[cas de la traversée d'un dioptre plan séparant 2 indices optiques n1 et n2]
Optimisations Photovoltaïques Autonomes avec Liquides OPALE
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Remundo
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Mais pour économiser de l’énergie, on préfèrera placer directement le réservoir(RLS) dans une zone où le froid intense ne pénètre pas, par exemple à l’intérieur du bâtiment et au niveau le plus proche du sol(SOL) tel qu’illustré à la figure 1 pour une installation en toiture ou bien à la figure 2 pour une installation modulaire au sol(SOL), ou bien à la figure 3 avec des réservoirs(REP,REC,RLS) centralisés et enterrés. Ceci permet de se passer de chauffage et de déneiger avec de la simple eau de pluie tant que la température du lieu où elle est entreposée reste supérieure à 0°C (théoriquement) et 4 à 5°C (pratiquement).
3.d) filtrage
Le filtrage du dispositif(OPALE) est double et intégré(FRI,FDI) : d’une part, le filtrage de retour intégré(FRI) aux réservoirs(REP,RLS,REC) collecte les salissures des liquides de retour(RET). D’autre part, le filtrage de départ intégré(FDI) empêche d’éventuels dépôts présents dans les réservoirs(REP,RLS,REC) de souiller les conduites (ASP,ASC,ASC1,ASC2,ASC3,RA,RA1,RA2,RA3). Comme il a été expliqué, le filtrage est un aspect incontournable pour le fonctionnement durable et efficace d’OPALE.
Les éléments filtrants sont choisis pour bloquer tout débris ou salissure dont la taille dépasse la moitié de celle d’un trou de la rampe d’arrosage(RA,RA1,RA2,RA3), c’est à dire que la maille typique du filtrage est de l’ordre du ½ mm, de manière à ne pas obstruer les perçages(PER) et maintenir les filets d’eau(FIL).
i. Le filtrage de retour intégré(FRI)
Présent sur tous les types d’OPALE (sur toiture en fig. 1, modulaire décentralisée en fig. 2, modulaire centralisée en fig. 3), et tel qu’illustré aux figures 4 et 5, il se constitue essentiellement d’une boîte bi-étagée(BBE).
L’étage inférieur(INF) comporte au moins un organe de distribution(DIS) dirigeant le fluide filtré vers le réservoir(REP,RLS,REC) approprié. L’étage inférieur(INF) est séparé de l’étage supérieur(SUP) par une grille(GRI) quasi-rigide de maille grossière soutenant une surface de filtrage(SFI) de maille fine et réutilisable. Cette surface s’insère dans l’étage supérieur comme un panier ouvert. On place alors au sommet de l’étage supérieur(SUP) un couvercle amovible(CAM) refermant la surface filtrante(SFI). Périodiquement, on retire le couvercle(CAM) pour prélever les dépôts dans le panier formé par la surface filtrante(SFI). L’opération est aisée puisqu’il suffit de retirer la surface filtrante dans son ensemble, de l’étendre sur un support et de l’asperger avec un jet d’eau traversant la surface dans le sens inverse de celui des eaux de retour lors du filtrage. La surface filtrante(SFI) peut être une grille fine métallique ou bien un tissu naturel ou synthétique de maille adéquate.
ii. Le filtrage de départ intégré(FDI)
Présent sur tous les types d’OPALE (sur toiture en fig. 1, modulaire décentralisée en fig. 2, modulaire centralisée en fig. 3), et tel qu’illustré aux figures 4 et 5, il comporte une aspiration(ASP) pour le fluide qui s’écoule à travers une tête filtrante(TFI) ou une surface filtrante(SDI) intégrées sur l’aspiration(ASP) de la pompe(PMP). Les organes filtrants(SFI,TFI) sont réalisés par une surface entourant toutes les entrées de fluide de l’aspiration(ASP) selon la même méthode que le nettoyage du filtrage de retour intégré(FRI).
Pour des installations simples, le filtrage de départ intégré(FDI) est inséré manuellement dans le réservoir (REP,REC,RLS) approprié selon la saison ou la maintenance attendue tel qu’illustré aux figures 1 ou 2.
3.d) filtrage
Le filtrage du dispositif(OPALE) est double et intégré(FRI,FDI) : d’une part, le filtrage de retour intégré(FRI) aux réservoirs(REP,RLS,REC) collecte les salissures des liquides de retour(RET). D’autre part, le filtrage de départ intégré(FDI) empêche d’éventuels dépôts présents dans les réservoirs(REP,RLS,REC) de souiller les conduites (ASP,ASC,ASC1,ASC2,ASC3,RA,RA1,RA2,RA3). Comme il a été expliqué, le filtrage est un aspect incontournable pour le fonctionnement durable et efficace d’OPALE.
Les éléments filtrants sont choisis pour bloquer tout débris ou salissure dont la taille dépasse la moitié de celle d’un trou de la rampe d’arrosage(RA,RA1,RA2,RA3), c’est à dire que la maille typique du filtrage est de l’ordre du ½ mm, de manière à ne pas obstruer les perçages(PER) et maintenir les filets d’eau(FIL).
i. Le filtrage de retour intégré(FRI)
Présent sur tous les types d’OPALE (sur toiture en fig. 1, modulaire décentralisée en fig. 2, modulaire centralisée en fig. 3), et tel qu’illustré aux figures 4 et 5, il se constitue essentiellement d’une boîte bi-étagée(BBE).
L’étage inférieur(INF) comporte au moins un organe de distribution(DIS) dirigeant le fluide filtré vers le réservoir(REP,RLS,REC) approprié. L’étage inférieur(INF) est séparé de l’étage supérieur(SUP) par une grille(GRI) quasi-rigide de maille grossière soutenant une surface de filtrage(SFI) de maille fine et réutilisable. Cette surface s’insère dans l’étage supérieur comme un panier ouvert. On place alors au sommet de l’étage supérieur(SUP) un couvercle amovible(CAM) refermant la surface filtrante(SFI). Périodiquement, on retire le couvercle(CAM) pour prélever les dépôts dans le panier formé par la surface filtrante(SFI). L’opération est aisée puisqu’il suffit de retirer la surface filtrante dans son ensemble, de l’étendre sur un support et de l’asperger avec un jet d’eau traversant la surface dans le sens inverse de celui des eaux de retour lors du filtrage. La surface filtrante(SFI) peut être une grille fine métallique ou bien un tissu naturel ou synthétique de maille adéquate.
ii. Le filtrage de départ intégré(FDI)
Présent sur tous les types d’OPALE (sur toiture en fig. 1, modulaire décentralisée en fig. 2, modulaire centralisée en fig. 3), et tel qu’illustré aux figures 4 et 5, il comporte une aspiration(ASP) pour le fluide qui s’écoule à travers une tête filtrante(TFI) ou une surface filtrante(SDI) intégrées sur l’aspiration(ASP) de la pompe(PMP). Les organes filtrants(SFI,TFI) sont réalisés par une surface entourant toutes les entrées de fluide de l’aspiration(ASP) selon la même méthode que le nettoyage du filtrage de retour intégré(FRI).
Pour des installations simples, le filtrage de départ intégré(FDI) est inséré manuellement dans le réservoir (REP,REC,RLS) approprié selon la saison ou la maintenance attendue tel qu’illustré aux figures 1 ou 2.
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Remundo
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Comme illustré au bas de la figure 3 pour le filtrage de départ intégré (FDI), des installations plus élaborées peuvent être équipées d’un ensemble de vannes(VDP,VDC,VDS) capables d’orienter ou de bloquer les fluides(EP,EC,LS) en direction de l’aspiration(ASP) et du filtrage(FDI), selon la saison ou la maintenance effectuée, et possiblement par une commande sophistiquée (capteurs et ordinateur de contrôle) en relation avec le distributeur(DIS) pour convenablement réorienter le fluide dans le bon réservoir(REP,RLS,REC) après son passage dans le filtrage de retour intégré(FRI). Cette approche est techniquement possible aussi pour les OPALE en toiture ou modulaires décentralisées ; dans tous les cas une intervention humaine ponctuelle sera bénéfique.
3.e) Nettoyage des panneaux
Le nettoyage conventionnel des panneaux a lieu toute l’année, chaque fois que la pompe(PMP) est déclenchée, que ce soit à des fins de refroidissement ou de déneigement. Il permet d’éliminer régulièrement l’essentiel des salissures sur le champ photovoltaïque(CPV). Toutefois, des nettoyages exceptionnels et approfondis sont possibles avec le dispositif(OPALE). On pourra par exemple utiliser un réservoir de liquide spécifique(RLS) avec :
1. Une eau acidifiée pour détartrer les panneaux car l’acidité dissout généralement les dépôts d’oxydes métalliques et tout type de précipité.
2. Un diluant organique pour emporter des dépôts organiques fortement ancrés sur le champ(CPV).
3. Tout fluide de maintenance exceptionnelle jugé opportun.
Au sujet des dépôts minéraux, le dispositif(OPALE) utilise préférentiellement et majoritairement de l’eau de pluie dans ses réservoirs(REP).
L’utilisation d’OPALE avec une eau de robinet chargée en Calcium, Magnésium et plus généralement en minéraux peut entraîner des dépôts minéraux (précipités) sur le champ photovoltaïque(CPV) qui seront néfastes pour sa production électrique.
Pour les installations ne pouvant pas alimenter leur réservoir en eau de robinet, un détecteur de niveau pourra être implanté, par exemple sur le flotteur(FLO) de manière à couper l’alimentation en cas d’épuisement du fluide(EP).
Lorsque les eaux de pluie sont collectées sur les 2 pans de la toiture, en France, le dispositif OPALE est en autonomie d’eau toute l’année, sauf en cas de sécheresse estivale exceptionnelle. Le volume de réservoir idéal préconisé est 30L/m² de champ photovoltaïque(CPV), soit typiquement 500L pour une installation de 3kWc. Des réservoirs plus petits sont toujours possibles moyennant un appoint d’eau du robinet. Les réservoirs(REP,REC,RLS) sont équipés d’une évacuation du trop-plein(TRP) pour éviter leur débordements, notamment celui d’eau de pluie(REP).
3.f) Atténuation du saut d’indices optiques air/verre
Tel qu’illustré aux figures 16 à 18, avant d’atteindre les cellules photosensibles du champ(CPV), le rayonnement solaire évolue à l’interface de deux milieux : l’air et le verre. Ces 2 milieux peuvent être considérés comme transparents pour le rayonnement visible avec une très bonne approximation. Ils sont caractérisés par des indices optiques réels de 1 pour l’air et 1,5 pour le verre. Ils entrent aussi dans la catégorie des milieux DLHI : diélectrique linéaire homogène et isotrope.
Dans ce cas, on modélise la lumière par des ondes électromagnétiques planes, progressives et harmoniques (OemPPH) telles qu’illustrées à la figure 19 où n est l’indice optique du milieu, c la vitesse de la lumière dans le vide, u la direction unitaire de propagation, E le champ électrique et B le champ magnétique.
3.e) Nettoyage des panneaux
Le nettoyage conventionnel des panneaux a lieu toute l’année, chaque fois que la pompe(PMP) est déclenchée, que ce soit à des fins de refroidissement ou de déneigement. Il permet d’éliminer régulièrement l’essentiel des salissures sur le champ photovoltaïque(CPV). Toutefois, des nettoyages exceptionnels et approfondis sont possibles avec le dispositif(OPALE). On pourra par exemple utiliser un réservoir de liquide spécifique(RLS) avec :
1. Une eau acidifiée pour détartrer les panneaux car l’acidité dissout généralement les dépôts d’oxydes métalliques et tout type de précipité.
2. Un diluant organique pour emporter des dépôts organiques fortement ancrés sur le champ(CPV).
3. Tout fluide de maintenance exceptionnelle jugé opportun.
Au sujet des dépôts minéraux, le dispositif(OPALE) utilise préférentiellement et majoritairement de l’eau de pluie dans ses réservoirs(REP).
L’utilisation d’OPALE avec une eau de robinet chargée en Calcium, Magnésium et plus généralement en minéraux peut entraîner des dépôts minéraux (précipités) sur le champ photovoltaïque(CPV) qui seront néfastes pour sa production électrique.
Pour les installations ne pouvant pas alimenter leur réservoir en eau de robinet, un détecteur de niveau pourra être implanté, par exemple sur le flotteur(FLO) de manière à couper l’alimentation en cas d’épuisement du fluide(EP).
Lorsque les eaux de pluie sont collectées sur les 2 pans de la toiture, en France, le dispositif OPALE est en autonomie d’eau toute l’année, sauf en cas de sécheresse estivale exceptionnelle. Le volume de réservoir idéal préconisé est 30L/m² de champ photovoltaïque(CPV), soit typiquement 500L pour une installation de 3kWc. Des réservoirs plus petits sont toujours possibles moyennant un appoint d’eau du robinet. Les réservoirs(REP,REC,RLS) sont équipés d’une évacuation du trop-plein(TRP) pour éviter leur débordements, notamment celui d’eau de pluie(REP).
3.f) Atténuation du saut d’indices optiques air/verre
Tel qu’illustré aux figures 16 à 18, avant d’atteindre les cellules photosensibles du champ(CPV), le rayonnement solaire évolue à l’interface de deux milieux : l’air et le verre. Ces 2 milieux peuvent être considérés comme transparents pour le rayonnement visible avec une très bonne approximation. Ils sont caractérisés par des indices optiques réels de 1 pour l’air et 1,5 pour le verre. Ils entrent aussi dans la catégorie des milieux DLHI : diélectrique linéaire homogène et isotrope.
Dans ce cas, on modélise la lumière par des ondes électromagnétiques planes, progressives et harmoniques (OemPPH) telles qu’illustrées à la figure 19 où n est l’indice optique du milieu, c la vitesse de la lumière dans le vide, u la direction unitaire de propagation, E le champ électrique et B le champ magnétique.
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