EP4370841A1 - Système solaire - Google Patents

Système solaire

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Publication number
EP4370841A1
EP4370841A1 EP22740864.8A EP22740864A EP4370841A1 EP 4370841 A1 EP4370841 A1 EP 4370841A1 EP 22740864 A EP22740864 A EP 22740864A EP 4370841 A1 EP4370841 A1 EP 4370841A1
Authority
EP
European Patent Office
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solar
solar system
circuit
storage unit
thermal
Prior art date
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Pending
Application number
EP22740864.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pierre-Emmanuel Hickel
Théodoric BOUCHEZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TotalEnergies SE
Original Assignee
TotalEnergies SE
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Filing date
Publication date
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Publication of EP4370841A1 publication Critical patent/EP4370841A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/67—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of roof constructions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G13/00—Protecting plants
    • A01G13/02—Protective coverings for plants; Coverings for the ground; Devices for laying-out or removing coverings
    • A01G13/0206—Canopies, i.e. devices providing a roof above the plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/243—Collecting solar energy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/245—Conduits for heating by means of liquids, e.g. used as frame members or for soil heating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
    • 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
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • 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
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/44—Means to utilise heat energy, e.g. hybrid systems producing warm water and electricity at the same time
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60—Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings

Definitions

  • the present invention relates to a solar system and more particularly to a solar system intended to be installed in a crop area, for example a
  • the subject of the invention is a solar system comprising: 5 - a solar shade house configured to be placed in a crop area, said solar shade house comprising at least one solar panel configured to produce energy,
  • the solar panel is a hybrid solar panel configured to produce thermal energy and electricity.
  • said solar system also comprises a fluidic circuit in fluidic connection with the hybrid solar panel.
  • the solar system also comprises a thermal circuit configured to provide thermal regulation to the cultivation area.
  • the thermal circuit is a hydraulic thermal circuit in fluidic contact with the fluidic circuit to allow passage of a fluid from the fluidic circuit to the hydraulic thermal circuit.
  • the storage unit is a tank arranged at the interface between the fluidic circuit and the hydraulic thermal0 circuit.
  • the reservoir is an underground reservoir.
  • the solar system also comprises a heat exchanger in the hydraulic thermal circuit or the fluidic circuit.
  • the heat exchanger allows the use of different fluids in the fluidic circuit and the hydraulic thermal circuit.
  • the solar panel produces electrical energy and the thermal circuit is an electrical thermal circuit configured to provide thermal regulation to the cultivation area from the electrical energy stored in the storage unit.
  • the electrical thermal circuit comprises at least one of the following equipment:
  • - heating elements configured to blow air on the crops.
  • the storage unit comprises at least one of the following means:
  • thermochemical storage means
  • the solar system also comprises a device for drying agricultural stocks and said drying device is powered from the electrical energy stored in the storage unit.
  • the solar system5 also comprises a charging station for agricultural appliances and in which the charging station is powered from the electrical energy stored in the storage unit.
  • the solar system comprises electrical equipment intended to be placed in a building0 for agricultural activities and said electrical equipment is powered from the electrical energy stored in the storage unit .
  • the solar shade comprises a movable element and an electric motor configured to move said movable element and said electric motor is powered from electrical energy stored in the storage unit.
  • the mobile element makes it possible to modify the orientation of the solar panel as well as a shadow projected from the solar shade on the crop area.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a solar system according to a first embodiment of the present invention
  • FIG.2 shows a diagram of a fluidic circuit and a thermal circuit
  • FIG.3a shows a diagram of a fluid circuit comprising a heat exchanger and a thermal circuit
  • FIG.3b shows a diagram of a thermal fluidic circuit and a thermal circuit comprising an exchanger
  • FIG.4 shows a schematic perspective view of a solar system according to a second embodiment of the present invention
  • FIG.5 shows a schematic perspective view of a solar system according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a solar system 1 according to the present invention.
  • the solar system 1 comprises at least one solar shade 3 configured to be arranged in a crop area 5.
  • the solar shade 3 is for example arranged above the crop area 5.
  • the crop area 5 may include alternating rows of crops and rows of solar shades 3.
  • the solar shade 3 comprises at least one solar panel 7.
  • the solar shade 3 comprises ten solar panels 7 but a different number of solar panels 7 can of course be arranged on the solar shade 3.
  • the solar panels 7 can be configured to produce electrical energy (photovoltaic panels) or can be configured to produce thermal energy by heating a heat transfer fluid, for example water.
  • the solar panels 7 can also be hybrid solar panels configured to produce both electrical energy and thermal energy.
  • the solar system 1 also comprises at least one storage unit 9a, 9b for the energy produced by the solar panels 7.
  • the solar system 1 can comprise several storage units 9a, 9b for the energy produced and in particular a first storage unit 9a configured to store the thermal energy produced by the solar panels 7 and a second storage unit 9b configured to store the electrical energy produced by the solar panels 7.
  • thermochemical storage means such as a battery
  • thermochemical storage means gas compression means
  • thermal storage hubs thermomechanical storage means
  • the type of storage unit 9a, 9b chosen also depends on the storage duration considered, in particular for thermal storage. Indeed, different storage durations can be defined according to the needs. For example, so-called seasonal storage for which the heat is stored during a first season, for example a hot season (summer), then returned to a second season, for example a cold season (winter). Such seasonal storage can be done via underground storage, for example by aquifer in which at least two wells connecting a deep aquifer (for example between 1000 and 2000m) are made. One or more wells are used for water extraction, the other well(s) are used for water reinjection, so that the aquifer is constantly in a state of hydraulic equilibrium. In this case, the water itself provides the heat storage.
  • Underground storage can also be done via geothermal probes placed at a depth of between 50 and 300m.
  • a heat pump can be used to extract heat from geothermal probes.
  • Storage can also be carried out in the form of geothermal wells. Phase change materials or thermochemical reactions using hydrated salts can also be used, especially for seasonal storage.
  • the first storage unit 9a can be a
  • heat transfer fluid tank e.g. water or oil tank
  • Reservoir 9a in FIG. 1 can therefore be replaced by one of the storage technologies mentioned above. It is also possible to combine different storage technologies which are then distributed in several storage units 9a.
  • the second storage unit 9b is a battery or a set of batteries allowing the electrical energy produced by the solar panels 7 to be stored.
  • the solar system 1 can also comprise a fluidic circuit 11 in fluidic connection with the solar panels 7.
  • the fluidic circuit 11 allows5 to circulate the heat transfer fluid, for example water, behind the solar panels 7 and allow the recovery of at least part of the heat generated by the solar panels 7.
  • the fluidic circuit 11 may comprise a tank 9a in which the heated heat transfer fluid is stored after it has passed behind the solar panels 7 as shown in FIGS. 1 and 2
  • the fluidic circuit 11 thus forms a circulation loop for a heat transfer fluid between the tank 9a and the solar panels 7.
  • the heat transfer fluid is for example circulated via a pump 15 in the fluidic circuit 11.
  • the pump 15 is for example controlled by a processing unit of the solar system 1 configured to actuate the pump 15 when the heat transfer fluid must be circulated in the fluidic circuit 11.
  • the circulation can be permanent or only at certain predetermined times or certain predetermined seasons, for example during the day and stopped at night or during the summer and stopped in the winter.
  • the activation of the pump 15 and therefore the circulation can also be determined as a function of an outside temperature, for example a temperature measured at the level of the solar panels 7 and/or a measured temperature of the heat transfer fluid in the tank 9a.
  • the solar system 1 can also comprise a thermal circuit configured to provide thermal regulation to the cultivation zone 5.
  • the thermal circuit is a hydraulic thermal circuit 13 in fluidic contact with the fluidic circuit 11, for example via the reservoir 9a.
  • the fluidic circuit 11 makes it possible to heat the heat transfer fluid inside the reservoir 9a and the hydraulic thermal circuit 13 makes it possible to circulate the heated heat transfer fluid in the crop zone 5 to allow for example a forcing of the crops or to avoid crop frost.
  • the hydraulic thermal circuit 13 is for example formed by pipes 16 arranged at the foot of the crops or buried near the crops.
  • the hydraulic thermal circuit 13 comprises for example a pump 17 independent of the pump 15 of the fluidic circuit 11 to circulate the heat transfer fluid between the tank 9a and the cultivation zone 5.
  • the pump 17 is for example controlled by a heat treatment unit. solar system 1 configured to actuate the pump 17 when the heat transfer fluid must be circulated in the hydraulic thermal circuit 13.
  • the circulation can be permanent or only at certain predetermined times or certain predetermined seasons, for example during the night or in winter and5 stopped day or summer.
  • the activation of the pump 17 and therefore the circulation of the heat transfer fluid in the hydraulic thermal circuit 13 can also be done according to measured temperatures, for example an outside temperature measured at the level of the crops and/or a measured temperature of the heat transfer fluid in the reservoir 9a.
  • a heat exchanger 19 is arranged in the fluid circuit 11 so that the heat transfer fluid circulating behind the solar panels 7 may be different from the heat transfer fluid circulating in the storage unit 9a.
  • the different heat transfer fluids can be water, a water solution, oil or air.
  • a heat exchanger 19 is arranged in the hydraulic thermal circuit 13 so that the heat transfer fluid circulating in the storage unit 9a may be different from the heat transfer fluid circulating in the crop area 5.
  • the different heat transfer fluids can be water, a water solution, oil or air.
  • the solar panels are hybrid solar panels 7, photovoltaic and calorific but the solar panels 7 can also be purely thermal solar panels 7 as in Figure 2.
  • the solar system 1 includes only the first unit of storage 9a (and not the second storage unit 9b, nor the equipment associated with the second storage unit 9b).
  • the solar panels can also be purely photovoltaic and associated with a second storage unit 9b as represented in FIG.
  • An electric thermal circuit 25 comprising, for example, heating resistors arranged at the level of the crops and powered via the storage unit 9b can be used.
  • the second storage unit 9b makes it possible to store the electrical energy generated by the solar panels 7.
  • the second storage unit 9b is for example produced by one or more batteries.
  • the solar system 1 can also comprise a charging terminal 21 for agricultural implements 27.
  • the charging terminal 21 is supplied from the electrical energy stored in the storage unit 9b or directly by the solar panels 7.
  • the second storage unit 9b can also be used for other applications and in particular for the thermal circuit 13 used for forcing crops instead of or in addition to a hydraulic thermal circuit as shown in Figures 4 and 6.
  • the thermal circuit is an electric thermal circuit 25 comprising heating elements arranged in the cultivation zone 5 such as heating resistors 23, electric convectors, a regulated air circulation device or heating elements configured to blow air. air on the crops or to heat a fluid intended to be stored or circulated in the crops.
  • second storage units 9b can be used for 0 different applications.
  • a second storage unit 9b is used to supply the electrical equipment of an agricultural activity building 50 such as, for example, the lighting or heating of the agricultural activity building 50.
  • the fluidic circuit 11 can then be used for the thermal regulation of an agricultural building as represented on the figure 4.
  • a hydraulic thermal circuit 13 associated with the fluidic circuit 11 can also be used for the thermal regulation of crops in combination with the electrical thermal circuit 25.
  • the solar system 1 comprises a
  • the second storage unit 9b can thus be used to supply the various electrical devices of the farm, for example an electric pump of an irrigation or watering circuit.
  • the solar shade 30 comprises a movable element.
  • the solar shade 3 comprises uprights 30 configured to be moved, the solar shade 3 is for example arranged on a rolling device 31 and a first electric motor 41 is configured to drive the rolling device 31 and allow the displacement of the solar shade 3.
  • the solar panels 7 can be pivotally mounted on the uprights 30 and a second electric motor 43 can be configured to make it possible to adjust the inclination of the solar panels 7.
  • the inclination of the solar panels 7 can for example be controlled during the day according to the incident angle of the solar rays to obtain an optimal efficiency of the solar panels 7.
  • the solar panels 7 can have a fixed inclination or the uprights 30 can be fixed by relation to the ground.
  • the first 41 and second 43 electric motors are then powered from the electrical energy stored in the second storage unit 9b.
  • Such a motorized solar shade 3 makes it possible to control the shade cast on the crop area 5 adjacent to the solar shade 3 and thus minimize or maximize this shade depending on the season and/or the temperature for example.
  • the solar panels are hybrid solar panels 7 but the solar panels 7 can also be purely photovoltaic panels 7 as in Figure 5. .
  • the solar panels 7 can also be purely thermal solar panels 7 with a fluidic circuit 11 and a hydraulic thermal circuit 13 to make it possible to regulate the temperature of the crops, or even to regulate the temperature of an agricultural building.
  • the different features of the different embodiments can be combined or rearranged to provide new configurations of Solar System 1 depending on the needs of
  • the size and number of solar panels 7 and 5 of storage units 9a, 9b can be adjusted to obtain the desired energy production.
  • a solar system 1 comprising a solar shade 3 arranged in a crop area 5 and associated with a storage unit 9a, 9b of the energy produced by G solar shade 3 makes it possible to install the solar system 0 1 without removing the crop area 5 and allows, via a thermal circuit supplied by the storage unit 9a, 9b, to provide thermal regulation of the crops, in particular to allow their forcing or to prevent them from freezing.
  • the solar shade 3 also makes it possible to limit drying out during strong heat by providing shade for the crops and the thermal regulation can be used5 to limit the heating of the crops by circulating a heat transfer liquid at a temperature lower than the outside temperature , for example through the use of a buried tank.
  • the use of solar panels 7 also makes it possible to provide an electrical source that can be used by the solar shade 3 itself or part0 of the agricultural equipment located near G solar shade 3 which makes it possible to limit the distance between the solar panels 7 and the place of use of the electrical energy produced.
  • Such a system makes it possible to obtain an electrical source in a crop area 5 which may be located in a rural area devoid of an electrical network and thus to provide energy autonomy to the farm since the electrical equipment can be powered by the energy produced by G solar shade 3 and stored in the storage unit(s) 9b. 0

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Abstract

La présente invention concerne un système solaire (1) comprenant : - une ombrière solaire (3) configurée pour être disposée dans une zone de cultures (5), ladite ombrière solaire (3) comprenant au moins un panneau solaire (7) configuré pour produire de l'énergie, - une unité de stockage (9a, 9b) de l'énergie produite par le panneau solaire (7).

Description

Description
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

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système solaire (1) comprenant :
- une ombrière solaire (3) configurée pour être disposée dans une zone de cultures (5), ladite ombrière solaire (3) comprenant au
5 moins un panneau solaire (7) configuré pour produire de l’énergie,
- une unité de stockage (9a, 9b) de l’énergie produite par le panneau solaire (7).
[Revendication 2] Système solaire (1) selon la revendication 1 dans lequel le0 panneau solaire (7) est un panneau solaire hybride configuré pour produire de l’énergie thermique et de l’énergie électrique et dans lequel ledit système solaire (1) comprend également un circuit fluidique (11) en connexion fluidique avec le panneau solaire hybride (7). 5
[Revendication 3] Système solaire (1) selon la revendication 1 ou 2 comprenant également un circuit thermique (13, 25) configuré pour fournir une régulation thermique à la zone de cultures (5).
[Revendication 4] Système solaire (1) selon la revendication 3 dans lequel le circuit thermique (13, 25) est un circuit thermique hydraulique (13) en0 contact fluidique avec le circuit fluidique (11) pour permettre un passage d’un fluide du circuit fluidique (11) au circuit thermique hydraulique (13).
[Revendication 5] Système solaire (1) selon la revendication 4 dans lequel l’unité de stockage (9a, 9b) est un réservoir (9a) disposé à l’interface entre5 le circuit fluidique (11) et le circuit thermique hydraulique (13).
[Revendication 6] Système solaire (1) selon la revendication 5 dans lequel le réservoir (9a) est un réservoir sous-terrain.
[Revendication 7] Système solaire (1) selon l’une des revendications 3 à 6 comprenant également un échangeur thermique (16) dans le0 circuit thermique hydraulique (13) ou le circuit fluidique (11).
[Revendication 8] Système solaire (1) selon l’une des revendications 3 à 7 dans lequel le panneau solaire (7) produit de l’énergie électrique et dans lequel le circuit thermique (13, 25) est un circuit thermique électrique (25) configuré pour fournir une régulation thermique à la zone de cultures (5) à partir de l’énergie électrique stockée dans l’unité de stockage (9b).
5
[Revendication 9] Système solaire (1) selon la revendication précédente dans lequel le circuit thermique électrique (25) comprend au moins un des équipements suivants :
- des résistances chauffantes (23) ou des convecteurs électriques disposés dans la zone de cultures (5), 0 - un dispositif de circulation d’air régulé,
- des éléments chauffants configurés pour souffler de l’air sur les cultures.
[Revendication 10] Système solaire (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’unité de stockage (9a, 9b) comprend au5 moins un des moyens suivants :
- des moyens de stockage électrochimiques tels qu’une batterie,
- des moyens de stockage thermochimiques,
- des moyens de compression gazeuse,
- des moyeux de stockage thermiques, 0 - des moyens de stockage thermomécaniques.
[Revendication 11] Système solaire (1) selon l’une des revendications précédentes comprenant également un dispositif de séchage des stocks agricoles et dans lequel ledit dispositif de séchage est alimenté à partir de l’énergie électrique stockée dans l’unité de5 stockage (9a, 9b).
[Revendication 12] Système solaire (1) selon l’une des revendications précédentes comprenant également une borne de charge (21) d’appareils agricoles (27) et dans lequel la borne de charge (21) est alimentée à partir de l’énergie électrique stockée dans l’unité0 de stockage (9b).
[Revendication 13] Système solaire (1) selon l’une des revendications précédentes comprenant des équipements électriques destinés à être disposés dans un bâtiment d’activités agricoles (50) et dans lequel lesdits équipements électriques sont alimentés à partir de l’énergie électrique stockée dans l’unité de stockage (9b).
[Revendication 14] Système solaire (1) selon l’une des revendications précédentes dans lequel l’ombrière solaire (3) comprend un 5 élément mobile et un moteur électrique (41, 43) configuré pour déplacer ledit élément mobile et dans lequel ledit moteur électrique (41, 43) est alimenté à partir de l’énergie électrique stockée dans l’unité de stockage (9b).
[Revendication 15] Système solaire (1) selon la revendication précédente dans0 lequel l’élément mobile permet de modifier l’orientation du panneau solaire ainsi qu’une ombre projetée de l’ombrière solaire (3) sur la zone de cultures (5).
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