Dans le cadre du projet de recherche technologique de 5ème année en génie électrique par alternance, deux étudiants ont étudié, conçu et réalisé un prototype pour culture agrivoltaïque automatisée. Ce projet a été réalisé par deux apprentis, Andrew Lheritier et Louis Schmitt, sous la supervision de Guy Sturtzer lors de la session 2022/2023.
CONTEXTE DU PROJET
Le projet est une reprise et une amélioration d’un tracker solaire équipé d’un système de refroidissement réalisé au cours de l’année 2021/2022. La technologie équipée permettait au prototype de s’aligner perpendiculairement aux rayons du soleil à l’aide d’une régulation des angles d’élévation et d’azimut. Dans l’optique d’atteindre le rendement le plus élevé, un système de refroidissement à eau était piloté pour asperger le panneau photovoltaïque en cas de forte chaleur.
Le but de ce projet était d’adapter cette structure pour la transformer en prototype de culture agrivoltaïque autonome et optimisé.
MODIFICATION DE L’ANCIENNE MAQUETTE
La première étape était l’étude de l’ancien projet pour comprendre son fonctionnement et ainsi déterminer comment le modifier. À sa mise en route, la structure a difficilement trouvé l’orientation optimale. Il a fallu modifier quelques paramètres dans le code pour qu’elle trouve réellement la position du soleil. L’hypothèse qui pouvait expliquer cet écart pouvait être qu’un fort ensoleillement provoque des réverbérations des rayons du soleil, sur la façade métallique de la halle de sports et sur les nombreuses fenêtres du bâtiment de l’INSA, qui désorientent les capteurs solaires.
Ensuite, une extension a été ajoutée à la structure afin d’insérer sous le panneau solaire un bac pour y loger la culture. Cette extension ajoute également deux supports de part et d’autre de la structure pour y fixer l’armoire électrique ainsi que le bac à eau. Des capteurs d’humidité, de lumière ainsi que de températures ont été installés dans le bac.
Ces capteurs ont été reliés à une nouvelle carte Arduino MEGA « Global Management » responsable du fonctionnement globale du prototype. Cette carte Arduino a été mise en communication avec la carte Arduino MEGA « Solar tracker » et une carte Arduino MKR Wifi 1010.
La carte Arduino MKR Wifi 1010 récupère des prévisions météorologiques depuis le site internet OpenWeather grâce à une API. Le rajout de composants a demandé une rédaction de nouveau schéma électrique et un recâblage quasi intégral du prototype.
PROGRAMMATION DE CARTE ARDUINO
L’Arduino MEGA « Globale Management », centralise toutes les entrées issues des capteurs plus celles des prévisions météorologiques et prend les décisions qui mettront sa culture dans les meilleures conditions. En effet, la priorité du projet est l’agriculture : la production d’énergie répond au besoin de cette dernière. Par exemple, en cas de fortes pluies ou de trop fortes chaleurs, le panneau solaire va se comporter comme un abri.