Brevet FR2516640A1 — publié le 19830520

La présente invention concerne un dispositif permettant de capter leénergis solaire et de la transformer en énergie thermique. L'invention concerna plus particulièrement un collecteur d'énergie solaire du type comportant un miroir réfléchissant focalisant le rayonnement solaire sur un absorbeur et des moyens pour permettre la poursuite du soleil. L'invention concerne aussi une installation de captage d'énergie solaire utilisant un ou plusieurs collecteurs du type pré cité. L'invention a notamment pour but de proposer un collecteur du type susp;entionné et permettant de chauffer un fluide caloporteur & une température demeurant élevée durant une partie substantielle de la journée et quelle que soit la saison. Ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait qu'un miroir est prévu pour recevoir le rayonnement solaire et pour diriger ce rayonnement sur l'absorbeur, en ce que ce miroir, placé en atmosphère libre, présente une forme de segment cylindrique à section droite en forme de demi-parabole dont I'extrémité de rayon de courbure maximal se situe au niveau de l'axe de la demi-parabole, moyennant quoi ledit miroir est apte à concentrer sur l'absorbeur, placé sensiblement au foyer, le rayonnement solaire qutil reçoit, aveO un degré de concentration optimum. Avantagèusement, la position de l'absorbeur, sensiblement disposé suivant l'axe de la demi-parabole formant la seotion droite du miroir, permet d'utiliser la surface totale utile du niroir. Âvantageusement, l'absorbeur est placé dans un caisson à double paroi contenant un isolant thermique et, eventuellements fermé par un vitrage destiné à créer un effet de serre confiné dans le voisinage immédiat de l'absorbeur, ce vitrage n'étant pas neces- saire pour toutes les applications du système. Avantageusement, le miroir est constitué par une feuille d'aluminium grand brillant ou de polyester aluminise. Avantageusement, le miroir est fixé sur une paroi rigide pouvant être une tôle emboutie ou du polyester moulé ou tout autre matériau et tout autre procédé pour la mise en forme de la demi-parabole. Une installation de captage d'éneigie solaire peut être constitude par un ou plusieurs collecteurs selon l'invention. Dans cette installation le collecteur est placé de telle sorte que les génératrices du miroir soient orientées suivant l'axe EST-OUEST Avantageusement l'inc1inaison du miroir est réglée suivant l'axe ITORDLSUDs de façon à ce que le rayonnenent solaire soit parallèle à l'axe de la demi-parabole afin que tous les rayons soient réfléchis au foyer. L'inclinaison du miroir est obtenue par un dispositif- de -poursuite-héliostatique, commandé par cellules photorésistantes. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un col lecteur selon un mode de réalisation de 11 invention, - la fig. 2 est une coupe à travers l'ensemble réflecteur-caisson absorbeur, - la fig. 3 est une coupe de l'absorbeur et-du caisson. Le collecteur d'énergie solaire représenté fig. 1 et 2 comprend un réflecteur cylindro-parabolique I, placé en atmosphbre libre sans vitre de protection, un absorbeur 2, disposé dans un caisson 3, ltensemble étant supporté à l'aide de berceaux cintrés A, par un dispositif articulé réglable 5. -Le réflecteur 1 présente une forme de segment -cylindro parabolique à section droite en forme de demi-parabole dont ltextré- mité de rayon de courbure maximal est située au soinmet de la demiparabole. La forme géométrique du réflecteur 1 a été déterminée de façon à obtenir une ouverture maximum au rayonnement solaire tout en conservant le foyer à l'intérieur du plan de la demi-parabole, à une distance relativement faible du sommet, sensiblement à la demi-distance séparant le sommet du plan de la demi-parabole, afin de faciliter la construction de l'ossature support et d'obtenir un réglage aisé de l'image optique. Le réflecteur 1 peut autre constitué par un matériau quelconque pourvu qu'il soit parfaitement résistant et indéformable et que sa surface interne soit lisse et réfléchissante, soit par un revêtement rapporté sur cette surface, soit par traitement approprié de ladite surface et ayant un fort pouvoir réfléchissant. L'absorbéur 2 est un élément formé par l'assemblage d'un tube 2a dans lequel circule le fluide caloporteur et d'une bande métallique étroite 2b ayant reçu un traitement sélectif et formant ailettes de part et d'autre du tube 2a ,disposé sensiblement au foyer de la demi-parabole, légèrement en arrière du plan de symétrie de façon à ce que le point focal se trouve sur la génératrice inférieure du tube 2a de l'absorbeur, afin de ne créer, ainsi, aucune ombre sur la partie utile du réflecteur 1. La conception et la forme de l'absorbeur 2 contribuent efficacement aux performances élevées du collecteur solaire objet de l'invention. Le caisson 3 peut entre constitué par tout matériau ayant une bonne tenue aux agents chimiques extérieurs, par exemple de l'aluminium anodisé et sa forme peut être obtenue Far extrusion ou pliage, la fixation de l'absorbeur 2 se fait par simple emboitement afin que la dilatation de chaque matériau se fasse librement. Sur la figure 2, les repères A indiquent la direction du rayonnement solaire reçu par le réflecteur et réfléchi sur l'absorbeur 2 gracie à la rotation de l'ensemble qui maintient le rayonnement solaire constamment parallèle au plan de symétrie B Cette rotation est obtenue grflce à une poursuite héliostatique qui assure les fonctions suivantes - pointage sur le soleil pour un éclairement suffisant et non diffus, - retour forcé à une position de moindre trainée au vent lorsqu'il fait nuit, qu'il y a du vent ou qu'il y a une anomalie sur le circuit hydraulique, - sécurité lors d'une panne de courant électrique afin d'éviter toute surchauffe. Pour exécuter ces fonctions, -le système comprend un vérin électrique 6 figure 2, fixé à sa partie inférieure sur le pied du support 5 du collecteur solaire, à l'aide d'une chape 7, à sa partie supérieure, sur le support cintré 4 de la demi-parabole, à l'aide d'un pas de vis 8 qui se déplace sur l'axe fileté 9 du vérin 6, vers le haut ou le bas en fonction du sens de rotation du moteur de vérin 6. Le réflecteur cylindro-parabolique i et le caisson 3 qui contient l'absorbeur 2 peuvent effectuer une rotation NORDLSUD grace à l'assemblage des berceaux cintrés sur le support 5, par l'in termédiaire de l'axe 10 Deux cellules photo-résistantes 11 et I,separèes par un déflecteur circulaire 13 placé parallele au plan de symetrié de la demi-parabole, permettent la commande du moteur du vérin 6, lorsqu'un seuil d'eclairement minimum pred8fini est atteint, dans le sens qui correspond à l'ombre provoque par le deflecteur 13 sur l'une ou l'autre des cellules 11 ou 12. Sur la figure 3, le vitrage 14 place devant l'absor~ beur 2 ferme l'enceinte 15 de façon étanche par les points 15 et les parecloses 17, afin de provoquer un effet de serre. Cette disposition n!est cependant pas indispensable. Enfin, l'invention n'est pas limitée aux modesde réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne l'utilisation d'une demi-parabole placée en atmosphère libre, focalisant le rayonnement solaire sur un absorbeur placé au foyer et qui ne provoque aucune ombre sur la partie utile du réflecteur, ainsi que les modes de régulation vt de sécurité du système. REVENDICAXICNS 1. Collecteur d'énergie solaire à foyer linéaire caractérisé en ce qu'il comporte un réflecteur placé en atmosphère libre sans vitrage de protection, en forme de demi-parabole (i) et un élément absorbeur (2) placé sur l'axe de symétrie de la demiparabole, dont la génératrice inférieure du tube (2a) se trouve au foyer dudit réflecteur et les ailettes (2b) étant orientées de façon à absorber les rayons réfléchis qui s'éloigneraient du foyer sans toutefois provoquer d'ombre sur le réflecteur, éventuellement un vitrage destiné à créer un effet de serre dans le vois nage immédiat de l'absorbeur (2) ainsi qu'un système de Poursuite héliostatique assurant toutes les fonctions de commande et de sécurité du colleoteur. 2. Collecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément absorbeur (2) est disposé dans un caisson (3) isolé thermiquement et eventuellement fermé par un vitrage (14) 3. Collecteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'absorbeur (2) et constitué d'un tube (2a) et deux ailettes (2b) non parallèles à l'axe du tube (2a) et enveloppant ledit tube sur sa demi-circonférence exposée au rayonnement solaire. 4. Collecteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ltabsorbeur !2) est disposé de façon a ce que la génera- trice inférieure du tuba (2a) se trouve au foyer de la demi-parabole et que les ailettes (2b) soient disposées de façon à recevoir le rayonnement solaire qui s'éloignerait du foyer , 5. Collecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réflecteur cylindre-parabolique (1) et le caisson (3) sont fixés sur un support (5) articulé sur un axe (10) parallèle aux wénáratrices du rflecteur (1) et permettant une orientation du collecteur solaire suivant l'axe NCil-SUD, 6.Collecteur selon l'une des revendications précéden- tes, caractérise en ce que l'inclinaison du collecteur est assure par deux cellules photo-resistantes (11) et (12) placées de part et d'autre d'un déflecteur circulaire (13) 7. Collecteur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le déflecteur (13) et les cellules (ii) et (12) pourront entre placés à un endroit quelconque à condition, toutefois, qu'ils soient maintenus parallèles au plan de symétrie B du réflecteur 1. 8. Collecteur suivant l'une des revendications precédentes caractérisé en ce que le système de poursuite comprend la mise en fonctionnement de la circulation du fluide dans l'absorbeur (2). en fonction d'un niveau d'éclairement fixe et pré-déterminé. 9. Collecteur suivant l'une des revendications précé dentes, caractérisé en ce qu'une sécurité, en oas de panne électrique, prévoit le fonc-tionnement du système de circulation du fluide dans l'absorbeur (2) le temps nécessaire au dépointage du Sélecteur (1) 10. Collecteur suivant la revendication (9) caractérisé en ce que le fonctionnement du système de circulation dans l'absorbeur (2) en cas de panne de l'alimentation électrique, peut être remis en marche automatiquement plusieurs fois au cours d'une journée, même si le courant électrique n'a pas éte rétabli entretemps. 11. Collecteur suivant i 'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réflecteur (1) doit être constitué par un produit devant résister aux attaques des agents chimiques extérieurs, mais n'est pas à isoler thermiquement. 12.Collecteur suivant les revendications 2,3,4, caractérisé en ce que le matériau constituant l'absorbeur (2) doit avoir un coefficient de conductibilité thermique élevé et être revêtu sur la face exposée au rayonnement solaire, par un traitement sélectif genre chrome noir ou au moins équivalent. 13.Collecteur suivant l'une des revendications placé dentes, caractérisé en ce que la structure cintrée (4) assure le maintien et le réglage precis de l'ensemble réflecteur(1)-caisNon (3) 14.Collecteur suivant l'une des revendications prncé- dentes, caractérisé en ce que plusieurs éléments modulaires peuvent autre placés cote à cote pour former une installation importante de telle sorte que les génératrices des réflecteurs soient orientées suivant ltaxe ES-OUESU. Dans ces conditions, un seul dispositif de poursuite sera nécessaire pour manoeuvrer l'ensemble de ltins- tallation.