Brevet FR2602315A1 — publié le 19880205

La présente invention concerne le captage, la réflexion la concentration, la transformation de l'Energie Solaire gratuite pour les maisons, l'industrie et éventuellememt, créer des centrales solaires. ?roduire l'eau chaude sanitaire, industrielle, vapeur, chauff.e. Produire le froid, climatisation, purification de l'eau etc.. Produire de l'électricité dans toutes ses applications et mise en oeuvre pouvant découler de cette in vention avec 1 résultat : haut rendement éner gétique, économie et anti-polution par rapport à l'énergie nucléaire (risque de radiations supprimé). Cette invention est une suite logique et- le prolongement de diverses théories et études faites dans la recherche pour domesticuer l'énergie solaire, en s'appuyant sur les effets de la concen Tration pour obtenir un rendement compétitif par rapport aux énergies fossiles en voie de disparation, et beaucoup d'autres en étude. CONCERNANT LA CONCENTRATION: A ce jour, de grands ensembles ont été réalisés dans le monde, avec l'espoir d'obtenir le minimum de rendement et possibilités techniques par l'application à un trés haut niveau technique du principe de la concentration, miroirs fours). Principe jugé par les termiciens et spécialistes le plus performant actuellement Ex. Centrales solaires (ODEILLO-FRANCE) ALMERIA ESPAGNE) VIGNOLA CORSE) EU ITALIE) U.R.S.S.-JAPON. Ces ensembles vrais Laboratoires d'essais concus pour produire de l'électricité et faire de la recherche sont trés coûteux et complexes. Les difficultés majeures pour leur réalisation ont été le choix du site. ta grande surface de terrain nécessaire à l'implantation du champs de capteurs, plans Héliostat, et des capteurs cylindroparaboliques de divers modèles pour tester le rendement. PARTICULARITES COMMUNES A TOUS CES SYSTEMES : de tous les pays, ils sont mobiles pour la poursuite du soleil afin de toca- liser et concentrer les rayons solaires vers la chaudière fixe au sommet d'un nylone Tour de différentes hauteurs. La focalisation et la concentration des rayons réfléchis par les capteurs miroirs (difficiles à réaliser,coûteux) per- mettent le réchauffement du liauide coloporteur circulant dans la chaudière, et d'obtenir des températures très élévées, nécessaires pour résoudre des problèmes sur la métallurgie, l'électricité et vapeur etc Le problème de la poursuite du soleil constitue un élément déterminant ourles performances des concentreurs d9 rayons solaires ; il faut créer un système de commande par unité, et.une commande générale pour l'ensemble d'un champs d'héliostats pour que le rayon réfléchi atteigne le récepteur (chaudière) ce qui demande une très grande précision dans le pointage. Le problème de pointage sur-la cible d'un héliostat qui parait simple, est en réalité très compliqué, dés que l'on admet que les tolérances de fabrication, de l'implantation et de montage, peuvent. être supérieurs à la précision du pointage, de plus, il faut tenir compte - de contraintes de fonctionnement - du choix de la structure de commande - - de la réalisation fonctionnelle - - de la sécurité du fonctionnement, du test du système. La réalisation mécanique de ces ensembles à concentration entraine des structures complexes où l'inclinaison de l'axe du monde est lié au sol. Ces systèmes de techniaue trés élaborés sont coûteux dans leur réalisation et leur maintenance. La toiture parabolique linéaire beaucoup plus simple malgré l'effet de concentration n'est pas une solution d'avenir , (elle peut être de transition, électricité, vapeur) elle ne peut remplir les conditions ponctuelles de rendement maximum, au niveau échangeur, par le jumelage avec capteurs plans traditionnels. C'est un grand handicap par rapport aux possibilités de la présente invention issue elle aussi de la parabole. PRINCIPE DE RECUPERATION DE LA PRESNETE INVENTION. Au regard des dessins plans, coupes ceux-ci donnent une idée précise, et la simplicité de son fonctionnement. 19 I1 n'y a pasde'problème de poursuite au soleil, c'est le contraire. 20 Le soleil éclaire, réchauffe la terre et se déplace d'EST en OUEST, durant le jour solaire, et ce, depuis l'origine du monde créant le jour et la nuit. Cette invention consiste en la création d'une cellule évolutive à concentration pouvant être a) individuelle (maison, pavillon individuels b) assemblée et jumelée pouvant être branchée en serve ou Darallèle pour réaliser des unités industrielles ou centrale solaire (moyenne). Principe - Toit monolithe de forme parabolique concave grande surface de captation, réflexion et concentration engendré par une parabole sur tracé de - Parabole normale (3) - Parabole demi-cubique (5) - Parabole cubique (4) avec centre de point de rotation. (12) Ces paraboles peuvent être utilisées suivant le rendement désiré. L'axe est commun (1) et incline de 200 environ sur l'horizon (2) afin de le rendre performant et esthétique. ne t.oit focalise les rayons solaires sur un capteur absorbeur extérieur nuant la forme d'une couronne circulaire au foyer (F) faisant office de chaudière avec des tubes à l'intérieur (14) dans lesquels circule un liauide coloporteur, dont les calories récupé- r'es sont stockées dans une réserve d'eau (17) à volume variable (cuves) pour être ensuite transformées par des échangeurs de chaleur suivant besoin en eau chaude sanitaire, chauffage maison individuel- le, vapeur, froid, électricité, blocs industriels etc.. Les propriétés géométriques, physiques,mathématiques de la parabole, aui avec l'appui de la science de l'OPTIQUE, peuvent véri- fier la focalisation et la concentration en son loyer (F) le rendement des rayons concentrés, en un mot la LUMIERE SOLAIRE, avec ses comtosants, les rayons TTV, les rayons visibles, le IR troche et les IR lointains. Pour un rendement maximum ce toit est orienté NORD-SUD avec une tolérance de R . Pour ce toit performant et esthétique, l'axe de la par##ole (1) est incliné à 200 sur l'horizontal. REMARQUE.- En face Nord, la couverture qui n'est pas active, présente un aspect traditionnel, régional ou contemporain c'est-à-dire, s'in terre à tous les sites. t'atplication de ce système démontre que l'on peut créer une architecture de nouvelle expression (peut-on dire solaire) et aussi être compatible avec l'architecture traditionnelle et aussi, promouvoir l'ENERGIE bienfaitrice du soleil anti-poluante et pourquoi pas du FUTUR. Sur l'ase de la parabole au foyer, le point F décrit un axe circulaire de centre 0 (12)engendre une couronne tubulaire à section variable dépendante du'tracégéométrique, et de la parabole choisie normale, semi-cubique ou cubique, laauelle matériallsée, détermine l'élément de base de cette invention " LE CAPTEUR CONCENTRATEUR SOLAIRE ". Cette couronne est bombardée dés le lever du jour par les rayons solaires directs du soleil, ceux réfléchis et concentrés par la surface parabolique circulaire concave du toit, secteur d'environ 240 (voir plan journée solaire). De par leur essence propre; des rayons restent ravonnants 4 l'axe circulaire au foyer de la couronne et perpendiculaires durant la course diurne du soleil de l'EST à l'OUEST. Considérant. que la terre est fixe, convention admise tar les spécialistes (pour faciliter les calculs) Vue le soleil se déplace naturellement et immuablement durant le jour, quelle sue soit la saison, été ou hiver, grand soleil, brouillard ou nuages Que ce toit parabolioue -fait partie intégrante de l'invention qu'il capte, réfléchit et concentre les rayons au foyer circulaire du concentrateur. Il permet d'obtenir un résultat punctuel c'est-à dire obtenir des températures élevées du fait même de la mécaniaue céleste simple et gratuite. Le comportement du soleil durant sa course diurne sur ce toit la variation de la courbe des AZIMUTS et la concentration se font naturellement et en souplesse. Ce phénomène naturel découlant de la mécanique céleste, le soleil se déplacant sur l'élipse de l'axe du monde (23,27 ) ne nécessite pas de mécanisation complexe pour la poursuite, et la focalisation au concentrateur (chaudière) système humain tres onéreux. L'apprévoisementent et la domestication de ce phénomène céleste grace à ce parabolotde concave, simplifie la caotation et permet d'obtenir des tempe ratures élevées, et benéficier @ prix ransonnables, des bienfaits de l'énergie solaire anti-poluante. A partir du centre de stockage, tous les problèmes et solutions peuvent être envisagés en couplant les transformations diverses , passées, présentes et d'avenir.; eau chaude, vapeur, froid, traitement des eaux, électricité sous toutes ses applications,séchage industriel etc. Son entretien, sa maintenance sont simplifiés et ne nécessi tent pas un haut niveau technique tour son contrôle. DEVELOPPEMENT DE L'INVENTION, CONSTRUCTION. - Création d'une unité CELLULE AUTONOME pouvant être utilisée et adaptée pour pavillon ou maison individuelle. - Pour un ensemble industriel ou centrale solaire. Cette unité comprend : Un toit parabolique concaves circulaire (2400) avec tracé géométrique de la - parabole normale (3) - # semi-cubiaue (5) - " cubique (4) et aussi, être de révolution à la tangente sur parabole afin de bénéficier de l'éclairement nocturne, lumière de la lune (piles photovoltaiques). Ce toit est limité par 2 secteurs 1er secteur : Actif orienté NORD-SUD mesure 2400 environ , durée jour solaire, Solsiste 21 juin. 20 secteur : de 1200 environ, orientation NORD permet une toiture traditionnelle ou contemporaine. Cotte invention Dar sa forme, la conception et la-fonction orécise et déterminante de ce toit parabolique concave Son étude technique trés poussée a été conçue pour permettre la création et la mise au point d'un concentrateur solaire nouveau et trés différent des capteurs plans. - Ce toit est constitue par une structure simple réalisé avec des fermettes bois ou métalliques, ou coques en B.A, 3 part-cs (q)(10)(11) modules pour industrialisations pour faciliter ke nontage sur chantier. - Un chéneau (4) central circulaire encaissé, canalisera et évacuera les eaux pluviales de la toiture. - Ce chéneau (4) point bas de la Parabole est déterminé par l'inclinaison de son axe (1), il est de 200 environ sur l'horizon (2) l'angle du monde est de 23 ,27 et aussi l'axe de l'éclipse solaire, de ce fait, cet angle de 20 permet de capter et réfléchir sur ce toit les rayons solaires dés la pointe du or d'où, daptation réflexion, concentration et réchauffement immédiat du liquide coloporteur tus les jours de l'année, sans exception, et ce, malgré Les divers effets des intempéries, brouillard, pluie, brume etc.. COUVERTURE. Elle peut être rélisée sur cet ossature avec des supports différents. a! Panneaux agglomérés ou marine CTBX ignifuge et hydrofuge coque parabolique en B.A léger et réfractaire sur ossature béton matér##ux composites préformés et réfléchissants (7) b) étanchéité réalisée avec une membrane spéciale (3), réfléchis sante à haute résistance thermique, classe M.3 , retenue par ses hautes propriétés techniques de Réflexioc = 0,94 % Glace 0,85 % Réflectance = 0,85 % Dilatation et élasticité 500 % Variation de températures de 40 à 1200 Elle capte, réfléchit, et concentre les rayons sur la couronne (chaudière tubulaire) située au foyer (F) de la parabole génératrice. Coefficient de concentration 6 au minimum pour des tem- pératures de départ 700. CONCENTRATEUR COURONNE CHAUDIERE TUBULAIRE. Il peut être réalisé avec des matériaux divers fonte, Inox, acier, matériaux composites. 'Moulage céramique d'avenir à haute résistance thermique etc.. avec complément revêtement spécial pour l'absorption et la captation de IR proches et lointains par temos brumeaux, brouillard, pluie, pour plus de rendement. REVENDICATIONS 1 -PARABOLOIDE CONCENTRATEUR COLLECTEUR DE CHALEUR SOLAIRE avec @oiturs parabolique comportant un système de capteurs et de circulation fluide coloporteur, caractérisée par le fait, que le capteur est constitué par un toit monilithe, de forme para bolique concave, à surface circulaire ou parabolique1 engendres par une parabole noreale, semi-cubique ou cubique et par un concentrateur circulaire tubulaire situez au foyer de la parabole. 2 -PARABOLOIDE DE CONCENTRATEUR COLLECTEUR DE CHALEUR SOLAIRE. selon la revendication 1 caractérisé. par le fait, que la partie active du toit est constitué par un secteur représentant la durée du Jour solaire le plus long, environ 2400, oriente SUD l'axe de la parabole est incliné d'environ 200 par rapport à l'horizontale. 3 - PARABOLOIDE DE CONCENTRATEUR COLLECTEUR DE CHALEUR SOLAIRE. Selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait, que la partie active du toit a un revêtement réfléchissant, et comporte en son point bas un chéneau circulaire pour canaliser et évacuer les eaux pluviales. 4 -MAISON INDIVIDUELLE. Munie d'un concentrateur collecteur de chaleur solaire selon les revendications 1 & 3 caractérisée par le fait que le toit est constitué par une coque bois C.P. marine, préformé ou par une coque en matériaux composites à éléments moulés réfléchissants. ge~ UNITE INDUSTRIELLE OU CENTRALE SOLAIRE. ConstituéS d'un ensemble de concentrateurs collecteurs de chaleur solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 montés en série, caractérisée par le fait, que le toit est constitué par des coques paraboliques à éléments moulés en béton armé spécial à haute résistance thermique réfléchissants ou revêtement de tuiles solaires réfléchissantes. 6 -UNITE INDUSTRIELLE OU CENTRALE SOLAIRE. Constituée d'un ensemble de concentrateurs collecteurs de chaleur solaire salon l'une quelconque des revendications 1 & 31 sont montés an parallél#.