EP0139691A1 - Dispositif capteur d'energie solaire resistant bien au vent - Google Patents

Dispositif capteur d'energie solaire resistant bien au vent

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EP0139691A1
EP0139691A1 EP84901373A EP84901373A EP0139691A1 EP 0139691 A1 EP0139691 A1 EP 0139691A1 EP 84901373 A EP84901373 A EP 84901373A EP 84901373 A EP84901373 A EP 84901373A EP 0139691 A1 EP0139691 A1 EP 0139691A1
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EP
European Patent Office
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panels
dihedral
fixed
wind
mirrors
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP84901373A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Roger Gallois Montbrun
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Original Assignee
Individual
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S50/60—Arrangements for controlling solar heat collectors responsive to wind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/10—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface
    • F24S25/13—Profile arrangements, e.g. trusses
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    • F24S25/10—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface
    • F24S25/15—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface using bent plates; using assemblies of plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/42—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with only one rotation axis
    • F24S30/422—Vertical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S50/00—Arrangements for controlling solar heat collectors
    • F24S50/20—Arrangements for controlling solar heat collectors for tracking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S2030/10—Special components
    • F24S2030/19—Movement dampening means; Braking means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/80—Accommodating differential expansion of solar collector elements
    • F24S40/85—Arrangements for protecting solar collectors against adverse weather conditions
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the invention relates to solar energy and more particularly to devices comprising an inclined assembly of planar solar panels (photovoltaic or possibly thermal).
  • a wind-resistant device comprising an inclined assembly of solar panels having the shape of a rectangular surface elongated in the horizontal direction, device characterized in that it also comprises a hull of a shape comparable to all the panels and fixed behind them so as to determine a dihedral evoking a roof, with one or more ventilation orifices (vents or slits) at the top, the ends of the dihedral- being closed by triangular panels, and the whole being fixed at a distance above the ground low but sufficient to tolerate the entry of fresh air inside the dihedral, and allow air circulation at the back of the panels.
  • the opening (slit) provided at the top of the dihedral extends over the entire length of the edge and is wide enough to allow easy evacuation of air.
  • the device according to the invention can be oriented around a vertical axis, thus allowing tracking in azimuth, and for this purpose the base of the dihedral is subjected directly or indirectly to a circular running path.
  • the device while allowing natural ventilation of the rear face of the solar panels, by thermal effect or under the action of the wind, has above all the important advantage of offering only little wind resistance which will tend to tackle the system on the platform.
  • the hull can have any shape other than a flat rectangle, for example a shape curved, provided that the ventilation of the rear part of the panels can be done in good conditions.
  • the frame is driven by the tracking movement in azimuth of the sun using a two-way motor.
  • the engine intervenes to rotate the frame, either continuously, its speed being adjusted as a function of the apparent speed, in azimuth, of the sun, or discontinuously so that the dihedral angle D of the vertical plane perpendicular to the panels with the vertical plane containing the sun is less than a certain value, Dm, chosen in advance by the user.
  • the value of Dm depends on the use or not of the trough concentration device. - Without concentration, Dm is chosen so that the yield loss due to the periodic aiming error remains acceptable. Between two starts of the engine, it can be assumed that the angular speed of the sun is substantially constant. The motor is started when the dihedral angle D has the value -Dm and stops when it takes the value + Dm. It is shown that the loss of yield is worth the factor
  • Dm should hardly exceed one or two degrees.
  • the device described is very stable; on the other hand, in the latter case, only the device for rotating can oppose the vertical axis torque caused by the wind, which risks damaging it.
  • the present invention therefore includes an additional device for blocking the rotation of the frame when the latter is stationary, this device being put out of service when the rotational movement is controlled.
  • a safety system automatically implements the locking device if the torque exceeds the admissible value for the rotation drive. The release can be done manually when the wind has fallen, or automatically after a certain time, even if it is immediately put back into operation if the excessive torque reappears.
  • Fig. 1 schematically represents a perspective of the basic device according to the present invention
  • FIG. 2 schematically shows in plan a rotation and drive device according to the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic section, called B on the
  • FIG. 2 rolling and locking devices which. allow rotation, while ensuring the wind resistance of the mobile device
  • Fig. 4 represents a schematic section of the mobile chassis
  • FIG. 5 represents a schematic perspective of the principle of the device for concentrating by trough mirrors
  • Fig. 6 represents an axono-etric perspective of the mobile chassis fitted with panels and the device for concentration mirrors
  • Fig. 7 shows a diagram in the form of blocks which shows the various command and control elements of the device according to the present invention.
  • 1 represents the solar panels associated in the same plane and fixed on a frame not shown
  • 2 represents the symmetrical hull of the plane of the panels
  • 3 represents a rectangular base made up of two beams 4 and 5 and two crosspieces 6 and 7, the other crosspieces are not shown
  • 8 represents the vent through which the air located under the chassis and the hull can escape
  • A represents A 'represent the axis of rotation of the mobile system
  • 9 represents a band bearing
  • 12 represents the base on which the system rests.
  • the hull 7 has a rectangular shape identical to that of the set of panels and is symmetrical with this set with respect to the 'axis A, A'.
  • this hull a different shape, for example a wider one, which increases the distance from the beam 4 to the axis A, A ' , or curved, provided that the vent 7 remains in the form shown in FIG. 1 and that the lower part 10 of the hull is at the same distance from the upper plane of the base 12 as the lower part 11 of all the panels, this distance being of the same order as the width of the vent 8.
  • FIG. 2 The connecting element between the rectangular base 3 and the tread 9 is not shown in FIG. 1 but in FIG. 2.
  • FIG. 2 is shown the rectangular base 3 with its two longitudinal members 4 and 5 and its two spacers 6 and 7 and in dotted lines the superstructure composed of all the solar panels and the hull.
  • the rectangular base rests on a cruciform structure 13 which moves it away from the base 12.
  • This structure 13 comprises in its middle a cylindrical part 14 crossed in its center by an axis 15 fixed on the base 12, so that it can rotate freely around this axis and thus ensure the centering of the movable part without supporting the weight. From this cylindrical part leave four arms 16, 17, 18, 19 which support the side members 4 and 5 and are terminated by rolling and locking elements 20, 21, 22, 23 whose structure is shown (section B) on the Fig.
  • a spacer 24 carries a motor 25 which drives a caster 26 fixed on a shaft 27, which is connected to the motor rotor by a speed reduction box, not shown.
  • the caster 26 rests on the tread 9 and ensures, by friction or by means of a rack, the rotation of the mobile part.
  • An angle sensor not shown, connected on the one hand to the cylindrical part 14 and, on the other hand, to the axis 15, translated in the form of an electrical, analog or digital signal, the angle that the moving part does with an azimuthal direction chosen for origin (for the northern hemisphere, it will preferably be the north direction, for the southern hemisphere, the south direction), this type of sensor is well known to man art and there is a wide variety.
  • a torque sensor can advantageously be interposed between the motor 25 and the spacer 24, so that, if too great a horizontal force perpendicular to the axis 27 is applied
  • the torque sensor triggers an electrical signal which blocks the moving part.
  • Fig. 3 shows a schematic section, along B, of the rolling and locking elements 20, 2_T, 22, 23.
  • the arm 18 carries at its end a mechanical part 27 consolidated by a spacer 20.
  • This part 27 comprises in a first housing two free rollers 29 and 30, movable around the axes 31 and 32, these rollers enclose a metal ring 33 sufficiently thick to withstand the forces applied to it by the rollers 29 and 30.
  • the ring 33 is fixed to a circular support 34, which is fixed on the base 12, the circular support 34 and the base 12 being advantageously made of reinforced concrete.
  • the crown 33 constitutes, with the circular support 34 to which it is securely fixed, the tread 9.
  • An electro-mechanical device 35 implements a brake shoe 36, either to remove the contact between the brake shoe 36 and the crown 33, that is to apply the shoe 36 on the crown 33 with sufficient force to prevent any rotational movement of the movable assembly around the axis 15, thus achieving the locking device.
  • the rollers 29 and 30 roll freely on the crown 33, the four upper rollers 29 35 support the weight of the mobile part, the four lower rollers 30 intervene in the case where, by the effect of the wind, one or two of the elements of bearing 20, 21, 22 and 23 would have tendency to lift. In addition, they exert the counterforce necessary for the pressure of the pad 36.
  • Fig. 4 there is shown a schematic section of the superstructure of the mobile part, there we recognize the side members 4 and 5 belonging to the rectangular base 3 (Fig. 1 and 2).
  • the chassis is made up substantially like a roof structure comprising rafters 45 and 45 'supported by struts 46 and 46' and joined at the top by a recess 37 clearing the vent 44.
  • Breakdowns 38, 39, 40, 41 , 42, 43 support the solar panels 1 and the hull 2.
  • the arrows FI, F2 on the left side of the figure correspond to the direction of the incident light, the vertical arrows F3, F4 at the top of the frame indicate the direction of the air circulation.
  • Fig. 5 is a perspective view of a fragment of all the solar panels fitted with concentration mirrors.
  • two panels 47, 48, the rectangular mirrors 49, 50 relate to the panel 48.
  • the lower sides 53, 54 of these mirrors bear on the panel 48, at the limit of the active part of the panel.
  • photovoltaic or thermal solar panels always have, for construction reasons, margins 55 which do not contribute to their function, these margins occupy approximately 15% of their width, it is therefore unnecessary to light them, and the structure conforms to the present invention allows an appreciable gain in surface area for all of the panels.
  • the mirrors 49 and 50 reflect sunlight so that the reflected beam covers the entire active surface of the panel 48, when the angle D, defined above, is less than a value chosen by the manufacturer.
  • D was zero, so that a ray 51, striking the mirror 50 on its upper side, has a reflection 52 which strikes the useful part of the panel 48 at its limit 53 -
  • Dm_ ⁇ 0 Dm_ ⁇ 0
  • the mirrors 49 and 50 can be produced with very diverse materials. However, for the photovoltaic use which is the main application of the present invention, they will preferably consist of aluminized plastic sheets which guarantee a reflectivity of at least 80% and which, in the event of deterioration, can be replaced easily. For this, each alignment of mirrors will rest on a support, not shown in FIG. 5, built according to the rules of the art, so that it is easy to fix the mirrors and to replace them.
  • the gain in surface obtained substantially compensates for the losses by reflectivity due when using mirrors, so that, for the same area of contiguous panels or panels with mirrors arranged according to FIG. 5, the usable power is the same in direct light, the savings on panels being around 30%.
  • Fig. 6 shows the general appearance of the upper chassis provided with 20 panels 48 and mirrors 49. The hull which is behind the chassis is not shown; on the other hand, we see at the right end of the chassis the obturation panel 56 which prevents the penetration of the wind at the end of the dihedral formed by the assembly of the panels and the bottom 25
  • 57 represents the angle sensor
  • 58 the torque sensor
  • 59 an engine control member 61
  • 60 a member for processing angular information
  • 62 a member triggering in the event of excessive torque the blocking of the rotation by means of the blocking device 63, 64 a sun direction sensor.
  • Two types of tracking of the sun in azimuth can be envisaged, either using the astronomical data which make it possible to calculate the azimuth of the sun at all times, or implementing a direct method of aiming the sun in azimuth by a sensor designed for effect.
  • olution which consists in calculating the azimuth of the sun at all times, requires a clock and a calculator into which the geographic data of the place and the astronomical constants are entered.
  • the sensor 64 is not used, the organ 60 includes the clock and the azimuth calculator; this azimuth is compared by the comparator 59 to the real azimuth given by the angle sensor 57 and, according to the sign of the difference between these two values, the motor 61 is started in one direction or in the other until the two values supplied by 57 and 60 are equal to each other, with a tolerance determined in advance.
  • a device is well known and those skilled in the art can make a certain number of improvements or variants.
  • Another solution consists in having a sensor 64.
  • this sensor preferably of the "drop shadow” type, is, in the field of the present invention, limited to the sole pursuit in azimuth.
  • the sensor 64 then sends two analog signals to the member 60, signals whose difference depends on the difference in azimuth between the sun and the sensor, and the sum of which makes it possible to know whether the sun is shining or not. If the sun is shining, the member 60 is content to transmit to the member 59, after shaping, the direction of rotation that the member 59 must transmit to the motor 61, as long as the difference between the analog signals is less to a certain value depending on the desired tolerance for the error on the viewing angle.
  • the angular information processing unit 60 in the case of the use of a sun direction sensor, always comprises a clock and has in memory a certain number, two for example, of azimuth values which are waiting positions for the panels and consequently the sensor 64, these positions being such, in the absence of direct sun, that if the sun shines again, the sensor 64 can provide a correct signal to control the orientation of the panels .
  • the processing unit 60 When the sun is clouded or when it is dark, the sum of the analog signals supplied by the sensor 64 becomes less than a certain threshold, the processing unit 60 then sends to the comparator 59 a signal indicating the value of the azimuth forecast for the time at which the operation takes place and, as in the previous case, the comparator actuates the motor 61, so that the angle sensor 57 displays the same value of the azimuth introduced.
  • the viewing azimuth of the panels corresponds to the waiting position scheduled for the next sunrise.
  • a blocking device in the event of wind, swirling or irregular, producing on the mobile part a torque with vertical axis.
  • the torque detector 58 sends a signal to the blocking release member 62.
  • This member on the one hand, actuates the locking device 63, on the other hand hand, inhibits the member 59 which stops the motor 61 or prevents it from starting. The mobile part thus remains blocked until a new intervention reactivates the member 62.
  • the member 62 includes a clock which automatically ensures this reactivation after a certain period, even if after a possibly very short time, the blocking process takes place again.
  • the present invention can bring advantageous advantages in the use of planar thermal solar panels, the invention relates essentially to planar photovoltaic solar panels, whatever the technology used in the latter. ⁇
  • the device according to the invention allows the use of a dihedral resistant to the wind and formed from a light frame.
  • the device can thus reach a great length far exceeding the cruciform supporting structure as shown in FIG. 2.
  • it is possible to obtain larger areas of energy capture than with the devices currently in use.

Abstract

Dispositif comprenant un ensemble incliné de panneaux solaires (photovoltaïques ou éventuellement thermiques) présentant la forme d'une surface rectangulaire allongée dans le sens horizontal, comprenant aussi une carène (2) de forme comparable à l'ensemble des panneaux (1) et fixé derrière eux de façon à déterminer un dièdre évoquant un toit, avec un ou des évents (8) à la partie supérieure, les extrémités du dièdre étant obturées par des panneaux triangulaires, et le tout étant fixé à une distance au sol faible mais suffisante pour permettre l'entrée de l'air frais à l'intérieur du dièdre, évitant ainsi une prise au vent trop grande tout en permettant une circulation d'air au dos des panneaux. Application aux capteurs orientables.

Description

"DISPOSITIF CAPTEUR D'ENERGIE SOLAIRE RESISTANT BIEN AU VENT"
L'invention se rapporte à l'énergie solaire et plus particulièrement aux dispositifs comprenant un ensemble incliné de panneaux solaires plans (photovoltaïques ou éventuellement thermiques) .
De tels panneaux offrent une grande prise au vent, ce qui limite, en fait, leur utilisation à des installations lourdes solidement ancrées au sol. On a bien tenté de monter des panneaux plans sur un support orienteur azimutal mais ces installations sont de faibles dimensions , onéreuses , et , surtout, supportent mal les effets du vent.
Pour remédier à ces inconvénients, l'inventeur a mis au point un dispositif résistant bien au vent comprenant un ensemble incliné de panneaux solaires présentant la forme d'une surface rectangulaire allongée dans le sens horizontal, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend aussi une carène de forme comparable à l'ensemble des panneaux et fixée derrière eux de façon à déterminer un dièdre évoquant un toit , avec un ou plusieurs orifices de ventilation (évents ou fentes) à la partie supérieure, les extrémités du dièdre- étant obturées par des panneaux triangulaires , et le tout étant fixé à une distance au-dessus du sol faible mais suffisante pour tolérer l'entrée de l'air frais à l'intérieur du dièdre , et permettre une circulation d'air au dos des panneaux. L'orifice (fente) prévu à la partie supérieure du dièdre s'étend sur toute la longueur de l'arête et est suffisamment large pour permettre l'évacuation facile de l'air.
Le dispositif selon l'invention est orientable autour d'un axe vertical permettant ainsi une poursuite en azimut et à cet effet la base du dièdre est assujettie directement ou indirectement à un che- min de roulement circulaire.
Le dispositif, tout en permettant la ventilation naturelle de la face arrière des panneaux solaires , par effet thermique ou sous l'action du vent , présente surtout l'important avantage de n'offrir que peu de prise au vent qui aura tendance à plaquer le système sur la plate-forme.
Conformément à la présente invention, la carène peut affecter toute forme différente d'un rectangle plan, par exemple une forme galbée, à condition que l'aération de la partie arrière des panneaux puisse se faire dans de bonnes conditions.
Le bâti est animé du mouvement de poursuite en azimut du soleil à l'aide d'un moteur à double sens de marche. Durant la journée, le moteur intervient pour faire tourner le bâti, soit de façon continue, sa vitesse étant ajustée en fonction de la vitesse apparente, en azimut, du soleil, soit de façon discontinue en sorte que l'angle dièdre D du plan vertical perpendiculaire aux panneaux avec le plan vertical contenant le soleil soit inférieur à une certaine valeur, Dm, choisie d'avance par l'utilisateur.
Dans le cas où l'on utilise un mouvement de poursuite discontinu, ce qui constitue le cas d'utilisation le plus général, la valeur du Dm dépend de l'utilisation ou non du dispositif de concentration en auge. - Sans concentration, Dm est choisi en sorte que la perte de rendement due à l'erreur périodique de visée demeure acceptable. Entre deux mises en marche du moteur, on peut admettre que la vitesse angulaire 'du soleil est sensiblement constante. Le moteur est mis en marche lorsque l'angle dièdre D a la valeur -Dm et s'arrête lorsqu'il prend la valeur +Dm. On démontre que la perte de rendement a pour valeur le facteur
_ sin Dm ,-_ ,. r = (Dm en radians)
Dm ce qui correspond par exemple , pour Dm = 10° à r = 0 ,995 , pour Dm = 20° à r = 0 ,980 , pour Dm = 30° à r = 955. On voit ainsi qu'une tolérance de 20° sur l'angle D n'entraîne une perte que de 2% par rapport à une poursuite en azimut parfaite. - En revanche, si on met en oeuvre la concentration en auge, c'est un autre phénomène qui limite Dm, particulièrement si on utilise des panneaux photovoltaîques. En effet, il est nécessaire, pour le bon fonctionnement des panneaux photovol¬ taîques , que toute leur surface active soit uniformément éclai- rée ; il convient donc que la lumière réfléchie par les miroirs couvre bien cette surface dans tous les cas , en particulier pour la valeur Dm de l'écart angulaire, ce qui conduit à élargir d'autant plus les miroirs que Dm est grand.
Dans la pratique, Dm ne doit guère dépasser un ou deux degrés.
Si pour des vents ne présentant pas de tourbillons à axe verti- cal, le dispositif décrit est très stable ; en revanche dans ce dernier cas, seul le dispositif de mise en rotation peut s'opposer au couple à axe vertical provoqué par le vent , ce qui risque de le détériorer.
Aussi la présente invention comprend-elle un dispositif complémentaire de blocage en rotation du bâti lorsque celui-ci est immobile, ce dispositif étant mis hors service lorsque le mouvement de rotation est commandé. Un système de sécurité met automatiquement en oeuvre le dispositif de blocage si le couple de rotation dépasse la valeur admissible pour le dispositif d'entraînement de la rotation. Le déblocage peut se faire manuellement lorsque le vent est tombé , ou automatiquement au bout d'un certain temps , quitte à être immédiatement remis en oeuvre si le couple excessif réapparaît.
La description qui va suivre , en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux compren- dre les différents éléments constituant la présente invention.
Fig. 1 représente schématiquement une perspective du dispositif de base conforme à la présente invention,
Fig. 2 représente schématiquement en plan un dispositif de rotation et d'entraînement conforme à la présente invention , Fig. 3 représente une coupe schématique , dénommée B sur la
Fig. 2 , des dispositifs de roulement et de blocage qui . permettent la rotation, tout en assurant la résistance au vent du dispositif mobile , Fig. 4 représente une coupe schématique du châssis mobile , Fig. 5 représente une perspective schématique de principe du dispositif de concentration par miroirs en auge,
Fig. 6 représente une perspective axono étrique du châssis mobile muni de panneaux et du dispositif de miroirs de concentration ,
Fig. 7 représente un schéma sous forme de blocs qui montre les différents éléments de commande et de contrôle du dispositif conforme à la présente invention. Sur la Fig. 1, 1 représente les panneaux solaires associés dans un même plan et fixés sur un châssis non représenté , 2 représente la carène symétrique du plan des panneaux, 3 représente une embase rectangulaire composée de deux longerons 4 et 5 et de deux traver- ses 6 et 7 , les autres traverses ne sont pas figurées, 8 représente l'évent par lequel l'air situé sous le châssis et la carène peut s'échapper, A, A' représentent l'axe de rotation du système mobile, 9 représente une bande de roulement, 12 représente le socle sur lequel repose le système. La Fig. 1 représente, à titre d'exemple, une association de trente panneaux solaires sous forme de deux rangées de quinze éléments , la carène 7 a une forme rectangulaire identique à celle de l'ensemble des panneaux et est symétrique de cet ensemble par rapport à l'axe A, A' . Pour des raisons d'aérodynanisme ou même d'esthétique on peut, sans sortir de la présente invention, donner à cette carène une forme différente, par exemple plus large, ce qui augmente la distance du longeron 4 à l'axe A, A' , ou bien galbée , ceci à condition que l'évent 7 demeure sous la forme représentée sur la Fig. 1 et que la partie basse 10 de la carène se trouve à la même distance du plan supérieur du socle 12 que la partie basse 11 de l'ensemble des panneaux, cette distance étant du même ordre que la largeur de l'évent 8.
L'élément- de liaison entre l'embase rectangulaire 3 et la bande de roulement 9 n'est pas représenté sur la Fig. 1 mais sur la Fig. 2. Sur la Fig. 2 est représentée l'embase rectangulaire 3 avec ses deux longerons 4 et 5 et ses deux entretoises 6 et 7 et en pointillé la superstructure composée de l'ensemble des panneaux solaires et de la carène. L'embase rectangulaire repose sur une structure cruciforme 13 qui l'éloigné du socle 12. Cette structure 13 comporte en son milieu une pièce cylindrique 14 traversée en son centre par un axe 15 fixé sur le socle 12 , en sorte qu'elle puisse tourner librement autour de cet axe et assurer ainsi le centrage de la partie mobile sans en supporter le poids. De cette pièce cylindrique partent quatre bras 16 , 17 , 18 , 19 qui supportent les longerons 4 et 5 et sont terminés par des éléments de roulement et de blocage 20 , 21, 22 , 23 dont la structure est représentée (coupe B) sur la Fig. 3. Une entretoise 24 porte un moteur 25 qui entraîne une roulette 26 fixée sur un arbre 27 , lequel est relié au rotor du moteur par une boîte de réduction de vitesse non figurée. La roulette 26 repose sur la bande de roulement 9 et assure , par friction ou par l'intermédiaire d'une crémaillère, la rotation de la partie mobile. 5 Un capteur d'angle, non figuré , relié d'une part à la pièce cylindrique 14 et , d'autre part, à l'axe 15 , traduit sous la forme d'un signal électrique , analogique ou numérique , l'angle que fait la partie mobile avec une direction azimutale choisie pour origine (pour l'hémisphère Nord, ce sera de préférence la direction Nord, pour 10 l'hémisphère Sud, la direction Sud) , ce type de capteur est bien connu de l'homme de l'art et il en existe une grande variété.
Un capteur de couple , non figuré , peut être avantageusement interposé entre le moteur 25 et l' entretoise 24 , en sorte que , si une force horizontale perpendiculaire à l'axe 27 trop grande est appliquée
15. à la roulette 26 , le capteur de couple déclenche un signal électrique qui assure le blocage de la partie mobile.
La Fig. 3 représente une coupe schématique , selon B , des éléments de roulement et de blocage 20 , 2_T, 22 , 23. Le bras 18 porte en son extrémité une pièce mécanique 27 consolidée par une entre- 20 toise 28. Cette pièce 27 comprend dans un premier logement deux roulettes libres 29 et 30 , mobiles autour des axes 31 et 32 , ces roulettes enserrent une couronne métallique 33 suffisamment épaisse pour supporter les efforts que lui appliquent les roulettes 29 et 30. La couronne 33 est fixée à un support circulaire 34 , lequel est fixé 25 sur le socle 12 , le support circulaire 34 et le socle 12 étant avantageusement réalisés en béton armé. La couronne 33 constitue , avec le support circulaire 34 auquel elle est solidement fixée , la bande de roulement 9. Un dispositif électro-mécanique 35 met en oeuvre un patin de frein 36 , soit pour supprimer le contact entre le 30 patin de frein 36 et la couronne 33 , soit pour appliquer le patin 36 sur la couronne 33 avec une force suffisante pour empêcher tout mouvement de rotation de l'ensemble mobile autour de l'axe 15 , réalisant ainsi le dispositif de blocage. Les roulettes 29 et 30 roulent librement sur la couronne 33 , les quatre roulettes supérieures 29 35 supportent le poids de la partie mobile, les quatre roulettes inférieures 30 interviennent pour le cas où, par l'effet du vent , un ou deux des éléments de roulement 20 , 21 , 22 et 23 auraient tendance à se soulever. De plus, elles exercent la contreforce nécessaire à la pression du patin 36.
Bien d'autres dispositifs équivalents à celui de la Fig. 3 peuvent être mis en oeuvre par l'homme de l'art, sans sortir du do- maine de la présente invention.
Sur la Fig. 4, on a représenté une coupe schématique de la superstructure de la partie mobile, on y reconnaît les longerons 4 et 5 appartenant à l'embase rectangulaire 3 (Fig. 1 et 2) . Le châssis est constitué sensiblement comme une charpente de toiture comportant des arbalétriers 45 et 45' soutenus par des jambes de force 46 et 46' et réunis au sommet par un entrait 37 dégageant l'évent 44. Des pannes 38 , 39 , 40 , 41, 42 , 43 soutiennent les panneaux solaires 1 et la carène 2. Les flèches FI , F2 sur la partie gauche de la figure correspondent à la direction de la lumière incidente, les flèches verticales F3 , F4 au sommet du châssis indiquent le sens de la circulation de l'air.
La Fig. 5 est une vue en perspective d'un fragment de l'ensemble des panneaux solaires munis de miroirs de concentration. On a représenté deux panneaux 47 , 48 , les miroirs rectangulaires 49 , 50 concernent le panneau 48. Les côtés inférieurs 53 , 54 de ces miroirs s'appuient sur le panneau 48 , à la limite de la partie active du panneau. En effet, les panneaux solaires photovoltaîques ou thermiques ont toujours, pour des raisons de construction, des marges 55 ne contribuant pas à leur fonction , ces marges occupent environ 15% de leur largeur, il est donc inutile de les éclairer, et la structure conforme à la présente invention permet un gain de surface appréciable pour l'ensemble des panneaux.
Les miroirs 49 et 50 réfléchissent la lumière du soleil en sorte que le faisceau réfléchi couvre la totalité de la surface active du panneau 48 , lorsque l'angle D , défini plus haut, est inférieur à une valeur choisie par le constructeur. Sur la Fig. 5 on a supposé que D était nul, en sorte qu'un rayon 51 , frappant le miroir 50 sur son côté supérieur, ait un réfléchi 52 qui frappe la partie utile du panneau 48 à sa limite 53 - Il est évident que si l'on veut introduire une certaine tolérance sur D (Dm_^ 0) , il convient d'élargir les miroirs , ce qui a pour effet d'augmenter la surface occupée par l'ensemble des panneaux et des miroirs. Un bon compromis correspond à une valeur de Dm de un ou deux degrés.
Les miroirs 49 et 50 peuvent être réalisés avec des matériaux très divers. Cependant , pour l'usage photovoltaïque qui est l'application principale de la présente invention , ils seront de pré- 5 férence constitués par des feuilles de plastique aluminisées qui garantissent une réflectivité d'au moins 80% et qui, en cas de détérioration , peuvent être remplacées facilement. Pour cela, chaque alignement de miroirs reposera sur un support, non représenté sur la Fig. 5 , construit selon les règles de l'art , en sorte qu'il soit 10 facile de fixer les miroirs et de les remplacer.
On peut montrer que , compte tenu d'une réflectivité de 80% des miroirs et de la réflectivité des panneaux pour une incidence oblique du rayon réfléchi, le gain en surface obtenue , en tenant compte des marges 55 , compense sensiblement les pertes par réflectivité dues à 15 l'utilisation des miroirs , en sorte que, pour une même aire de panneaux jointifs ou de panneaux avec miroirs disposés selon la Fig. 5 , la puissance exploitable soit la même en lumière directe , l'économie sur les panneaux avoisinant 30%.
La" Fig. 6 montre l'aspect général du châssis supérieur muni de 20 panneaux 48 et de miroirs 49. La carène qui se trouve en arrière du châssis n'est pas représentée ; en revanche , on voit à l'extrémité droite du châssis le panneau d'obturation 56 qui empêche la pénétration du vent à l'extrémité du dièdre formé par l'ensemble des panneaux et la carène. 25 Sur la Fig. 7 , 57 représente le capteur d'angle , 58 le détecteur de couple, 59 un organe de commande du moteur 61 , 60 un organe de traitement des informations angulaires , 62 un organe déclenchant en cas de couple excessif le blocage de la rotation à l'aide du dispositif de blocage 63 , 64 un senseur de direction du soleil. 30 On peut envisager deux types de poursuite du soleil en azimut , soit exploiter les données astronomiques qui permettent de calculer à chaque instant l'azimut du soleil, soit mettre en oeuvre un procédé direct de visée du soleil en azimut par un senseur conçu à cet effet. La solution, consistant à calculer à chaque instant l'azimut du 35 soleil, nécessite une horloge et un calculateur dans lequel on introduit les données géographiques du lieu et les constantes astronomiques . Dans ce cas , le senseur 64 n'est pas utilisé , l'organe 60 comporte l'horloge et le calculateur d'azimut ; cet azimut est comparé par l'organe de comparaison 59 à l'azimut, réel donné par le capteur d'angle 57 et, selon le signe de la différence entre ces deux valeurs, le moteur 61 est mis en marche dans un sens ou dans l'au- tre jusqu'à ce que les deux valeurs fournies par 57 et 60 soient égales entre elles, avec une tolérance déterminée à l'avance. Un tel dispositif est bien connu et l'homme de l'art peut y apporter un certain nombre de perfectionnements ou de variantes.
Une autre solution consiste à disposer d'un senseur 64. Bien connu de l'homme de l'art, ce senseur, de préférence du type "à ombre portée" est , dans le domaine de la présente invention, limité à la seule poursuite en azimut. Le senseur 64 envoie alors deux signaux analogiques à l'organe 60 , signaux dont la différence dépend de l'écart en azimut entre le soleil et le senseur, et dont la somme permet de savoir si le soleil brille ou non. Si le soleil brille, l'organe 60 se contente de transmettre à l'organe 59 , après mise en forme, le sens de la rotation que l'organe 59 doit transmettre au moteur 61 , tant que la différence entre les signaux analogiques est inférieure à une certaine valeur dépendant de la tolérance désirée pour l'erreur sur l'angle de visée. L'organe de traitement des informations angulaires 60 , dans le cas de l'utilisation d'un senseur de direction du soleil, comporte toujours une horloge et possède en mémoire un certain nombre, deux par exemple, de valeurs d'azimut qui sont des positions d'attente pour les panneaux et par conséquent le senseur 64 , ces positions étant telles, en l'absence de soleil direct, que si le soleil brille à nouveau, le senseur 64 puisse fournir un signal correct pour commander l'orientation des panneaux. Lorsque le soleil est voilé ou lorsqu'il fait nuit, la somme des signaux analogiques fournis par le senseur 64 devient inférieure à un certain seuil, l'or- gane de traitement 60 envoie alors à l'organe de comparaison 59 un signal indiquant la valeur de l'azimut prévu pour l'heure à laquelle s'effectue l'opération et, comme dans le cas précédent, l'organe de comparaison actionne le moteur 61, en sorte que le capteur d'angle 57 affiche la même valeur de l'azimut introduit. Pendant la nuit, l'azimut de visée des panneaux correspond à la position d'attente prévue pour le lever du soleil suivant.
Les dispositifs que l'on vient de décrire sont connus de l'homme
OMPI de l'art. Conformément à la présente invention, à ces dispositifs est ajouté un dispositif de blocage en cas de vent , tourbillonnant ou irrégulier, produisant sur la partie mobile un couple à axe vertical. Lorsque ce couple dépasse une certaine valeur déterminée par des conditions de sécurité, le détecteur de couple 58 envoie un signal à l'organe de déclenchement de blocage 62. Cet organe , d'une part , actionne le dispositif de blocage 63 , d'autre part, inhibe l'organe 59 qui arrête le moteur 61 ou empêche sa mise en marche. La partie mobile reste ainsi bloquée jusqu'à ce qu'une intervention nouvelle réactive l'organe 62. Dans une variante , l'organe 62 comporte une horloge qui assure automatiquement cette réactivation au bout d'un certain délai, quitte à ce qu'au bout d'un temps éventuellement très bref, le processus de blocage intervienne à nouveau.
Bien que la présente invention puisse apporter des avantages intéressants dans l'utilisation de panneaux solaires thermiques plans , l'invention concerne essentiellement les panneaux solaires plans photovoltaîques , quelle que soit la technologie utilisée dans ces derniers . ^
Le dispositif selon l'invention permet l'utilisation d'un dièdre résistant bien au vent et formé à partir d'une charpente légère. Le dispositif peut atteindre ainsi une grande longueur dépassant de beaucoup la structure cruciforme porteuse comme le montre la Fig. 2. Ainsi, il est possible d'obtenir de plus grandes surfaces de captage d'énergie qu'avec les dispositifs en usage actuellement.
OMH fa,faW*°~

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif comprenant un ensemble incliné de panneaux solaires (photovoltaïques ou éventuellement thermiques) présentant la forme d'une surface rectangulaire allongée dans le sens horizon- tal, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend aussi une carène
(2) de forme comparable à l'ensemble des panneaux (1) et fixée derrière eux de façon à déterminer un dièdre évoquant un toit, avec un ou des évents (8) à la partie supérieure, les extrémités du dièdre étant obturées par des panneaux triangulaires , et le tout étant fixé à une distance au sol faible mais suffisante pour permettre l'entrée de l'air frais à l'intérieur du dièdre, évitant ainsi une prise au vent trop grande tout en permettant une circulation d'air au dos des panneaux.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'évent (8) prévu, à la partie supérieure du dièdre, s'étend sur toute la longueur de l'arête et est suffisamment large pour permettre l'évacuation facile de l'air.
3. Dispositif selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dièdre est fixé sur une embase rectan- gulaire (4 , 5 , 6 , 7) , elle-même fixée sur une structure cruciforme (13) comportant, d'une part, en son milieu une pièce cylindrique (14) traversée en son centre par un axe (15) fixé sur le socle (12) en sorte que ladite structure (13) peut tourner librement autour de cet axe (12) et comportant, d'autre part, à l'extrémité de chacun de ses bras (16 , 17 , 18 , 19) des éléments de roulement et de blocage (20 , 21 , 22 , 23) en relation avec un support circulaire (34) .
4. Dispositif selon la revendication 3 , caractérisé en ce que la structure cruciforme (13) comporte une entretoise (34) porteuse d'un moteur (25) qui entraîne une roulette (26) reposant sur la bande de roulement (9) et assurant par friction (ou par crémaillère) la rotation de la partie mobile.
5. Dispositif selon la revendication 3 , caractérisé en ce que chaque élément de roulement (20 , 21 , 22 , 23) comporte une pièce méca- nique (27) formant un premier logement pour deux roulettes
(29 , 30) mobiles autour des axes (31, 32) , et un deuxième logement pour un dispositif électromécanique (35) de commande d'un patin de frein (36) , coopérant avec une couronne métallique (33) fixée sur le support circulaire (34) qu'elle dépasse vers l'intérieur, de telle manière que les roulettes libres (29 , 30) enserrent la partie dépassante de la couronne (33) et que le patin (36) puisse frotter sur la partie non dépassante.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 , 3 ou 5 , caractérisé en ce qu'il comporte un moyen capteur de couple intervenant lorsque le couple , éventuellement exercé par le vent, dépasse une certaine valeur déterminée par des raisons de sécurité , cette intervention consistant à actionner le frein (36) .
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 , caractérisé en ce que de la lumière est concentrée sur chaque panneau solaire (48) à l'aide de miroirs plan latéraux (49 , 50) recouvrant les marges (55) non actives des panneaux.
8. Dispositif selon la revendication 7 , caractérisé en ce que les panneaux solaires (47 , 48) présentent entre eux un espace recouvert par un dièdre déterminé par des miroirs (49) .
9. Dispositif selon la revendication 3 ou 5 , caractérisé en ce que les roulettes (29 , 30) sont dans un même plan vertical, que la roulette supérieure (29) roule sur la face supérieure de la couronne (33) tandis que la roulette inférieure (30) roule sur la face inférieure de cette même couronne (33) .
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