• I. OPALE en quelques mots
  • I.1. Description synthétique
  • I.2. Performances en production électrique
  • I.3. Performances en production thermique
• II. Les installations OPALE de Sycomoreen
  • II.1. La Grange Photovoltaïque OPALE
  • II.2. La Laiterie Photovoltaïque OPALE
  • II.3. Le Garage Photovoltaïque OPALE (en projet)
  • II.4. La centrale solaire mobile 1 kWc OPALE en traqueur solaire (en projet)
• III. Résumé du Brevet OPALE

I. OPALE en quelques mots

I.1. Description synthétique

OPALE est un système complet d'optimisations comprenant des moyens automatisés de ruissellement de divers fluides sur un champ photovoltaïque, qu'il soit monté sur le toit des habitations ou bien sur des centrales solaires au sol et/ou à suivi solaire.

Les optimisations photovoltaïques exhaustivement réalisées par OPALE sont les suivantes, par ordre d'importance :

    1.    Le refroidissement des panneaux (sauf hiver)
    2.    Le déneigement/dégivrage des panneaux (hiver)
    3.    Le nettoyage des panneaux (toute saison)
            a.    Des dépôts organiques
            b.    Des dépôts inorganiques
    4.    L’atténuation du saut d’indices optiques entre l’air et le verre des panneaux (toute saison)
    5.    L’extraction d’énergie thermique (toute saison)

I.2. Performances en production électrique

Pour maximiser la production photovoltaïque, OPALE travaille selon 2 stratégies saisonnières : été et hiver.

En été, OPALE utilise de l'eau de pluie préalablement stockée dans un réservoir, cette eau ruisselle sur le champ photovoltaïque et le refroidit intensément. Le gain instantané net de production peut aller jusqu'à 40%. L'eau circule en circuit bouclé entre les rampes
d'arrosage et les réservoirs grâce à une pompe contrôlée par divers relais thermostatiques, photosensibles et temporisés.

En hiver, OPALE utilise un fluide spécifique résistant au gel, et se déclenche uniquement pour déneiger et/ou dégivrer le champ photovoltaïque.

Durant toute l'année, le ruissellement de fluide a des effets complémentaires bénéfiques pour la production photovoltaïque : nettoyage régulier des panneaux et atténuation optique de la réflexion lumineuse sur les panneaux. Dans une moindre mesure, OPALE réduit aussi l'amplitude des cycles thermiques subis par les panneaux et ralentit ainsi leur vieillissement.

OPALE augmente ainsi annuellement les productions électriques d'environ 5 à 20% en France métropolitaine. Des gains supérieurs sont prévisibles dans le cas de régions où le climat est stable et extrême (soit très chaud et ensoleillé, soit au contraire froid et très enneigé).

I.3. Performances en production thermique

Aussi bien en été qu'en hiver, le champ photovoltaïque exposé au soleil constitue un très bon capteur thermique, en particulier si on le recouvre d'une serre, de préférence amovible pour éviter les surchauffes estivales.

Sur les installations OPALE sans serre amovible construites par Sycomoreen et destinées préférentiellement à refroidir les panneaux, des débits d'eau chaude à 40°C de 1L/seconde sont couramment observés pendant plusieurs minutes au démarrage du pompage si le temps est ensoleillé.

OPALE en combinaison avec un grand champ photovoltaïque et une isolation de l'habitation performante, permet d'obtenir un bâtiment très peu énergivore.

Un stockage de l'excès de calories dans un très grand tampon thermique isolé est envisageable. L'excès de captation de chaleur estivale du dispositif OPALE pourra alors servir à tempérer l'habitation durant l'hiver, mais il faut prévoir le tampon et ses servitudes dès la conception/construction de l'habitation.

L'extraction thermique de l'énergie solaire est aisée avec le dispositif OPALE et peut rendre complètement autonome une habitation (chauffage et eau chaude sanitaire). Même en cas de satisfaction partielle des besoins thermiques, cet apport solaire écologique et gratuit évite de consommer d'autres formes d'énergies coûteuses et polluantes.

II. Les installations OPALE de Sycomoreen

Depuis 2009, Sycomoreen mène un programme soutenu de Recherche et Développement sur divers prototypes OPALE.

II.1. La Grange Photovoltaïque OPALE

Longueur de la rampe d'arrosage : 21 m Cette installation réalisée sur une ancienne grange désaffectée est très longue (23m) : ce prototype de grande envergure démontre la faisabilité de OPALE sur les "grandes toitures" (bâtiments agricoles, toit de supermarchés, grande habitation, grands champs PV spécifiques). Sa mise au point a eu lieu durant l'année 2010. Puissance crête de l'installation : 15,84 kWc Surface du champ photovoltaïque : 144 m² Panneaux : 288 tuiles PV Imerys 55 Wc modèle FAG 10 Onduleurs : trois SMA Sunny Mini Central 6000A en injection étoile triphasée Plus d'informations techniques

Diaporamas et vidéos (dernière mise à jour : 02/04/2012 )
OPALE Avril 2012 : expérience de refroidissement à l'eau : +12% par Sycomoreen	Dégivrage et Déneigement Photovoltaïques OPALE... par Sycomoreen
Lancer le diaporama en plein écran sur Ipernity	Automatismes et stratégies OPALE sur la Grange par Sycomoreen le script de la vidéo est disponible
Système photovoltaïque OPALE sur la grange par Sycomoreen	Photovoltaïque OPALE avec échelle sur la rampe d'arrosage par Sycomoreen
Puissance augmentée par refroidissement photovoltaïque à l'eau OPALE par Sycomoreen	Système Photovoltaïque OPALE (début 04/2010) par Sycomoreen

II.2. La Laiterie Photovoltaïque OPALE

Longueur de la rampe d'arrosage : 10 m Cette installation réalisée sur une ancienne laiterie désaffectée est un prototype de moyenne taille qui démontre la faisabilité d'OPALE sur des toitures importantes d'habitation (10 m x 8) entièrement recouvertes d'un champ photovoltaïque. Ce prototype est postérieur d'un an à la grange photovoltaïque. Il fonctionne depuis la mi-janvier 2011. Puissance crête de l'installation : 9,45 kWc Surface du champ photovoltaïque : 77 m² Panneaux : 70 panneaux Kyocera FD 135 GH2P de 135 Wc Onduleurs : deux SMA Sunny Boy 5000TL en parallèle sur compteur d'injection monophasée voir les pages dédiées

II.3. Le Garage Photovoltaïque OPALE

Longueur de la rampe d'arrosage : 9 m Cette installation a pour but de valider l'intégration d'OPALE sur des petites toitures photovoltaïques de faible pente (20°) en environnement résidentiel et/ou pavillon, tant esthétiquement que techniquement. Elle est raccordée depuis le 22 avril 2012. Puissance crête de l'installation : 5 kWc Surface du champ photovoltaïque : 45 m² Panneaux : 42 panneaux Kyocera FD 135 GH2P de 135 Wc Onduleur : SMA Sunny Boy 5000TL sur compteur d'injection monophasée voir la page dédiée

II.4. La centrale solaire mobile 1 kWc OPALE en traqueur solaire (en projet)

Longueur de la rampe d'arrosage : environ 4 m Surface du champ photovoltaïque : 10 m² Cette installation en projet a pour but de valider l'intégration d'OPALE sur les mâts photovoltaïques modulaires à pointage solaire motorisé des centrales au sol, ou bien sur des très petites toitures pavillonnaires (3 kWc et moins).

III. Résumé du Brevet OPALE

L'acronyme OPALE désigne les dispositifs d'Optimisations Photovoltaïques Autonomes avec Liquides en Ecoulement conçus et réalisés par Sycomoreen depuis 2009 et qui font l'objet d'un dépôt de brevet en date du 24 avril 2011 :


OPALE s'appuie sur une approche multi-réservoirs(REP,REC,RLS) comprenant au moins une pompe(PMP), un filtrage de retour intégré(FRI) à au moins un des réservoirs, un filtrage de départ intégré(FDI) à chaque pompe(PMP), de conduites ascendantes (ASC,ASC1,ASC2) et rampes(RA,RA1,RA2,RA3) d’arrosage, gérés par un pilotage saisonnier avec déclencheurs thermostatiques(TST), photosensibles(PHO) et temporels(RHP,RTE) réalisant avec des liquides en écoulement comme l’eau de pluie(EP), l’eau de pluie préchauffée(EC) ou des liquides spécifiques(LS) toutes les optimisations nécessaires dans le fonctionnement d’un champ de panneaux photovoltaïques(CPV) sur toiture ou au sol, orientable ou non, à savoir :

    1.    Le refroidissement des panneaux (sauf hiver)
    2.    Le déneigement/dégivrage des panneaux (hiver)
    3.    Le nettoyage des panneaux (toute saison)
            a.    Des dépôts organiques
            b.    Des dépôts inorganiques
    4.    L’atténuation du saut d’indices optiques entre l’air et le verre des panneaux (toute saison)
    5.    L’extraction d’énergie thermique (toute saison)

La présente invention(OPALE) se caractérise ainsi par les éléments et fonctionnements suivants :

    1.    L’utilisation de liquides différents stockés dans :
        a.    au moins un réservoir(REP) d’eau de pluie(EP),
        b. au moins un réservoir(RLS) de liquide spécifique(LS) qui sera notamment un antigel (par exemple eau/alcool) ou une solution             acide aqueuse, ou un réservoir(REC) d’eau chauffée(EC), ou tout liquide spécifique(LS) jugé approprié,

    2.    Au moins une pompe(PMP) dont l’aspiration(ASP) plonge, possiblement à l’aide de vannes (VAP,VAC,VAS) :
        a.    Dans un réservoir d’eau de pluie(REP) pour la période estivale,
        b.    Dans le réservoir d’antigel(RLS) ou en variante dans le réservoir(REC) d’eau chauffée(EC) pour la période hivernale,
        c.    Dans un réservoir(RLS) de liquide spécifique(LS) lors d’interventions exceptionnelles de nettoyage intense (à l’eau acide ou au                diluant organique).

3.    Un double filtrage(FRI,FDI) intégré :
        a.    Le filtrage du liquide de retour intégré(FRI) sur au moins un des réservoirs(REP,RLS,REC) constitué d’au moins une boîte               bi-étagée(BBE) à surface filtrante(SFI) réutilisable après nettoyage, avec un couvercle amovible(CAM), une grille de soutien(GRI)       maintenus par des vis(VI1,VI2,VI3,VI4), avec un organe de distribution(DIS) vers le réservoir de liquide(REP,RLS,REC) approprié,
        b.    Le filtrage du liquide de départ intégré(FDI) à l’aspiration(ASP) constitué d’une tête ou d’une surface filtrantes (TFI,SFI)                         réutilisables après nettoyage,

4.    Un chauffage optionnel intégré à au moins un réservoir(REP,RLS) comprenant soit un serpentin(SER) où s’écoule l’eau chaude sanitaire(ECS), soit une résistance chauffante(RCH), soit les deux(SER,RCH),

5.    Des capteurs et déclencheurs de la pompe et/ou de la résistance chauffante(RCH):
        a.     Thermosensible : un relais thermostatique(TST)
        b.     Photosensible : un relais crépusculaire(PHO)
        c.     Temporels : un relais à horaires programmables(RHP) et un relais temporisé électrique(RTE),

6.    Des conduites ascendantes(ASC,ASC1,ASC2) amenant le fluide choisi au sommet du champ photovoltaïque(CPV),

7.      Au moins une rampe d’arrosage(RA,RA1,RA2,RA3) de laquelle s’écoule le fluide,

8.      Une serre amovible(SAM) optionnelle recouvrant le champ photovoltaïque(CPV) selon la saison,

9.      Des chéneaux(CHN) collecteurs du fluide,

10.    Un plan d’écoulement amovible(PEA) déportant ou non les fluides en écoulement en dehors des chéneaux(CHN)

11.     Des conduites de retour(RET) vers les réservoirs(REP,RLS,REC).

12.     Au moins un flotteur(FLO), au moins un distributeur(DIS) et au moins une évacuation du trop-plein(TRP) pour gérer le niveau  
         des fluides dans les réservoirs(REP,REC,RLS)