FR2458768A1

FR2458768A1 - Module de conversion de l'energie solaire, et centrale solaire utilisant de tels modules

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Publication number: FR2458768A1
Application number: FR7915173A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-06-13
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1981-01-02
Also published as: FR2458768B1

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE CONVERSION DE L'ENERGIE SOLAIRE. UN MODULE SELON LA PRESENTE INVENTION COMPREND UNE LENTILLE DE FRESNEL FOCALISANT LES RAYONS SOLAIRES AU NIVEAU D'UN ORIFICE 16 D'UN ELEMENT DE DIAPHRAGME 17, A DISTANCE DE LA PAROI D'ECHANGE 13 D'UN CAPTEUR 12 TRAVERSE PAR UN FLUIDE CALOPORTEUR. LE CAPTEUR S'ETEND DANS UNE CHAMBRE INTERNE 14 A PAROIS REFLECHISSANTES, FORMEE PAR UNE ENCEINTE ISOLANTE 15, DES MOYENS D'ISOLATION ADDITIONNELS 36, 34 ETANT PREVUS POUR REDUIRE LES PERTES THERMIQUES. LE CAPTEUR 12 EST LOGE DANS UN BOITIER 7 SUSCEPTIBLE DE TOURNERAUTOUR D'UN PREMIER AXE 8, LA LENTILLE ET SON ARMATURE SUPPORT 3 ETANT PREVUES POUR TOURNER AUTOUR D'UN AXE 6 PERPENDICULAIRE A L'AXE 8 DANS UN SYSTEME DE TYPE A CARDAN. DES MOYENS D'ENTRAINEMENT SEPARES SONT PREVUS POUR POINTER LE MODULE EN PERMANENCE SUR LE SOLEIL, LE MOUVEMENT D'UN MODULE POUVANT ETRE TRANSMIS A TOUS LES MODULES D'UN RESEAU. APPLICATION A DES CENTRALES ELECTRIQUES DE GRANDE PUISSANCE.

Description

La présente invention concerne un module de conversion d'énergie solaire du type utilisant un fluide cas loporteur, ainsi qu'une centrale solaire comportant une pluralité de tels modules.

Les deux voies de conversion d'énergie solaire utilisées en pratique, mettent en oeuvre, d'une part, l'effet photovoltalquev et d'autre part, le chauffage dans un capteur adéquat d'un fluide caloporteur, qui, chauffé, est utilisé ultérieurement pour des applications industrielles ou domestiques. Le faible rendement des cellules photovoltaiques, du moins sur terre, n'a pas permis jusqu'à présent la mise au point de centrales solaires susceptibles de fournir une puissance électrique installée notable.Par ailleurs, si les panneaux solaires connaissent actuellement une grande vogue, essentiellement pour le chauffage des habitations ou des serres, des centrales solaires fournissant une puissance électri que installée appréciable, et fondées sur le chauffage d'un fluide caloporteur, se trouvent présentement confrontées à des problèmes de réalisation induisant des coûts de fabrication et du kilowatt installé prohibitifs.

La présente invention a précisément pour objet lin nouveau type de module de conversion de l'énera.ie solaire de faible coût de revient, présentant un rendement fortement amélioré, notamment en éliminant considérablement les pertes, et con çu tout particulièrement pour être utilisé en batterie, en association avec des systèmes d'entraînement ou de pointage simplifiés, pour la construction de centrales solaires de moyenne et forte puissances, autorisant un coût du kilowatt installe notablement réduit.

Pour ce faire, selon une caractéristique de la présente invention, un tel module de conversion de l'énergie solaire, du type comprenant un boîtier support, un moyen de capteur monté dans ce boîtier, des moyens de connexion de ce moyen de capteur à une canalisation de fluide caloporteur, des moyens pour concentrer le rayonnement solaire sur le mryen de capteur et des moyens d'entraînement pour pointer continûment les moyens de concentration du rayonnement sur le soleil, comporte un élément de diaphragme présentant un orifice traversant, monté sur le boîtier entre le moyen de capteur et des moyens de concentration- de façon que le point de focalisation des rayons concentrés se situe au centre de l'orifice de l'élément de diaphragme, à distance du moyen de capteur.

Selon une autre caractéristique de la présente invention, une enceinte réflectrice isolante est disposée entre le moyen de capteur et l'élément de diaphragme, cette enceinte définissant, au-dessus du moyen de capteur, une chambre interne présentant une ouverture par laquelle les rayons solaires en provenance de l'orifice du diaphragme, atteignent la surface de captation du moyen de capteur, les parois de la chambre étant recouvertes d'un revêtement réflecteur.

Cet agencement permet, d'une part de concentrer par exemple au moyen d'une lentille de Fresnel, du type circulaire, les rayons solaires sur le moyen de capteur, mais d'autre part, en focalisant le rayonnement de façon à faire passer celui-ci au travers d'un orifice de petite dimension dans le diaphragme, d'isoler efficacement le moyen de capteur de l'environnement extérieur, l'enceinte réflectrice, profi lée intérieurement pour permettre exactement le passage du faisceau élargi en provenance de l'orifice de diaphragme, utilisant au mieux les effets secondaires de réflexion du rayonnement sur le capteur, tout en minimisant grandement voire en supprimant quasi-totalement, les pertes, d'une part dues à ce rayonnement secondaire, et d'autre part par convection entre la surface de capteur et l'atmosphère ambiante.

En effet, si les capteurs du type panneaux solaires, utilisés pour le chauffage des habitations présentent généralement un rendement faible, conçu pour tenir comptede pertes importantes, résultant, notamment de la mauvaise transmission et de l'encrassement de la pellicule de protection, les capteurs à haute température conçus pour.

la conversion de l'énergie solaire en énergie électrique se doivent de présenter des pertes minimales afin de ne pas réduire au-dessous d'un seuil non rentable le flux thermique susceptible d'être transféré au fluide caloporteur. Le module selon la présente invention, en raison de la focalisation du rayonnement, réalisé au niveau d'un diaphragme associé à une chambre réflectrice, se présente sous une forme particulièrement compacte, de structure simple, offrant un rendement convenable, au prix de pertes minimales L'effet de la focalisation permet en outre un pointage simplifié du module sur le soleil, sans la nécessité de prouesses techniques pour réaliser ce pointage.D'autre part, les modules selon la présente invention, disposés en batterie ou en réseau, peuvent être animés d'un mouvement identique pour suivre le soleil lors de son mouvement diurne, et peuvent être- ainsi commandés par des moyens d'entrainement simplifiés contrairement aux modules des centrales solaires existantes, notamment à tour.

A cet effet, et selon une autre caractéristique de la présente invention, le boîtier et le capteur d'un module sont supportés en rotation sur deux éléments alignés de la canalisation de fluide associé, définissant un premier axe de rotation, dirigé avantageusement en Nord-Sud, l'armature de support du moyen de concentration, l'élément de diaphragme et une pièce de jonction entre ces éléments et le boîtier étant montés sur ce boîtier de façon à pouvoir tourner autour d'un second axe de rotation perpendiculaire au premier axe de rotation.

En raison de ce montage à la cardan, l'ensemble du module peut tourner autour du premier axe défini par les éléments de canalisation pour suivre la course diurne du so- leil, les moyens de concentration pouvant être pivotés indépendament autour d'un axe perpendiculaire à ce premier axe de rotation en fonction des variations saisonnières, voire diurnes, en azimuth de la course du soleil. I1 est ainsi possible, au moyen de moteurs d'entraînement séparés de faible puissance, d'effectuer le pointage continu du module sur le soleil, et, selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, d'associer au mouvement d'un module auto-moteur, le mouvement des autres modules d'une batterie de la centrale au moyen de simples éléments de liaison répartis suivant un quadrillage correspondant à l'implantation des modules sur le champ de modules de la centrale.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels
La figure 1 est une vue schématique de coté d'un module de conversion d'énergie solaire auto-moteur selon la présente invention
La figure 2 est une vue schématique en perspective montrant l'agencement de plusieurs modules adjacents, suivant un réseau, l'un de ces modules étant auto-moteur ; ;
La figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle d'un premier mode de réalisation d'un module selon la présente invention
La figure 4 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 4-4 du module de la figure 3
La figure 5 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 3, d'un autre mode de réalisation d'un module selon la présente invention
La figure 6 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 6-6 du module de la figure 5
La figure 7 est une vue en plan schématique d'une partie d'un réseau de module d'une centrale électrique de grande puissance ; et
La figure 8 est une vue schématique- des moyens de conversion de la chaleur d'un fluide caloporteur en énergie électrique de la centrale de la figure 7.

Comme représenté sur la figure 1, un module selon la présente invention comprend essentiellement une lentille 2 montée à l'extrémité d'une armature support de lentille 3, solidarisée à une pièce de jonction 4 prolongée par une structure de balancier d'équilibrage 5, cet ensemble étant supporté de façon à pouvoir tourner autour d'un axe. 6 sur un boîtier 7 renfermant le capteur, et lui-même monté de façon à pouvoir tourner autour d'un axe 8 perpendiculaire à l'axe 6. De façon plus spécifique, le boîtier 7 est monté de façon à pouvoir tourner sur deux éléments alignés 9, 9' d'une canalisation calorifugée de fluide caloporteur, le module 1 et les canalisations 9, 9' étant supportés par un bâti support 10.

La lentille 2 est une lentille de Fresnel du type circulaire réalisée en polycarbonate de méthyle ou en polymétacrylate de méthyle, dans ce dernier cas, par un procédé mixte utilisant la coulée sur une matrice de la partie optique active en assurant ainsi la précision requise pour le profil de la. lentille. La rigidité de la lentille est aug mentée en lui donnant éventuellement une forme bombée, un ensemble de nervures radiales 11, réalisées dans le même matériau que celui de la lentille, lui conférant la rigidité indispensable à l'obtention d'une image stable.

Comme on le voit mieux sur les figures3 et 4, dans le boîtier 7, réalisé par exemple par emboutissage d'un acier à bas carbone, est disposé un moyen de capteur 12 présentant une surface de captation 13 et s'étendant partiellement dans une cavité interne 14 formée par une enceinte réflectrice isolante 15 rapportée sur le boîtier.Le facteur de concentration d'une lentille de Fresnel, du type décrit ci-dessus, est très élevé (de l'ordre de 2000) mais, dans le module selon la présente invention, la concentration sur le capteur est ramenée à une valeur voisine de 100, le point ou zone de focalisation des rayons solaires, figurés par des traits doubles sur la figure 3, étant déterminé pour se trouver en avant de la surface de captation 13 du capteur 12, au niveau d'un orifice 16 formé au centre d'un élément de diaphragme 17 disposé en travers du volume intérieur de la pièce de jonction 4 au voisinage de son raccordement avec l'armature support 3. La conception même du module permet d'ajuster le facteur de concentration au niveau désiré, par simple calage.

Comme on le voit mieux sur la figure 4, la chambre 14 définie à l'intérieur de l'enceinte isolante ré flectrice 15, présente une configuration transversale sensiblement triangulaire et débouche dans la direction opposée au capteur 12 par une ouverture ou fente 18, présentant, en vue de côté, une configuration en arc de cercle conformément au profil extérieur cylindrique 19 de l'enceinte 15.

De cette façon, quelle que soit l'inclinaison permise de la pièce de jonction 4 (et donc de la lentille 2) par rapport au boîtier 7, les rayons du soleil focalisés par la lentille 2 et passant par l'orifice 16 du diaphragme 17 atteignent la surface de captation 13 du capteur . Comme sus-mentionné, les parois 20 de la chambre 14 sont revêtues d'un matériau refléchissant, par exemple métallisées, pour renvoyer vers le capteur tous les rayonnements secondaires et réduire un minimum les pertes par convection au voisinage du capteur.

Comme on voit sur la figure 4, la pièce de jonction 4 est montée à pivotement autour de deux tourillons 21 tourillonnant dans le boîtier 7 et reliés au capteur 12 par des élé- ments d'axe 22 avec interposition de matière isolante 23.

Comme également sus-mentionné, l'ensemble du boîtier 7 et de l'enceinte 15 est supporté de façon à pouvoir tourneur autour de l'axe 8 des éléments de canalisation 9 et 9' au moyen de roulements 24, les éléments de canalisation 9 et 9' étant reliés au support 10 et entourés d'un revêtement calorifuge 25.

Le corps du capteur 12 est monté à rotation sur les extrémi tés des éléments de canalisation 9, 9' au moyen de joints tournants étanches 26 disponibles commercialement.

Dans le mode de réalisation représenté dans les figures 3 et 4, le capteur 12 présente une forme de caisson creux définissant une chambre interne d'arrivée 27, une char bre interne de sortie 28, communiquant respectivement avec les éléments de canalisation d'amenée 9 et de sortie 9', et séparées par une cloison médiane 29. Ces deux chambres communiquent entre elles par l'intermédiaire d'un passage laminaire 30 défini entre une cloison extérieure 31, dont la surface extérieure forme la surface de captation 13 du capteur, et une cloison intérieure 32, le passage laminaire 30 étant divisé longitudinalement par des nervures de guidage assurant..une distribution uniforme du fluide caloporteur transitant au travers du capteur.Celui-ci est réalisé en un alliage léger bon conducteur de la chaleur, et la faible épaisseur (de l'ordre de 8-mm) de la cloison supérieure 31, ainsi que la vitesse de circulation du fluide caloporteur-assurent un excellent échange thermique avec un nt paroi/fluide de l'ordre de 10 à 150C. La surface de captation 13 de la cloison supérieure 31 qui présente une forme avantageusement sensiblement plane est recouverte d'une couche d'un matériau absorbant tel que de l'oxyde de chrome.

Les pertes par convection et/ou conduction sont encore réduites en prévoyant des bagues d'isolation 34 au niveau du raccordement entre le boîtier 7 et les éléments de- canalisation 9, 9'. De même la surface intérieure 35 du boîtier 7 sera avantageusement recouverte d'un revêtement isolant et ré fléchissan.t, par exemple métallisée.

Dans le même ordre d'idée, un capotage ou jupe d'isolation 36 est prévu de part et d'autre de la pièce de jonction 4 de façon à occulter en permanence la fente 18. A cet effet, le capotage 36 présente une surface interne 37 cylindrique pour correspondre à la surface externe 19 de l'enceinte 15, ce capotage 36 étant déterminé de façon que, dans une position angulaire extrême de la pièce de jonction 4 par rapport au boîtier 7, telle que représentée sur la figu re 3-, une partie d'extrémité r du capotage 36 s'étendeaudelà de la plage angulaire de la fente 18. On prévoira également avantageusement entre la pièce de jonction 4 et l'enceinte 15, un revêtement isolant 38.

Le capteur 12' du module représenté sur les figures 5 et 6, sur lesquelles les éléments identiques à ceux du mode de réalisation des figures 3 et 4 portent les mêmes chiffres de référence, a été développé pour obvier aux inconvénients des joints tournants utilisés dans le capteur des figures 3 et 4. Dans le mode de réalisation des figures 5 et 6, le capteur 12' se présente sous la forme d'une plaque de captation 38 de forme généralement légèrement bombée, cylindrique, sur la face intérieure de laquelle font saillie vers l'intérieur-une série d'ailettes 39 en forme de croissant, s'étendant partiellement autour d'une portion de canalisation tubulaire élargie 40 reliant directement les extrémités alignées des éléments de canalisation 9 et 9'.La portion de canalisation élargie 40 présente, extérieurement, une série d'ailettes circulaires radiales 41 entre lesquelles sont reçues les ailettes intérieures 39 du capteur 12'.

Les tourillons 21 sont reliés aux bords externes des ailettes médianes 39 du capteur 12'. De cette façon le capteur 12' peut tourner autour de l'axe 8 des éléments de canalisation 9, 9' avec les ailettes 39 interposées en permanence en sandwich entre les ailettes 41 du circuit de fluide caloporteur.

A l'intérieur de la portion de canalisation élargie 40, est disposé un mandrin concentrique 42 maintenu en place par des éléments d'ailettes de guidage 43 inclinés par rapport à l'axe 8 pour conférer au fluide caloporteur un mouvement de rotation autour du mandrin 42. Dans un mode de réalisation préférentiel, les ailettes 43 se raccordent continûment dans une configuration hélicoidale.

Le capteur 12' réalisé en alliage léger, transmet ainsi par conduction, la chaleur reçue par radiation aux ailettes 41 et, partant, au fluide caloporteur. La surface 2 totale des ailettes est de l'ordre, par exemple, de 1,5 m et permet une transmission par radiation dans des conditions de température acceptables. Ainsi, pour une température de surface de captation 13' de l'ordre de 4000C, on peut obte nir. une température du fluide caloporteur dans la canalisation 9' de l'ordre-de-3200C.

Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation représentés sur les figures 3, 4 et 5, 6, l'armature support de lentille 3 est réalisée, par exemple, en polyester renforcé de fibres de verre, ou en résine phénolique, réalisant ainsi une structure support rigide légère et économique.

Cette armature peut être constituée de 4 éléments associés selon les génératrices du cône, une feuille d'aluminium 44 ou tout autre revêtement réfléchissant, par exemple par métallisation, étant disposé sur la- face interne de l'armature. On réalise ainsi, de façon simple, un ensemble léger, fermé et de faible coût. Un dispositif de respiration 49 pourra avantageusement être prévu. L'armature est reliée à la pièce de jonction 4 par des brides 45. Sur la pièce de jonction 4 réalisée par exemple en acier au carbone ou en aluminium est rapportée une structure de balancier 5 renfermant un contre-poids 46 pour équilibrer le module autour des axes 6 et 8.Comme on l'a vu, le boîtier 7, d'une part, et l'ensemble constitué par.l'armature 3, la pièce de jonction 4 et le balancier 5, d'autre part, réalisent une articulation à la cardan, susceptible de prendre toutes les orientations possibles par rotation autour des axes.perpendiculaires 6 et 8.

Dans un mode d'utilisation pratique, les élé- ments de canalisation 9 et 9' seront prévus dans un plan dirigé parallèlement à l'axe Nord-Sud et disposés dans ce plan, soit horizontalement comme représenté sur la figure 2, soit selon une pente correspondant à la latitude du lieu où l'installation solaire est construite ; dans ce dernier cas, on pourra prévoir soit de disposer l'ensemble du réseau suivant la pente indiquée ci-dessus, soit d'utiliser des canalisations non rectilignes, les parties sur lesquelles sont montés les modules ayant la pente indiquéeci-dessus.

Sur les figures 3 et 5, l'armature support de lentille 3 est représentée dans la position extrême d'inclinaison correspond dant par exemple au solstice d'hiver, l'axe optique de la lentille 2, passant par l'orifice 16, etant alors écarté d'un angle a maximum de débattement saisonnier égal à 230C.

Pour suivre le soleil pendant sa course diurne, le module peut tourner autour de l'axe 8 d'un angle ss = 600 de partet d'autre d'un plan vertical orienté Nord-Sud.

Dans un mode de réalisation particulier, donné à titre illustratif, la lentille 2 a une forme approximativement carrée, à coins arrondis, avec des dimensions 2,60 x
2 2,60 m, offrant ainsi une surface active d'environ 6,5 m
La distance entre l'axe 6 et la lentille est alors comprise entre environ 2,5 et 3,5 m, de façon à obtenir le point de focalisation des rayons au.niveau de l'orifice 16 du diaphragme 17 et une surface éclairée focalisée sur le capteur 12 correspondant à une portion de celle-ci, la surface de captation étant par exemple de l'ordre de 6 dm2. Pour éviter un endommagement du matériau du diaphragme 17, l'orifice 16 est délimité par un anneau en matière réfractaire 46 d'un diamètre interne de l'ordre de 60 mm. LeS dimensions ainsi déterminées correspondent à un demi-angle de focalisation optimum de la lentille y = 27 .

Comme précédemment mentionné, la conception du module de conversion d'énergie solaire selon la présente invention permet d'utiliser un grand nombre de modules qui doivent tous être orientés de la meme façon par rapport au soleil. Cette caractéristique permet donc d'utiliser le faible poids et l'équilibrage correct des modules précédemment décrits pour les actionner au moyen de dispositif d'entraînement simples de précision moyenne, un dispositif d'entraînement unique pouvant entraîner un grand nombre de modules comme on le verra ci-dessous. La précision requise pour un bon fonctionnement d'un module selon la présente invention n'est en effet pas excessive, un dépointage de 1 correspondrait alors à une tolérance de 20 mm environ au niveau de l'articulation du balancier d'équilibrage. Un écart de 10 mm par rapport au pointage parfait est ainsi facilement réalisable.

Comme représenté sur les figures 2 et 7, les modules 1, 100 pour la constitution d'une enceinte solaire, sont avantageusement répartis suivant un réseau rectangulaire, soit, pour un groupe de modules, n modules montés à la suite les uns des autres sur des éléments de canalisation parallèles 90 au nombre de , toutes les canalisations 90 étant orien tées, à la façon des éléments 9 et 9', Nord-Sud. Selon la présente invention, la partie inférieure de la structure de balancier 5 est prolongée par une structure de tige 50 portant une articulation d'extrémité à la cardan 51 de façon à relier chaque module aux modules adjacents de sa propre canalisation 90 par des tiges 52 et aux modules voisins alignés avec lui, des canalisations voisines 90, par des tiges perpendiculaires 53, en réalisant ainsi l'interconnexion, par un réseau quadrillé de tiges entre les différents modules. Les tiges ou barres de liaison 52, 53, avantageusement en alliage léger, comportent des dispositifs de réglage de longueur par vis et écrous bloqués 70 permettant d'ajuster des longueurs des tiges pour assurer le parallélisme des axes des modules. De cette façon, l'actionnement pour suivre le soleil, d'un seul (ou de quelques uns) de ces modules réalise un entraînement identique de tous les modules du groupe. Ces moyens d'entraînement peuvent être prévus à l'une quelconque des extrémités du réseau de module, mais, selon une caractéristique de la présente invention, les moyens d'entraînement sont prévus au sein de modules particuliers, généralement agencés au centre du réseau et dénommés ci-après modules auto-moteurs 100.

Comme représenté sur les figures 1 à 3, un tel module auto-moteur comprend, par exemple, relié au boîtier 7, une couronne dentée 54 entraînée en rotation autour de l'axe 8 par un pignon 54' entraîné par un moteur 55. Pour la rotation du module autour de l'axe 5, on prévoit, à l'inté- rieur du balancier 5, un second moteur 56 entrainant un pignon 57' coopérant lui-même avec un secteur denté circulaire 57 fixé sur la paroi extérieure du boltier 7. La mise en oeuvre du moteur 55 fera ainsi tourner pour une rotation diurne d'environ 1200 le module 100 sur I1axe 8, entraînant les 5 ou 6 modules voisins d'un mouvement correspondant figuré par la flèche 58.Un calage angulaire, obtenu au moyen du moteur 56, provoque également une inclinaison de tous les modules du groupe, au moyen des tiges 52, dans le sens figuré par la flèche 59. Les moteurs 56 et 55 sont avantageusement des moteurs hydrauliques asservis en fonction d'un dispositif de pointage connu dans la technique.

En se référant aux figures 7 et 8, un tel groupe de modules passifs, entraînés par au moins un module auto-moteur 100, est agencé de façon que les canalisations porteuses 90 s'étendent entre une conduite de recirculation de fluide caloporteur 60 et une conduite d'acheminement de fluide caloporteur à haute température 61, ces conduites étant reliées à une cuve d'échange thermique 63 du type à couches à gradient de température. Ce fluide à haute température peut dans une forme de réalisation servir également pour le stockage thermique. Les caractéristiques des modules 1 sont déterminées de façon à fournir dans la canalisation 61 un fluide caloporteur à une température T1, par exemple de l'ordre de 300 C. Ce fluide est amené à la partie superieure de la cuve 63 par un dispositif assurant sa répartition uniforme dans toute la section de la cuve.Un dispositif analogue permet la reprise du fluide caloporteur à la partie inférieure de la cuve de stockage thermique 63 par la pompe 66 qui là retourne par le collecteur 60 dans le réseau de tubes 90 à une température T2, par exemple de l'ordre de 1500C,des vannes de régulation 68 permettent une répartition adéquate du fluide caloporteur dans les tubes 90. La chaleur ainsi stockée est utilisée pour faire fonctionner un groupe de travail produisant de l'électricité, représenté ici sous forme d'un groupe turbo-alternateur 65. Le fluide de travail entralnant le groupe turbo circule dans un serpentin 64 de bas en haut du stockage thermique. L'échangeur à serpentin 64 situé à l'intérieur de la cuve de stockage thermique 63 et sur toute sa hauteur assure le transfert de chaleur au fluide de travail.

Le fluide de travail est ainsi. porte à une température 61 par exemple de l'ordre de 3000C à laquelle il se trouve à l'état de vapeur et détendu dans la turbine du groupe 65 ; puis il est refroidi et condensé dans un aérocondenseur 67, le condensat étant ramené à la partie inférieure de l'échangeur 64, à une température 62, par exemple de l'ordre de 500C.

Un module selon la présente invention peut fournir une puissance, évaluée en fonction des conditions d'ensoleillement du type du midi de la France (800 watts par heu 2 ré par m2) de l'ordre de 1000 watts électriques. A cet effet, le module présentera par exemple les caractéristiques sui vantes
2 - caractéristiques de la lentille : surface utile 6,5 m - puissance reçue sur la lentille : 5200 watts,
rendement de transmission : 0,85
perte par défauts géométriques : de l'ordre de 4 % - d'où rendement global de transmission de la lentille :0,816 - perte thermique totale par module : 453 watts (y compris
les pertes dans les tuyauteries), d'où - énergie transmise au système : (5200 x 0,816) - 453 = 37,90 watts - soit un rendement de transmission de 0,729.

- Conversion thermo-dynamique avec un At du fluide de travail
de- turbine 2800C - 500C : 0,425
rendement de la turbine : 0,85
rendement alternateur : 0,92
rendement du système d'échange thermique-stockage : 0,80, - soit un rendement global de 0,266, c'est-à-dire une puis sance électrique effective par Module e de îoes watts éZectriques.

Avec une centrale solaire fournissant 2 mégawatts, électriques, et comprenant 2000 modules d'un prix individuel de l'ordre de 7000 F., y compris les tuyauteries et les mécanismes d'entraînement, on arrive ainsi à une centrale autorisant un coût du kilowatt installé de l'ordre de 12 000 F., c'est-à-dire 4 fois inférieur au coût estimé pour les centrales à tour.

Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art.

En particulier, certains modules peuvent être équipés avec des éléments photovoltaiques fixés sur la surface du capteur 13 ou sur les parois de la chambre 14, ces éléments fournissant additionnellement directement de la puissance électrique.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Module de conversion de l'énergie solaire, comprenant un boîtier support, un moyen de capteur revêtu d'un matériau absorbant et monté dans ce boîtier, des moyens de connexion du moyen de capteur à une canalisation de fluide caloporteur, des moyens pour concentrer le rayonnement solaire sur le moyen de capteur, et des moyens d'entraîne- ment pour pointer continûment les moyens de concentration du rayonnement sur le soleil, caractérisé en ce qu'il comporte.un élément de diaphragme, présentant un orifice traversant, monté sur le boîtier entre le moyen de capteur et les moyens de concentration de façon que le point de focalisation des rayons solaires concentrés se situe au centre de l'orifice de l'élément de diaphragme à distance du moyen de capteur.

2 - Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une lentille de Fresnel, montée à I'extrémité d'une armature support de lentille, l'autre extrémité de l'armature étant solidarisée à une pièce de jonction montée articulée sur le boîtier.

3 - Module selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte réflectrice isolante, fixée au boîtier, disposée entre le moyen de capteur et l'élément de diaphragme, cette enceinte définissant, audes sus du moyen de capteur, une chambre interne débouchant du côté du diaphragme par une ouverture-par laquelle les rayons focalisés à partir de 1'orifice du diaphragme atteignent la surface du moyen de capteur, les parois de la chambre étant recouvertes d'un revêtement réflecteur

4 - Module selon la revendication 3, caractérisé en ce que le boîtier et le capteur sont supportés en rotation sur deux éléments alignés de la canalisation de fluide définissant un premier axe de rotation, l'armature, l'élément de diaphragme et la pièce de jonction étant montés sur le boîtier de façon à pouvoir tourner autour d'un second axe de rotation perpendiculaire au premier axe de rotation.

5 - Module selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ouverture de l'enceinte réflectrice se présente sous la forme d'une fente s'étendant dans un plan perpendiculaire au second axe de rotation.

6 - Module selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que l'enceinte réflectrice présente un profil extérieur sensiblement en forme de portion de cylindre-centré sur le second axe de rotation, une jupe isolante étant prévue à la base de la pièce de jonction et présentant une configuration interne épousant le profil extérieur de l'enceinte.

7 - Module selon la revendication 4 ou la revendication 6, caractérisé en- ce que le capteur présente une paroi de réception du rayonnement fermant sensiblement la base de la chambre de l'enceinte réflectrice, et s'étendant sensiblement para.llèlement aux premier et second axes de rotation.

8 - Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de capteur comprend une chambre d'entrée et une chambre de sortie reliées respectivement aux éléments alignés de la canalisation de façon à pouvoir tourner autour de l'axe de ceux-ci, une zone de circulation, pourvue d'ailettes directrices, s'étendant au-dessous de la paroi de réception du rayonnement et d'échange du moyen de capteur et reliant les deux chambres d'entrée et de sortie.

9 - Module selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux éléments de canalisation alignés sont reliés rigidement par une portion intermédiaire de canalisation élargie présentant des ailettes s'étendant radialement, perpendiculairement au premier axe de rotation, la paroi de réception du rayonnement du moyen de capteur étant solidaire d'ailettes en forme de croissant s'étendant partiellement autour du premier axe de rotation et intercalées entre les ailettes de la portion intermédiaire de canalisation élargie.

10 - Module selon la revendication 9, caractérise en ce que la portion de canalisation élargie comprend un mandrin intérieur définissant une chambre de circulation annulaire, des aubes directrices inclinées par rapport au premier axe de rotation s'étendant dans cette chambre annulaire.

11 - Module selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une structure de balancier solidaire de la pièce de jonction et s'étendant du côté du boîtier opposé à la lentille.

12 - Module selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que les moyens d'entrainement comprennent un premier moteur coopérant avec un élé- ment denté relié au boîtier pour faire tourner de façon commandable l'ensemble du module autour du premier axe de rotation.

13 - Module selon la.revendication 12, carac térisé en ce que les moyens d'entraînement comprennent un second moteur, monté fixe dans la structure de balancier et coopérant avec un élément denté relié au boîtier pour faire tourner l'armature, la pièce de jonction et le balancier autour du second axe de rotation.

14 - Centrale solaire, comprenant un dispositif de stockage thermique connecté à une conduite d'amenée de fluide caloporteur à haute température et à une conduite de recirculation de fluide caloporteur à basse température, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de modules selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, ces modules étant répartis suivant un réseau rectangulaire n x p, n modules étant montés sur p canalisations de fluide constituant les éléments alignés de chaque module et disposées parallèlement les unes aux autres entre les conduites d'amenée et de recirculation.

15 - Centrale solaire selon la revendication 14, caractérisée en ce que les modules d'un réseau sont reliés entre eux par des systèmes de liaison s'étendant suivant des axes mutuellement perpendiculaires, les moyens d'entraînement coopérant avec au moins un premier des modules, le déplacement du premier module étant transmis aux autres modules du réseau.

16 - Centrale solaire selon la. revendication 15, caractérisée en ce que le premier module est un module selon la revendication 13.