CH717128B1 - Installation photovoltaïque modulaire. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un produit modulaire pour la réalisation d'installations photovoltaïques, en particulier en milieu alpin, comprenant une pluralité de modules photovoltaïques de base (15) plats de mêmes dimensions, chacun comprenant deux poteaux (31) parallèles, par exemple en bois, présentant une extrémité pour l'ancrage vertical à une fondation, un ou plusieurs panneaux photovoltaiques (21) disposés verticalement entre les poteaux (31), des fentes (18, 19) parallèles aux poteaux (31) permettant de lier deux modules de base (15) entre eux. L'invention se prête particulièrement à la réalisation de structures à vocation polyvalente, comme par exemple des labyrinthes solaires, des exposition solaires, des structures légères pour l'information ou l'accueil touristique.

Description

Domaine technique

[0001] La présente invention concerne un système modulaire permettant la conception, la réalisation, la modification, l'installation et l'entretien aisés de systèmes photovoltaïques en particulier, mais pas exclusivement, en milieu alpin.

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. Les installations solaires restent toutefois visuellement imposantes et occupent des surfaces imposantes. En dehors des toitures, il est difficile de trouver des locations pouvant accueillir des nouvelles installations.

[0003] Des études menées dans des localités de montagne ont mis en évidence le potentiel de certaines localités alpines pour la génération d'énergie photovoltaïque, en vertu de leur fort ensoleillement. Le milieu alpin présente toutefois des défis spéciaux, par exemple : • Les installations doivent supporter les rigueurs du climat de montagne ; • L'endroit idéal est souvent inaccessible avec des moyens lourds de transport et levage. • L'impact visuel doit être réduit, tout particulièrement dans les localités à vocation touristique. • Un usage polyvalent est souhaitable, et parfois requis par la loi et les règlements locaux.

Bref résumé de l'invention

[0004] Il y a dès lors un besoin d'un produit solaire permettant de réaliser des installations solaires de manière efficace, sans avoir recours à des moyens lourds de transport et levage, en harmonie avec l'esthétique traditionnelle des constructions alpines, et permettant un usage polyvalent.

[0005] Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen de l'objet des revendications annexées, et particulièrement par un système modulaire pour la réalisation d'installations photovoltaïques comprenant une pluralité de modules photovoltaïques de base15plats, de mêmes dimensions, chacun comprenant deux poteaux31parallèles présentant une extrémité pour l'ancrage vertical à une fondation, un ou plusieurs panneaux photovoltaïques bifaciaux21disposés verticalement entre les poteaux31, des fentes18,19parallèles aux poteaux31permettant de lier deux modules de base15entre eux.

[0006] Les revendications dépendantes portent sur des caractéristiques utiles et importantes, quoique pas essentielles au fonctionnement de l'invention, entre autres : la présence d'une traverse34orthogonale aux poteaux31; une fente supérieure18au-dessus de la traverse34et une fente inférieure19au-dessous de la traverse34, la fente supérieure18et la fente inférieure19étant alignées selon un axe vertical25équidistant des poteaux31.

[0007] Le matériau préféré pour la réalisation des poteaux31et de la traverse34est le bois, en harmonie avec l'esthétique traditionnelle des constructions alpines. D'autres choix sont toutefois possible. Le module de base peut être complété par des panneaux en bois41au-dessous de la traverse34, tandis que les panneaux photovoltaïques bifaciaux sont disposés au-dessus de la traverse34.

[0008] Les modules de base15permettent un usage polyvalent et permettent à eux seuls de réaliser une infinité de combinaison facilement modifiables. La versatilité du système peut être encore augmentée par des modules speciaux, tels que des modules de rallonge16, qui s'accroche en en porte-à-faux à un module photovoltaïque de base15et/ou par des modules en croix17, chacun correspondant à deux modules de base15liés entre eux, et comportant quatre poteaux31parallèles en carré.

[0009] Avantageusement, les modules de base15(et aussi les modules rallonge16et les modules en crois17) sont précablés et portent deux connecteurs62qui permettent de les relier simplement avec un module compatible adjacent. Si nécessaire, ils comportent également un réceptacle64, de préférence étanche à la pluie et à la neige, pouvant abriter un optimiseur et/ou un micro-onduleur.

[0010] Les fondations nécessaires à l'ancrage des modules sont, de préférence, réalisées par des modules identiques70, préinstallés sur le terrain selon un réseau régulier. Chaque module de fondation peut préférablement accueillir jusqu'à quatre poteaux de quatre modules photovoltaïques, et comporte des moyens de réglage pour mettre les panneaux à niveau, nonobstant les inégalités du terrain.

[0011] Un avantage important du système de l'invention est que les modules peuvent préconstruit en atelier et ensuite déplacés et installés dans un réseau de fondation réalisé sur le lieu choisi de manière très simple. Le poids de chaque module est tel qu'il peut, au besoin, être transporté et installé par deux ouvriers sans moyens mécaniques. Les opérations de manutention, replacement des modules défectueux, et réaménagement des installations sont aussi hautement facilités par la modularité du système.

[0012] Les modules du système photovoltaïque de l'invention permettent la réalisation de structures polyvalentes qui combinent la génération d'énergie photovoltaïque avec d'autres usages, comme par exemple des espaces ludiques, des expositions, des labyrinthes et ainsi de suite.

[0013] Cette divulgation utilise de manière équivalente les expressions „système“ et „installation“ pour désigner le produit revendiqué.

Brève description des figures

[0014] 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 de l'installation solaire de l'invention avec deux panneaux photovoltaïques ; les figures 2 et 3 illustrent un module d'extension avec un panneau photovoltaïque, conçu pour l'assemblage avec un module de l'invention tel qu'illustré par la figure 1 ; les figures 4 et 5 illustrent un module de l'installation solaire de l'invention avec quatre panneaux photovoltaïques ; la figure 6 montre un exemple d'installation combinant une pluralité de modules ; la figure 7 montre un module avec des éléments électroniques et d'interconnexion; les figures 8a 8b et 8c illustrent des fondations pour l'installation au sol du module photovoltaïque ; la figure 9 illustre une installation des modules de l'invention sur un terrain en pente, et des moyens de renforcements applicables à l'invention; les figures 10a à 10c montrent, en vue du haut, un terrain préparé pour l'installation d'un système modulaire photovoltaïque selon un aspect de l'invention et trois possibles disposition de modules photovoltaïques sur ce terrain.

Exemple(s) de mode de réalisation de l'invention

[0015] La figure 1 illustre un module photovoltaïque de base du système de l'invention. Le module15est plat et comporte deux poteaux verticaux31. Les poteaux31ont une extrémité inférieure libre pour l'ancrage vertical au sol. En installation, le module de base15est posé verticalement et porte deux panneaux photovoltaïques21entre les poteaux et au-dessous de la traverse34. Des essais ont montré que cette disposition permet une bonne récolte d'énergie lumineuse, indépendamment de l'orientation du module. En altitude, la neige au sol contribue aussi à l'éclairage diffus des panneaux photovoltaïques21. Les surfaces actives des panneaux photovoltaïques, ainsi que les surfaces des panneaux de bois41peuvent porter une décoration ou une écriture. Préférablement, les panneaux photovoltaïques21sont bifaciaux mais, dans des variantes non illustrées, le module 15 pourrait aussi comporter des panneaux avec une seule photovoltaïque face active, éventuellement mais pas nécessairement dos-à-dos avec un autre panneau à une face orienté dans la direction opposée.

[0016] Dans l'exemple illustré, les poteaux31sont reliés par la traverse horizontale34approximativement à mi-hauteur. Les panneaux photovoltaïques21sont arrangés verticalement au-dessous de la traverse34, et l'espace au-dessous de la traverse34est fermé par deux panneaux41, par exemple en bois. L'invention admet toutefois des variantes avec deux traverses de liaison, comme on le verra par la suite, ou d'autres dispositions.

[0017] Une caractéristique importante du module15est que les panneaux photovoltaïques21et les panneaux en bois41sont arrangés de façon à laisser deux fentes alignées18,19. La largeur des fentes18,19correspond à celle de la traverse34, en sorte qu'il est possible lier deux panneaux identiques entre eux, en faisant glisser la traverse d'un des panneaux dans la fente supérieure ou inférieure de l'autre panneau.

[0018] Dans l'exemple illustré, les fentes18et19sont alignés avec l'axe vertical25du module15(l'axe équidistant des deux poteaux31). Les assemblages de deux modules ont une disposition en croix, avec les modules à angle droit uni par l'axe25au milieu. Dans des variantes non illustrées mais possibles, les fentes18et19pourraient être proches d'une des extrémités du module, en sorte que deux modules assemblés auraient une disposition en „L“. Lorsque deux modules sont assemblés, les deux traverses34sont solidarisés à leur milieu par une cheville, un boulon, un encastrement, ou tout autre moyen de fixation approprié.

[0019] Le seul module plat15de la figure 1 permet de réaliser un nombre infini de combinaisons et structures. La versatilité du système de l'invention peut être encore augmentée par des modules spécialisés dont les figures 2 à 5 illustrent des exemples.

[0020] Les figures 2 et 3 montrent un module d'extension16qui peut être fixé en porte-à-faux à un module de base15. La double traverse38se fixe à la traverse34d'un module de base15par des boulons, ou des moyens de fixation équivalents.

[0021] Les figures 4 et 5 montrent un module préassemblé17équivalent à deux modules de base15croisés.

[0022] La figure 6 montre un exemple de labyrinthe qu'on peut réaliser en combinant modules de base15, rallonges16, et modules en croix17. Les structures en croix17peuvent être remplacés, de manière équivalente, par deux modules de base15croisés.

[0023] Avantageusement, comme la figure 7 l'illustre, les modules de l'invention comportent préférablement des connecteurs62, et des câbles65pour transmettre l'énergie générée par les panneaux photovoltaïques21à un module compatible adjacent. Si nécessaire, les modules peuvent aussi comporter un logement64pour des dispositifs électroniques, par exemple optimiseurs de charge, micro-onduleurs, ou autre.

[0024] Les fondations nécessaires à la fixation des modules au sol sont préférablement aussi réalisées par des modules70identiques ou similaires.

[0025] Les figures 8a à 8c illustrent trois variantes parmi plusieurs possibles. Avantageusement, les modules de fondation70sont implantés au sol suivant un réseau régulier en quinconce (visible sur la figure10) et chaque élément de fondation70permet de loger jusqu'à quatre poteaux de quatre modules différents. De cette façon, les modules photovoltaïques1,16,17peuvent être déplacés et réorganisés à loisir sans créer des nouvelles fondations.

[0026] Les exemples de fondation des figures 8a et 8b comportent des fourreaux métalliques32, préférablement en groupes de quatre, dans lesquels on peut glisser les poteaux des modules photovoltaïques. La forme carrée ou ronde correspond à celle des poteaux. La figure 9 illustre comment deux modules peuvent être installés sur les éléments de fondation70des figures 8a ou 8b, en utilisant des cales35pour compenser les inégalités du terrain. Les pieds de poteaux31peuvent être équipés de chaussettes métalliques (non représentés) ou plastiques, pour empêcher la dégradation du bois.

[0027] La figure 8c illustre une variante du module de fondation70avec des goupilles33qui interagissent avec des trous axiaux des poteaux31. D'autres variantes, par exemple comportant des étriers métalliques à visser sur les pieds des poteaux, sont aussi possible. Les éléments de fixation peuvent être englobés dans le béton, vissés directement dans le sol, ou fixés au sol par n'importe quel moyen approprié.

[0028] La figure 9 montre aussi des éléments de renfort et de liaison additionnel qu'on peut ajouter aux modules15pour le compléter ou le renforcer : On note la traverse additionnelle39et la fixation44entre les deux modules adjacents.

[0029] La figure10illustre une structure réalisable avec le système de l'invention. Un réseau régulier d'éléments de fondation70est réalisé préalablement dans le terrain. Les fondations70sont disposées sur le terrain en quinconce (soit dans un réseau carré régulier incliné de 45°), l'espacement entre deux fondations alignées verticalement ou horizontalement correspondant à la distance entre les poteaux31d'un module de base. Cette disposition est avantageuse car elle permet de réaliser une multiplicité d'arrangements, mais elle n'est pas la seule possible. Les modules photovoltaïques15et16de l'invention sont arrangés dans les fondations de manière à créer une structure voulue, par exemple un labyrinthe pour des activités ludiques, et une zone annexe fermée, pour des buts techniques, par exemple pour abriter un onduleur. Les fondations non utilisées peuvent être fermées par des capots.

[0030] Les figures 10b et 10c montrent des autres dispositions des mêmes modules photovoltaïques sur le même terrain. Les rangées rectilignes de la figure 10b facilite l'entretien, par exemple le fauchage, tandis que l'arrangement de la figure 10c est un tracé obtenu par les mêmes modules de la figure 10a, avec quelques variantes pour diversifier l'expérience des utilisateurs.

[0031] Le module de base 15, le module d'extension 16, et le module en croix 17 ont été ici décrits à titre d'exemple. L'invention n'est pas pourtant limitée à ces modes de réalisation spéciaux mais elle inclut toutes les variantes et équivalents impliqués par les revendications annexées. Entre autres, le système de l'invention peut inclure, en complément des modules de base avec deux panneaux photovoltaïques, aussi des modules dans lequel un ou deux panneaux supérieurs sont remplacés par des éléments passifs, par des panneaux en bois, ou par des panneaux publicitaires. Selon les opportunités, on pourrait aussi concevoir des modules avec trois, quatre, ou plus panneaux photovoltaïques. L'invention pourrait aussi prévoir des modules que, tout en restant compatibles avec le module de base, n'ont pas de fente centrale, et ne peuvent pas être croisés avec, mais seulement accolés à un autre module, des modules avec un toit, et beaucoup d'autres variantes.

Numéros de référence employés sur les figures

[0032] 15module photovoltaïque de base16module extension17module en croix21panneau photovoltaïque bifacial18fente supérieure19fente inférieure25axe31poteau32fourreau33tiges34traverse35cale38traverse double39renfort41panneau en bois44serrage62connecteur64installation électrique65câble68poignées70élément de fondation

Claims (10)

1. Produit modulaire pour la réalisation d'installations photovoltaïques comprenant une pluralité de modules photovoltaïques de base (15) plats de mêmes dimensions, chacun comprenant deux poteaux (31) parallèles présentant une extrémité pour l'ancrage vertical à une fondation, un ou plusieurs panneaux photovoltaïques (21) disposés entre les poteaux (31) et parallèles aux poteaux (31), des fentes (18,19) parallèles aux poteaux (31) permettant de lier deux modules de base (15) entre eux.

2. Produit selon la revendication précédente, dans lequel les panneaux photovoltaïques (21) sont bifaciaux.

3. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : les poteaux (31) sont reliés par une traverse (34) orthogonale aux poteaux (31), les modules photovoltaïques de base comprennent une fente supérieure (18) au-dessus de la traverse (34) et une fente inférieure au-dessous (19) de la traverse (34), la fente supérieure (18) et la fente inférieure (19) étant alignées selon un axe vertical (25) équidistant des poteaux (31).

4. Produit selon la revendication précédente, les poteaux (31) et la traverse (34) étant en bois.

5. Produit selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel les panneaux photovoltaïques bifaciaux sont disposés au-dessus de la traverse (34) et deux panneaux en bois (41) sont disposés au-dessous de la traverse (34).

6. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre un ou plusieurs modules photovoltaïques d'extension (16) pouvant être fixés en porte-à-faux à un module photovoltaïque de base et/ou un ou plusieurs modules photovoltaïques en croix (17) comprenant chacun quatre poteaux (31) parallèles.

7. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, les modules photovoltaïques de base (15) comprenant un ou plusieurs connecteurs électriques (62) pour transmettre l'énergie électrique générée par les panneaux photovoltaïques à un autre module photovoltaïque de base du produit.

8. Produit selon la revendication précédente, chaque module photovoltaïque de base (15) comprenant un optimiseur et/ou un micro-onduleur abrités dans un réceptacle étanche (64).

9. Produit selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant en outre des modules comprenant des panneaux publicitaires.

10. Installation photovoltaïque comprenant un produit modulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et un réseau régulier carré d'éléments de fondation identiques (70), chaque élément de fondation accueillant jusqu'à quatre poteaux de quatre modules photovoltaïques de base (15), les poteaux étant implantés verticalement.