Brevet FR2389847A1 — publié le 19781201

La présente invention concerne le domaine bien connu de la conversion thermodynamique du rayonnement solaire. Elle se rapporte plus particulièrement aux capteurs, constitués généralement par une surface absorbante du rayonnement qui transfère la chaleur convertie à un fluide caloporteur : air, eau, etc... Le système de captation le plus utilisé de nos jours est le système dit "à capteurs plans". Ceux-ci utilisent pleinement la lumière diffuse,sont peu sensibles à la pollution des surfaces réceptrices et ne nécessitent qu'une maintenance très réduite. Néanmoins, les capteurs plans sont généralement fixes, ce qui constitue une des causes principales de leur rendement relativement faible. On connaît également un deuxième système de captation dit "à concentration linéaire ou ponctuelle", qui consiste à concentrer optiquement le flux solaire Les capteurs de ce type sont au contraire des premiers orientables mais, outre le fait qu'ils n'existent qu'à l'état expérimental, ils ne captent pas la partie diffuse du rayonnement global, qui représente environ le quart de ce rayonnement. Ils sont donc peu adaptés aux climats tempérés en raison notamment des taux de couverture nuageuse et de la nébulosité qu'on y rencontre. Afin de récupérer lue maximum d'énergie pendant la course du soleil, il a été proposé une- solution consistant en l'interconnexion de plusieurs capteurs plans disposés selon des orientations différentes. Les capteurs sont connectés en parallele et un jeu de vannes permet de les mettre successivement en service ou de les isoler en fonction du mouvement apparent du soleil. Il s'agit là cependant, d'une solution qui nécessite pour être mise en oeuvre, un dispositif complexe demandant une surveillance et des interventions constantes. L'invention décrite ci-après a pourvut d'obtenir une optimisation du système des capteurs plans, qui constitue actuellement le système le plus simpe et le moins onéreux de captation de l'énergie so laird Le résultat recherché est une utilisation optimale du rayonnement grâce à un dispositif d'asservissement automatique au mouvement du soleil, qui permette ainsi d'utiliser l'énergie de ce dernier pendant un temps suffisant chaque jour. On a eu ainsi l'idée d'utiliser l'ombre produite par un corps opaque fixé sur un capteur qui, au moyen d'un servo-moteur associé à une ou plusieurs cellules photoélectriques sensibles aux rayons ultraviolets, reprendrait à tout instant une position correcte afin que les rayons-du soleil le frappe perpendiculairement. L'ombre produite par le corps opaque que l'on désignera dans la suite de la descrip tion par l'expression "suiveur solaire", en se projetant sur les cellules provoquera ainsi la réaction d'un servo-moteur qui fera pivoter le capteur sur lui-meme ou corrigera son inclinaison pour l'orienter convenablement par rapport au soleil. Ce suiveur solaire est constitué par un ou plusieurs panneaux réalisés en une matière imperméable aux rayons ultraviolets et de préférence en plomb, fixés a angle droit sur la surface réceptrice du capteur. Ces panneaux sont situés dans des plans orthogonaux et les cellules sont disposées à leur base à une distance déterminée de leur axe en fonction du temps de réponse que l'on désire donner au servo-moteur pour effectuer les corrections d'orientation souhaitées. En effet, plus la distance séparant les cellules de l'axe des panneaux sera courte, plus l'ombre atteindra rapidement ces cellules et plus les corrections d'orientation du capteur seront effectuésavec brièveté. Au contraire, l'éloignement des cellules de l'axe des panneaux entraînera un temps de réponse plus long I1 est possible égalemént d'agir de manière complémentaire ou unique sur deux autres paramètres représentés par l'épaisseur et la hauteur des panneaux. Ainsi, l'ombre atteindra rapidement les cellules si les panneaux sont peu épais ou si leur hauteur est faible. En fonction de 1'étenduede la tache d'ombre produite par les panneaux, le capteur pourra tourner autour de son axe constitué par exemple par un pivot et/ou modifier son inclinaison au moyen par exemple d'un vérin hydraulique. Autrement dit, l'importance de la correction à effectuer et par conséquent, l'amplitude, le nombre et la diversité des mouvements de translation du capteur, seront déterminés par le nombre de cellules atteintes par la tache d'ombre et par la superficie de cette tache d'ombre. En fin de journée, à la disparition du soleil, le capteur reprendra sa position initiale. Cette position initiale correspondant par exemple a' une inclinaison par rapport à l'horizon de 300 en été et de 60 en hiver. Ainsi qu'on a pu le lire, il n'a été question que d'un seul capteur muni d'un suiveur solaire. Néanmoins, ce dispositif peut équiper une batterie de plusieurs capteurs. Un seul suiveur solaire pourra par exemple commander plusieurs capteurs montés en batterie et disposés selon une même orientation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description-suivante d'un mode de réalisation du dispositif conforme à la présente invention, en référence aux dessins annexés. La figure 1 représente en perspective schématique un suiveur solaire 1 constitué par deux panneaux 2a et 2b croisés à angle droit. Ces panneaux ainsi qu'on peut le voir, délimitent sur leur socle 3 quatre surfaces égales sur lesquelles apparaît une cellule 4. La figure 2 représente en perspective l'ensemble constitué par le suiveur solaire 1 fixé perpendiculairement sur la surface réceptrice 5 d'un capteur 6 pouvant se mouvoir sur un support 7. Lorsque l'ombre produite par le panneau 2b atteint la cellule 4, le captur 6 pivote dans la direction matérialisée par la flèche P jus qu'à ce que l'ombre disparaisse. Au terme de cette rotation la surface réceptrice 5 du capteur serauinsi placée perpendiculairement aux rayons du soleil. Lorsque l'ombre produite par le panneau 2a atteint la cellule 4' (représentée en pointillés), le capteur se redresse selon la direction matérialisée par la flèche I afin de reprendre une orientation correcte. Ces diverses corrections peuvent bien entendu s'effectuer simultanément sil'ombre est projetée à la fois sur les cellules 4 et 4'. Le dispositif suivant l'invention permet d'aboutir à des résultats particulièrement avantageux. I1 offre ainsi la possibilité de corriger automatiquement les variations d'orientation provoquées par exemple, par l'action du vent. I1 autorise d'autre part, l'emploi de capteurs présentant une surface réceptrice peu importante, en multipliant leur pouvoir d'absorption. Un tel dispositif peut être utilisé dans bus les domaines où il est fait application de la conversion thermodynamique du rayonnement solaire. Ainsi, pour la création du froid, pour le chauffage central, pour la production d'eau chaude sanitaire, pour le fonctionnement des pompes thermiques servant à l'alimentation de moteurs électriques, etc... REVE NDICATIONS 1 - Dispositif de captation solaire asservi automatiquement au mouvement du soleil, CARACTERISE PAR LE FAIT qu'il compend un corps opaque constitué par un ou plusieurs panneaux réalisés en une matière imperméable aux rayons ultraviolets, fixés à angle droit sur la surface réceptrice d'un capteur mobile monté éventuellerent en batterie avec d'autres capteurs1 de manière à ce que l'ombre produite par ce ou ces panneaux, projetée sur une ou plusieurs cellules photoélectriques sensibles aux rayons ultraviolets et disposées à la base dudit ou desdits panneaux à une distance déterminée de leur axe, oblige ledit capteur au moyen d'un servomecanisme à pivoter et/ou à corriger son inclinaison afin qu'il soit frappé perpendiculairement par les rayons du soleil. 2 - Dispositif de captation solaire selon la revendication l, CARACTERISE PAR LE FAT que les panneaux sont situés dans des plans orthogonaux.