sur les cales supérieures 40. La liaison entre un module et l'autre peut prévoir des connecteurs, dans les caches 67 ou dans le guide 69. La séparation des circuits au niveau du poteau peut avoir lieu en utilisant les deux côtés avant/arrière, comme illustrés, ou par es cloisons.
[0028] Les poteaux sont configurables pour se connecter avec les poteaux de modules identiques ou compatibles, de façon à construire des alignements. Dans la variante représentée, le poteau 13b à droite sur la figure) comporte une équerre inférieure 44 avec un axe vertical 46. L'axe 46 est configuré pour s'engager dans une cavité de forme correspondante dans le poteau 13a d'un autre module photovoltaïque. Les colliers 48 permettent de solidariser les modules et peuvent servir aussi de poignée pour le levage.
[0029] La figure 2 illustre un alignement de trois modules photovoltaïques 15 de mêmes dimensions et un module de rallonge 16 de largeur réduite liés ensemble comme décrit ci-dessus. Les fentes 18 abritant les modules de gestion 80 sont couvertes par des caches 37 qui servent à protéger et dissimuler les modules 80, et peuvent avoir aussi une fonction antibruit. Pour cette application qui ne prévoient pas de liaisons en croix, les éléments centraux électriques 80 et les caches 37 peuvent être entièrement prémontées. Dans l'exemple illustré les caches 37 ont des ouvertures pour permettre l'utilisation des connecteurs de recharge.
[0030] Optionnellement, des cales 40, 41 au-dessus et au-dessous des équerres 44 permettent de compenser les inégalités du terrain. Préférablement, les cales 41 basses intègrent aussi une conduite pour le circuit électrique 65 mentionné auparavant. Avantageusement, deux poteaux juxtaposés partagent une fondation commune 50. On peut utiliser des fondations vissées directement dans le sol, en béton, ou n'importe quel moyen de fondation approprié.
[0031] La figure 3 montre deux modules photovoltaïques identiques liés en croix. Le cache cylindrique 37 est partiellement transparent pour laisser voir les modules de gestion d'énergie 80 à l'intérieur. En ce cas, les barres de montage 85 et le cache 37 sont amovibles, de façon à pouvoir installer les dispositifs électriques 80 seulement après la liaison en croix des modules 15, dans l'espace vide central. Les traverses 32 présentent des éléments escamotables 38 permettant de créer une ouverture et imbriquer deux modules. D'autres dispositions sont toutefois possibles.
[0032] Comme on l'a vu, les modules photovoltaïques de l'invention permettent la réalisation d'un grand nombre de structures, comme des clôtures, des parkings, des abris, ... dans lesquels les modules photovoltaïques font office de barrières. Dans bien de cas, on souhaite monitorer ces structures et générer un signal de proximité lorsqu'une personne s'approche ou essaie de franchir ces barrières.
[0033] On a constaté que le courant photovoltaïque généré par un panneau solaire vertical est sensible à l'approche de personne ou de corps opaques. Dans des conditions d'éclairage direct, le courant est réduit à peu près de façon proportionnelle à la surface de l'ombre portée sur le panneau. Dans de situation d'éclairage indirect, on observe toujours une réduction de l'éclairement lumineux incident sur les panneaux lorsqu'un corps opaque est assez proche. Même dans ces cas, on observe une baisse du courant photovoltaïque. On peut d'ailleurs déceler l'approche d'une personne ou de corps opaques aussi par l'observation d'une baisse de la tension électrique aux bornes du panneau solaire ou de la puissance électrique générée. [0034] Les dispositifs de gestion de l'énergie 80, par exemple des optimiseurs ou micro-onduleurs, sont équipés pour mesurer le courant photovoltaïque et/ou la tension électrique et/ou la puissance générés à chaque instant et peuvent transmettre cette information à un serveur central, configuré pour analyser ces variables et leur évolution dans le temps, détecter les approches des personnes et, le cas échéant, générer un signal d'alarme. Beaucoup d'optimiseurs ou micro-onduleurs ont une interface de données, par exemple une interface Ethernet ou sérielle, que l'on peut utiliser à ce but.
[0035] Le serveur d'alarme implémente un algorithme qui suit, avec une résolution temporelle fine (par exemple avec une cadence de 5 minutes, 30 secondes, 1 seconde ou inférieure, selon les possibilités techniques des optimiseurs ou micro-onduleurs) la production de chaque panneau ou d'une chaîne de panneau avec des orientations et des configurations d'ombrage similaire.
[0036] Le courant photovoltaïque généré peut changer non seulement à la suite de l'approche d'un intrus, mais aussi pour d'autres raisons accidentelles. On peut s'attendre, par exemple, à des réductions de courant occasionnées par des passages de nuage devant le soleil, ou bien à des ombres portées par des corps lointains, tels que des bâtiments ou des arbres, au fil de la journée. De même pour la tension ou la puissance générées.
[0037] La description qui suit fera référence à une mesure du courant photovoltaïque uniquement, par souci de concision. Il ne faut pourtant pas interpréter cela comme une limitation de l'invention. Les exemples qui suivront s'étendent naturellement au cas ou la grandeur électrique dont la variation signale l'approche d'une personne ou d'un corps opaque est une tension aux bornes du panneau photovoltaïque ou bien une puissance électrique générée par le panneau photovoltaïque. [0038] Pour discriminer entre les changements de courant photovoltaïques accidentels et les approches de personnes, l'invention peut comparer le courant photovoltaïque mesuré avec un courant photovoltaïque attendu, à savoir le courant qui serait généré par un panneau photovoltaïque donné dans les conditions d'éclairement présent à un instant, sans approche de personne. De cette manière on évite des fausses alarmes générées, par exemple, par un passage de nuages. Si un panneau s'écarte de la moyenne corrigée de l'ajustement éventuel, une anomalie de production ponctuelle peut être détectée, et l'alarme peut être déclenché. La même approche s'applique à la détection de l'approche par la comparaison de la tension ou de la puissance photovoltaïque attendue avec celle réellement mesurée.
[0039] Le courant photovoltaïque attendu peut être le résultat d'une mesure, par exemple peut être obtenu en mesurant le courant généré par un panneau photovoltaïque de référence, identique ou similaire, ayant la même orientation. Lorsqu'une installation comprend une pluralité de panneaux identiques avec la même orientation, ils peuvent servir mutuellement de référence.
[0040] Par ailleurs, on peut aussi avoir des installations photovoltaïques avec des panneaux à différentes hauteurs. Les panneaux situés en hauteur peuvent alors être utilisés comme référence, car ils seront peu affectés par l'approche de personnes. L'invention peut en ce cas extrapoler la sortie d'un panneau situé en hauteur pour obtenir un courant/tension/puissance photovoltaïque attendu pour un panneau situé au niveau du sol, et détecter de cette façon l'approche d'une personne ou d'un corps opaque à ce dernier.
[0041] La figure 4 illustre, de manière idéalisée, un procédé de détection de proximité tel que décrit et revendiqué. L'étape 93 est la mesure, pour un panneau photovoltaïque donné, du courant photovoltaïque lp (ou, de manière équivalente, de la puissance photovoltaïque instantanée). Ce courant est comparé avec le courant attendu ls (étape 95) et le test 97 génère le cas échéant un signal d'alarme 100.
[0042] Le courant photovoltaïque attendu peut être également le résultat d'un calcul ou d'une simulation, qui utilise comme variables d'entrée une ou plus parmi : l'heure, la position du soleil, la couverture nuageuse, les courants photovoltaïques générées par tous les panneaux photovoltaïques de l'installation à un instant donnée, ou des données de capteurs environnementaux, tels que des sondes d'irradiation. On peut alors détecter avec une excellente fiabilité les variations anormales de courant. Dans une variante simplifiée le courant attendu peut être un courant moyen déterminé a priori.
[0043] L'algorithme peut établir un profil de référence pour chaque panneau (ou groupe de panneaux) sur la base des données historiques, des jours ou éventuellement des années précédentes, et l'ajuster par rapport aux données environnementaux, par exemple la sortie d'une sonde d'irradiation.
[0044] Le procédé de l'invention peut aussi exploiter la structure temporelle spéciale des signaux de courant occasionnés par une approche. Si d'une part les nuages ou les ombres portées sur les panneaux à la suite du mouvement apparent du soleil sont graduelles et ont une durée considérable, l'approche d'une personne est caractérisée par des variations soudaines et de courte durée, limitées à un panneau photovoltaïque, ou bien à un groupe limité de panneaux adjacents. L'installation sera donc équipée pour mesurer le courant généré individuellement par chaque panneau (ou par chaque petit groupe de panneaux) à des échelles de temps suffisamment courtes pour détecter l'ombre portée par l'approche d'une personne. Typiquement, on cherche une résolution de meilleure que cinq minutes ou mieux, préférablement de trente secondes ou, plus préférablement, de 1 seconde ou plus courte. [0045] Par rapport aux systèmes courants de suivi, qui s'intéressent à des comparaisons des chaînes, des onduleurs ou de l'installation par rapport à une production souhaitée dans des échelles de temps bien plus longues, par exemple des heures ou une entière journée et dont le but n'est pas de détecter une proximité, mais de vérifier le bon fonctionnement de l'installation, l'invention essaye de détecter les variations rapides du courant photovoltaïque causés par l'approche d'une personne, par la dégradation du panneau suite à un vandalisme, ou encore parce que le panneau est déconnecté. On peut concevoir plusieurs façons de qualifier une variation de courant comme "rapide", dans l'invention. Le circuit d'alarme génère un signal d'alarme, par exemple, lorsque la variation de la différence dans un intervalle temporel prédéterminé dépasse un seuil établi préalablement. De manière équivalente, on peut utiliser des filtres numériques, analogiques, ou une infinité de circuits électroniques capables de comparer le courant photovoltaïque avec le courant attendu et générer une alarme lorsqu'il y a une variation soudaine de leur différence. L'invention peut utiliser aussi des systèmes basés sur une intelligence artificielle, par exemple des réseaux de neurones, entraînés spécialement à ce but. L'intervalle temporel sur lequel l'on mesure la variation du courant peut être fixé à 5 minutes, ou une minute, 30 secondes, 20 secondes, 10 secondes, 5 secondes, un second ou moins.
[0046] On peut mettre à point la sensibilité de l'algorithme par un procédé de calibration, par exemple en créant de manière volontaire des ombrages. La calibration est préférablement indépendante pour chaque panneau. On peut aussi avoir des calibrations spéciales pour différents moments de la journée et des saisons pour améliorer la fiabilité de l'algorithme. On peut également utiliser des systèmes d'intelligence artificielle, entraînées pour générer le courant photovoltaïque attendu par chaque panneau à tout moment, sur la base de toutes les variables d'entrée disponibles.
[0047] Selon les résultats, on peut estimer des éléments comme la taille ou la nature de l'objet proche, et répartir les alarmes selon des classes prédéfinies. En comparant les signaux provenant de panneaux adjacents on peut également détecter le mouvement, ou la vitesse de l'objet, et adapter la réponse automatique générée.
[0048] Pendant le fonctionnement, grâce au suivi fin de la puissance générée par panneau et sa comparaison par rapport aux profils références, il est ainsi possible d'identifier une anomalie de production et alors la présence d'un objet ou d'une personne à proximité de la clôture, par l'ombrage direct ou indirect crée : détection d'une anomalie de production par rapport à la référence, et comparaison aux éventuelles anomalies standardisées pour en identifier l'ampleur.
[0049] L'algorithme transmet alors une alarme dédiée au système de monitoring en identifiant si possible le type d'obstacle, dans tous les cas le panneau, et donc le site de l'ombrage surveillé.
[0050] Il est ainsi possible de détecter une personne, une personne escaladant la barrière, un dégât au panneau, un vol du panneau, une affiche, un animal (un chevreuil/sanglier/chien qui souhaiterait passer ou notamment un oiseau qui aurait été blessé dans un mode horizontal aussi utile pour l'innovation des éoliennes solaires)
[0051] En identifiant un déplacement de l'anomalie de production sur les panneaux contigus, il est possible de détecter et discriminer également un mouvement d'objet (engin agricole ou d'entretien, personne, animal)
[0052] En cas de panneaux au bord d'une rue ou trottoir, il est possible de désactiver spécifiquement la détection de certains panneaux.
[0053] Les inventeurs ont vérifié qu'un panneau solaire peut supporter un courant inversé considérable sans dommage. Il est possible d'appliquer un léger courant inversé, ou un potentiel inversé, même la nuit pour valider l'intégrité de la chaîne électrique reliée par les modules solaires. Le courant inversé sera mesuré et monitoré avec une résolution temporelle fine (par exemple avec une cadence de 5 minutes, préférablement 30 secondes, mieux, de 1 seconde environ). Cela peut se faire par les mêmes optimiseurs ou micro-onduleurs mentionnés plus haut.
[0054] Le monitoring fin du courant passant dans les panneaux permet d'identifier une modification de la résistance (dégât à un panneau) ou un circuit ouvert (vol ou détérioration majeure du panneau).
[0055] La figure 5 illustre, de manière idéalisée, un procédé de détection de proximité tel que décrit et revendiqué. L'étape 92 est la mesure, pour un panneau photovoltaïque donné, du courant inversé . Un changement soudain vers une valeur anormale du courant inversé, éloignée du valeur nominal du courant inversé du panneau, est considérée comme une indication qu'un panneau photovoltaïque a été endommagé ou volé, et génère une alarme (étape 94).
[0056] Ce procédé de détection basé sur le courant inversé intervient uniquement en cas de vol ou brisure du panneau ou, tout au plus, lors d'un choc assez fort sur le panneau pour affecter, au moins momentanément, le courant inversé. En revanche, il est efficace aussi la nuit et dans l'obscurité.
Il peut être combiné à la détection basée sur le monitorage du courant photovoltaïque, ou bien utilisé seul.
Numéros de référence emplovés sur les fiqures
[0057]
15 module photovoltaïque
16 module réduit
18 espace, fente
21 panneau photovoltaïque
25 axe vertical
31a, b poteau
32 première traverse 34 deuxième traverse 37 cache 38 fermeture escamotable' 40 cale haute 41 cale basse 44 équerre 46 axe 48 colliers 50 fondation à vis 65 circuit électrique 65a câbles 65b câbles 66 couvercle 67 cache
69 guide-câbles 80 dispositif de gestion d'énergie 83 borne de recharge 85 support 89 câble de recharge 92 mesure du courant inversé 93 mesure du courant ou de la puissance photovoltaïque 94 comparaison avec la valeur attendue 95 comparaison avec la valeur attendue 96 test 97 test 100 alarme

Claims

Revendications
1. Installation photovoltaïque avec détection de proximité, intrusion, dégradation ou vol, comprenant une pluralité de panneaux photovoltaïques (15), chaque panneaux photovoltaïque étant associé à un module électronique (80) de gestion d'énergie configuré pour mesurer un courant photovoltaïque (Ip) généré par le panneau photovoltaïque (15) et son évolution temporelle, l'installation comprenant un circuit d'alarme configuré pour comparer le courant photovoltaïque mesuré avec un courant photovoltaïque attendu (Is) et générer une alarme sur se basant sur une différence entre le courant photovoltaïque mesuré (Ip) et le courant photovoltaïque attendu (Is).
2. Installation photovoltaïque selon la revendication précédente, dans laquelle le circuit d'alarme est configuré pour détecter des variations du courant photovoltaïque (Ip) avec une résolution temporelle meilleure que 5 minutes, préférablement meilleure que 30 secondes, plus préférablement une résolution temporelle d'une seconde ou moins, et le signal d'alarme est généré lorsque la différence entre le courant photovoltaïque mesuré et le courant photovoltaïque attendu augmente dans un intervalle temporel prédéterminé.
3. Installation photovoltaïque selon l'une des revendications précédentes, les panneaux photovoltaïques (15) étant organisés en modules comportant chacun deux poteaux (31a, 31b) parallèles reliés l'un à l'autre par une première traverse (32) et par une deuxième traverse (34) disposés orthogonalement aux poteaux (31a, 31b) un, deux, ou plus panneaux photovoltaïques (21) disposés verticalement dans un espace délimité par les poteaux (31a, 31b), les modules électroniques de gestion d'énergie étant abrités dans un espace libre (18) entre deux panneaux photovoltaïques (21) et couvert par une cache (37).
4. Installation photovoltaïque selon la revendication précédente, dans laquelle l'espace (18) d'un premier module photovoltaïque est aligné avec un axe vertical (25) équidistant des poteaux (31a, 31b) et permet d'accueillir un deuxième module photovoltaïque identique ou compatible formant un angle droit avec le premier module photovoltaïque.
5. Installation photovoltaïque selon l'une des revendications précédentes, comprenant un circuit électrique (65) entre les poteaux (31a, 31b) permettant de relier électriquement un module photovoltaïque adjacente.
6. Installation photovoltaïque selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les panneaux photovoltaïques (21) sont verticaux et/ou bifaciaux.
7. Installation photovoltaïque selon l'une des revendications précédentes, configurée pour injecter et mesurer un courant inversé à travers le panneau photovoltaïque lorsque le module photovoltaïque est dans l'obscurité, et pour activer le signal d'alarme lorsqu'on observe des anomalies du courant inversé mesuré.
8. Procédé de détection de proximité ou intrusion, comprenant la mesure d'un courant photovoltaïque généré par un panneau photovoltaïque, la comparaison entre le courant photovoltaïque mesuré et un courant photovoltaïque attendu, la génération d'une alarme se basant sur une différence entre le courant photovoltaïque mesuré et le courant photovoltaïque attendu.
9. Le procédé de la revendication précédente, dans lequel le courant photovoltaïque attendu est soit un courant photovoltaïque généré d'un ou plusieurs panneaux photovoltaïques de référence dans des conditions d'ensoleillement similaires, soit un courant photovoltaïque attendu issu d'une simulation ou d'un calcul.
10. Le procédé de l'une des revendications 8 et 9, dans lequel le courant photovoltaïque est mesuré avec une résolution temporelle meilleure que 5 minutes, préférablement meilleure de 30 secondes, plus préférablement de 1 seconde ou moins, et le signal d'alarme est généré lorsque la différence entre le courant photovoltaïque mesuré et le courant photovoltaïque attendu augmente dans un intervalle temporel prédéterminé.
11. Le procédé de l'une quelconque des revendications de 8 à 10, comprenant l'injection et la mesure d'un courant inversé à travers le panneau photovoltaïque lorsque le module photovoltaïque est dans l'obscurité, et l'activation du signal d'alarme lorsqu'on observe des anomalies du courant inversé mesuré.
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