Brevet FR2446447A1 — publié le 19800808

L'invention concerne un capteur solaire à miroir de concentration. On connait des capteurs solaires, généralement plans, dans lesquels le rayonnement solaire est reçu, sans concentration, sur un panneau absorbant en contact thermique avec un fluide caloporteur pour fournir, par exemple, l'eau chaude destinée à une maison. On connait d'autres capteurs solaires dans lesquels un miroir de concentration, parabolique de révolution ou cylindro-parabolique par exemple, concentre la lumière sur un récepteur de dimensions beaucoup plus petites que celles du miroir. Ce récepteur peut être par exemple constitué par des cellules photovoltaiques, ou par la chaudière d'une micro centrale électrique solaire La densité de puissance qui lui parvient par rayonnement peut être très élevée, à condition que le soleil soit dans l'axe du miroir parabolique de révolution ou dans le plan axial du miroir cylindroparabolique. Pour que cette condition soit satisfaite le capteur est généralement orientable et pourvu de moyens d'orientation automatique pour lui faire suivre le déplacement du soleil. Quand le temps est plus ou moins brumeux ou nuageux, une puissance encore importante parvient du soleil sous forme de rayonnement. Mais ce rayonnement est diffus. Le récepteur n'en reçoit qu'une très faible part et en pratique le rayonnement est complétement perdu. De plus, dans le cas ou le récepteur est constitué de cellules photovoltalques, le rendement de conversion de l'energie rayonnante en énergie électrique est toujours faible, par exemple 10 ou 20 %. Une forte proportion de l'énergie rayonnante est donc perdue. La présente invention a pour but la réalisation d'un capteur solaire à miroir de concentration permettant facilement d'utiliser une proportion accrue de l'énergie solaire reçue par le capteur. Elle a pour objet un capteur solaire a miroir de concentration comportant un miroir pour recevoir le rayonnement solaire direct et le concentrer en un foyer, - et un récepteur placé à ce foyer pour recevoir et utiliser l'énergie rayonnante concentrée par le miroir, - caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un panneau absorbant de surface supérieure à celle dudit récepteur, disposé parallèlement au rayonnement direfit et passant sensiblement par ledit foyer, de manière à recevoir et absorber/du rayonnement diffus provenant du ciel et réfléchie par ledit miroir, ainsi que le rayonnement capté directement ce panneau étant au contact thermique dudit récepteur de manière à être échauffé par énergie solaire reçue par ce récepteur et non utilisée par celui-ci, - et des moyens d'évacuation de chaleur aptes à faire circuler un fluide caloporteur au contact thermique de ce panneau et permettre ainsi l'utilisation de cette chaleur. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions- techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue avec coupe d'un ensemble orientable de capteurs solaire La figure 2 représente une vue en coupe d'un capteur selon un premier mode de réalisation de l'invention. La figure 3 représente une vue en coupe d'un capteur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. La figure 4 représente un détail d'un capteur aussi bien selon le premier mode de réalisation de l'invention que selon le deuxième. Sur les figures 2 et 3 les rayons provenant du soleil sont représentés en trait tireté quand ils ont été diffusés dans l'atmosphère et ne forment pas de faisceau parallèle, et en trait plein quand ils n'ont pas été diffusés et forment un faisceau parallèle L'ensemble représenté sur la figure 1 est constitué par un tableau rigide 2 articulé autour d'un axe horizontal Est-Ouest 4 sur un socle vertical 6 et portant sur sa face supérieure une succession de miroirs cylindroparaboliques tels que 8 appartenant chacun à un capteur. Les génératrices des cylindres paraboliques formés par ces miroirs sont perpendiculaires au plan de la figure. Le tableau est orienté de manière que les plans parallèles aux génératrices et passant par les axes des paraboles formées par la section des miroirs soient parallèles aux rayons 10 du soleil.Des récepteurs non représentés sont placés selon les lignes focales des miroirs, et ensemble est recouvert par une plaque de verre 12 destinée à protéger les miroirs et éventuellement à conserver la chaleur. Les capteurs de cet ensemble peuvent être réalisés tant selon l'invention que selon les techniques connues et comporter les éléments connus représentés sur les figures 2 et 3. Ces éléments sont, outre le miroir 8a (fig 2) ou 8b (fig 3) et la plaque de cerre 12a (fig 2) ou 12b (fig 3), un récepteur de lumière concentrée, constitué par des cellules photovoltarques 14a (fig 2) ou 14b (fig 3) orientées de manière que les rayons solaires réfléchis par les miroirs ne soient pas trop éloignés de la perpendiculaire à la surface des cellules. L'arc de parabole constituant le miroir est vu, à partir du foyer, sous un angle supérieur à 1800 de sorte que le récepteur de lumière est placé à l'intérieur de l'enceinte formée par le miroir et par la plaque de verre qui s'appuie sur les bords de ces miroirs, ces bords suivant deux génératrices du cylindre parabolique. Les dispositifs selon les figures 2 et 3 différent cependant par le fait que, selon la figure 2, la plaque de verre 12a passe au voisinage du foyer de la parabole, c'est-à-dire du récepteur de lumière concentrée, alors que selon la figure 3 elle passe à distance de ce foyer. Conformément à la présente invention on prévoit, dans les deux cas des moyens d'évacuation de chaleur constitué par un panneau absorbant 16 ou 16b parcouru par un fluide caloporteur tel que l'eau. Ce panneau est en contact thermique avec les cellules photovoltaïques 14a ou 14b de manière à évacuer la chaleur qui y est apportée par la fraction du rayonnement solaire non transormée en énergie électrique. Ce panneau est plan et il est disposé selon le plan, parallèle aux génératrices du cylindre, qui passe par la ligne focale du miroir cylindro parabolique. Dans le premier mode de réalisation ce panneau 16a s'étend seulement du sommet de la parabole jusqu'au récepteur formé par les cellules 14a c'està-dire sensiblement jusqu'au foyer de la parabole, alors que dans le deuxième mode de réalisation le panneau 16b s'étend au dela du foyer de la parabole. Dans les deux cas ses deux faces sont noircies de manière a absorber le rayonnement solaire diffus réfléchi par le miroir. La chaleur ainsi recueillie peut servir à fournir, par exemple, l'eau chaude nécessaire à une maison d'habitation. La figure 4 montre une structure possible du panneau absorbant 16a ou 16b : Ce panneau est constitué par deux tôles métalliques 20 séparées dans certaines zones par une intervalle 18 permettant la circulation de l'eau et soudées l'une à l'autre selon certaines lignes telles que 22, par exemple par soudage à la roulette selon le procédé connu ("Roll-bond"). REVENDICATIONS 1/ Capteur solaire a miroir de concentration comportant un miroir (8a) pour recevoir le rayonnement solaire direct et le concentrer en un foyer, - et un récepteur (14a) placé à ce foyer pour recevoir et utiliser l'énergie rayonnante concentrée par le miroir, - caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un panneau absorbant (16a) de surface supérieure à celle dudit récepteur (8a) et, disposé parallèlement au rayonnement direct et passant sensiblement par ledit foyer de manière à recevoir et absorber le rayonnement diffus provenant du ciel et/ou réfléchi par ledit miroir, - ce panneau étant en contact thermique dudit récepteur de manière à être échauffé par l'énergie solaire reçue par ce récepteur et non utilisée par celui-ci, - et des moyens d'évacuation de chaleur (18,20) aptes à faire circuler un fluide caloporteur au contact thermique de ce panneau et permettre ainsi l'utilisation de cette chaleur. 2/ Capteur selon la revendication 1, dans lequel ledit miroir (8a) est un cylindre à section droite parbolique, ledit récepteur (14a) étant disposé selon la ligne focale de ce cylindre, - caractérisé par le fait que ledit panneau (16a) est disposé selon un plan parallèle à l'axe de la parabole et passant par la ligne focale du cylindre. 3/ Capteur solaire à miroir de concentration comportant un miroir (8a) pour recevoir le rayonnement solaire direct et le concentrer en un foyer et un récepteur (14a) placé à ce foyer pour recevoir et utiliser l'énergie rayonnante concentrée par le miroir, ce récepteur étant constitué de cellules photovoltalques, - caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens d'évacuation de chaleur (18,20) pour faire circuler un fluide caloporteur au contact thermique de ce récepteur,(14a), et permettre ainsi l'utilisation de la chaleur apparaissant sur ce récepteur.