Brevet FR2511758A1 — publié le 19830225

L'invention est relative a un dispositif à structure gonflable de concentration et de captage du rayonnement solaire. Afin d'éviter le surdimensionnement des surfaces d'échange à l'intérieur des habitations, et afin d'obtenir un bon rendement dans l'obtention de froid par un groupe de réfrigération à absorption, il est nécessaire de disposer de températures se situant dans la fourchette des températures moyennes entre 150 et 300 C. Pour obtenir ces températures, on a recours à des dispositifs de captage associés à des dispositifs de concentration du rayonnement solaire, pouvant revetir des formes paraboloidales, cylindro-paraboloidales, hémisphériques ou demicylindriques. Ces dispositifs doivent être constamment orientés face au soleil par un mécanisme d'orientation et d'entraînement approprié. Les dispositifs de concentration et de captage du rayonnement solaire de ce type actuellement présentés sur le marché ont de multiples inconvénients. Ils sont lourds, les concentrateurs ont une prise au vent trop forte qui dérègle les mécanismes d'orientation, le nettoyage obligatoire des réflecteurs est fastidieux, le dispositif électronique et mécanique de poursuite solaire est complexe et onéreux du fait du poids des appareils et de la prise au vent, et ils font appel à des moteurs puissants qui consomment de l'énergie, tandis que les mécanismes de transmission se bloquent fréquemment, notamment en cas de vents de sable. Le coût de ces dispositifs est élevé, ce qui limite fâcheusement pour des raisons financières, les dimensions des installations de captage. On connalt également un capteur hémisphérique à semiconcentration visant à supprimer les inconvénients précités. I1 est entièrement en résine méthacrylique, thermoformée. Le concentrateur sphérique flottant dans un bain d'huile, il n'est plus nécessaire de recourir à des systèmes complexes et puissants pour assurer la rotation du capteur. La poussée d'Archimède annule toutes les forces et le couple d'entrainement que doit exercer le moteur est extrêmement faible, ce qui permet d'utiliser par exemple, des moteurs d'horloges faisant un tour par 24 heures. La protection du capteur par un capot sphérique transparent, en méthacrylate le rend insensible aux vents et aux salissures. Son poids est très réduit et son rendement global est élevé. Ce type de capteur est intéressant pour des applications ponctuelles mais perd toutefois de son intérêt lorsqu'il s'agit d'installations de captage de grandes surfaces. En effet, la taille des réflecteurs est limitée par les impératifs d'asservissement, de poids, de fabrication, et les dimensions utiles de l'installation sont limitées par le fait que dans le cas d'un champ de capteurs, la place perdue du fait des ombres portées entre chaque capteur est importante. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des installations connues et de créer un dispositif de concentration et de captage du rayonnement solaire qui permette une grande souplesse d'utilisation en pouvant notamment être modulé aux dimensions de l'emplacement d'application, qui puisse se prêter aisément à l'installation de très grandes surfaces de concentration et de captage, qui offre une faible prise au vent, une grande fiabilité, une grande légèreté et une grande facilité de transport, avec cependant un prix de revient très inférieur à celui des installations connues A cet effet, l'invention concerne un dispositif à structure gonflable de concentration et de captage du rayonnement solaire, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte - un concentrateur essentiellement constitué par une enveloppe cylindrique souple en matière plastique, maintenue dans sa forme par une surpression interne et comportant à chacune de ses deux extrémités, un axe de tourillonnement lui permettant de tourner autour de son axe longitudinal dans des supports d'extrémités, la paroi de l'enveloppe en matière plastique, comportant sur un demi-cylindre un reveAtement interne réflé chissant le rayonnement solaire vers l'intérieur de l'envelop pe, tandis que sur l'autre demi-cylindre la paroi de ltenve- loppe en matière plastique est transparente au rayonnement solaire. - un récepteur disposé à l'intérieur de l'enveloppe-en matière plastique et coaxial à cette enveloppe dont il est solidaire en rotation, la paroi de ce récepteur étant constituée d'un matériau de bonne conductibilité thermique munie extérieure ment d'un revêtement absorbant sélectivement le rayonnement solaire, le récepteur étant muni a chacune de ses extrémités d'une canalisation d'admission ou d'évacuation permettant de faire circuler a' l'intérieur du récepteur un fluide caloporteur, - un moyen d'asservissement électronique et d'entraînement per mettant d'entraîner en rotation le concentrateur et le récep teur pour suivre le déplacement du soleil. L'invention va être décrite plus en détail en se référant à un exemple, non limitatif, de réalisation représenté sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un dispositif à structure gonflable de concentration et de captage du rayonnement solaire conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale de ce. même dispositif. Le dispositif à structure gonflable de concentration et de captage du rayonnement solaire conforme à l'invention, comporte un concentrateur désigné dans son ensemble par l et qui est essentiellement constitué d'une enveloppe cylindrique souple 2 en matière plastique stabilisée au rayonnement ultraviolet et transparente au rayonnement solaire. Cette enveloppe 2 est maintenue dans sa forme cylindrique par une surpression interne de gaz P1 qui peut être, pour un diamètre de l'enveloppe 2 de 2 mètres et une longueur de 10 ou 20 mètres, supérieure g/cm2' de 200 g/cm2 à la pression atmosphérique environnante. A chacune des extrémités de l'enveloppe cylindrique souple 2, est disposée une structure rigide 3 en métal ou en matière plastique sur laquelle est fixée, de façon étanche, l'enveloppe 2.Cette structure 3 est solidaire d'un tourillon 4, tourillonnant dans un support 5 et permettant ainsi de faire tourner le concentrateur 1 autour de son axe longitudinal. Sur une des structures d'extrémités 3 est disposée une tubulure l1 munie d'un robinet pour permettre l'introduction dans l'enveloppe 2 du gaz exerçant la surpression P1. La face interne de l'enveloppe 2 est munie sur un demi-cylindre, d'un revêtement 6 réfléchissant le rayonnement solaire vers l'intérieur de l'enveloppe 2. Ce revêtement peut être par exemple constitué par un dépôt d'aluminium. L'autre demi-cylindre de la paroi de l'enveloppe 2 ne comporte pas de revêtement et reste transparent au rayonnement solaire incident (figure 2). A l'intérieur du concentrateur 1, coaxial de ce concentrateur et solidaire en rotation avec lui, est disposé un récepteur 7 qui, dans l'exemple représenté, est constitué par un tube de section circulaire. La paroi 8 du récepteur 7 est en un matériau thermiquement bon conducteur tel par exemple qu'un métal comme le cuivre ou l'aluminium. La face externe de la paroi 8 du récepteur 7 est munie d'un revêtement absorbant sélectivement le rayonnement solaire. Dans le cas d'un récepteur 7 constitué par un tube d'aluminium, ce revêtement peut être par exemple une couche d'alumine obtenue par oxydation anodique et imprégnée d'un colorant noir. A chacune de ses extrémités, le récepteur 7 comporte une structure rigide 9 en métal ou en matière plastique, solidaire d'une canalisation 10 d'admission ou d'évacuation.Ces canalisations 10 permettent de faire circuler à l'intérieur du récepteur 7 un fluide caloporteur qui peut être un gaz ou un liquide. Avantageusement, les canalisations 10 sont d'une seule pièce avec les axes 4 du concentrateur 1, cette disposition permettant de simplifier la construction du dispositif, d'assurer un entraînement solidaire en rotation du concentrateur 1 et du récepteur 7, et de simplifier les problèmes .d'étanchement entre le récepteur mobile 7 et l'installation extérieure fixe de recyclage du fluide caloporteur. Pour accroître encore l'effet de concentration de lumière sur le récepteur 7, le gaz assurant à l'intérieur du concentrateur la surpression P1 peut être avantageusement du gaz carbonique dont les propriétés permettant d'assurer-un "effet de serre" sont bien connues. Il-suffit alors de raccorder une bouteille de gaz carbonique sur la tubulure 11, la valeur souhaitée pour la surpression P1 étant maintenue par un manostat. Dans l'exemple non limitatif représenté, la section transversale du récepteur est circulaire, mais on peut parfaitement envisager le cas échéant, des récepteurs de section non circulaire. Au dispositif qui vient d'être décrit, est associé un dispositif d'asservissement électronique et d'entratnement non représenté sur les dessins. Ce dispositif entraîne en rotation un des axes 4 et étant donné la légèreté de l'ensemble de concentration et de captage, le couple d'entratnement nécessaire est extrêmement faible. Suivant une variante, le dispositif est entouré par une enveloppe extérieure contenant un bain d'huile pour soutenir de façon flottante l'enveloppe intérieure ; cela facilite considérablement ;'entratnement de cette enveloppe surtout si elle est de grandes dimensions, sans nécessiter de moteur d'entrane- ment très puissant. Le dispositif conforme à l'invention répond bien au but poursuivi, tant en ce qui concerne le faible prix de revient, la souplesse d'utilisation, la possibilité de mise en oeuvre sur de grandes surfaces, la faible prise au vent, la grande légèreté et le faible volume de transport lorsque le dispositif est décompressé et replié R E V E N D I C A T I O N S 10) Dispositif à structure gonflable de concentration et de captage du rayonnement solaire, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte : -'un concentrateur (1) essentiellement constitué par une enve loppe cylindrique souple (2) en matière plastique, maintenue dans sa forme par une surpression interne (P1) et comportant à chacune de ses deux extrémités (3) un axe de tourillonne ment (4) lui permettant de tourner autour de son axe longitu dinal dans des supports d'extrémités (5), la paroi de l'en- veloppe (2) en matière plastique comportant sur un demi cylin dre un revêtement interne (6) réfléchissant le rayonnement solaire vers l'intérieur de l'enveloppe (2), tandis que sur l'autre demi cylindre la paroi de l'enveloppe en matière plas tique (2) est transparente au rayonnement solaire, - un récepteur (7) disposé à l'intérieur de l'enveloppe en matière plastique (2) et coaxial à cette enveloppe dont il est solidaire en rotation, la paroi (8) de-ce récepteur étånt cons tituée d'un matériau de bonne conductibilité thermique munie extérieurement d'un revetement absorbant sélectivement le rayonnement solaire, le récepteur (7) étant muni à chacune de ses extrémités (9) d'une canalisation d'admission ou d'évacua tion (10) permettant de faire circuler l'intérieur du récep teur (7) un fluide caloporteur, - un moyen d'asservissement électronique et d'entraînement per mettant d'entraîner en rotation le concentrateur (1) et le récepteur (7) pour suivre le déplacement du soleil. 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière plastique constituant l'enveloppe (2) du concentrateur (1) est stabilisée au rayonnement ultra-violet. 30) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement réfléchissant (6) à l'intérieur de l'enveloppe {2) du concentrateur (1) est constitué par un dépot d'aluminium. 40) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surpression de gaz (P1) régnant à l'intérieur du 2 concentrateur (1) est supérieure d'environ 200 g/cm2 å la pres- sion atmosphérique. 50) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz exerçant la surpression (P1) à lrintérieur du concentrateur (1) est du gaz carbonique. 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section droite du récepteur (7) est circulaire. 70) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi (8) du récepteur (7) est en cuivre. 80) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la paroi (8) du récepteur (7) est en aluminium, sa face externe étant oxydée anodiquement et colorée en noir. 90) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une enveloppe extérieure contenant un bain d'huile sur lequel flotte llenve- loppe intérieure.