Générateur photovoltaïque surélevé

La présente invention concerne le domaine des énergies renouvelables dans les zones rurales isolées et périurbaines, notamment l'Afrique de l'Ouest et les Caraïbes et propose un générateur photovoltaïque surélevé.

Les énergies renouvelables utilisent des flux d'énergies d'origine naturelle (soleil, vent, eau, croissance végétale, géothermie...). et constituent donc une alternative aux énergies fossiles. En effet, les énergies renouvelables sont inépuisables et autorisent une production décentralisée adaptée à la fois aux ressources et aux besoins locaux. Par ailleurs, elles préservent l'environnement car elles n'émettent pas de gaz à effet de serre, et n'entraînent ni risques majeurs, ni nuisances locales significatives.

De plus, dans les régions tels que l'Afrique de l'Ouest et les Caraïbes où le problème du développement s'avère crucial, l'énergie électrique se révèle très difficilement accessible. Les populations sont dispersées et pauvres. Le réseau électrique est limité, défaillant, voire inexistant. L'approvisionnement en carburant est difficile et onéreux. L'énergie photovoltaïque apporte donc une réponse adaptée à la problématique du développement dans les pays les plus défavorisés. Les générateurs photovoltaïques actuels comprennent au moins un panneau solaire ou module photovoltaïque convertissant le rayonnement solaire en courant continu permettant d'alimenter les appareils électriques soit directement soit via un onduleur qui transforme le courant continu issu des modules photovoltaïques en courant alternatif. Ces générateurs photovoltaïques comprennent également une batterie, protégée contre les surcharges ou les décharges profondes par un régulateur, qui stocke l'énergie de façon à ce qu'elle soit disponible en permanence. Pour une utilisation maximale de tels générateurs photovoltaïques, il est connu de poser sur le sol les panneaux solaires et d'orienter les panneaux solaires de tels générateurs photovoltaïques de façon optimale vers la source d'énergie

solaire. Dans les zones pauvres de tels équipements sont rapidement pillés ou vandalisés. Pour cette raison, il est souhaitable de disposer ces équipements en hauteur.

Il est connu dans l'art antérieur de construire une charpente métallique, souvent en treillis, pour permettre de maintenir et de surélever des panneaux solaires. Par ailleurs, les mâts utilisés pour ériger un dispositif sont très souvent longs à installer et composés d'un nombre important d'éléments qu'il est difficile de transporter, notamment dans ces zones rurales isolées et périurbaines. II est également connu dans l'art antérieur, un mât support composé de plusieurs éléments assemblables et sur lequel peut être assemblé une cuve aux dimensions variables. Le mât support est basculant par un système de levage entre une position horizontale et une position verticale et inversement. Mais, pour procéder à l'entretien de l'élément fixé en altitude, il est nécessaire d'abaisser ce mât en position horizontale ce qui entraîne des manipulations longues et peu pratiques.

La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un générateur photovoltaïque surélevé sur un mât support pourvu d'un système de levage du mât support pour élever le générateur photovoltaïque à une hauteur suffisante en le protégeant contre le vol et le vandalisme et d'un système d'inclinaison du ou des panneaux solaires du générateur photovoltaïque permettant le réglage de l'inclinaison et l'entretien manuel du ou des panneaux solaires sans manœuvre du mât support. Pour atteindre ce but, le générateur photovoltaïque comprend au moins un panneau solaire monté sur un mât support de façon articulée autour d'un axe d'articulation, le générateur photovoltaïque étant caractérisé en ce que le mât support est monté pivotant sur un socle prévu dans le sol par un système de levage adapté pour l'amener dans un plan de pivotement d'une configuration horizontale dite de montage à une configuration verticale dite de fonctionnement dans laquelle une embase du mât support est fixée au sol par un système de fixation et en ce qu'il comprend un système

d'inclinaison réglable à distance permettant de régler de manière fixe, sans nécessiter d'accéder à l'axe (31) d'articulation, l'inclinaison du panneau solaire selon une direction nord - sud une fois le mât support érigé.

Selon une autre particularité, le système d'inclinaison réglable à distance comporte des vis et des écrous antivol.

Selon une autre particularité, le panneau solaire est monté sur le dessus d'un cadre support, sensiblement centré par rapport à l'axe de symétrie du mât support, le cadre support étant constitué de profilés métalliques formant une structure de forme géométrique symétrique, et de deux profilés métalliques fixés perpendiculairement à un axe d'articulation du mât support.

Selon une autre particularité, le système d'inclinaison se compose de quatre jambes de force, la première extrémité des deux jambes de force sensiblement au nord du mât support est fixée respectivement à l'extrémité sensiblement au nord des deux profilés métalliques et la première extrémité des deux jambes de force sensiblement au sud du mât support est fixée respectivement à l'extrémité sensiblement au sud des deux profilés métalliques.

Selon une autre particularité, le mât support comporte deux platines positionnées sur le mât support perpendiculairement à l'axe d'articulation et ayant une pluralité de trous équidistants pour fixer dans un des trous de la platine respective par des vis et des écrous antivol, les deuxièmes extrémités des jambes de force pourvues de perçages.

Selon une autre particularité, les deux jambes de force sensiblement au sud du mât support forment un « V » de petite longueur et les deux jambes de force sensiblement au nord du mât support forment un « V » de plus grande longueur.

Selon une autre particularité, le panneau solaire est inclinable d'un angle au minimum égal à 5° et au maximum égal à 30°, lorsque le mât support est en configuration verticale.

Selon une autre particularité, le mât support comporte, à l'opposé de son extrémité de pivotement, sur l'embase un manchon orienté perpendiculairement à l'axe de pivotement du mât support.

Selon une autre particularité, le système de levage est constitué d'une flèche de manœuvre dont la base est insérée dans le manchon du mât support et au sommet de la flèche de manœuvre est guidé un câble inextensible, une première extrémité de ce câble étant fixée à un « Tirfor » fixé à un véhicule automobile, et une deuxième extrémité de ce câble étant fixée à une manille fixée sur le mât support. Selon une autre particularité, le socle est constitué d'une semelle de béton d'épaisseur faible dans laquelle sont noyées les tiges filetées, les tiges filetées solidarisées au sol constituant un ancrage efficace pour l'axe de pivotement et l'embase du mât support.

Selon une autre particularité, le panneau solaire est élevé à une hauteur moyenne d'environ 6 mètres pour protéger le générateur photovoltaïque contre le vol et le vandalisme.

Selon une autre particularité, le mât support peut être maintenu par des haubans ancrés au sol par une première extrémité et fixés au mât support par une deuxième extrémité, dans certaines conditions notamment le cas de vents forts.

La présente invention a également pour but de proposer une utilisation du générateur photovoltaïque selon l'invention.

Pour atteindre ce but, l'utilisation du générateur photovoltaïque surélevé est caractérisée en ce que le réglage à distance du système d'inclinaison réglable et fixe sert à effectuer le réglage de l'inclinaison du panneau solaire une fois le mât support érigé, et le nettoyage du panneau solaire.

Selon une autre particularité, l'érection du mât support est réalisée par le système de levage qui permet de faire pivoter le mât support et la flèche de manœuvre dans le plan de pivotement et autour de l'axe de pivotement sous l'effet de l'actionnement du « Tirfor » et du véhicule automobile.

Selon une autre particularité, le réglage de l'inclinaison du panneau solaire est réalisé par un opérateur habilité muni de clefs antivol, qui au moyen d'une échelle lui permettant d'accéder aux platines, peut régler les deuxièmes extrémités dans un des trous des jambes de force de la platine respective.

Selon une autre particularité, le nettoyage du panneau solaire est réalisé par un opérateur habilité muni de clefs antivol et nécessite une échelle pour permettre à l'opérateur habilité d'atteindre les platines et desserrer les vis et écrous antivol des jambes de force fixées aux platines de façon à ce que le panneau solaire prenne une position verticale qui permet à l'opérateur habilité positionné au sol de nettoyer le panneau solaire au moyen d'une perche d'une hauteur suffisante pour atteindre l'extrémité la plus haute du panneau solaire munie d'un balai.

Selon une autre particularité, le démontage du panneau solaire n'est réalisable que lorsque le mât support est en configuration horizontale, le mât support ayant pivoté de sa configuration verticale à une configuration horizontale au moyen du système de levage.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs dans lesquelles :

- la figure 1 représente une vue dans une direction nord - sud du générateur photovoltaïque selon l'invention dans sa configuration verticale ; - la figure 2 représente une vue dans une direction perpendiculaire à la direction nord - sud du générateur photovoltaïque selon l'invention dans sa configuration verticale ;

- la figure 3 représente le générateur photovoltaïque selon l'invention en configuration horizontale pourvu du système de levage du mât support ; - la figure 4 représente le générateur photovoltaïque selon l'invention en configuration verticale lors du réglage de l'inclinaison du panneau solaire ;

- la figure 5 représente le générateur photovoltaïque selon l'invention en configuration verticale lors de l'entretien du panneau solaire.

En référence aux figures 1 à 5, un générateur photovoltaïque destiné à la production d'électricité comprend au moins un panneau solaire (1) monté de façon articulé sur un mât support (3) et les éléments nécessaires à son fonctionnement. Dans l'exemple représenté, le générateur photovoltaïque possède 6 panneaux solaires (1) de marque « Photowatt » d'une puissance respective de 160 Watt. La puissance maximale du générateur photovoltaïque est ainsi d'environ 1000 Watt. Le ou les panneaux solaires (1) sont montés sur le dessus d'un cadre support (2) constitué par des profilés métalliques formant une structure de forme géométrique symétrique et sensiblement centré par rapport à l'axe de symétrie du mât support (3) afin d'équilibrer le ou les panneaux solaires (1) sur le mât support (3). Dans l'exemple représenté, le cadre support (2) est constitué par des profilés métalliques où quatre profilés métalliques en forme de L forment la structure rectangulaire du cadre support (2) à l'intérieur de laquelle des profilés métalliques en forme de L sont fixés parallèlement aux cotés de la structure rectangulaire permettant de recevoir les 6 panneaux solaires (1), les profilés métalliques étant assemblés au moyen de vis et d'écrous.

Le cadre support (2) est également constitué de deux profilés métalliques (21 , 22) fixés perpendiculairement à un axe d'articulation (31) sur le mât support (3). Ces profilés métalliques sont fixés en dessous du cadre support (2) au moyen de vis et d'écrou. En outre, les extrémités sensiblement au nord du mât support (3) et les extrémités sensiblement au sud du mât support (3) des deux profilés métalliques (21 , 22) sont pourvues de perçages pour permettre la fixation du système d'inclinaison. Dans l'exemple représenté, les deux profilés métalliques (21 , 22) sont en forme de L. Le mât support (3) est monté pivotant sur un socle (5) prévu dans le sol par un système de levage pour l'amener dans un plan de pivotement d'une configuration horizontale dite de montage à une configuration verticale

dite de fonctionnement dans laquelle une embase (32) du mât support (3) est fixé au socle (5) par un système de fixation, par exemple au moyen de boulons. L'embase (32) de ce mât support (3) est prévue pour reprendre les efforts exercés par le vent sur le ou les panneaux solaires (1). Il est à noter que dans certaines conditions, par exemple en cas de vents forts, le générateur photovoltaïque est prévu pour maintenir le mât support (3) en configuration verticale au moyen de haubans dont une première extrémité est fixée au sol et une deuxième extrémité fixée au mât support (3).

Le mât support (3) comporte un élément tubulaire (30) d'axe de symétrie (δ) permettant le passage des câbles nécessaires au fonctionnement du générateur photovoltaïque. A l'extrémité supérieure de l'élément tubulaire (30), l'axe d'articulation (31) est inséré perpendiculairement à l'axe de symétrie (δ) du mât support (3). Il est à noter que dans l'exemple représenté la longueur de l'axe d'articulation (31) est inférieure aux dimensions du cadre support (2) et est supérieure au diamètre de l'élément tubulaire (30). A une extrémité inférieure de l'élément tubulaire (30), l'embase (32) formant une équerre de pivotement avec l'élément tubulaire (30) comporte à l'opposé de l'extrémité de pivotement un manchon (322) orienté perpendiculairement à un axe de pivotement (321) du mât support (3) et servant pour le système de levage.

Le ou les panneaux solaires (1) sont montés de façon articulée sur le mât support (3) lorsqu'il se trouve en configuration horizontale dite de montage. Les extrémités de l'axe d'articulation (31) sont fixées au moyen de vis, d'écrou et de platines (20) sensiblement au milieu des deux profilés métalliques (21 , 22).

Le générateur photovoltaïque est également pourvu d'un système d'inclinaison réglable permettant de régler l'inclinaison du ou des panneaux solaires (1) autour de l'axe d'articulation selon une direction nord - sud une fois le mât support (3) érigé. Le système d'inclinaison se compose de quatre jambes de force (331 ,

332, 333, 334) percés à leurs extrémités pour permettre leurs fixations au

dispositif. Dans l'exemple représenté, les jambes de force (331, 332, 333, 334) sont des éléments tubulaires. La première extrémité des deux jambes de force (331 , 333) sensiblement au nord du mât support (3) est fixée respectivement à l'extrémité sensiblement au nord des deux profilés métalliques (21 ,22) au moyen de vis et d'écrou. La première extrémité des deux jambes de force (332, 334) sensiblement au sud est fixée respectivement aux extrémités sensiblement au sud des deux profilés métalliques (21 , 22) au moyen de vis et d'écrou.

Le mât support (3) comporte en outre deux platines (34, 35) positionnées sur le mât support (3) perpendiculairement à l'axe d'articulation (31). La première platine (34) est située sensiblement au nord du mât support (3) et la deuxième platine (35) est située sensiblement au sud du mât support (3). Les deux platines (34, 35) comportent une pluralité de trous pour fixer dans un des trous de la platine (34) ou (35) respective par des vis et des écrous antivol les deuxièmes extrémités des jambes de force (331 , 332, 333, 334). La deuxième extrémité des deux jambes de force (331 , 333) sensiblement au nord du mât support (3) est fixée dans un des trous de la première platine (34) et la deuxième extrémité des deux jambes de force (332, 334) sensiblement au sud du mât support (3) est fixée dans un des trous de la deuxième platine (35). Les trous sont réalisés à des distances égales selon une direction parallèle à l'axe de symétrie (δ) du mât support (3) pour permettre le réglage de l'inclinaison du ou des panneaux solaires (1). Dans l'exemple représenté, la première platine (34) est sensiblement positionnée en dessous de la demi-hauteur du mât support (3) et la deuxième platine (35) est sensiblement positionnée au dessus de la demi- hauteur du mât support (3). Par ailleurs, dans l'exemple représenté, une manille (44) est fixée sur le perçage le plus haut de la platine (35) servant pour le système de levage. Les deux jambes de force (332, 334) sensiblement au sud du mât support (3) forment un « V » de petite longueur et les deux jambes de force (331 , 333) sensiblement au nord du mât support (3) forment un « V » de grande longueur.

Le système d'inclinaison réglable permet de régler l'inclinaison du ou des panneaux solaires (1) selon une direction nord-sud lorsque le mât support (3) est en configuration verticale. En particulier, dans certains modes de réalisation, ce système d'inclinaison réglable est accessible à distance de l'axe d'articulation des panneaux. Par exemple, ce système pourra être accessible à proximité de la mi-hauteur du mât, comme représenté sur les figures. Ainsi, un opérateur chargé de l'entretien, par exemple muni d'une échelle de taille standard (environ 3 mètres par exemple), pourra accéder à ce système de réglage à distance pour régler de manière fixe l'inclinaison des panneaux solaires, sans que cette intervention ne nécessite que l'opérateur accède à l'axe d'articulation des panneaux (par exemple situés au sommet du mât). Ce réglage fixe de l'inclinaison permet de régler une fois pour toute, par exemple jusqu'à la prochaine intervention de l'opérateur, l'inclinaison des panneaux selon une inclinaison fixe choisie par exemple en fonction de l'environnement et de la position du générateur photovoltaïque. Le réglage des jambes de force (331 , 332, 333, 334) dans les différents trous des platines (34, 35) entraîne l'articulation du ou des panneaux solaires (1) sur le mât support (3) et provoque ainsi l'inclinaison du ou des panneaux solaires (1). Le ou les panneaux solaires (1) sont inclinables d'un angle au minimum égal à 5° et au maximum égal à 30°. On notera que les jambes de force forment moyens de consolidation maintenant solidement les panneaux dans le plan d'inclinaison choisi. Ces jambes de force pourront être remplacées par des haubans, notamment dans le cas où le mât est équipé de ces moyens de consolidation sur les faces Nord et Sud du mât, dans les exemples représentés. Ces jambes de force pourront également être formés par d'autres types de structures agencées pour maintenir solidement les panneaux solaires. De même, les platines de fixation pourront avoir diverses formes et les exemples représentés sont illustratifs et nullement limitatifs. Le terme « platine » est suffisamment générique pour désigner tout type de structure agencée pour une fixation réglable. Par exemple, de telles platines pourront simplement consister en des structures de fixation comme des œillets aux extrémités d'haubans, pour accueillir les vis et les écrous.

Pour élever le mât support (3) de sa configuration horizontale dite de montage à sa configuration verticale dite de fonctionnement, le générateur photovoltaïque est pourvu d'un système de levage. Le système de levage est mis en œuvre, une fois que le montage des différents éléments constitutifs du générateur photovoltaïque décrits précédemment est effectué comme le montre la figure 3, ce montage étant réalisé au moyen d'outillage simple et sans besoin de source d'énergie. Le système de levage est constitué d'une flèche de manœuvre (40) dont la base est insérée dans le manchon (322) du mât support (3). Au sommet de la flèche de manœuvre (40), est guidé un câble (41) inextensible dont une première extrémité de ce câble (41) est fixée à un « Tirfor » (42) (Marque déposée par TRACTEL S.A. pour désigner un élément de traction) lui même fixé à l'arrière d'un véhicule automobile (43), et dont une deuxième extrémité est fixée à la manille (44) fixée sur le mât support (3). Le socle (5), recevant l'embase (32) supportant la base du mât support (3) et de la flèche de manœuvre (40), est constitué d'une semelle de béton d'épaisseur faible dans laquelle sont noyées des tiges filetées (50) lorsque le béton est encore frais. Les tiges filetées (50) ainsi solidarisées au sol constituent un ancrage efficace pour l'axe de pivotement (321) et l'embase (32) du mât support (3). Il est à noter que pour protéger le générateur photovoltaïque du vol et du vandalisme, le système de fixation de l'embase (32) sur les tiges filetées (50) est équipé d'un système antivol de type écrous antivol.

Il est à noter que les écrous antivol utilisés dans l'invention pour protéger le générateur photovoltaïque contre le vol sont des écrous présentant une forme caractéristique qui ne peuvent être serrés ou desserrés qu'au moyen d'un outil de serrage approprié présentant la même forme caractéristique. De plus, le ou les panneaux solaires (1) sont élevés d'une hauteur suffisante, dans l'exemple représenté d'une hauteur d'environ 6 mètres, pour protéger le générateur photovoltaïque contre le vol et le vandalisme et d'une hauteur raisonnable pour pouvoir effectuer le nettoyage du ou des panneaux solaires (1). Les panneaux sont ainsi inaccessibles à un

Homme, même muni d'une échelle de taille standard et seule un échelle d'environ 5 mètres permettrait d'accéder aux panneaux. Cependant, le système de réglage à distance de l'inclinaison pourra être situé à une hauteur accessible à un Homme muni d'une échelle de taille standard, par exemple une hauteur d'environ 3 mètres accessible avec une échelle d'environ 2 mètres. Grâce à des écrous antivols du système de réglage à distance de l'inclinaison, le réglage fixe de l'inclinaison ne pourra pas être mis en péril par un Homme muni d'une échelle de taille standard qui ne serait pas habilité à accéder au générateur photovoltaïque à aux réglages de ce dernier. On comprend donc que l'invention permet une installation facile et sûre même dans des régions isolées. Le générateur photovoltaïque est ainsi protégé contre le vol, le vandalisme ou toute tentative de dérèglement de l'inclinaison des panneaux solaires. Dans une variante de réalisation combinant ces diverses sécurités, le générateur photovoltaïque possède un mât suffisamment haut pour que les panneaux solaires ne soient pas accessibles même à l'aide d'une échelle standard, mais le système de réglage reste accessible à l'aide d'une échelle standard et de clés permettant d'actionner la protection antivol du système de réglage (les vis et écrous antivols dans l'exemple décrit). Ainsi, le générateur aura pu être installé aisément dans une région isolée, avec une inclinaison des panneaux solaires choisie et un opérateur pourra facilement venir procéder à des mesures d'entretien à des périodes variées, sans qu'il n'y ait eu trop de risques de dégradation ou de vol du générateur photovoltaïque entre temps.

On décrira ci-après l'utilisation du générateur photovoltaïque selon l'invention qui vient d'être décrit.

L'érection du mât support (3) est réalisée par le système de levage décrit précédemment qui permet de faire pivoter la flèche de manœuvre (40) et le mât support (3) dans le plan de pivotement sous l'effet de l'actionnement du « Tirfor » (42) et du véhicule automobile (43). En référence à la figure 4, une fois le mât support (3) érigé c'est à dire en configuration verticale dite de fonctionnement, un opérateur habilité (8) est chargé de régler l'inclinaison du ou des panneaux solaires (1) pour le ou

les orienter de façon optimale vers le soleil. Pour ce faire, l'opérateur habilité (8) muni de clefs antivol grimpe sur une échelle (6) de façon à atteindre facilement les platines (34, 35) du mât support (3) et règle la deuxième extrémité des jambes de force (331 , 333) sensiblement au nord dans un des trous de la platine (34) et la deuxième extrémité des jambes de force (332, 334) sensiblement au sud dans un des trous de la platine (35). Dans l'exemple représenté, l'échelle (6) utilisée est une échelle d'une hauteur de 3 mètres.

Cette opération de réglage s'effectue sans besoin de manœuvrer le mât support (3), au moyen d'un outillage simple et à tout moment.

Par ailleurs, le générateur photovoltaïque étant soumis aux conditions climatiques des régions de l'Afrique de l'Ouest et des Caraïbes notamment au vent de sable et aux poussières, il est donc nécessaire d'effectuer un entretien du ou des panneaux solaires (1) à des fréquences variables, comme le montre la figure 5. Cet entretien peut être fait à tout moment par un opérateur habilité (8) lorsque le mât support (3) est en configuration verticale et nécessite une échelle (6) pour permettre à l'opérateur habilité (8) d'atteindre les platines (34, 35) et desserrer les vis et écrous antivol de façon à ce que le ou les panneaux solaires (1) prennent une position verticale. La position verticale du ou des panneaux solaires (1) permet à l'opérateur habilité (8) positionné au sol de nettoyer le ou les panneaux solaires (1) au moyen d'un outillage simple sans manœuvrer le mât support (3). L'outillage nécessaire pour l'entretien est une perche (7) d'une hauteur suffisante pour atteindre l'extrémité la plus haute du ou des panneaux solaires (1) type perche (7) utilisée par les colleurs d'affiches munie d'un balai. La perche (7) utilisée dans l'exemple représenté est une perche d'une hauteur de 5 mètres munie d'un balai.

Enfin, il est à noter que du fait de la hauteur élevée du ou des panneaux solaires (1), dans l'exemple représenté une hauteur de 6 mètres, le ou les panneaux solaires (1) ne peuvent être démontés que lorsque le mât support (3) est en configuration horizontale, configuration identique à celle du

montage. Ce démontage ne peut être effectué qu'au moyen du système de levage précédemment décrit.

Un des avantages de l'invention est que le générateur photovoltaïque surélevé sur un mât support (3), basculant d'une configuration horizontale dite de montage à une configuration verticale dite de fonctionnement via un système de levage, pourvu d'un système d'inclinaison permet d'élever le générateur photovoltaïque à une hauteur suffisante pour le protéger contre le vol et le vandalisme, et d'effectuer le réglage de l'inclinaison et l'entretien du ou des panneaux solaires (1) manuellement sans manœuvrer le mât support (3).

Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus.