Brevet FR2291506A1 — publié le 19760611

La présente invention se rapporte aux capteurs d'énergie solaire et concerne plus particulièrement des capteurs d'énergie solaire dans lesquels la lumière du soleil est concentrée par une lentille sur une surface absorbante d'une conduite de fluide. Les capteurs d'énergie solaire utilisés par le passé se divisent d'une façon générale en deux classes importantes. Ceux d'une classe concentrent le rayonnement solaire sur une surface relativement réduite tandis que ceux de l'autre classe interceptent simplement le rayonnement sans le concentrer. Le type de capteur qui concentre les rayons est capable de fonctionner avec des rendements des températures plus élevées, car les pertes de chaleur dans l'atmosphère environnante sont réduites grâce aux petites dimensions de la surface focale. Les capteurs qui concentrent les rayons lumineux comportent soit des lentilles, soit des miroirs.Les lentilles s'avèrent supérieures pour la concentration de l'énergie solaire car elles occupent moins de surface que les miroirs, les pertes optiques sont généralement moindres et elles peuvent former un couvercle protecteur sur les autres éléments du capteur. Hais les lentilles classiques qui sont circulaires ou linéaires pour des grands capteurs sont excessivement épaisses pour des distances focales raisonnablement courtes, de sorte que leur poids et leur prix sont excessifs. L'invention concerne donc un nouveau capteur perfectionné d'énergie solaire ; une lentille de concentration de rayonnement destinée à un capteur d'énergie solaire, qui peut eAtre mince, possédant des qualités supérieures à celles d'une lentille normale, avec un poids et un prix réduits ; un capteur d'énergie solaire qui comporte une lentille de Fresnel allongée, de rendement élevé, et qui concentre les rayons solaires sur une conduite de fluide positionnée au foyer de la lentille ; une lentille de Fresnel destinée à un capteur solaire sans poursuite, et qui concentre les rayons solaires sur la surface voulue meme si ces rayons n'atteignent pas le capteur suivant l'axe optique de la lentille ; un capteur solaire dans lequel les rayons du soleil sont concentrés sur une surface absorbante sans qu'il soit nécessaire de poursuivre la position du soleil ; un capteur d'énergie solaire qui peut néanmoins poursuivre la position du soleil ; un capteur d'énergie solaire comportant une lentille formant un couvercle protecteur pour les réflecteurs et absorbeurs associés un capteur d'energie solaire dont la lentille peut être extrudée une lentille ae Fresnel linéaire destinée à un collecteur d'énergie solaire, dont la face arrière, sur la surface intérieure de la lentille, est formée de nervures longitudinales formant des prismes rêfringeants tandis que la surface extérieure exposée aux éléments est une surface régulière qui résiste à la poussière; un capteur d'énergie solaire comprenant un boîtier dont la face frontale est constituée par une lentille, et dont l'intérieur peut être évacué à volonte pour améliorer le renaement ; un capteur d'énergie solaire comportant une lentille qui concentre les rayons du soleil sur une surface minimale afin d'obtenir une température maximale et un rendement élevé, aussi bien dans les formes de poursuite ou non du capteur. Un capteur d'énergie solaire selon l'invention comporte une lentille de Fresnel du type linéaire supportée à une certaine distance d'une conduite de fluide absorbant la chaleur montée suivant la ligne focale de la lentille. Cette dernière comporte une surface extérieure lisse qui résiste à la poussière et aux dommages et une surface intérieure nervurée tournée vers la conduite de fluide et formée par un grand nombre de nervures contigues et parallèles constituant chacune un prisme réfringeant. Les nervures sont disposées sur les cotés opposés de la lentille dont la partie centrale a la forme incurvée d'une lentille classique. Selon un mode de réalisation, la lentille est plane. Selon un autre mode de réalisation, elle forme une courbe dans un plan perpendiculaire à sa ligne focale.Le capteur comporte un boîtier de forme générale triangulaire dans un plan perpendiculaire à la ligne focale de la lentille et,au sommet de ce boîtier, défini par les parois latérales convergentes, est montée une conduite de fluide absorbant la chaleur. Selon un mode de réalisation du bottier destiné à une fonctionnement fixe, la conduite de fluide est fixée le long d'une surface absorbante recevant le rayonnement concentré dans une position variable au fur et à mesure que la position du soleil change au cours de la journée. Selon un autre mode de réalisation, le bottier est mobile par rapport à une conduite de fluide fixe le long de laquelle le rayonnement est concentré pendant que le boîtier se déplace en poursuivant la position du soleil au cours de la journée.Les formes des prismes réfringeants constituant les ner vures sont définies par des relations mathématiques précises. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples nullement limitatifs la fig. 1 est une vue en élévation et en coupe partielle dans un plan perpendiculaire à la ligne focale d'un mode de réalisation d'un capteur d'énergie solaire du type fixe, selon 1 linvention, la fig. 2 est une vue en bout et en coupe partielle d'une forme incurvée de lentille de Fresnel linéaire utilisée avec les modes de réalisation de capteur d'énergie solaire des fig. 1 et 3, la fig. 3 ést une vue en élévation et en coupe suivant un plan perpendiculaire à la ligne focale de la lentille d'une forme de poursuite de capteur d'énergie solaire selon l'invention, la fig. 4 est une vue en perspective d'une forme fixe de capteur d'énergie solaire, montrant l'orientation du capteur pour l'interception maximale du rayonnement solaire, la fig. 5 est une vue en perspective d'une forme de poursuite de capteur d'énergie solaire, montrant la position de l'unité pour suivre le trajet du soleil au cours de la journée, la fig. 6 illustre les différents facteurs dimensionnels et angulaires intervenant pour la réalisation de la lentille de Fresnel linéaire et incurvée de la fig. 2, la fig. 7 est une vue en bout d'une forme plane de lentille de Fresnel linéaire, la fig. 8 est un diagramme schématique illustrant les facteurs considérés pour la réalisation de la lentille de Fresnel plane de la fig. 7, la fig. 9 est une vue en perspective d'une variante dans laquelle les lentilles sont des lentilles de Fresnel circulaires, la fig. 10 est une autre vue en coupe partielle du dispositif de la fig. 9, la fig. 11 illustre le fonctionnenent d'une lentille classique, et la fig. 12 illustre le perfectionnement obtenu grâce à une lentille réalisée selon l'invention. La fig. 1 illustre schématiquement une forme fixe de cap tain d'énergie solaire îa du type sans poursuite. Le capteur 10 comporte une lentille de Fresnel linéaire Il montée à l'avant d'un boîtier allongé 12 dont la section transversale a une forme générale triangulaire. A l'intérieur du boîtier, le long de la ligne focale de la lentille, est montée une plaque 13 absorbant la chaleur fixée sur une conduite de fluide 14, et qui absorbe l'énergie solaire concentrée sur elle par la lentille 11, de manière à conduire la chaleur résultant de l'absorption de l'énergie jusqu'à un fluide de transfert de chaleur qui circule dans la conduite. le bottier 12 comporte une paroi extérieure arrière 20, des paroirs latérales extérieures 21 convergentes et des parois latérales intérieures 22 convergentes.La plaque 13 et la paroi arrière 20 ainsi que les parois latérales extérieures 21 et les parois latérales intérieures 22 sont espacées les unes des autres et délimitent un volume intérieur rempli avec une matière 23 isolante de la chaleur destinée à réduire au minimum les pertes thermiques par le boîtier. Ce dernier est fermé à ses extrémités opposées par des panneaux 24 qui sont fixés par tout moyen approprié sur les extrémités de la lentille, des parois latérales et de la paroi arrière. Dans ce mode de réalisation, la plaque 13 absorbant la chaleur est plane et elle peut être recouverte d'unrevetement noir qui facilite l'absorption du rayonnement solaire, ou revêtue avec une surface sélective qui absorbe la plus grande partie du rayonnement solaire mais qui n'émet qu'une petite partie de la chaleur de rayonnement émise par un corps noir à la même température. Les parois latérales intérieures 22 comportent des surfaces intérieures très réfléchissantes, telles que des surfaces de miroirs, qui réfléchissent les rayons solaires vers la plaque absorbante 13 quand ces rayons ne sont pas concentrés sur l'axe optique de la lentille. Les surfaces des parois latérales facilitent également la diffusion du rayonnement solaire vers la plaque absorbante. En outre, les surfaces intérieures réfléchissantes évitent que les cotés du capteur soient surchauffés dans le- cas d'une mauvaise orientation telle que la ligne focale de la lentille rencontre l'une ou l'autre des surfaces des parois intérieures.Ces dernières peuvent extra réalisées d'un certain nombre de manières, par exemple en verre argenté, en métal bril lant, en matière plastique métallisée ou en une matière qui con- vient particulièrement pour un miroir, constituée par ae l'aluminium anodisé brillant, réfléchissant optique. Pour reluire au minimum les pertes de chaleur, l'isolant 23 peut se prolonger entre les parois latérales intérieures et extérieures du boîtier en plus de derrière la plaque absorbante 13, bien que l'isolement entre les parois latérales ne soit pas essentiel comme il 11 est dans le voisinage de la plaque absorbante.Les pertes de chaleur par las parois latérales n'affectent pas le rendement du capteur dans la même mesure que dans le voisinage de la plaque absorbant la chaleur. Ainsi, l'isolement latéral peut être supprimé dans certains modes ae réalisation de l'invention, comme par exemple celui de la fig. 3. La surface extérieure du bottier 12 est noire de préférence afin d'aider à l'absorption de la lumière solaire et de réduire les pertes thermiques du capteur en élevant la température extérieure de l'unité. La fig. 2 montre que la lentille de Fresnel linéaire 11 comporte une surface extérieure 30 lisse, incurvée dans un plan perpendiculaire à son axe longitudinal et formant une lentille convexe convergente similaire à une lentille optique classique à l'exception près que, comme le montrent les fig. 4 et 5, elle a une forme rectangulaire en élévation, contrairement à la forme circulaire habituelle des lentilles optiques normales. Les bords de la lentille comportent, sur toute leur longueur, un rebord 31 dirigé vers l'intérieur.Chacun de ces rebords 31 comporte une partie 32 en forme de U qui remplit une fonction d'accrochage pour fixer la lentille sur la face frontale du boîtier 12 du capteur 10. les dimensions de la partie 32 en forme de U du rebord sont telles qu'elles s'adaptent exactement à un rebord correspondant, non représenté, le long des bords de la face avant du bottier, de sorte que la lentille peut être fixée fermement sur le bottier et abriter effectivement l'unité de la pluie, du vent et de la poussière. En outre, cette fermeture pourrait permettre un certain degré de réduction de pression à l'intérieur du bottier, un léger vide pouvant etre produit dans ce bottier entre la lentille et les surfaces absorbantes sur lesquelles le rayonnement solaire est concentré. La partie centrale 33 de la lentille comporte une face in térieure 34 incurvée dont le rayon de courbure correspond à celui de la face frontale centrale, ou partie extérieure 35. Les fig. 4 et 5 montrent que la partie centrale 33 constitue une section de lentille centrale et rectangulaire sur toute la longueur de la lentille et dont la section transversale est définie par les faces intérieure et extérieure convexes 34 et 35. Selon une caractéristique de l'invention, le type de Fresnel linéaire de la lentille est assuré par plusieurs nervures longitudinales 40 intérieures et contigues, solidaires de la lentille formées suivant sa longueur et couvrant une majeure partie de chaque section latérale de la face intérieure. Les nervures 40 constituant chacune un prisme réfringeant longitudinal qui focalise les rayons lumineux le traversant le long d'une ligne focale longitudinale se prolongeant sur toute la longueur de la lentille, à son foyer. Géométriquement, la conduite 14 est disposée suivant la ligne focale de la lentille 11, comme le montre la fig. 1. Sur la fig. 6, cette ligne focale se situe à l'intersection des axes y et x de la représentation schématique de certaines caractéristiques de la lentille.Chacune des nervures 40 est délimitée par une face majeure 41 et une face mineure 42. La lentille est symétrique et, par conséquent, ses moitiéslongitudinales sont symétriques l'une par rapport à l'autre. Les nervures 40 formées le long des deux cotés de la face intérieure de la lentille, sur toute sa longueur, comportent des faces ma jeures et mineures de dimensions différentes et les angles de ces faces varient en fonction de la position de la nervure sur la lentille. les angles et les dimensions nécessaires qui doivent être connues pour réaliser les nervures formant la face intérieure de la lentille sont illustrés schématiquement sur la fig. 6, et définis mathématiquement par des formules qui seront établies. la réalisation d'une lentille 11 particulière selon l'invention impose, dans une certaine mesure, un compromis entre le rendement maximal et un minimum de matière et de prix, plusieurs considérations différentes intervenant pour arriver à ce compromis. Dans une certaine mesure, la grandeur ou les dimensions physiques générales sont d'abord prises en considération à la fois pour la matière utilisée et les problèmes éventuels de fabrication et de manipulation ou d'utilisation des unités. Par exemple, une unité de 2,50 m ou 3 m de long, d'une largeur et d'une profondeur de tordre de 30 cm peut être fabriquée et ma nipulée beaucoup plus facilement qu'une unité de 6 m oú 9 m de long et d'une largeur et d'une profondeur de 11 ordre de 1 m. Outre ces considérations générales, des facteurs fonctionnels plus spécifiques interviennent dans le choix de la distance focale de la lentille, c'est-à-dire de la distance entre la lentille et la ligne suivant laquelle elle concentre la lumière réfractée. Comme cela a été mentionné précédemment, la distance focale de la lentille du capteur 10 de la fig. 1 est la distance entre la lentille Il et la conduite 14, à la plaque 13. Une très courte distance focale permet évidemment de réaliser une unité dtune profondeur minimale en utilisant une plus petite quantité de matières que pour une unité de distance focale plus longue. Par ailleurs, avec une très courte distance focale, de petites erreurs d'orientation du capteur vers le soleil peuvent faire que la plus grande partie des rayons solaires subisse. une réflexion interne totale- dans les prismes, ce qui dégrade considérablement les performances du capteur. Inverse- ment, avec une très grande distance focale, de petites erreurs de pointage du capteur vers le soleil font que la ligne focale s'éloigne beaucoup de sa position normale, ce qui dégrade également les performances du capteur. Ainsi, une distance focale moyenne est préférable pour l'orientation pratique du capteur. De plus, une lentille de courte distance focale est beaucoup moins efficace pour la transmission du rayonnement solaire. Ainsi, une lentille de courte distance focale limite très sérieusement la lumière qui la traverse et qui est réfractée vers sa ligne focale. Cette limitation nette de la lumière conduit à des pertes notables. Quand la distance focale augmente, le degré de limitation de la lumière diminue et l'efficacité de la transmission augmente donc. Ainsi, les trois facteurs principaux qui interviennent pour la réalisation d'une lentille sont l'effet de la distance focale sur l'efficacité de la transmission de la lumière, l'effet de la distance focale sur les tolérances d'orientation et l'effet de la distance focale sur la quantité de matières nécessaire pour réaliser le capteur complet.La largeur de la lentille est également soumise à une autre considération pratique, en ce que les techniques et les matières actuelles introduisent certaines limitations physiques de dimensions des lentilles qui peuvent être fabriquées dans les tolérances minimales permises permettant d'obtenir une lentille qui réfracte effectivement la lumière voulue.Pour la réalisation d'une lentille particulière, les relations illustrées graphiquement par la fig. 6 et associées aux formules mathématiques qui seront établies ci-après font intervenir les éléments suivants n est l'indice de réfraction de la matière constituant la lentille (matière plastique, verre-, etc.) est l'angle de déviation des rayons lumineux réfractés par la nervure prismatique, par rapport à l'axe optique de la lentille, c'est-à-dire 11 axe x de la fig. 6 Gi est l'angle du rayon lumineux passant à travers le prisme formé par la nervure par rapport à l'axe optique ou x est l'angle formé entre la face mineure 42 de la nervure et l'axe optique x est l'angle entre la partie frontale de la face 30 de la lentille à la nervure prismatique désignée par -43 sur la fig. 6, et la face majeure 41 de la nervure, étant symétrique par rapport à l'axe y, de sorte qu'une ligne parallèle à cet axe et passant par le sommet de l'angle est bissectrice de cet angle t est la distance désignée sur la fig. 6 et qui représente une épaisseur minimale de la lentille à la base de cha cune des faces mineures 42, t étant choisi arbitrairement pour assurer la rigidité structurale nécessaire de la lentille 1 est la distance le long de la lentille, désignée sur la fig. 6, et qui représente la distance entre les extrémités de base de faces mineures voisines 42 le long de nervures voisinas, soit approximativement la largeur de l'image lumineuse linéaire réfractée par chacun des prismes cons titués par les nervures 40. les relations entre les différents angles et dimensions définies ci-dessus pour réaliser une lentille de Fresnel linéaire 11 sont représentées par les équations ci-après (2) o est la racine de l'équation suivante (5) x2 = X1 + 1 sin (2) (6) Y2 = y1 - l cos (2) Pour la réalisation réelle d'une lentille de Fresnel linéaire incurvée 11, la distance focale et la largeur de cette lentille sont d'abord choisies. Dans ce sens, la largeur de la lentille est sa dimension perpendiculaire à son axe longitudinal et elle peut être considérée comme la distance entre les nervures 40 les plus extérieures, représentées sur la fig. 2.En pratique, la distance focale peut être de l'ordre de 300 mm, la largeur de la lentille étant de l'ordre de 300 à 350 mm. Quand ces dimensions ont été décidées exactement, la position précise du premier point, ou point de départ des nervures peut être déterminée. Ce point, dans le cas de la lentille représentée sur les fig. 2 et 6, est celui qui se trouve à l'extrémité supérieure de la face majeure 41 de la première nervure 40, et qui est identifié par les coordonnées (x1, y1). Si, par exemple, la largeur effective de la lentille est 300 mm, la valeur de y1 est 150 mm tandis que la valeur de x1 est la distance focale de la lentille, soit 300 mm dans l'exemple décrit.Quand le premier point (x1, Y1) est physiquement positionné, une valeur est choisie pour la distance 1 qui est la largeur réfringente effective du prisme constitué par la nervure 40. En pratique, cette distance peut etre de l'ordre de 3 mm. Les valeurs de x1 et y1 étant maintenant connues et celle de 1 étant choisie, elles sont introduites dans l'équation (1) de l'angle Gf qui est calculé. Après avoir déterminé la valeur de l'angle Bf, cette valeur est introduite dans l'équation (2) qui permet de déterminer l'ang1e. Après la détermination de l'angle d , l'équation (3) est utilisée pour calculer l'angle Bi. Connaissant Gi, la valeur de Gm est ensuite déterminée par l'équation (4). L'opération suivante consiste à déterminer les coordonnées du point supérieur de la face mineure 42 désignées par (x2, y2). Ces valeurs sont calculées au moyen des équations (5) et (6). Les points (x1, y1) et (x2, y,) étant ainsi positionnés, les directions des faces majeures et mineures 41 et 42 sont déterminées graphiquement.La ligne correspondant celala face 42 est tracée vers le bas à partir du point (x2, y2) sous un angle #m. La direction de la face ma jeune 41 est déterminée en traçant une ligne vers le bas à partir du point (x1, y1) vers l'axe y, an faisant avec cet axe d argile 2 Ta ligne qui définit la face 41 est tracée vers le bas vers l'axe y jusqu' ce qu'elle rencontre la ligne définissant la face 42, de sorte que les faces majeure et mineure du prisme 40 sont maintenant déterminées.La position du segment 4j de la section de lentille formant le prisme le long de la nervure 40 est déterminée graphiquement. La ligne 44 est tracée dans une direction opposée à l'axe y vers le haut, à partir de l'axe x sous un angle Gi. Le point 45 sur la face frontale de la lentille est ensuite déterminé en nesurant sur la ligne 44 une distance égale à la valeur t qui est ltépaisseur requise de la lentille, précédemment mentionnée, cohérente avec sa rigidité. La ligne qui définit la face 43 peut ensuite être tracée vers le bas à l'opposé de l'axe y, en faisant un angle a2 avec la 2 verticale. Il faut noter que l'angle entre la face majeure 41 et la face frontale 43 du prisme constitué par la nervure 40 est égal à. 'Ja ligne qui définit la face 43 est prolongée vers le bas de la distance 1, de manière à positionner le point 50 qui définit une limite inférieure du prisme. Ainsi, toutes les directions et dimensions sont déterminées pour la position et la réalisation du premier prisme réfringent de la lentille sur toute la longueur de cette dernière.Toutes les nervures de la lentille, jusque et y compris la nervure la plus intérieure 4019 le long ae la section centrale 33 de la lentille sont déterminées de la mtme manière. Par exemple, pour la seconde nervure 401, les Va- leurs de t et l restent constantes tandis que l'ensemble suivant de valeurs de x1 et y1 utilisé dans les équations précédentes est celui déterminé pour x2 et y2.Des valeurs sont ensuite déterminées pour x3 et y3 définissant la base de la face mineure de la seconde nervure 401. Au fur et à mesure que les nervures approchent du centre, jusqu'à la nervure 4019 de la fig. 2, elles deviennent de moins en moins profondes jusqu'à ce qu'une position soit atteinte où une forme de lentille conventionnelle 33 appa rait sur toute la longueur du centre de la partie centrale, sur la ligne focale, sans prolongement des prismes jusqu'au centre absolu de la lentille. ta. ligne où la transition se produit entre les nervures et la forme de lentille classique n'est pas elairement définie, bien qu'elle puisse etre considérée comme se situant approximativement à l'endroit où la forme centrale de lentille classique n'est plus que légèrement plus épaisse que l'épaisseur totale de la lentille le long des parties nervurées. Selon l'explication qui précède de la détermination de chacun des prismes constitués par les nervures internes de la lentille, la face frontale 43 de chaque prisme est une-surface plane. il est cependant préférable que la face frontale 30 soit une surface incurvée déterminée par le lieu des points 45 et 50 pour chacune des faces frontales des prismes. Bien que cela amène une différence mineure -dans les formes résultantes des prismes, en pratique, la légère courbure définie par les lieux des points 45 et 50 et les surfaces planes des faces frontales 43 déterminées de la manière décrite ci-dessus sont tellement similaires qu'aucune différence fonctionnelle notable n'apparaît dans les qualités de réfraction de la lumière de la lentille lorsque sa surface frontale est une légère courbe.Grâce à cette surface courbe et lisse, la poussière ne s'accumule pas facilement et la lentille est moins coûteuse à fabriquer. Une lentille du type décrit ci-dessus peut autre fabriquée en toute matière transmettant la lumière, y compris le verre et les matières plastiques. Elle peut être taillée dans une seule pièce de matière, et polie. Elle peut être moulée à partir d'une forme liquide ou semi-liquide de la matière. Un autre procédé encore de fabrication de la lentille consiste à extruder la matière transmettant la lumière à travers une filière etjou entre des rouleaux en forme pendant quelle est dans un état semifondu. Le procédé d'extrusion est préférable, car il constitue un procédé particulièrement économique de fabriquer la lentille. les rainures qui définissent les prismes linéaires de la lentille doivent avoir une forme précise et être positionnées exactement en fonction des paramètres précités, car chacune de ces rainures se comporte comme un prisme qui réfracte ou dévie la lumière incidente vers la région focale. La lentille est réalisée de manière à recevoir et à focaliser la lumière du soleil sur une pe tite surface focale, le long de la surface absorbante de la conduite. La courbure frontale de la lentille aide à dévier les rayons lumineux et à donner une distance focale plus courte que celle qui serait obtenue avec une surface frontale plana.Un avantage majeur et particulièrement important de cette forme de lentille de Fresnel est une épaisseur très réduite qui abaisse le prix et diminue le poids de la lentille, contrairement à la pratique antérieure consistant à utiliser des lentilles classiez ques. A titre d'exemple, une lentille classique possédant les mimes caractéristiques de concentration que la lentille 11 devrait être dix fois plus épaisse que cette dernière. Bien entendu, le poids d'une lentille classique de même caractéristique de réfraction de la lumière serait également dix fois supérieur et le prix de la matière et de manipulation serait proportionnellement plus élevé. Le capteur d'énergie solaire 10 de forme fixe est monté de manière que son axe longitudinal, suivant la longueur de la conduite de fluide 14, soit aligné est-ouest comme le montre la fig. 4. L'axe optique du capteur est orienté de manière à recevoir la lumière du soleil pendant la journée, sans avoir à se déplacer. Le seul réglage nécessaire est une correction de variation saisonnière de hauteur du soleil. L'unité peut être montée de manière que sa conduite de fluide 14 soit raccordée à un dispositif, non représenté, contenant de l'air, de l'eau ou tout autre fluide de transfert de chaleur qui reçoit la chaleur absorbée et la transfère à un dispositif approprié d'emmagasinage ou de conversion.Par exemple, la chaleur solaire captée peut être transférée à des échangeurs thermiques d'un immeuble pour le chauffage de l'air et le chauffage de liteau. Par ailleurs, la chaleur solaire captée peut être transférée à des dispositifs qui la convertissent pour le conditionnement d'air, refroidissement et déshumiaification. D'autres exemples encore comprennent le transfert de la chaleur solaire à une génératrice à turbine qui la convertit en électricité, et le transfert de la chaleur solaire à un dispositif d'emmagasinage thermique en vue d'un usage ultérieur, la nuit ou les jours de ciel couvert. Les fonctions combinées de réfraction et de réflexion de la lentille et des surfaces intérieures des parois du boîtier concentrent le rayonnement solaire sur la plaque absorbante 13 avec une efficacité élevée, malgré les variations d'angle d'incidence de la lumière solaire sur le capteur. Les fig. 3 et 5 illustrent un capteur d'énergie solaire 100 du type à poursuite qui suit le mouvement du soleil lorsqu'il change de position au cours de la journée. Le capteur 100 comporte la même lentille 11 que celle décrite précédemment, montée sur un boîtier 101 comprenant des parois latérales 102 convergentes en forme de V et une partie de base 103 de forme générale cylindrique qui enferme une conduite de fluide. Cette dernière est isolée par une matière 105 qui remplit le volume entre la partie de base 103 et la conduite. Be bottier est fermé à ses extrémités opposées par des panneaux 106 fixés sur les extrémités de la lentille, des parois latérales et de la partie de base 103.Les parois 102 du boîtier, la partie de base 103 et les parois d'extrémité 106 sont fixées les unes aux autres et sont montées sur la conduite de fluide 104 d'une manière qui permet au bottier de se déplacer sur la conduite qui elle-mme reste fixe pendant que le boîtier tourne pour suivre le mouvement du soleil. Les matières et les finis de surface de l'in- térieur et de l'extérieur du bottier sont les mêmes que ceux décrits en regard du capteur 10 de la fig. 1.Une forme simple d'ajustage entre la conduite 104 et le bottier du capteur peut consister simplement en un assemblage avec jeu ou coulissant, tandis qu'une disposition plus élaborée pourrait comporter un palier à billes à chaque extrémité du bottier 101, monté sur la conduite de manière à permettre au bottier de tourner sur cette- dernière au cours de ses chxngements de position . Etant donné que la seule raison pour laquelle le boîtier doit se déplacer sur la conduite est de lui permettre de suivre le soleil, il est évident qu'une disposition est possible selon laquelle la conduite de fluide se déplace grâce à une forme appropriée de raccord universel à ses deux extrémités, la conduite étant alors fixée au boîtier et l'ensemble tournant pour suivre le soleil. La fig. 5 illustre schématiquement le montage du capteur 100 pour poursuivre le soleil. Le capteur est monté de manière que l'axe longitudinal de la conduite soit orienté nord-sud, incliné d'un certain angle vers le sud dans le cas de l'hémisphère nord et d'un certain angle vers le nord dans le cas de lthémis- phère sud. L'angle d'inclinaison est pratiquement égal à la latitude où le capteur est utilisé. Pendant la journée, le capteur se déplace pour suivre le soleil et il est positionné en permanence de manière que les rayons solaires pénètrent suivant l'axe optique, ou perpendiculairement à la face frontale du capteur. Pour suivre le soleil de cette manière, le capteur est entraîné à une vitesse de l'ordre de 15 à l'heure.Ce procédé d'orientation du capteur est connu sous le nom de montage polaire, ou équatorial. A l'exception du fait que le capteur est constamment orienté vers le soleil, l'unité fonctionne de la même manière que celle précédemment décrite en regard du capteur 10. il est évident que pour obtenir une orientation optimale du capteur 100 pendant toute l'année, deux mouvements d'orientation peuvent autre utilisés, un montage équatorial étant utilisé et des réglages journaliers ou saisonniers de déclinaison so- laire étant également faits. Les fig. 7 et 8 illustrent une forme plane de lentille ae Fresnel linéaire 125. La lentille 125 peut être montée sur l'un ou l'autre des boîtiers 21 et 101, les autres caractéristiques des capteurs comprenant une lentille plane étant les mêmes que celles des capteurs des fig. 1 et 3. Les mêmes considérations que celles expliques précédemment en regard de la lentille 11 s'appliquent au choix de la distance focale et de la largeur de la lentille.Les relations mathématiques entre les paramètres de la lentille plane 125 résultent de l'équation ci-après: où n = indice de réfraction, x = coordonnée x mesurée le long de l'axe optique de la lentille, y = coordonnée y mesurée perpendiculairement à l'axe optique de la lentille, c = une constante pouvant avoir toute valeur, soit une valeur pour chaque courbe déterminée par les coor données x et y. Les facteurs r'-. mathématiques qui interviennent pour la détermination d'une lentille de Fresnel plane selon l'invention sont illustrés par la fig. 8. A partir des considérations précitées, le point (x1, y1) est choisi de manière a' donner la distance focale et la largeur voulues de la lentille. Les valeurs x1 et y1 sont introduites dans l'équation (7) et c1 est déterminé comme la racine de l'équation qui en résulte. La face ajoure 141 du premier prisme 140 est ensuite définie par la forme spécifique de l'équation (7) donnée ci-après : où c1 est la valeur spécifique de c déterminée comme ci-dessus. La courbe entière décrite par l'équation (7-1) est représentée en 1J0-5 sur la fig. 8. D'autres valeurs de c définissent les courbes désignées par 130-1 à 130-19 sur la meme figure. Les points (x2, y2) et (x3, y3) sont calculés à partir de l'équation (7-1). La hauteur du prisme (x1 - X3) est choisie principalement pour faciliter la fabrication. La face mineure 142 du prisme est une ligne droite tracée par le point (X3, y) et faisant un angle P par rapport à l'axe optique (axe x). B est l'angle d'inclinaison entre l'axe optique et la face mineure.Cet angle est un élément important de la lentille car il fait passer la lumière solaire à travers le prisme sans en rencontrer la face mineure ou le sommet, comme le montre le faisceau S sur la fig.8. La valeur idéale de v serait de l'ordre de-1/2tg -1 (yj pour le prisme 140, 1/2 -1 (y5/x5) pour le prisme 144, etc. Une autre option plus simple consisterait à conserver ss constant à une valeur réduite pour tous les prismes, par exemple 100. Cet angle d'inclinaison permetau capteur d'être légèrement mal orienté sans qu'il se produise des pertes de transmission sérieuses, ce qui se produirait si la- face mineure 142 était parallele à l'axe optique ou x. Le point (x4, y4) se trouve à 11 endroit où la face mineure 142 coupe la ligne définie par x = X1. Par conséquent, x4= x1. La face majeure 145 du prisme 144 est définie en substituant les valeurs 14 et y4 dans 11 équation (7) et en résolvant par rapport à c2 ; par conséquent, l'équation définit-la courbe 130-6 de la fig. d dont la face 145 est un segment. La face mineure 146 du prisme 144 est tracée par le point (x5, y5) sous un angle ss par rapport à l'axe x. y5 est bien entendu calculé à partir de l'équation (7-2) avec x = x5 = x3. Cette procédure de calcul est poursuivie jusqu'au prisme final, le plus central qui se trouve en fait sur l'axe x, comme la courbe 130-14 de la fig. 8. L'autre moitié ae la len tille, correspondant aux valeurs négatives de y est symétrique de la moitié représentée. Les capteurs solaires des types représentés sur les fig. 1 et 3 et comprenant une lentille de Fresnel linéaire 125 sont utilisés de la même manière que celle décrite précédemment et sont montés en position fixe ou en poursuite comme selon les fig. 4 et 5. Les différents avantages cités à propos de la lentille de Fresnel linéaire et incurvée s'appliquent également à la lentille de Fresnel linéaire plane. Le choix d'une forme plane ou incurvée de la lentille de Fresnel dépend du procédé de fabrication et de l'application particulière. Si une lentille incurvée et une lentille plane ont la meme largeur et la même distance focale, la lentille incurvée transmet plus efficacement le rayonnement solaire que la lentille plane et elle permet également une plus grande erreur de tolérance dans l'orientation du capteur. Mais la forme de la lentille plane est plus facile à obtenir sous contrainte que la lentille incurvée, car une légère force de traction tend à aplanir les deux formes de lentilles, la première à son avantage et la seconde à son désavantage. Par ailleurs, en ce qui concerne les lentilles de grande longueur, la forme incurvée r-ésiste mieux à la courbure longitudinale que la forme plane.Différents procédés de fabrication de la lentille peuvent également favoriser une forme ou l'autre. En résumé, aucune des deux formes de lentilles ne doit etre considérée comme certainement préférable dans toutes les circonstances. Des formes fixes et de poursuite de capteurs d'énergie so- laire comportant des lentilles de Fresnel linéaires pour ré- fracter le rayonnement solaire et le concentrer sur des surfaces absorbantes ont été décrites et illustrées. Les lentilles de forme plane et de forme incurvée permettent des rendements élevés en fonctionnement pour peu de matière et un faible prix de fabrication. Les memes résultats sont obtenus avec une lentille de Fresnel linéaire d'une épaisseur d'un dixième seulement de celle d'une lentille classique produisant la même réfraction de la lumière. La lentille peut être réalisée en différentes largeurs et en différentes longueurs, suivant la taille particulière des capteurs.Des températures élevées, de l'ordre de 150 à 2500C ont pu être obtenues avec des capteurs solaires de ce genre, gr ce à leur possibilité de capter et de concentrer une quantité maximale de rayons solaires sur une zone minimale de surface absorbante. La surface absorbante qui est positionnée sur la ligne focale de la lentille ou dans son voisinage peut se présenter sous la forme d'une plaque, d'un tube ou autre. Par exemple, la surface absorbante 104 de la fig. 3 pourrait consister en un tube métallique enrobé de verre, et placé dans le vide pour réduire les pertes thermiques. A titre d'autre exemple, la plaque 13 de la fig. 3 qui absorbe les rayons lumineux réfléchis et réfractés peut porter un ou plusieurs couvercles transparents positionnés d'intervalles en intervalles à l'avant de la plaque, a. ânière à en réduire les pertes thermiques par convexian et rayonnement. Ainsi, la surface absorbante nlest pas limitée aux formes représentées. La fig. 9 représente un ensemble plan 210 de lentilles de Fresnel 211 à 214 montées sur un châssis 215 qui peut tourner sur ou avec un arbre tubulaire 216. Les lentilles 211 à 214 ont chacune pour fonction de concentrer en un point les rayons du so- leil. Le foyer se trouve de préférence à la surface dlune conduite dans laquelle circule un fluide de transfert de chaleur qui permet d'utiliser l'énergie solaire. De préférence, la conduite possède de très bonnes caractéristiques de transfert de chaleur. Elle peut être constituée par l'arbre 216 qui se présente sous la forme dlun tube. Elle peut également consister en une conduite indépendante dont une partie de la surface est exposée au foyer de chacune des lentilles 211 à 214. La fig. 10 est une coupe de l'ensemble de capteur de la fig. 9. La lentille 212 est représentée en coupe et sa forme est telle qu'elle concentre les rayons du soleil en un point. La conduite 216 dans laquelle circule un liquide de transfert de chaleur est revêtue d'un isolant 219. Ce dernier est interrompu en certaines positions de sa longueur de manière à exposer la surface 216a du tube 216 aux rayons solaires concentrés. Dans un mode de réalisation de l'invention, illustré par les fig. 9 et 10, les lentilles 211 à 214 peuvent avoir une surface de 11 ordre de 150 cm2. Le tube 216 d'échange de chaleur est en acier inoxydable et il peut surpporter des températures qui dépassent 550 C. Le diamètre de ce tube est de l'ordre de 25 nun et il est recouvert d'un isolant en céramique d'une épaisseur de plusieurs centimètres, percé d'ouvertures destinées à exposer localement la surface du turbe dans des régions d'un diamètre de l'ordre de 1 cm. La distance focale des lentilles 211 à 214 est de l'ordre de 600 mm. Les lentilles 211 à 214 sont faites de préférence en une matière acrylique, transparente optiquement, telle que celle fabriquée et diffusée par Du Pont sous le nom de Lucite 147, qualité extérieure. Les fig. 9 et 10 montrent des lentilles planes et circulaires. il est bien entendu qu'elles pourraient etre convexes, ce qui serait préférable. Elles peuvent Qtre réalisées par une opération de pressage, telle que celle utilisée pour la fabrication des disques de phonographe, puis être placées ensuite dans un moule à succion pour amener leurs surfaces lisses à la forme -convexe. Plus particulièrement, la fig. 11 représente la lentille initialement pressée dans sa forme plane, et présentant une configuration selon laquelle les prismes 220 comportent une face majeure 221 et une face mineure 222. La face mineure peut être perpendiculaire à la face frontale 223 plane ou légèrement inclinée par rapport à la face majeure 221 et le plan de la face extérieure 223. La fig. 12 montre que, après le passage dans un moule à succion, la surface extérieure 223 est convexe. Suivant l'angle initial entre les faces 221 et 222, la face mineure 222 de la lentille convexe surplombe la face majeure 224 et le prisme voisin, ou se trouve en retrait par rapport à cette face majeure 221 du prisme 220. Les relations apparaissant sur les fig. 11 et 12 sont légèrement exagérées dans le but de mieux illustrer les avantages de l'invention. L'utilisation d'une lentille de Fresnel à face frontale convexe et l'utilisation d'une face intérieure de forme prismatique augmentent substantiellement le rendement. Par exemple, une lentille classique du type de la fig. 11 introduit 4 fio de perte de lumière incidente à la face extérieure 223 et, après une réfraction d'un angle de 400, il se produit une perte de 42 o à la face majeure 221. En outre, à cause de l'énergie solaire qui rencontre la face mineure 222,représentée par la zone hachurée 225, une perte supplémentaire de plus de 10 ss se produit.En supposant une perte de 10 %, la perte totale introduite par la len tille de Fresnel est 56 *. Au contraire, selon la fig. 12, il apparatt une perte de 4 ffi à la face convexe 220 et seulement de 20 ffi à la face intérieure majeure 221 du prisme 220 > En raison du surplomb de la face mineure 222, la perte représentée par la zone 225 de la fig. 11 est éliminée sur la fig. 12. Ainsi, la perte totale du système représenté par la fig. 12 est 24 %, soit une économie de 32 96 du rayonnement incident. Bien que l'explication ci-dessus se rapporte à une réfraction d'un grand angle de 40 % pour illustrer l'action de la lentille due à la présence d'une forme particulière de prisme, il est bien entendu que la perte totale est moindre pour des angles de réfraction plus petits. Mais dans tous les cas, la perte introduite par des structures selon l'invention est de l'ordre de la moitié de celle introduite par les lentilles classiques. Bien que l'amélioration de rendement ne soit pas aussi considérable qu'avec une lentille convexe, l'utilisation d'une lentille à face plane tec la forme prismatique en dépouille des fig. 7 et 8 conduit également à une augmentation du rendement, grâce à l'élimination des pertes de rayonnement qui se produisent ordinairement sur la face mineure des prismes des lentilles de Fresnel habituelles. Il est bien entendu que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits et illustrés sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention. REVENDICaTIONS ~ 1 - Capteur d'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il comporte un corps linéaire absorbant la chaleur agencé de manière à recevoir un rayonnement solaire concentré et à échauffer un fluide de transfert de chaleur qui circule en contact avec ledit corps absorbant la chaleur et une lentille de Fresnel linéaire supportée à une certaine distance dudit corps absorbant la chaleur, ladite lentille comportant une surface extérieure convexe et lisse et plusieurs prismes linéaires qui en définissent la face intérieure, et qui réfractent le rayonnement solaire vers ledit corps absorbant, lesdits prismes comportant chacun des faces majeures et des faces mineures dans la direction longitudinale, formant des surfaces réfractant la lumière tournées vers ledit corps absorbant la chaleur, lesdits prismes étant dégagés par rapport à des plans parallèles à l'axe optique de ladite lentille afin d'éviter les pertes de transmission auxdites faces mineures et au sommet de chaque prisme. 2 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nervures formant lesdits prismes sont définies par les équations ci-après (2) CX est la racine de 11 équation (5) x2 = X1 + 1 sin (6) Y2 = y1 - 1 cos où n est l'indice de réfraction de la matière constituant ladite lentille, Gf est l'angle de déviation des rayons lumineux réfractés par chaque prisme, par rapport à l'axe optique de la lentille, c'est-à-dire l'axe x, #i est l'angle d'un rayon lumineux qui tra verse chaque prisme formé par la nervure, par rapport à l'axe x, est l'angle formé entre la face mineure de la nervure et l'axe x, est l'angle entre la face frontale de la lentille à la nervure et la face majeure de cette dernière, d étant symétrique par rapport à l'axe y, t est une épaisseur minimale de la lentille à la base de chaque face mineure et 1 est la distance le long de la face de la lentille entre les extrémités de base des faces mineuresvoisines. 3 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un bottier avec des parois latérales et des parois d'extrémités, lesdites parois latérales convergeant à partir des bords latéraux longitudinaux de ladite lentille vers le corps absorbant la chaleur et comprenant des surfaces intérieures réfléchissantes. 4 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit corps absorbant comporte une plaque et une conduite pour ledit fluide, ladite plaque comportant une sur face absorbante perpendiculaire à un plan passant par l'axe longitudinal de ladite surface et l'axe longitudinal-de ladite lentille. 5 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication , caractérisé en ce que ledit corps absorbant consiste en une conduite alignée sur la ligne focale de ladite lentille, ledit bo- tier et ladite lentille étant mobiles autour de ltaxe de ladite conduite de manière que ledit capteur soit mobile pour suivre le soleil pendant que ladite conduite reste fixe. 6 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit corps absorbant comporte une plaque et une conduite pour ledit fluide, ladite plaque comportant une surface absorbante alignée dans un plan perpendiculaire à un plan passant par l'axe longitudinal de ladite lentille. 7 - Capteur d'énergie solaire selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit corps absorbant consiste en une conduite pour ledit fluide alignée sur la ligne focale de ladite lentille, ledit boîtier étant mobile sur ladite conduite de manière à permettre à ladite lentille de suivre le soleil pendant que ladite conduite reste fixe. 8 - Capteur d'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il comporte un corps linéaire absorbant la chaleur agencé de manière à recevoir un rayonnement solaire concentré pour échauffer un fluide de transfert qui circule en contact avec ledit corps ab absorbant la chaleur et une lentille de Fresnel linéaire supportée ;; une certaine distance durit curps absorbant la chaleur, ladite lentille comportant une surface extérieure lisse et plusieurs prismes linéaires qui en définissent la face intérieure, et qui réfractent le rayonnement solaire vers ledit corps absorbant, lesdits prismes comportant chacun des faces mineures et majeures disposées dans une direction longitudinale et formant des surfaces réfractant la luniereotournées vers ledit corps absorbant la chaleur, lesdits prismes étant dégagés par rapport à des planz parallèles à l'axe optique de ladite lentille afin d'évi- ter les pertes de transmission auxdites faces rineures et au sommet de chaque prisme. 9 - capteur a'énergie solaire selon la revendication 8, ca caractérisé en ce que chaque nervure formant l'un desdits prismes est définie par l'équation ci-après où n est 17 indice de réfraction de la matière de la lentille, x est la coordonnée x sur ladite courbe mesurée le long de l'axe optique de la lentille, y est la coordonnée y de ladite courbe mesurée perpendiculairement à l'axe optique de la lentille, et c est une constante pour chaque courbe correspondant à chaque nervure, déterminée par les valeurs x et y. 10 - Capteur d'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il comporte un corps linéaire et allongé absorbant la chaleur agencé de maniera à recevoir un rayonnement solaire concentré pour échauffer un fluide de transfert de chaleur en contact avec ledit corps absorbant la chaleur et une lentille de Fresnel comprenant une surface extérieure lisse et une surface intérieure constituée par un grand nombre de prismes qui réfractent le rayonnement so- laire vers ledit corps absorbant, chacun desdits prismes comportant des faces mineure et majeure formant des surfaces réfractant la lumièreStournées vers ledit corps absorbant la chaleur, lesdits prismes étant dégagés par rapport à des lignes parallèles à l'axe optique de ladite lentille de manière à éviter les pertes de transmission auxdites faces mineures et au sommet de chaque prisme. il - Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite lentille est linéaire. 12 - Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite lentille est circulaire. 13 - Capteur selon ltune des revendications 11 ou 12 caractérisé en ce que ladite lentille est convexe. 14 - Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite lentille est formée par plusieurs lentilles circulaires disposées côte à côte suivant la longueur dudit corps absorbant la chaleur. 15 - Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits prismes correspondent à une structure définie par les équations oi-aprbs (2) &alpha; est la racine de l'équation : (5) X2 = X1 + l sin (2) (6) Y2 = y1 - 1 cos où n est l'indice de réfraction de la matière constituant ladite lentille, Qf est l'angle de déviation des rayons lumineux réfractés par chaque prisme, avec l'axe optique de la lentille, mesuré le long d'un axe x, Gi est l'angle d'un rayon lumineux traversant chaque prisme formé par une nervure, par rapport à l'axe x, #m est l'angle formé entre la face mineure de la ner vure et l'axe x, OC est l'angle entre la face frontale de la lentille à la nervure et la face majeure de cette dernière, OC étant symétrique par rapport à l'axe y, t est une épaisseur minimale de la lentille à la base de chaque face mineure, l est la distance le long de la face de la lentille entre les extrémités de base des faces mineures de nervures voisines, x est la caaraonnée mesurée suivant ltaxe optique de la lentille, cet axc optique étant ltaxe x, et y est la coordonnée mesurée suivant un axe perpendiculaire à l'axe x et à l'axe longitudinal de la lentille linéaire, ou la coordonnée radicale dans le cas dlLLre lentille circulaire, mesurée radialement à partir de l'axe x. 16 - Capteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits prismes sont définis par l'équation ci-après où n est l'indice de réfraction de-la matière de la lentille, x est la coordonnée mesurée le long de l'axe optique de la lentille, cet axe optique étant l'axe x, y est la coordonnée mesurée le long d'un axe perpendiculaire à l'axe x et à l'axe longitudinal de la lentille linéaire, ou la coordonnée radiale mesurée radialement à partir de l'axe x dans le cas d'une lentille circulaire, et c est une constante pour chaque courbe correspondant à chaque nervure déterminée par les valeurs x et y. 17 - Capteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit corps absorbant la chaleur consiste en une conduite dans laquelle circule un fluide de transfert de chaleur, un isolant entourant ladite conduite et comportant des fenêtres qui exposent cette dernière au foyer de ladite lentille circulaire.