Brevet FR2480416A1 — publié le 19811016

24âQ416 L'invention concerne un dispositif et un procédé pour utiliser les rayons solaires comme source d'énergie. Alors que le rayonnement solaire pourrait largement couvrir la totalité des besoins en énergie de la population de la terre, la dépense technique - miroirs solaires, moteurs à énergie solaire, pièges à chaleur - n'a pas été acceptable jusqu'à maintenant, même dans les pays ensoleillés malgré les aides ou encouragements prodigués par les diverses nations (voir Brockhaus 1968, volume 5, page 13, colonne de droite en bas). Le miroir solaire (four solaire) capte les rayons solaires à l'aide d'un miroir mobile, les dirige sur un miroir creux et les rayons sont concentrés en un point o ils pro- duisent des températures allant jusqu'à 3 3000C. Les moteurs à énergie solaire et les pièges à chaleur fonctionnent de façon analogue. Le but de l'invention est de procurer un dispositif qui capte totalement l'énergie solaire sans grande dépense technique ni financière et qui soit utilisable pour tous les domaines d'énergie sans qu'il soit besoin de modifications importantes, afin d'utiliser le dispositif de l'invention à l'endroit o l'on a besoin d'énergie. Ce but est atteint conformément à l'invention grâce à un dispositif pour l'utilisation de rayons solaires en tant que source d'énergie, caractérisé par au moins un corps formant une zone à longueur et/ou à diamètre (zone volumique) o parviennent (rebondissent) des rayons solaires réfléchis (faisceaux de rayons) qui, rassemblés en faisceaux (concentrés) dans cette zone par un matériau réfléchissant, sont déviés (réfléchis), et en ce que le matériau réfléchissant est groupé (disposé) autour du corps (absorbant les rayons solaires), de préférence symétriquement et dans un angle aigu (rapporté à l'axe médian). Le dispositif selon l'invention est aussi caractérisé par un moyen de commande connu en soi qui aligne constamment le réflecteur avec précision, avec son axe central vers le soleil (le réflecteur est monté par exemple à pivotement et se déplace avec le soleil) et en ce que le réflecteur est un cône, tronc de cône, pyramide ou l'analogue constitué par une matière réfléchissante ou revêtu à l'extérieur 2 24a0416 d'une matière réfléchissante, et qu'il est entouré au moins partiellement par un corps. L'invention fournit aussi un procédé pour utiliser les rayons solaires comme source d'énergie, caractérisé par un fluide solide, liquide ou gazeux (par exemple de l'eau, du mazout, du gaz, etc.) qui est transporté à travers la zone volumique. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, de formes de réalisation représentées schéma- tiquement sur le dessins, sur lequel - la figure 1 représente schématiquement le principe de base en utilisant un réflecteur conforme à l'invention; - la figure 2 correspond à la figure 1, le parcours des rayons y étant illustré; - la figure 3 montre le principe de l'invention illustré à l'aide d'un réflecteur ayant un angle d'ouverture de 900; - la figure 4 correspond à la figure 3, toutefois, l'utilisation pratique y est représentée en détail; - la figure 5 montre un exemple d'utilisation avec un réflecteur ayant un angle d'ouverture supérieur à 900; - la figure 6 correspond à la figure 5; on insiste icidavantage sur l'utilisation pratique; - la figure 7 correspond à la figure 5, mais l'angle d'ouverture est inférieur à 900; - la figure 8 correspond à la figure 6, toutefois l'angle d'ouverture est inférieur à 90 ; - la figure 9 montre la façon dont un réflecteur -ici un cône- peut être divisé en troncs de cône et un petit cène; et - la figure 10 explique encore une fois le principe, toutefois en inversant les relations, le réflecteur étant disposé à l'intérieur d'un corps. La figure 1 représente le principe de l'invention. Le réflecteur 1 a ici la forme d'un entonnoir et la surface intérieure est catoptrique. On peut utiliser toutes les matières réfléchissantes; le réflecteur peut être réalisé dans sa totalité dans cette matière ou bien en être simple- ment revêtu. On peut également utiliser une matière non 3 2480416 réfléchissante et munir la surface intérieure du réflecteur 1 d'une couleur, d'un revêtement ou analogue, approprié. Dans le sens axial du réflecteur 1 est prévu un barreau ou un tube 2; ce tube 2 peut être.-par exemple en métal sombre ou noir, par exemple avec une surface absorbante, c'est-à-dire qui retient la chaleur dégagée par les rayons solaires qui la frappent. Le système de l'invention consiste en ce que chaque rayon solaire qui arrive parallèlement à l'axe du cône sur la surface intérieure catoptrique est réfléchi et frappe le barreau ou le tube 2, ce qui chauffe celui-ci. La disposition du réflecteur 1 doit être conçue de façon appropriée. La figure 2 montre le principe selon lequel les rayons réfléchis dans le réflecteur 1 sont déviés centralement vers l'intérieur. Dans ce cas, l'angle d'ouverture 3 du réflecteur 1 peut avoir diverses valeurs. Les figures 3 et 4 représentent schématiquement des réflecteurs la. La figure 3 représente schématiquement, pour deux exemples, le parcours des rayons et dans ce cas, le réflecteur a la forme d'un tronc de cône. Les rayons arrivent à angle droit sur l'axe central 4. La figure 4 est une figure analogue. Le corps 5 est atteint perpendiculairement par les rayons réfléchis; son diamètre doit être de longueur telle qu'il ne se perde pas de rayons réfléchis. Sa longueur correspond donc au moins à la hauteur du tronc de cône la. On peut choisir le diamètre de manière différente. Lorsqu'il faut par exemple chauffer de l'eau en circulation (il faut dans ce cas associer une pompe ou analogue), on choisit un petit diamètre lorsqu'on veut atteindre des températures très élevées, et un diamètre plus grand, lorsque l'eau doit avoir une température plus basse. La température de l'eau serait, ntaurellement, également fonction de la vitesse de circulation. Les figures 5 et 6 montrent la façon dont les rayons sont réfléchis lorsque l'angle d'ouverture du réflecteur lb est supérieur à 900, le principe de la réflexion des rayons étant représenté sur la figure 5. Le corps 6 est donc ici placé plus haut (voir figure 6); il dépasse audessus du bord extérieur du réflecteur lb. Les rayons frappent sous un angle aigu. Si le corps 6 n'était pas disposé en coïncidence avec 4 24804X6 l'axe central 7, mais par exemple s'il était incliné, la captation d'énergie serait plus faible, car l'intensité des rayons serait également plus faible. Mais il est bien entendu qu'on pourrait également utiliser un corps 6 de forme conique, par exemple. La figure 7 montre la situation de principe (parcours des rayons) lorsque l'angle d'ouverture est inférieur à 900 et la figure 8 montre la disposition d'un corps 8. Dans cet exemple, le réflecteur lc est représenté sous forme de tronc de cône et le corps 8 se trouve en dessous du tronc de cône, donc presque dans la pointe si l'on continue le cône. L'intensité de la réflexion et de ce fait de la cha- leur pouvant être produite augmente en même temps qu'augmente la surface catoptrique. En se référant à la figure 1, ceci voudrait dire que l'intensité du réchauffement augmente de bas en haut, donc du point 9 vers le point 10. Pour obtenir un réchauffement uniforme du fluide choisi dans un corps 8, il vaudrait mieux ne pas donner à ce corps une forme cylin- drique, par exemple, mais une forme analogue à un cône, comme il est représenté en-tirets sur la figure 1 (corps 2a esquissé) Si l'on divise en plans parallèles un système conique comme celui représenté sur la figure 9, quelle que soit sa dimension, on obtient une multiplicité de troncs -e cône dont chacun est un "capteur solaire concentré". Les puissances des trois troncs de cône Il à 13, par exemple et du cône 14 diffèrent donc notablement du fait de la différence des surfaces de réflexion. Dans ce cas (voir figure 9), le corps 15 peut n'abosrber que dans la zone (donc être réalisé comme absorbeur), o il est atteint par les rayons et o s'opère la transformation des rayons solaires en chaleur. La réalisation la plus simple d'un absorbeur consiste en ce que, par exemple, un tube est coloré en noir dans la zone o les rayons réfléchis l'atteignent. L'énergie peut servir à toutes les utilisations, par exemple pour chauffer de l'eau, du mazout, des gaz, pour dessaler de l'eau de mer, pour obtenir de l'énergie électrique (vaporisation/turbine), pour des transformations et des réactions chimiques, etc. L'exemple d'application le plus simple est l'utilisation comme chauffage et dans ce cas il 248 416 faudrait un accumulateur de chaleur; le système conforme à l'invention convient également pour des opérations de cuisson, etc. Sur la figure 10 est représenté schématiquement le système inversé. Ici, une surface conique (ou partiellement conique) est revêtue à l'extérieur (donc sur l'enveloppe conique) d'une matière réfléchissante, ou le réflecteur 18 lui-même est constitué par une telle matière. Les rayons solaires sont dirigés vers l'extérieur et on prévoit, soit raccordé directement, soit disposé à distance, un ré- servoir, par exemple annulaire (corps 19) qui guide de l'eau, par exemple. L'eau est chauffée comme il a été précédemment décrit. Naturellement, l'intensité n'est pas aussi forte ici que lorsque les rayons sont réfléchis en sens inverse en direction du centre. On voit sur la figure 10 que le corps annulaire peut alors déboucher dans un tube 20 (par exemple) et que l'eau réchauffée peut ainsi être évacuée. 6 2480416 REVENDICATIONS ]. Dispositif pour l'utilisation de rayons solaires en tant que source d'énergie, caractérisé par au moins un corps (2. 5. 6. 8, 15) formant une zone à longueur et/ou à diamètre o parviennent des rayons solaires réfléchis qui, rassemblés en faisceaux dans cette zone par un matériau réfléchissant, sont déviés, et en ce que le matériau réfléchissant est dispo- sé autour du corps de préférence symétriquement et dans un an- gle aigu par rapport à l'axe médian (4, 7). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps est un corps creux, de préférence allongé, de section transversale ronde, polygonale ou ovale. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (2,5,6,8,15) est un tube (2) cylindrique ou polygonal, un cone, un tronc de cône ou une pyramide. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (2, 5, 6, 8, 15),. est réalisé en une matière et/ou est revêtu d'un enduit qui absor- be la chaleur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps '(2, 5, 6, 8, 15) est réalisé en une matière, ou est revêtu d'un enduit tel que, sur le côté que frappent les rayons, la chaleur est retenue et que sur le côté opposé c'est-à-dire à l'intérieur pour un tube -, la chaleur est cédée. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps (2, 5, 6, 8, 15) est constitué d'au moins deux couches de matière. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau réfléchissant est, par exemple, du verre à miroir, du métal poli tel que de l'aluminium ou tout autre matière connue qui réfléchit bien les rayons solaires. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications Précédentes caractérisé en ce aue le matériau réfléchissant est conformé suivant au moins un réflecteur (1, la. lb, lc, ld) présentant, par exemple.la forme d'un entonnoir, d'une pyramide, d'un cone, ou d'un tronc de cône. 7 24 8 416 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réflecteur a un angle d'ouverture compris entre 200 et 1750. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le tracé de la péri- phérie du réflecteur est à une distance variable de l'axe cen- tral (4, 7). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la surface latérale du cône est courbe, par exemple, convexe ou concave. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le corps est disposé excentré dans le réflecteur. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le corps est incliné par rapport à l'axe du réflecteur. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé par un corps (2, 5, 6, 8, 15) disposé à l'intérieur du réflecteur (1, la, lb, lc, ld,) qui n'est réalisé comme absorbeur que dans la zone des rayons réfléchis (16 à 19). 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'absorbeur est un tube coloré en noir ou sombre ou est réalisé en une matière noire. 16. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe central (7) et l'angle d'ouverture maximal du réflecteur sont orientés vers le soleil. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un moyen de commande qui aligne constamment le réflecteur avec son axe central (4, 7) vers le soleil, le réflecteur étant monté par exemple à pivotement. 18. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réflecteur (18) est un cône, tronc de cône, pyra- mide ou analogue constitué par une matière réfléchissante ou revêtu extérieurement d'une matière réfléchissante, et qu'il est entouré au moins partiellement par un corps (19). 19. Procédé pour utiliser les rayons solaires comme source d'énergie, caractérisé par un milieu solide, liquide ou gazeux tel que de l'eau, du mazout, du gaz, -etc... qui est transporté à travers le corps (2, 5, 6, 8, 15, 19).