Disposition des miroirs et mécanismes de poursuite pour un champ de capteurs cylindroparaboliques avec une orientation Est-Ouest des tubes caloporteurs. Avantages apportés : Avec cette disposition la surface des miroirs occupe les deux tiers de la surface au sol, et il n’y a pas d’effet d’ombre entre deux rangées de miroirs voisines, quelle que soit l’heure et quelle que soit la saison. Cette installation peut se faire sur un terrain accidenté. Quelle que soit la saison, au moment du soleil au zénith, les rayons solaires ont une direction perpendiculaire au plan d’ouverture des capteurs. Principe : Les miroirs cylindroparaboliques sont alignés sur des rangées parallèles, orientés selon un axe Est-Ouest. L’espacement entre deux rangées est égal à la moitié de la largeur d’ouverture d’un miroir. L’ensemble des miroirs occupe une surface en forme de disque située sur un plan incliné perpendiculaire à la direction du soleil au zénith le 21 juin. L’inclinaison β par rapport à l’horizontale dépend donc de la latitude du site. Ainsi, pour un site à 42° de latitude nord, β =18°, pour un site à 22° de latitude Nord, β = 5° (mesures à 1 degré près). Les rangées de miroir sont placées sur des châssis disposés sur une structure formée de voies ferrées circulaires et concentriques. Les voies ferrées peuvent être construites sur des poteaux ou des petits viaducs pour s’adapter à la topologie du terrain, le but étant que tous les rails soient sur un même plan incliné. La indique une allure de la disposition de la structure sur un terrain en pente exposé au sud, le plan (P’) de la structure étant incliné par rapport au plan (P) horizontal. Le point O représente le centre du disque situé sur le plan (P’) contenant la structure. Finalité des systèmes de poursuite solaire . Deux systèmes de poursuite solaire sont mis en place : Système de poursuite N°1 : poursuite journalière, et système de poursuite N°2 : poursuite saisonnière. Leur but est que la condition suivante (K) soit réalisée : « A tout moment de la journée ,les rayons solaires ont une direction parallèle aux plans de symétrie des miroirs passant par les axes des tubes caloporteurs des miroirs cylindroparaboliques »,(autrement dit les rayons solaires ont donc une direction située dans un plan perpendiculaire au plan d’ouverture des miroirs et parallèle à l’axe des miroirs.) Ainsi, à toute saison et à toute heure de la journée , les rayons solaires se réfléchissent sur les tubes caloporteurs .La l’explique : On y a représenté une auge parabolique : Le plan(P 0 ), parallèle au plan de symétrie de l’auge parabolique, coupant celle-ci selon la droite (d) .Ce plan est perpendiculaire au plan d’ouverture du miroir. Le plan (P 4 ) , tangent en (d) à l’auge parabolique. La droite ( ) symbolise l’axe regroupant des points focaux de toutes les paraboles obtenues par section droite de l’auge parabolique. (P 1 ) est un plan perpendiculaire à ( ) qui coupe (d) en un point M. (P 2 ) et (P 3 ) sont deux plans contenant M et perpendiculaires à (P 0 ), et formant avec (P 1 ) un angle α de part et d’autre de (P 1 ) . Les rayons solaires ont une direction parallèle à (P 0 ), et atteignent le miroir au point M. Les droites (1) et (2) ont pour direction respective celle des rayons solaires au moment du soleil au zénith et à un autre moment de la journée. Le point F 1 est le point d’intersection de la droite(Δ) et du plan (P 1 ), c’est le foyer de la parabole (π) située à l’intersection de (Δ) et du plan (P 1 ). Cas N°1 : Un rayon solaire ayant la direction de la droite (1) se réfléchit en M sur le miroir. Cette droite est dans le plan (P 1 ) dans lequel se trouve la parabole (π), parabole de foyer F 1 . Le rayon réfléchi (a) passe donc par F 1 . Cas N°2 : Un rayon solaire ayant la direction de la droite (2) se réfléchit en M sur l’auge. Il se réfléchit sur le plan (P4), tangent suivant (d) à l’auge parabolique. Le rayon solaire (2) appartient à (P 2 ), son rayon réfléchi (b) appartient donc à (P 3 ), symétrique de (P 2 ) par rapport au plan (P 1 ), Par projection parallèlement à (Δ), le rayon (2) a pour image le rayon (1). Il en va de même des rayons symétriques. Le rayon (b) a donc pour image le rayon (a) par cette projection. Le rayon (1) coupe la droite ( ), direction de la projection, donc le rayon (b) coupe également (Δ), On montre ainsi que si les rayons solaires ont une direction parallèle au plan (P 0 ), alors ils se réfléchissent sur le tube caloporteur de l’auge parabolique. Disposition des rangées de miroirs sur la structure : La disposition des miroirs est telle que les deux tiers de sa surface est couverte de miroirs. Entre deux rangées de miroirs on a donc un espacement égal à la moitié de la largeur d’ouverture d’un miroir. On choisit pour les deux rails d’une même voie de chemin de fer un écartement égal à la largeur d’un miroir. Entre les rails les plus proches de deux voies de chemin de fer voisines, on a une distance égale à la moitié de la largeur d’un miroir. Le centre de la structure est situé entre les deux rangées de miroirs médianes, on prévoira donc un nombre pair de rangées de miroirs pour cette structure. Pour chaque rangée de miroir, on installe un châssis parallèle aux rangées, sur lesquels seront disposés les miroirs : deux longerons métalliques, de longueur égale à la longueur de la rangée de miroirs, fixés entre eux par des traverses. La largeur d’un châssis égale à la largeur du plan d’ouverture d’un miroir. Au niveau des intersections de la rangée de miroirs avec les chemins de fer concentriques, le châssis est équipé d’essieux, la direction de l’axe de chaque essieu étant perpendiculaire à la direction du chemin de fer que le châssis croise, le centre de l’essieu étant au niveau du centre de la voie de chemin de fer et de l’axe du châssis. Les extrémités de l’axe de l’essieu central sont fixées sur le châssis. Les autres essieux ont une direction oblique par rapport aux longerons du châssis. Les extrémités de ces essieux sont fixées sur deux traverses elles-mêmes fixées aux longerons. Les roues de chaque essieu se posent sur les rails d’une voie de chemin de fer, mais deux essieux consécutifs sont posés sur des voies de chemin de fer différentes. La représente une partie de la structure en vue de face, Les longerons l 1 et l 2 d’un des châssis passent au-dessus de plusieurs voies de chemin de fer concentriques. Les voies v 1 et v 2 sont celles d’un même chemin de fer. Un des essieux e est fixé au châssis par l’intermédiaire de deux traverses t 1 et t 2. Le point O est le centre de la structure. Les rangées de miroir sont en nombre pair, le point O se trouve entre les deux châssis médians. Disposition des rangées de miroirs sur des châssis. Les miroirs sont disposés sur les châssis de la façon suivante : Sous chaque miroir, on place deux berceaux métalliques orientés dans le sens de la largeur (perpendiculairement au longeron du châssis), de façon à les répartir de façon régulière. Si on considère le miroir dans le sens de la longueur, on les place au tiers de chaque extrémité d’un miroir, et on les fixe à celui-ci. La partie supérieure d’un berceau épouse la partie inférieure du miroir sur toute sa largeur. Sa partie inférieure est un arc de cercle dont le centre est le foyer de la parabole, son rayon étant égal à la distance entre le foyer et le bord du miroir. Ces deux parties du berceau se rejoignent au niveau des bords du miroir , elles y sont reliées entre elles sous le miroir, au niveau de ses bords, ainsi que par des montants métalliques reliant les deux parties du berceau , destinées à maintenir la cohésion de la pièce. Sur la partie externe de la partie inférieure du berceau , en forme d’ arc de cercle ,est fixée une crémaillère sur laquelle les dents d’ un engrenage situé en dessous , au niveau du centre du châssis, seront en contact .La rotation de cet engrenage entrainera le pivotement du miroir autour du tube de l’axe focal (voir : système de poursuite numéro 2). Le long de la crémaillère on répartit des poulies, ces poulies permettront de maintenir le miroir et d’accompagner le mouvement de pivotement. Sous chaque poulie, fixé sur un de ses montants, on trouve un frein à cliquet , (Son utilité est détaillée dans l’explication du système de poursuite solaire numéro 2). Sur les longerons du châssis, on trouve deux traverses métalliques perpendiculaires aux longerons et reliant ceux-ci, l’une juste avant et l’autre juste après le niveau du berceau métallique. Elles permettent de fixer des montants métalliques destinés à supporter les pignons grâce à leur axe. Ces montants sont situés dans un plan perpendiculaire à la base du châssis et parallèle à l’axe de transmission. Du côté Est, un des montants relie la traverse côté Est au côté Est de l’axe du pignon. L’autre montant fait la même chose pour le côté Ouest. Ces traverses servent également de support à un arbre de transmission qui parcourt toute la longueur du châssis et qui supporte à intervalles réguliers des roues dentées situés à la verticale des berceaux métalliques cités précédemment La représente un miroir en coupe transversale au niveau du berceau métallique. L’arc de parabole 11 représente la coupe du miroir selon un plan normal à l’axe du tube caloporteur. Le point F schématise l’intersection de ce plan et du tube caloporteur, c’est le foyer de cette parabole. Sont représentés la partie supérieure du berceau métallique1, fixé sous le miroir, la partie inférieure en forme d’arc de cercle 12, ainsi que la roue dentée 13 fixée sur l’arbre de transmission 14, une des poulies 15 sur laquelle le miroir s’appuiera et la coupe de son axe 16, qui repose sur deux montants fixés sur des traverses du châssis. La roue dentée fait partie d’un axe de transmission posé sur toute la longueur du châssis dans sa partie médiane et dont la rotation pourra être commandée par le mécanisme de poursuite N°2 (décrit au paragraphe 8) L’arc de cercle 12 ayant pour centre le foyer F, celui-ci reste immobile lors du mouvement de pivotement. La en perspective montre comment les éléments de la sont reliés au wagon : Le tube caloporteur (Δ) contenant le point F situé dans le plan du berceau métallique. L’arbre de transmission 14 sur lequel se trouve l’engrenage 13 situé sous le berceau métallique, à égale distance des deux longerons 6 et 7 du châssis. La rotation de cet axe est couplée à la rotation de toute la structure autour de son centre (voir système de poursuite N°1, et système de poursuite N°2 décrits dans les paragraphes 7 et 8). Les traverses 4 et 5, fixées aux longerons 6 et 7 du châssis, sur lesquelles repose l’axe de transmission. L’engrenage 13 est situé entre ces deux traverses 4 et 5. Une des poulies 15, dont l’axe est porté par les montants 8 et 9, eux-mêmes fixés sur les traverses 4 et 5. La section 11 du miroir au niveau du berceau métallique est une section de parabole de foyer F. La partie inférieure 12 du berceau, en forme d’arc de cercle de centre F. La rotation de l’arbre de transmission 14 entraine la rotation de l’arc de cercle 12 autour du point F, mais aussi la rotation de tous les arcs de cercle métalliques situés sous la même rangée des miroirs. Ceci entraîne la rotation de tous les miroirs de la rangée autour du tube caloporteur, celui-ci restant fixe. Le tube caloporteur n’étant pas relié au miroir, on pourra prévoir, à intervalles réguliers, entre deux miroirs consécutifs d’une même rangée, un support fixé sur les longerons du châssis, afin de fixer le tube caloporteur au châssis. Système de poursuite solaire N°1 : L’ensemble des rangées de miroirs occupe la surface d’un disque placé sur un plan incliné. A la périphérie de ce disque on trouve une dernière voie de chemin de fer faisant tout le tour de la structure. On y trouve un chemin de fer. Il est formé de wagons tous accrochés de manière à former un chemin de fer complètement circulaire. Chaque wagon se trouve à une des extrémités d’une rangée de miroirs et est attelé au châssis qui supporte cette rangée. Les wagons sont des wagons kangourou. Leur surface est équipée de deux bandes de roulement permettant le passage d’un véhicule. Cette bande de roulement se prolonge entre deux wagons consécutifs de manière à former un chemin pour le passage du véhicule sur toute la circonférence du chemin de fer extérieur. Sur la apparaissent une des extrémités de quelques rangées de miroirs, Sur les rails de la voie de chemin de fer extérieure circulent les wagons kangourou. Par exemple le wagon kangourou 22 est fixé au châssis 21 qui supporte une rangée de miroirs, ainsi qu’au wagon kangourou qui le précède et à celui qui le suit. Les bandes de roulement 23 et 24 sont fixées sur chacun des wagons. Sur le quart supérieur gauche du wagon (au moment du lever du soleil en hiver), ou sur le quart supérieur droit (au moment du lever du soleil en été) on trouve un véhicule motorisé auquel sont accrochés au besoin des remorques lestées de poids. ( , sur laquelle V est le véhicule motorisé , R 1 , R 2 , R 3 et R 4 étant des remorques, positionnées pour le début d’une journée d’hiver.) Les wagons kangourou sont équipés de pont-levis pouvant prendre deux positions : horizontale pour permettre le passage du véhicule et des remorques , ou inclinée pour bloquer ceux-ci dans une position donnée. Une fois le véhicule et ses remorques bloqués en position haute de la structure , si on dessert les freins le chemin de fer se met à tourner , entraînant avec lui les châssis et les miroirs. Sur le bord intérieur de chaque wagon, un système d’attelage permet à celui-ci de s’accrocher au châssis qui supporte la rangée de miroirs. Ainsi on va pouvoir faire tourner toute la structure autour de son centre, dans un sens ou dans l’autre, et engendrer ainsi un premier système de poursuite solaire (système de poursuite solaire N°1). Toutes les rangées de miroir auront donc la même orientation à tout moment de la journée. . Système de poursuite solaire N°2 : Le deuxième système de poursuite va pouvoir faire varier l’inclinaison des miroirs par rapport à la structure. Ce système est couplé au premier. Aux deux extrémités de chaque rangée on trouve un wagon côté Est et un wagon côté Ouest. Une des roues de ces wagons possède un axe identique à celui de l’arbre de transmission 14 de la . Un système d’embrayage peut permettre de faire tourner l’arbre de transmission 14 grâce à la rotation des roues des wagons situés à chaque extrémité, et peuvent donc au besoin entrainer la rotation d’un arbre de transmission reposant au centre de la base de chaque châssis, sur toute leur longueur. On pourra ainsi faire tourner de la même façon tous les arcs métalliques situés sous chaque miroir, autour de leur centre. Le miroir cylindro parabolique pourra alors pivoter autour du tube caloporteur. Au niveau des poulies situées sous les arcs métalliques, le frein à cliquet maintiendra le miroir à l’inclinaison voulue. Le mouvement de pivotement est couplé à la rotation des wagons autour de O (identique pour chacun d’eux), De plus chaque arbre de transmission fait pivoter tous les miroirs de la rangée qu’il parcourt de la même façon. Ainsi toutes les rangées de miroirs auront la même inclinaison à tout moment de la journée. On note α l’angle entre le plan d’ouverture des miroirs et le plan de la structure. Position des miroirs au moment des équinoxes : Au moment des équinoxes, l’observateur se trouve dans le plan de la trajectoire apparente du soleil. Les rangées de miroirs gardent une orientation Est-Ouest toute la journée, avec une inclinaison des miroirs par rapport à la structure d’un angle α= 23,45 degrés, à 0,01 degré près, en direction du Sud, ce qui va permettre aux plans d’ouverture des miroirs cylindroparaboliques d’être perpendiculaires au plan de la trajectoire apparente du soleil. La montre une coupe d’une partie de la structure par un plan vertical orienté Nord-Sud. Sur la , (P 5 ) est le plan d’ouverture d’un des miroirs cylindro paraboliques, il forme un angle α =23,45° avec le plan (P’) de la structure, ce plan (P’) étant incliné d’un angle β par rapport au plan (P) horizontal. Le plan (P 0 ) est le plan de la trajectoire apparente du soleil pour un observateur situé au bord supérieur du miroir. Ainsi, la direction des rayons du soleil au zénith est parallèle à l’axe focal des paraboles obtenues par section transversale des miroirs. Les rayons se réfléchissent sur le tube caloporteur des miroirs. À tout moment de la journée, les rayons du soleil ont une direction parallèle au plan de symétrie du miroir passant par le tube caloporteur, et se réfléchissent donc sur le tube caloporteur, ainsi la condition (K) est satisfaite, et la disposition des capteurs est alors optimale. Aux autres moments de l’année , le soleil ne se lève plus exactement à l’est (mais en direction du Nord est en été et du Sud est en hiver). Il ne se couche plus exactement à l’ouest (en direction du Nord-ouest en été et du Sud-ouest en hiver ) Les systèmes de poursuite seront utilisés pour faire en sorte qu’en toute saison et à toute heure du jour , les rayons solaires aient une direction parallèle au plan de symétrie du miroir passant par le tube caloporteur , pour que la condition (K) du paragraphe 4 soit satisfaite. On retrouvera ainsi les conditions d’incidence des rayons solaires d’une journée d’équinoxe. Poursuite solaire au solstice d’été : Comme illustré dans la , à cette période de l’année l’observateur O n’est plus dans le plan de la trajectoire apparente du soleil Les rangées de miroir ne sont pas inclinées par rapport au plan de la structure ,(plan d’ouverture des miroirs parallèles au plan de la structure ( α = 0°), de cette façon les rayons solaires ont une direction perpendiculaire aux plans d’ouverture des cylindres paraboliques à midi. Au lever du soleil, les rangées de miroir sont orientées dans la direction du soleil levant . A cet instant, les tubes focaux sont alignés dans la direction du soleil, comme cela est le cas au lever du soleil au moment de l’équinoxe. Tout au long de la journée, le système de poursuite N°1 est mis en fonctionnement, Le but à atteindre est le suivant : La direction des rayons du soleil doit être à tout moment dans un plan parallèle aux plans de symétrie des miroirs passant par les tubes focaux. Sur la , le point O est l’observateur (centre de la structure). (P’) est le plan incliné sur lequel se trouve le disque contenant les miroirs. (P) est un plan horizontal. La droite (d 0 ) est la droite de (P’) passant par O de direction est-ouest. La droite (d 1 ) est la droite de (P’) passant par O orientée dans la direction du soleil levant. Pour une installation située à 42° de latitude Nord, l’angle aigu entre ces deux droites est de 26° (à 1 degré près). La droite (d 2 ) est la droite de (P’) passant par O orientée en direction du soleil couchant. Le point S est la position du soleil à un horaire donné de la matinée. La droite (t) est la tangente en S à la courbe représentant la trajectoire du soleil. La droite (t) coupe le plan (P) en un point M. (A noter que l’échelle de la figure n’a pas d’importance sur la direction de la droite (OM) recherchée.) Le plan (OSM) passant par O et contenant la droite (t) peut être considéré comme le plan apparent de la trajectoire du soleil à ce moment donné de la matinée. Il suffit alors , à cet horaire , d’orienter la direction des tubes focaux des rangées de miroir selon la direction de la droite (OM) La condition (K) : « rayons du soleil situés dans un plan parallèle à l’axe de symétrie du miroir passant par le tube focal » est alors vérifiée et les rayons réfléchis du soleil arrivent sur les tubes caloporteurs. Au fur et à mesure de la matinée, la structure va tourner sur elle-même dans le sens des aiguilles d’une montre (grâce au système de poursuite N°1) pour atteindre une orientation est-ouest des miroirs au moment du soleil au zénith. La direction du soleil sera alors normale au plan d’ouverture des capteurs cylindroparaboliques. Dans l’après-midi, la rotation se poursuivra dans le même sens pour finir, au coucher du soleil, avec une orientation des tubes focaux de 26° par rapport à l’Ouest en direction du Nord. Sur chacun des schémas de droite , la direction d’un rayon solaire est indiquée par une flèche .Quel que soit l’horaire le rayon solaire se trouve dans un plan parallèle au plan de symétrie du miroir passant par son axe focal. Le plan (P) étant le plan perpendiculaire au plan d’ouverture de l’auge parabolique passant par un bord du miroir. Sur le schéma du bas (peu après le soleil levant, les rayons solaires ont une direction presque tangente au bord du miroir. La direction choisie pour l’axe des miroirs est celle de (d 1 ). La structure va tourner progressivement dans le sens des aiguilles d’une montre, Sur la deuxième figure en partant du bas on a représenté la position du miroir à l’horaire correspondant à la position S du soleil de la figure de gauche. Les axes des miroirs sont alors orientés dans la direction de la droite (OM). La rotation de la figure autour de son centre O se poursuit. A midi heure solaire les axes des miroirs ont une orientation Est-Ouest. (3 ème figure en partant du bas.) La rotation se poursuit dans l’après-midi dans le même sens. Au moment du soleil couchant, les axes des miroirs sont parallèles à la droite (d 2 ) (figure du haut). A chaque horaire les rayons du soleil vont avoir une direction située dans un plan perpendiculaire au plan d’ouverture des miroirs, et vont donc se réfléchir sur les tubes caloporteurs (comme expliqué au paragraphe …) Entre le lever et le coucher du soleil, le 21 juin, pour un site à 42° de latitude Nord, la structure aura tourné autour de son centre de 52 degrés (à un degré près) dans le sens des aiguilles d’une montre. Avant le début de la journée , les véhicules décrits dans la sont positionnés au-dessus à droite de la structure , de manière à pouvoir faire pivoter celle-ci autour de son centre , ceci dans le sens des aiguilles d’une montre. Pendant la nuit , le véhicule et ses remorques se déplacent pour se positionner au-dessus à gauche de la structure , afin de pouvoir faire tourner celle-ci autour de son centre jusqu’à ce que l’orientation des axes des miroirs soit dans la direction du soleil levant du lendemain. Le système de poursuite N°2 ajustera alors l’inclinaison du miroir en le faisant fera pivoter pour qu’il soit dans un plan perpendiculaire au plan apparent de la trajectoire du soleil au moment du lever du soleil le lendemain. Poursuite solaire pour la période printemps été (à un autre moment qu’au solstice d’été et qu’aux équinoxes): Pour une journée donnée ,on suit le même principe qu’au solstice d’été : au soleil levant , les rangées de miroir sont inclinées par rapport à la structure de telle façon que lorsque les rangées sont dans l’axe est-ouest , l’angle des plans d’ouverture des miroirs par rapport à l’horizontale est l’angle de la hauteur du soleil par rapport à l’horizontale au moment du zénith du jour donné.(l’angle α du plan d’ouverture des miroirs par rapport au plan de la structure est donc compris entre 0 degré (angle aux équinoxes) et 23,45 degrés (angle au solstice d’été.) Comme c’est le cas au solstice d’été , au lever du soleil, les rangées de miroir sont orientées dans la direction du soleil levant , la structure tourne sur elle-même dans le sens des aiguilles d’une montre au fur et à mesure de la journée , le but étant que la condition (K) du paragraphe 4 soit respectée. Puis, comme au solstice d’été, pendant la nuit, le système de poursuite N°1 fait tourner la structure dans l’autre sens, afin que le lendemain, la ligne focale des miroirs soit dans la direction du soleil levant. Simultanément on utilise le système de poursuite N°2 qui va faire varier légèrement l’inclinaison α des miroirs afin d’obtenir celle adaptée à la journée suivante. Poursuite solaire au solstice d’hiver : A l’aide du système de poursuite N°2, l’angle α d’inclinaison des plans d’ouverture des miroirs avec le plan de la structure est réglé à 47° (à 1° près), afin que les rayons solaires soient perpendiculaires aux plans d’ouverture des capteurs à midi heure solaire. L’inclinaison des miroirs est alors maximale. Cependant, la distance entre deux rangées de miroirs étant égale à la demi largeur d’ouverture d’un miroir, aucun effet d’ombre ne se produit entre deux rangées de miroirs voisines, comme le montre la représentant une section de la structure suivant un plan vertical orienté Nord Sud à midi heure solaire le 21 décembre. Sur cette figure, β est l’angle du plan de la structure par rapport à un plan horizontal. Deux auges paraboliques R et S ont pour bords respectifs R 1 , R 2 et S 1 , S 2 . Le point I R est le milieu de [R1R2]. Le point I S est le milieu du segment [S 1 S 2 ]. Les points I R et I S sont alignés sur la droite (d’’) faisant un angle β avec le plan (P) horizontal. Les miroirs ont une inclinaison de α = 47° avec la droite d’’. C R est le cercle de diamètre [R 1 R 2 ] et C S est le cercle de diamètre [S 1 S 2 ]. Soit l = R 1 R 2 = S 1 S 2 la largeur d’ouverture d’un miroir cylindro-parabolique. Le vecteur a la direction d’un rayon solaire le 21 décembre à midi heure solaire. (Le vecteur a la direction d’un rayon solaire à midi heure solaire le 21 juin.). La droite (f) est la droite de direction passant par le bord R 1 (bord supérieur de miroir du bas), Elle coupe d’’ en Z. Le calcul de la longueur ZI R dans le triangle rectangle R 1 ZI R donne ZI R =0,73l. Le point Z est donc plus proche du pont I R que du pont I S. L’ouverture [S 1 S 2 ] du miroir du haut se trouve donc en dehors de la zone d’ombre de celui du bas (en hachuré). Aux autres heures de la journée, le système de poursuite N°1 joue son rôle et garantit qu’il n’y ait pas d’effet d’ombre entre deux rangées de miroirs consécutives. Le principe de la poursuite solaire N°1 est le même qu’en été, mis à part que les miroirs sont orientés en direction soleil levant le matin, (c’est-à-dire en direction du Sud-Est par rapport à l’Est) le matin, et dans la direction du soleil couchant le soir (c’est-à-dire en direction du Sud-Ouest par rapport à l’Ouest) le soir. Le système de poursuite N°1 fera donc tourner la structure dans le sens inverse des aiguilles d’une montre au fur et à mesure de la journée. Sur la , la droite (d ) ) donne la direction du soleil levant à donner aux miroirs en début de matinée. La droite (d 2 ) indique la direction du soleil couchant La flèche indique qu’en cours de journée , on fait tourner les miroirs autour du centre de la structure dans le sens contraire des aiguilles d’une montre pour faire passer les rangées de miroirs de la direction de (d 1 ) à celle de (d 2 ). Pendant la nuit , le système de poursuite N°1 fait tourner la structure dans le sens des aiguilles d’une montre jusqu’à ce que les tubes focaux soient orientés dans la direction du soleil levant du lendemain. Poursuite solaire pour la période automne hiver (à un autre jour qu’aux équinoxes) : Le principe est le même qu’au moment du solstice d’hiver . Pour un jour donné ,le plan d’ouverture des miroirs sera normal à la direction des rayons du soleil au zénith (angle compris entre 23,45° (au moment des équinoxes) et 47° (au moment du solstice d’hiver) L’axe des miroirs réglé pendant la nuit en direction du soleil levant du lendemain , (grâce au système de poursuite N°1) afin de satisfaire la condition du paragraphe 1 , la structure tournant sur elle-même dans le sens contraire des aiguilles d’une montre le jour , puis dans le sens des aiguille d’une montre la nuit. Fluide caloporteur L’arrivée et le départ se font au centre de la structure , seul point fixe de la structure au cours de la rotation . Tous les tubes caloporteurs sont solidaires de la structure et tournent autour de son centre de la même façon qu’elle. A partir du centre un tube caloporteur circule sous les châssis auxquels il est fixé , pour arriver au sommet de la structure (lorsque les miroirs sont orientés dans l’axe Est-Ouest ) De là le tube caloporteur parcourt les tubes focaux des rangées de miroir du haut vers le bas , alternativement dans un sens ou dans l’autre. Une fois au bas de la structure (lorsque les miroirs sont orientés dans l’axe Est-Ouest), le tube caloporteur rejoint le centre de la structure en circulant là aussi sous les châssis auxquels il est fixé. La montre l’allure de tube caloporteur en vue de face avec en haut le côté Nord à midi. Le sens des flèches indique le sens de circulation du fluide caloporteur. L’ensemble « wagons, châssis, tubes caloporteurs » forme une structure solidaire qui tourne autour du point O selon le même mouvement de rotation. Disposition pour un ensemble de capteurs photovoltaïques. Le principe est le même que précédemment. Les miroirs sont cette fois ci rectangulaires et disposés en rangées parallèles écartées l’une de l’autre d’une distance égale à la moitié de la largeur du plan d’un miroir. Les conditions d’inclinaison et de poursuite sont les mêmes, c’est le plan du miroir qui joue le rôle occupé précédemment par le plan d’ouverture de l’auge parabolique. De la même façon, les panneaux sont installés sur des châssis dont la largeur est celle d’un panneau. On choisit cette fois-ci pour les deux rails d’une même voie de chemin de fer un écartement égal à la largeur d’un panneau, et entre les rails les plus proches de deux voies de chemin de fer voisines, on aura donc une distance égale à la moitié de la largeur d’un panneau. La médiane parallèle à l’axe du châssis dans le rectangle formé par les panneaux de la rangée qui joue le rôle joué par le tube caloporteur précédemment, dans le sens où un berceau métallique situé sous le panneau aura pour centre un point de cette médiane. L’intérêt du système est alors d’éviter tout problème d’ombre tout en gardant les rangées les plus rapprochées possible. La schématise une installation de capteurs photovoltaïques installée sur une pente rocheuse exposée au Sud pendant une journée d’hiver. On retrouve les longerons 6 et 7 des châssis, l’arbre de transmission 14 supportant la roue dentée 13, la crémaillère 12 en forme de demi-cercle ayant pour diamètre la largeur du panneau photovoltaïque P H . La droite M e est la médiane d’un rectangle représentant une rangée de panneaux photovoltaïques.22 est un des wagons situés sur la voie de chemin de fer extérieure, sur laquelle on trouve les wagons kangourou et les bandes de roulement 23 et 24 sur leur surface. Le véhicule V se charge de l’entrainement des wagons. De la même façon que celle décrite dans les paragraphes précédents, le système de poursuite N°1 se charge de modifier l’orientation de l’axe des panneaux photovoltaïques au long de la journée. Le système de poursuite N°2 (arbres de transmission, roues dentées, berceaux métalliques) va permettre de faire pivoter les panneaux d’un jour à l’autre afin d’obtenir l’inclinaison correspondant à un jour donné. Utilisation du système de poursuite solaire N°2 pour un champ de capteurs cylindroparaboliques avec une orientation Nord Sud des rangées de miroirs : Les rangées de miroir sont disposés dans les conditions habituelles, Le système de poursuite N°2 peut être utilisé. Chaque rangée de miroir est installée sur un châssis fixe, faisant la longueur de la rangée, et équipé à intervalles réguliers de traverses perpendiculaires aux longerons du châssis et chargées de supporter l’arbre de transmission qui est posé sur toute la longueur du châssis dans sa partie médiane. Le long de l’arbre de transmission on trouve à intervalles réguliers des poulies La figure explicative est à nouveau la . Toutes les rangées de miroirs sont disposées sur des châssis fixes orientés Nord Sud, chaque châssis supportant une rangée de miroirs. Comme pour le cas d’une orientation Est-Ouest, les châssis supportent sur toute leur longueur un arbre de transmission chargé d’effectuer la manœuvre de pivotement La rotation de cet arbre de transmission autour de son axe est engendrée par un moteur situé au bout de la rangée. Cependant les berceaux métalliques supportant les miroirs à intervalles réguliers sont conçus d’une manière différente de celle de la . En effet l’angle maximal de pivotement n’est plus de 47° mais de 90°.Les châssis supportant les miroirs doivent être un peu plus larges, leur largeur étant égale au diamètre du demi-cercle dont la partie inférieure du berceau métallique suit le contour. Les pignons qui supportent le miroir et accompagnent le mouvement de pivotement doivent être plus nombreux et plus rapprochés de la roue dentée. On reprend les éléments de la mais l’arc de cercle mais la partie inférieure 12 du berceau métallique doit être modifiée. Elle a dans ce cas la forme d’un demi-cercle de centre F passant par les bords du miroir, afin d’autoriser le pivotement de 90° souhaité (voir , sur laquelle les notations de la ont été reprises , sauf 17 qui représente la partie inférieure du berceau métallique e, (h) une droite horizontale passant par le point F, et l’ qui représente la largeur du châssis) Sur la en perspective , les notations sont les mêmes que celles de la , excepté là aussi pour la pièce 17 , qui déborde du bord 18 du miroir. Pour toutes ces installations, une assistance numérique permet de calculer : L’inclinaison journalière du plan d’ouverture des miroirs par rapport à la structure (angle α sur les figures) pour pouvoir piloter le système de poursuite N°2. L’orientation à donner aux axes des rangées de miroir tout au long d’une journée donnée afin de pouvoir régler le système de poursuite N°1