FR2977929A1 - Concentrateur solaire a miroirs de fresnel lineaires - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) qui comprend un receveur (3) et une pluralité de miroirs collecteurs (2). Chaque miroir collecteur (2) est mobile en rotation autour d'un axe de rotation respectif (A3). Les axes de rotation (A3) sont compris à l'intérieur d'un plan de bande (P1). Le plan de bande (P1) forme avec un plan horizontal (PO) un angle de bande (α) qui est non-nul.
Description
Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires. Domaine technique de l'invention.
L'invention relève du domaine des dispositifs collecteurs de chaleur solaire et plus particulièrement du domaine des concentrateurs solaires à miroirs de Fresnel linéaires. Elle a pour objet un tel concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires.
Etat de la technique.
Le document WO 2010/083292 (Skyfuel, Inc) décrit un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires. Le concentrateur solaire comprend une pluralité de miroirs collecteurs et un receveur. Les miroirs collecteurs sont destinés à recevoir des rayons solaires et à renvoyer ces derniers vers le receveur. Ainsi, les miroirs collecteurs concentrent les rayons solaires sur le receveur.
Le collecteur est agencé en un tube à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur. Le tube est longitudinalement étendu selon un axe de tube qui est horizontal, c'est-à-dire orthogonal à la gravité terrestre. Chaque miroir collecteur comprend une bande réfléchissante qui est mobile en rotation autour d'un axe de rotation. L'axe de rotation du miroir collecteur est parallèle à l'axe de tube du receveur. Ces dispositions permettent une concentration des rayons solaires sur le tube au fur et à mesure d'un déplacement des miroirs collecteurs qui suivent une course du Soleil.
Un tel concentrateur solaire à miroirs de Fresnel mérite d'être amélioré pour augmenter un taux de concentration des rayons solaires sur le receveur. Plus particulièrement, le taux de concentration des rayons solaires mérite d'être amélioré dans le cas où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel est installé en une région d'une latitude supérieure à 25 degrés. De plus, un tel miroir collecteur s'avère complexe et peu fiable. Enfin, un tel miroir collecteur présente une précision optique qui mérite d'être améliorée.
Objet de l'invention.
Un but de la présente invention est de proposer un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires qui soit efficace en une zone géographique quelconque, et notamment en une zone géographique de latitude supérieure à 25 degrés, un tel concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires étant fiable et robuste tout en 10 étant simple et léger.
Un concentrateur solaire de la présente invention est un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires comprenant un receveur et une pluralité de miroirs collecteurs. Chaque miroir collecteur est mobile en rotation autour d'un axe de 15 rotation respectif. Les axes de rotation sont compris à l'intérieur d'un plan de bande.
Selon la présente invention, le plan de bande forme avec un plan horizontal un angle de bande qui est non-nul. L'angle de bande est avantageusement fonction d'une latitude d'un lieu géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires est installé.
25 L'angle de bande est préférentiellement compris entre 40% et 60% de la latitude du lieu géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires est installé.
La latitude est notamment comprise entre 25° et 50°. Chaque miroir collecteur est préférentiellement incliné vers le Sud pour un lieu géographique situé dans l'hémisphère Nord. 20 30 Chaque miroir collecteur est préférentiellement incliné vers le Nord pour un lieu géographique situé dans l'hémisphère Sud.
Chaque miroir collecteur comprend préférentiellement deux bords transversaux qui sont ménagés selon des directions respectives formant un angle de bord.
De préférence, l'angle de bord est compris entre 0° et 3°.
Chaque miroir collecteur est avantageusement constitué d'un miroir à courbure dynamique.
De préférence, le receveur est longitudinalement étendu selon un axe de tube qui est parallèle au plan horizontal. L'axe de tube est avantageusement ménagé selon une direction sensiblement Nord-Sud.
Le plan horizontal est avantageusement orthogonal à la gravité terrestre. 20 Description des figures.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation 25 avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : La figure 1 est une vue schématique en coupe Nord-Sud d'un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires selon la présente invention. La figure 2 est une vue schématique en coupe Est-Ouest du concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires illustré sur la figure précédente. 30 La figure 3 est une vue schématique de dessus d'un miroir collecteur constitutif du concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires illustré sur les figures précédentes.15 La figure 4 est une vue schématique en coupe du miroir collecteur illustré sur la figure 3. La figure 5 est une vue schématique en perspective du miroir collecteur illustré sur les figures 3 et 4.
Sur les figures 1 et 2, un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 comprend une pluralité de miroirs collecteurs 2 et un receveur 3. Les miroirs collecteurs 2 sont destinés à recevoir des rayons solaires et à renvoyer ces derniers vers le receveur 3. Ce dernier est par exemple conformé en un tube cylindrique à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur. Le tube cylindrique est globalement linéaire et s'étend selon un axe de tube Al. L'axe de tube Al est un axe horizontal, c'est-à-dire orthogonal à la gravité terrestre G. Ces dispositions permettent une circulation aisée du fluide caloporteur à l'intérieur du receveur 3. Les rayons solaires concentrés sur le receveur 3 permettent une élévation de température du fluide caloporteur. Une telle élévation de température est soit directement exploitable comme source énergétique, soit transformable en énergie électrique par l'intermédiaire d'une turbine ou analogue.
Chaque miroir collecteur 2 comprend une bande réfléchissante 4 qui est allongée selon un axe de bande A2. La bande réfléchissante 4 est mobile en rotation autour d'un axe de rotation A3 qui est parallèle à l'axe de bande A2. Les axes de rotation A3 des bandes réfléchissantes 4 sont contenus à l'intérieur d'un plan de bande P1.
Selon la présente invention, le plan de bande P1 forme avec un plan horizontal PO un angle de plan a qui est non-nul. Autrement dit, les miroirs collecteurs sont inclinés de l'angle de plan a. La valeur de l'angle de plan a est avantageusement une fonction d'une latitude L du point géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 est installé. Le plan horizontal PO est un plan formant avec la gravité terrestre un angle de 90°. Le plan horizontal PO est parallèle à l'axe de tube Al.
L'axe de tube Al est ménagé selon une direction sensiblement Nord-Sud. Autrement dit, l'axe de tube Al est ménagé selon la direction Nord-Sud à plus ou moins cinq degrés près. Dans l'hémisphère Nord, tel qu'illustré sur la figure 1, le plan de bande P1 est incliné vers le Sud, de telle sorte que les bandes réfléchissantes 4 sont à même de capter des rayons solaires, y compris lorsque le Soleil est bas à l'horizon. Pour des raisons analogues, dans l'hémisphère Sud, le plan de bande P1 est incliné vers le Nord. L'angle de plan a est de l'ordre de la moitié de la latitude L du point géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 est installé. Plus particulièrement, l'angle de bande a est compris entre 40% et 60% de la latitude L.
Sur la figure 3, la bande réfléchissante 4 comprend deux bords longitudinaux 5,5' qui sont parallèles entre eux et parallèle à l'axe de bande A2. La bande réfléchissante 6 comprend aussi deux bords transversaux 6,6' qui sont parallèles entre eux et orthogonaux à l'axe de bande A2. Sur les figures 4 et 5, les bords transversaux 6,6' sont ménagés selon des directions respectives D,D' qui forment entre elles un angle de bord 8. Typiquement, l'angle de bord 8 est compris entre 0° et 3°. Ces dispositions visent à concentrer des lignes de foyer de l'ensemble des miroirs collecteurs 2 sur le receveur 3. De plus, les miroirs collecteurs 2 sont préférentiellement des miroirs à courbure dynamique, c'est-à-dire des miroirs collecteurs 2 dont la bande réfléchissante 6 est courbe, une telle courbure étant de surcroît variable au cours du temps. La courbure est notamment variable en fonction de la position du Soleil.
Un tel concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 est rentable dans des zones géographiques quelconques et notamment dans des zones géographiques où la latitude L est supérieure à 25°. Plus particulièrement, le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 est avantageusement installé en une zone géographique de latitude L comprise entre 25° et 50°.
A titre d'exemple comparatif, un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 de la présente invention offre un rendement supérieur à 80% jusqu'à une latitude L de 50° alors qu'un rendement d'un concentrateur solaire de l'art antérieur est de l'ordre de 73%.
Claims (1)
- REVENDICATIONS1.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) comprenant un receveur (3) et une pluralité de miroirs collecteurs (2), chaque miroir collecteur (2) est mobile en rotation autour d'un axe de rotation respectif (A3), les axes de rotation (A3) étant compris à l'intérieur d'un plan de bande (P1), caractérisé en ce que le plan de bande (P1) forme avec un plan horizontal (P0) un angle de bande (a) qui est non-nul.2.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'angle de bande (a) est fonction d'une latitude (L) d'un lieu géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) est installé.3.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'angle de bande (a) est compris entre 40% et 60% de la latitude (L) du lieu géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) est installé.4.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la latitude (L) est comprise entre 25° et 50°.5.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque miroir collecteur (2) est incliné vers le Sud pour un lieu géographique situé dans l'hémisphère Nord.6.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque miroir collecteur (2) est incliné vers le Nord pour un lieu géographique situé dans l'hémisphère Sud. 7.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque miroir collecteur (2) comprend deux bords transversaux (6,6') qui sont ménagés selon des directions respectives (D,D') formant un angle de bord (8). 8.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'angle de bord (8) est compris entre 0° et 3°. 9.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque miroir collecteur (2) est constitué d'un miroir à courbure dynamique. 10.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le receveur (3) est longitudinalement étendu selon un axe de tube (Al) qui est parallèle au plan horizontal (P0). 11.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'axe de tube (Al) est ménagé selon une direction sensiblement Nord-Sud. 12.- Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le plan horizontal (P0) est orthogonal à la gravité terrestre (G).
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