Brevet FR2582153A1 — publié le 19861121

Dispositif de transformation Directe d'énergie solaire en électricité par utilisation d'un déflecteur conuenseur du rayonnement solaire sur un @@@ame thermique . L'énergie solaire est rarement utilisé dans le grand public pour produire directement de l'électricité, et quand cela est le coût est prohibitif. En ltétat actuel de la technique dans ce domaine les procédés connus font appels à deux grandes catégories , l'une se basant sur les phenoménes de thermo-couples à rondement infime servant essentiellement à la régulation d' engins , liautre se basant sur les effets photo électriques dits voltaïques d'un bon rendement mais d'un coût trés élevé au watt fourni : Le prisent dis- positif à pour but d'étre d'un rendement moyen et de construction économique, il se décompose en trois parties: -Le ou les condenseurs d'énergie solaire ou réflecteur. -le ou les bilames thermiques de conversion de cette chaleur en travail meca- nique - Le ou les circuits électro-magnétique de conversion de ce travail mrcani.que en électricité Plusieurs appareils peuvent avantageusement étre reliés ensemble soit en série soit en paralléle Description des trois ensembleS constitutifs. Le réflecteur condenseur . figures 1 et 2 I1 est constitué par une surface mince (1) et réfléchissante d'allure verticale bombée de haut en bas et de droite à gauche. C'est approximativement la coupe verticale d'un paraboloïde, coupe paralléle à l'axe du paraboloi1de à une certaine distance de cet axe . I1 est fixé sur un socle (25 suffisament lourd pour résister aux effets du vent .Le miroir ainsi constitué est orienté sa concavité vers le sud ou la course du soleil . Les rayons du soleil convergent en un foyer dont la position varie avec la course du soleil ,mais ce dispositif permet le dit déplacement du foyer sans que ce dernier ne quitte la cible bilame (3) compte tenue de la surface imp ortante et de la forme du bilame qui enveloppe le lieu géométrique du foyer mobile . Le bilame est fixé sur une ou plusieurs consoles (4). Le bilame thermique de conversion chaleur en travail mécanique .figures 1 et 2 Le bilame est constitué par deux ou plusieurs couches de matgriaux à corffi- cient de dilatation thermiques différents ,le plus dilatable (5à sa face libre tourné vers la face concave du miroir et reçoit le rayonnement solaire condensé le moins dilatable (6) constitue l'autre face. Le bilame est munie d'une tige (7) vers son centre . Lorsqu'il est chauffé par la chaleur solair, condensée par le miroir il subit un déplacement,au bout d'un certain temps,qui tire sur son centre (7) vers le miroir et provoqsle un retournement brutal du bilame. La détente crée un rcfroidissernnt du bilame ,insuffisant pour le ramener à sa position premiére Le circuit électromagnétique de conversion du travail mécanique du bilame en énergie électrique . figure; 1.2. Le circuit électrique est constitué par un circuit fermé de forme appropriée en métal ferromagnétique à haute perméabilité )(8). Ce circuit cependant posséde une partie amovible (95 solidaire de la tige(75 du bilame Le circuit ferromagnétique est entouré par un ou plusieurs bobinages électri- ques (10). L'aimantation est obtenue par une alimentation -en courant continu d'une des bobines ,elle peut également étre obtenue par l'adjonction d'aimants permanents magnétisants le noyaux ferromagnetique$ (8!.ou également ce dernier peut étre à aimantation permanente Principe de fonctionnement de ltensemble entier. figure t.2. temps d'échauf!ement: figure 1. L'électro-aimant est alimenté, le bilame Subit à Urle température donnée we déflexion qui ouvre le circuit ferromagnétique (8) la déflexion du bilame coupe le circuit aimanté ,elle engendre ainsi un courant d'utilisation qui est pris par un appareils d'utilisation ou par le relais d'un accumulateur électrique (11). La déflexion du bilame consomme une anergie mécanique pour la déflexions et également pour l'accumulateur (11). Temps de refroidissemnts . figure 2. Le bilan énergétique montre qu'il y a refroidissement du bilame (3) au à la déflexion décrite ci-dessus et à la consommation électrique Le réglage du bilame est fait de façon à ce que sa course et son refroidissement soient tels qu'il subit alors une déflexion en sens inverse ,dûe à son refroidissementet à l'attraction du circuit aimanté. Le dispositif est alors remis en phase d'échauffement et ainsi de suite Si le circuit d'utilisation est ouvert ,c'est à dire n'est pas en marche,il y a moins d'énergie cédée par le bilame lors de sa déflexion il ne se refroidi donc pas assez pour étre rappellé en phase avant échauffement Le bilame n'étant pas assez froid ne reviendra pas pour réamorcer le dispositif lors de l'utilisation (11) il faut que la mise en marche de ce dernier comporte une augmentation de l'alimentation de l'électro-aimant juste pendant la premiére phase de démarrage Si le soleil vient à baisser ou à disparaitre ,la déflexion du bilame ne peut plus se produire par manque d'rchauffement, le dispositif se coupe de lui-meme. Domaines d'apolications industrielles. La forme du condenseur solaire peut également étre quelconque par exemple un miroir sphérique et l'appareil tout entier peut-étre monté de façon à suivre le mouvement du soleil grace à un dispositif d'horlogerie qui le fera tourner -La lame (5) du bilame est orévue dans un matériau à fort coefficient de dilatation thermique .En particulier cette face (5) sera constituée par un matériau léger dont le module YOUNG ( module d'élasticité) sera amélioré par l'alliage de la fibre de carbonne Le dispositif electro-magnétique peut avoir une aurre forme par exemple un cadre mobile dans un entrefer ou un noyau cylin-d que- se mouvant dans un bobi nage Le systéme de refroidissement peut-étre réalise à part,par un ventilateur ou une occultation du soleil I1 peut-étre avantageusement utilisé une autre source d'énergie que celle du soleil lors de son absence pour produire du courant. Dans le domaine de l'économie d'énergie et en particulier appliqué au batiment la présente invention permet de s'affranchir tout ou partie de la consommation de l'électricité du réseau Dans les territoires non alimenté par un réseau électrique ,la pur'sente i.mven- tion offre une solution quasi unique, Dans le domaine de la production , de la fibre de carbone, la présente inven tion présente une enitebston considérable du marcha de ce matériau. REVENDICATIONS. 1). Dispositif de transformation directe d'énergie solaire en électricité caractérisé par l'association d'un miroir réflecteur solaire (î) avec un bilame thermique (3) qui meut un morceau(9) de circuit aimanté (8) en ce que les trois fonctions sont assemblées 2). Création d'un bilame thermique (3! à déflexion brutale caractérisé par l'emploi pour le matériau le plus dilatable thermiquement (5) d'un alliage de fibres de carbone pure caractérisé par un fort coéfficient de dilatation thermique ,un fort module d'élasticité ,et une faible densité. 3). Selon les revendications 1 et 2,utilisation d'énergies autres que l'énergie solaire pour chauffer le bilame (3) par un appareil calorifique additionné au miroir (1) ou le remplaçant