Titre de l’invention : Système solaire

[1] La présente invention concerne un système solaire et plus particulièrement un système solaire destiné à être installé dans une zone de cultures, par exemple un

5 champ.

[2] Les fermes photovoltaïques comprenant une grande quantité de panneaux photovoltaïques configurés pour alimenter un réseau électrique sont très développées notamment dans des zones rurales voire désertiques. Cependant, de telles fermes photovoltaïques tendent à rentrer en compétition avec les autres0 usages du sol, notamment les cultures, et le transport de l’énergie électrique produite dans ces fermes jusqu’à des zones d’habitation peut être difficile et entraîne des pertes importantes.

[3] Par ailleurs, les zones rurales et notamment les fermes agricoles peuvent avoir des besoins énergétiques importants notamment pour alimenter les équipements5 agricoles, les industries locales (industries agroalimentaires...), les communautés locales ou les bornes de charge électrique locales. Avec le changement climatique, il devient également crucial de protéger les cultures des aléas climatiques comme le froid ou les fortes chaleurs afin d’éviter des pertes de production importantes en cas de conditions météorologiques difficiles.0 [4] Afin de surmonter au moins partiellement ces inconvénients, la présente invention vise à permettre l’implantation de panneaux solaires dans des zones agricoles sans supprimer les cultures et à limiter le transport de l’énergie produite par les panneaux solaires.

[5] A cet effet, l’invention a pour objet un système solaire comprenant : 5 - une ombrière solaire configurée pour être disposée dans une zone de cultures, ladite ombrière solaire comprenant au moins un panneau solaire configuré pour produire de l’énergie,

- une unité de stockage de l’énergie produite par le panneau solaire.

[6] L’utilisation d’une ombrière solaire dans une zone de cultures permet de0 produire de l’énergie tout en préservant au moins partiellement la zone de cultures. De plus, l’utilisation d’une unité de stockage associée à l’ombrière solaire permet de pouvoir utilisée l’énergie produite aux moments voulus et ainsi multiplier les utilisations possibles de l’énergie produite.

[7] Selon un autre aspect de la présente invention, le panneau solaire est un panneau solaire hybride configuré pour produire de l’énergie thermique et de

5 l’énergie électrique et dans lequel ledit système solaire comprend également un circuit fluidique en connexion fluidique avec le panneau solaire hybride.

[8] L’utilisation d’un panneau solaire hybride permet de pouvoir à la fois produire de l’énergie thermique pouvant notamment servir au forçage des cultures et de l’énergie électrique pouvant alimenter par exemple des0 équipements agricoles.

[9] Selon un autre aspect de la présente invention, le système solaire comprend également un circuit thermique configuré pour fournir une régulation thermique à la zone de cultures.

[10] Selon un autre aspect de la présente invention, le circuit thermique est un5 circuit thermique hydraulique en contact fluidique avec le circuit fluidique pour permettre un passage d’un fluide du circuit fluidique au circuit thermique hydraulique.

[11] Selon un autre aspect de la présente invention, l’unité de stockage est un réservoir disposé à l’interface entre le circuit fluidique et le circuit thermique0 hydraulique.

[12] Selon un autre aspect de la présente invention, le réservoir est un réservoir sous-terrain.

[13] Selon un autre aspect de la présente invention, le système solaire comprend également un échangeur thermique dans le circuit thermique5 hydraulique ou le circuit fluidique. L’échangeur thermique permet d’utiliser des fluides différents dans le circuit fluidique et le circuit thermique hydraulique.

[14] Selon un autre aspect de la présente invention, le panneau solaire produit de l’énergie électrique et le circuit thermique est un circuit thermique électrique configuré pour fournir une régulation thermique à la zone de cultures à partir de0 l’énergie électrique stockée dans l’unité de stockage.

[15] Selon un autre aspect de la présente invention, le circuit thermique électrique comprend au moins un des équipements suivants :

- des résistances chauffantes ou des convecteurs électriques disposés dans la zone de cultures, - un dispositif de circulation d’air régulé.

- des éléments chauffants configurés pour souffler de l’air sur les cultures.

[16] Selon un autre aspect de la présente invention, l’unité de stockage comprend au moins un des moyens suivants :

5 - des moyens de stockage électrochimiques tels qu’une batterie,

- des moyens de stockage thermochimiques,

- des moyens de compression gazeuse,

- des moyeux de stockage thermiques,

- des moyens de stockage thermomécaniques. 0 [17] Selon un autre aspect de la présente invention, le système solaire comprend également un dispositif de séchage des stocks agricoles et ledit dispositif de séchage est alimenté à partir de l’énergie électrique stockée dans l’unité de stockage.

[18] Selon un autre aspect de la présente invention, le système solaire5 comprend également une borne de charge d’appareils agricoles et dans lequel la borne de charge est alimentée à partir de l’énergie électrique stockée dans l’unité de stockage.

[19] Selon un autre aspect de la présente invention, le système solaire comprend des équipements électriques destinés à être disposés dans un bâtiment0 d’activités agricoles et lesdits équipements électriques sont alimentés à partir de l’énergie électrique stockée dans l’unité de stockage.

[20] Selon un autre aspect de la présente invention, l’ombrière solaire comprend un élément mobile et un moteur électrique configuré pour déplacer ledit élément mobile et ledit moteur électrique est alimenté à partir de l’énergie5 électrique stockée dans l’unité de stockage.

[21] Selon un autre aspect de la présente invention, l’élément mobile permet de modifier l’orientation du panneau solaire ainsi qu’une ombre projetée de l’ombrière solaire sur la zone de cultures.

[22] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus 0 clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :

[23] [Fig 1] représente une vue schématique en perspective d’un système solaire selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;

[24] [Fig.2] représente un schéma d’un circuit fluidique et d’un circuit thermique ; [25] [Fig.3a] représente un schéma d’un circuit fluidique comprenant un échangeur thermique et d’un circuit thermique ;

[26] [Fig.3b] représente un schéma d’un circuit fluidique thermique et d’un circuit thermique comprenant un échangeur ;

5 [27] [Fig.4] représente une vue schématique en perspective d’un système solaire selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention ;

[28] [Fig.5] représente une vue schématique en perspective d’un système solaire selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ;

[29] Dans ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références. 0 [30] Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également5 être combinées ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.

[31] La figure 1 représente un premier mode de réalisation d’un système solaire 1 selon la présente invention.

[32] Le système solaire 1 comprend au moins une ombrière solaire 3 configurée pour être disposée dans une zone de cultures 5. L’ ombrière solaire 3 est par0 exemple disposée au-dessus de la zone de cultures 5. Alternativement, la zone de cultures 5 peut comprendre une alternance de rangées de cultures et de rangées d’ombrières solaires 3.

[33] L’ombrière solaire 3 comprend au moins un panneau solaire 7. Dans le cas de la figure 1, l’ombrière solaire 3 comprend dix panneaux solaires 7 mais un5 nombre différent de panneaux solaires 7 peut bien sûr être disposé sur l’ombrière solaire 3. Les panneaux solaires 7 peuvent être configurés pour produire de l’énergie électrique (panneaux photovoltaïques) ou peuvent être configurés pour produire de l’énergie thermique en réchauffant un fluide caloporteur, par exemple de l’eau. Les panneaux solaires 7 peuvent également être des panneaux0 solaires hybrides configurés pour produire à la fois de l’énergie électrique et de l’énergie thermique.

[34] Le système solaire 1 comprend également au moins une unité de stockage 9a, 9b de l’énergie produite par les panneaux solaires 7. Le système solaire 1 peut comprendre plusieurs unités de stockage 9a, 9b de l’énergie produite et notamment une première unité de stockage 9a configurée pour stocker l’énergie thermique produite par les panneaux solaires 7 et une deuxième unité de stockage 9b configurée pour stocker l’énergie électrique produite par les panneaux solaires 7.

5 [35] Différentes technologies peuvent donc être utilisées pour l’unité de stockage

9a, 9b, que ce soit pour le stockage de l’énergie thermique ou de l’énergie électrique. Les différentes technologies comprennent notamment des moyens de stockage électrochimiques tels qu’une batterie, des moyens de stockage thermochimiques, des moyens de compression gazeuse, des moyeux de stockage0 thermiques, des moyens de stockage thermomécaniques.

[36] De plus, le type d’unité de stockage 9a, 9b choisi dépend aussi de la durée du stockage considérée, notamment pour le stockage thermique. En effet, on peut définir différentes durées de stockage en fonction des besoins. Par exemple, un stockage dit saisonnier pour lequel la chaleur est stockée durant une première5 saison, par exemple une saison chaude (été), puis restituée à une deuxième saison, par exemple une saison froide (hiver). Un tel stockage saisonnier peut se faire via un stockage sous-terrain, par exemple par aquifère dans lequel au moins deux puits reliant un aquifère profond (par exemple entre 1000 et 2000m) sont ménagés. Un ou plusieurs puits sont utilisés pour l’extraction de l'eau, le ou les0 autres puits sont utilisés pour la réinjection de l’eau, de telle sorte que l'aquifère est constamment en état d'équilibre hydraulique. Dans ce cas, c’est l'eau elle- même qui assure le stockage de la chaleur. Le stockage sous-terrain peut également se faire via des sondes géothermiques disposées à une profondeur comprise entre 50 et 300m. Une pompe à chaleur peut être utilisée pour extraire5 la chaleur des sondes géothermiques. Le stockage peut également être réalisé sous forme de puits géothermiques. Des matériaux à changement de phase ou des réactions thermochimiques faisant appel à des sels hydratés peuvent également être utilisés, notamment pour un stockage saisonnier.

[37] Pour d’autres applications, on peut utiliser un stockage journalier avec 0 stockage de la chaleur durant la journée et restitution durant la nuit, pour ces applications, un réservoir d’eau, ou des matériaux à changement de phase comme de la paraffine peuvent être utilisés.

[38] Les techniques citées précédemment sont généralement utilisées pour des températures de fluide caloporteur inférieures à 100°C. Pour des températures supérieures à 100°C, il est également possible d’utiliser un stockage par bain d’huile ou un stockage par voie solide, par exemple un stockage sur roches, bétons ou céramiques.

[39] Comme représenté sur la figure 1, la première unité de stockage 9a peut être un

5 réservoir de fluide caloporteur, par exemple un réservoir d’eau ou d’huile

(notamment si la température est supérieure à 100°C) qui est par exemple enterré. Le réservoir 9a de la figure 1 peut donc être remplacé par l’une des technologies de stockage citées précédemment. Il est également possible de combiner différentes technologies de stockage qui sont alors réparties dans0 plusieurs unités de stockage 9a. Dans le cas de la figure 1, la deuxième unité de stockage 9b est une batterie ou un ensemble de batteries permettant de stocker l’énergie électrique produite par les panneaux solaires 7.

[40] Le système solaire 1 peut également comprendre un circuit fluidique 11 en connexion fluidique avec les panneaux solaires 7. Le circuit fluidique 11 permet5 de faire circuler le fluide caloporteur, par exemple de l’eau, derrière les panneaux solaires 7 et permettre la récupération d’au moins une partie de la chaleur générée par les panneaux solaires 7. Le circuit fluidique 11 peut comprendre un réservoir 9a dans lequel est stocké le fluide caloporteur chauffé après son passage derrière les panneaux solaires 7 comme représenté sur les0 figures 1 et 2. Le circuit fluidique 11 forme ainsi une boucle de circulation d’un fluide caloporteur entre le réservoir 9a et les panneaux solaires 7. Le fluide caloporteur est par exemple circulé via une pompe 15 dans le circuit fluidique 11. La pompe 15 est par exemple contrôlée par une unité de traitement de le système solaire 1 configurée pour actionner la pompe 15 lorsque le fluide5 caloporteur doit être circulé dans le circuit fluidique 11. La circulation peut être permanente ou seulement à certains moments prédéterminés ou certaines saisons prédéterminés par exemple durant la journée et stoppée la nuit ou durant l’été et stoppée l’hiver. L’activation de la pompe 15 et donc la circulation peut également être déterminée en fonction d’une température extérieure, par0 exemple une température mesurée au niveau des panneaux solaires 7 et/ou une température mesurée du fluide caloporteur dans le réservoir 9a. Le système solaire 1 peut également comprendre un circuit thermique configuré pour fournir une régulation thermique à la zone de cultures 5. Dans le cas des figures 1 et 2, le circuit thermique est un circuit thermique hydraulique 13 en contact fluidique avec le circuit fluidique 11, par exemple via le réservoir 9a. Ainsi, le circuit fluidique 11 permet de réchauffer le fluide caloporteur à l’intérieur du réservoir 9a et le circuit thermique hydraulique 13 permet de faire circuler le fluide caloporteur réchauffé dans la zone de cultures 5 pour permettre par exemple un 5 forçage des cultures ou pour éviter le gel des cultures. Le circuit thermique hydraulique 13 est par exemple formé par des tubulures 16 disposées au pied des cultures ou enterrées à proximité des cultures. Le circuit thermique hydraulique 13 comprend par exemple une pompe 17 indépendante de la pompe 15 du circuit fluidique 11 pour faire circuler le fluide caloporteur entre le réservoir 9a et la0 zone de cultures 5. La pompe 17 est par exemple contrôlée par une unité de traitement du système solaire 1 configurée pour actionner la pompe 17 lorsque le fluide caloporteur doit être circulé dans le circuit thermique hydraulique 13. La circulation peut être permanente ou seulement à certains moments prédéterminés ou certaines saisons prédéterminés, par exemple durant la nuit ou l’hiver et5 stoppée la journée ou l’été. L’activation de la pompe 17 et donc la circulation du fluide caloporteur dans le circuit thermique hydraulique 13 peut également se faire en fonction de températures mesurées, par exemple une température extérieure mesurée au niveau des cultures et/ou une température mesurée du fluide caloporteur dans le réservoir 9a. 0 [41] Selon un premier mode de réalisation particulier représenté sur la figure 3a, un échangeur thermique 19 est disposé dans le circuit fluidique 11 de sorte que le fluide caloporteur circulant derrière les panneaux solaires 7 peut être différent du fluide caloporteur circulant dans l’unité de stockage 9a. Les différents fluides caloporteurs peuvent être de l’eau, une solution hydrique, de l’huile ou de l’air. 5 [42] Selon un deuxième mode de réalisation particulier représenté sur la figure 3b, un échangeur thermique 19 est disposé dans le circuit thermique hydraulique 13 de sorte que le fluide caloporteur circulant dans l’unité de stockage 9a peut être différent du fluide caloporteur circulant dans la zone de cultures 5. Les différents fluides caloporteurs peuvent être de l’eau, une solution hydrique, de l’huile ou0 de l’air.

[43] Dans l’exemple de la figure 1, les panneaux solaires sont des panneaux solaires hybrides 7, photovoltaïques et calorifiques mais les panneaux solaires 7 peuvent également être des panneaux solaires 7 purement thermiques comme sur la figure 2. Dans ce cas, le système solaire 1 ne comprend que la première unité de stockage 9a (et pas la deuxième unité de stockage 9b, ni les équipements associés à la deuxième unité de stockage 9b). Alternativement, les panneaux solaires peuvent également être purement photovoltaïques et associés à une deuxième unité de stockage 9b comme représenté sur la figure 6 (dans ce cas, il 5 n’y a pas la première unité de stockage 9a, ni les équipements associés à la première unité de stockage 9a ou alors une première unité de stockage 9a dans laquelle la chaleur stockée est obtenue par conversion de l’énergie électrique produite par les panneaux photovoltaïques 7 est stockée dans la première unité de stockage 9a qui peut remplacer l’unité de stockage 9b ou venir en0 complément de l’unité de stockage 9b). Un circuit thermique électrique 25 comprenant par exemple des résistances chauffantes disposées au niveau des cultures et alimentées via l’unité de stockage 9b peut être utilisé.

[44] Dans l’exemple de la figure 1, la deuxième unité de stockage 9b permet de stocker l’énergie électrique générée par les panneaux solaires 7. La deuxième5 unité de stockage 9b est par exemple réalisée par une ou plusieurs batteries. Le système solaire 1 peut également comprendre une borne de charge 21 d’appareils agricoles 27. La borne de charge 21 est alimentée à partir de l’énergie électrique stockée dans l’unité de stockage 9b ou directement par les panneaux solaires 7. La deuxième unité de stockage 9b peut également être0 utilisée pour d’autres applications et notamment pour le circuit thermique 13 utilisé pour le forçage des cultures en lieu et place ou en complément d’un circuit thermique hydraulique comme représenté sur les figures 4 et 6. Dans ce cas, le circuit thermique est un circuit thermique électrique 25 comprenant des éléments chauffants disposés dans la zone de cultures 5 tels que des résistances5 chauffantes 23, des convecteurs électriques, un dispositif de circulation d’air régulé ou des éléments chauffants configurés pour souffler de l’air sur les cultures ou pour réchauffer un fluide destiné à être stocké ou à circuler dans les cultures.

[45] Plusieurs deuxièmes unités de stockage 9b peuvent être utilisées pour 0 différentes applications. Par exemple, sur la figure 4, une deuxième unité de stockage 9b est utilisée pour l’alimentation d’équipements électriques d’un bâtiment d’activités agricoles 50 comme par exemple l’éclairage ou le chauffage du bâtiment d’activités agricoles 50. Le circuit fluidique 11 peut alors être utilisé pour la régulation thermique d’un bâtiment agricole comme représenté sur la figure 4. Un circuit thermique hydraulique 13 associé au circuit fluidique 11 peut aussi être utilisé pour la régulation thermique des cultures en combinaison avec le circuit thermique électrique 25.

[46] Selon un mode de réalisation non représenté, le système solaire 1 comprend un

5 dispositif de séchage des stocks agricoles alimenté à partir d’une deuxième unité de stockage 9b. La deuxième unité de stockage 9b peut ainsi être utilisée pour alimenter les différents dispositifs électriques de l’exploitation agricole, par exemple une pompe électrique d’un circuit d’irrigation ou d’arrosage.

[47] Selon un mode de réalisation représenté sur la figure 5, l’ombrière solaire 30 comprend un élément mobile. Dans le cas présent, l’ombrière solaire 3 comprend des montants 30 configurés pour être déplacés, l’ombrière solaire 3 est par exemple disposée sur un dispositif roulant 31 et un premier moteur électrique 41 est configuré pour entraîner le dispositif roulant 31 et permettre le déplacement de l’ombrière solaire 3. De plus, les panneaux solaires 7 peuvent5 être montés pivotants sur les montants 30 et un deuxième moteur électrique 43 peut être configuré pour permettre de régler l’inclinaison des panneaux solaires 7. L’inclinaison des panneaux solaires 7 peut par exemple être pilotée au cours de la journée en fonction de l’angle incident des rayons solaires pour obtenir un rendement optimal des panneaux solaires 7. Alternativement, les panneaux0 solaires 7 peuvent avoir une inclinaison fixe ou les montants 30 peuvent être fixes par rapport au sol. Les premier 41 et deuxième 43 moteurs électriques sont alors alimentés à partir de l’énergie électrique stockée dans la deuxième unité de stockage 9b. Une telle ombrière solaire 3 motorisée permet de contrôler l’ombre portée sur la zone de cultures 5 adjacente à l’ombrière solaire 3 et ainsi5 minimiser ou maximiser cette ombre en fonction de la saison et/ou de la température par exemple.

[48] Dans les exemples des figures 1 et 4, les panneaux solaires sont des panneaux solaires hybrides 7 mais les panneaux solaires 7 peuvent également être des panneaux purement photovoltaïques 7 comme sur la figure 5. . Alternativement,0 les panneaux solaires 7 peuvent également être des panneaux solaires 7 purement thermiques avec un circuit fluidique 11 et un circuit thermique hydraulique 13 pour permettre de réguler la température des cultures, voire de réguler la température d’un bâtiment agricole. [49] Comme indiqué précédemment, les différentes caractéristiques des différents modes de réalisation peuvent être combinées ou réarrangées pour fournir de nouvelles configurations du système solaire 1 en fonction des besoins de

G exploitation agricole. Ainsi, la taille et le nombre des panneaux solaires 7 et 5 des unités de stockage 9a, 9b peuvent être ajustés pour obtenir la production énergétique voulue.

[50] Ainsi, l’utilisation d’un système solaire 1 comprenant une ombrière solaire 3 disposée dans une zone de cultures 5 et associée à une unité de stockage 9a, 9b de l’énergie produite par G ombrière solaire 3 permet d’implanter le système0 solaire 1 sans supprimer la zone de cultures 5 et permet via un circuit thermique alimenté par l’unité de stockage 9a, 9b de fournir une régulation thermique des cultures, notamment pour permettre leur forçage ou éviter leur gel. L’ ombrière solaire 3 permet également de limiter l’assèchement lors de fortes chaleur en procurant de l’ombre aux cultures et la régulation thermique peut être utilisée5 pour limiter réchauffement des cultures en faisant circuler un liquide caloporteur à une température inférieure à la température extérieure, par exemple via l’utilisation d’un réservoir enterré.

[51] De plus, l’utilisation de panneaux solaires 7 permet également de fournir une source électrique pouvant être utilisée par l’ombrière solaire 3 elle-même ou part0 des équipements agricoles situés à proximité de G ombrière solaire 3 ce qui permet de limiter la distance entre les panneaux solaires 7 et le lieu d’utilisation de l’énergie électrique produite. Un tel système permet d’obtenir une source électrique dans une zone de cultures 5 qui peut être située dans une zone rurale dépourvue de réseau électrique et ainsi de fournir une autonomie énergétique à5 l’exploitation agricole puisque les équipements électriques peuvent être alimentés par l’énergie produite par G ombrière solaire 3 et stockée dans la ou les unités de stockage 9b. 0