FR2458770A1 - Appareil collecteur d'energie solaire a concentration, dispositif de poursuite du mouvement du soleil, dispositif de montage et ensemble de tubes pour appareil collecteur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES APPAREILS COLLECTEURS D'ENERGIE SOLAIRE. ELLE SE RAPPORTE A UN APPAREIL COLLECTEUR QUI COMPORTE UNE PLAQUE ONDULEE 28 PLACEE SOUS UN CONDUIT 32 FORME PAR DEUX PLAQUES TRANSPARENTES ELLES-MEMES PLACEES SOUS DES LENTILLLES DE FRESNEL 12A ET 12B. UN LIQUIDE DE REFROIDISSEMENT S'ECOULE DANS LE CONDUIT 32 ET L'EAU QUI S'EVAPORE SUR LA PLAQUE ONDULEE SE CONDENSE SUR LE CONDUIT 32 ET EST COLLECTEE. DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES 59 SONT PLACEES DANS UN DISPOSITIF CONVENABLE DE PROTECTION A L'EMPLACEMENT DE FOCALISATION DES RAYONS PAR LES LENTILLES DE FRESNEL. APPLICATION A LA DISTILLATION DE L'EAU SALEE.

Description

La présente invention concerne les collecteurs d'énergie solaire de façon

générale et plus précisément un collecteur d'énergie solaire mettant en oeuvre des systèmes à lentille pour la concentration des rayons du Soleil. L'invention concerne aussi un dispositif de pour- suite du mouvement du Soleil, un dispositif de montage d'ensemble à lentille ainsi qu'un ensemble à tubes pour

appareil collecteur d'énergie solaire.

Plus précisément, dans un mode de réalisation, l'invention concerne un appareil collecteur d'énergie solaire qui comprend un dispositif destiné à conduire un premier fluide, un dispositif à lentille rectiligne

ayant une distance focale f et placé à une distance in-

férieure à f du dispositif destiné à conduire le premier fluide, le dispositif à lentille dirigeant de l'énergie solaire concentrée survce dispositif destiné à conduire

le premier fluide, l'emplacement de focalisation du dis-

positif à lentille se trouvant sur le dispositif destiné à conduire un premier fluide ou au-dessous, un dispositif à conduit transparent à la lumière visible,placé entre le dispositif destiné à conduire le premier fluide et le dispositif à lentille, et un dispositif transmettant un

second fluide au dispositif à conduit.

Le premier fluide est avantageusement de l'eau à distiller et le second fluide assure un refroidissement si bien que l'eau s'évaporant dans le dispositif destiné

à conduire le premier fluide se condense, l'appareil com-

prenant en outre un dispositif destiné à collecter l'eau condensée, la saumure formée par la concentration de l'eau

à distiller, et le fluide de refroidissement.

Selon une caractéristique avantageuse de l'in-

vention, l'appareil comprend au moins un arrangement de

cellules photovoltaiques placées dans le dispositif des-

tiné à conduire le premier fluide, à l'emplacement de concentration de l'énergie solaire par le dispositif à lentille. L'arrangement est de préférence entouré par un dispositif protecteur, et un dispositif fait circuler un fluide de refroidissement autour de ce dispositif protecteur afin que l'arrangement soit refroidi. Le fluide de refroidissement est avantageusement de l'eau distillée. Celle-ci peut être le condensat refroidi tiré de l'eau qui subit la distillation.

Selon une caractéristique avantageuse de l'in-

vention, le dispositif destiné à conduire le premier fluide

comprend un système à plaque ondulée, le dispositif à len-

tille comprend au moins une lentille rectiligne alignée de manière qu'elle dirige l'énergLe qu'elle reçoit sur le système à plaque, et le dispositif à conduit comporte un

conduit ayant une plaque supérieure et une plaque infé-

reure, placées entre la lentille rectiligne et le système

à plaque.

L'appareil comprend aussi en outre avantageuse-

ment une plaque isolante de base placée au-dessous du système à plaque. Les ondulations du système à plaque ont avantageusement une profondeur pouvant atteindre90 mm

et peuvent être séparées par une distance d'environ 120 mm.

Elles sont avantageusement revêtues d'un revêtement noir.

Le système à plaque est avantageusement formé d'acier

inoxydable, d'acier ou de cuivre. Il porte avantageuse-

ment une matière anti-corrosive.

Les plaques sont avantageusement formées de fibres d'amiante, de béton imperméable préfabriqué, de verre ou de matière plastique. Il est avantageux qu'une matière souple et noire soitplacée au-dessus d'une partie au moins des plaques afin qu'elle puisse être retirée et

permette ainsi l'enlèvement des dépôts éventuels.

Selon une caractéristique avantageuse, un arran-

gement de cellules photovoltaïques au moins est placé dans l'un des creux des ondulations, dans l'alignement de l'emplacement de focalisation de l'un des dispositifs

à lentille.

Il est avantageux que le dispositif destiné à conduire de l'eau à distiller comporte un ensemble à tube ayant un premier tube transparent, le dispositif à conduit étant un second tube transparent qui entoure le premier tubatransparent alors que le fluide de refroidissement circule entre les tubes, l'eau évaporée se condensant à l'intérieur du premier tube; l'appareil comporte aussi un dispositif assurant la poursuite du mouvement du Soleil

par la lentille, destiné à faire tourner la lentille au-

tour d'un axe concentrique à l'axe du premier tube, la lentille étant destinée à diriger ces raditions le long des tubes, l'emplacement focal se trouvant au-dessous de

la partie inférieure de l'ensemble à tube.

Il est aussi avantageux qu'un arrangement de cellules photovoltaiques soit placé dans le premier tube

et qu'un dispositif entoure l'arrangement alors qu'un dis-

positif convenable transmet un fluide de refroidissement autour du dispositif protecteur qui entoure l'arrangement

afin que celui-ci soit refroidi.

L'appareil comprend avantageusement aussi une surface réfléchissante courbe placée sous l'ensemble à tube et un dispositif destiné à déplacer la lentille et la surface réfléchissante de manière qu'elles suivent le

mouvement du Soleil, l'ensemble à tube restant fixe.

En outre, une isolation est avantageusement disposée

autour de la partie inférieure de l'ensemble à tube.

Le dispositif à conduit est avantageusement sous forme d'une plaque double, comprenant une plaque supérieure et une plaque inférieure placées entre le dispositif à lentille et le dispositif destiné à conduire le premier fluide, les côtés longitudinaux des plaques étant entièrement fermés par un joint, alors que les parties latérales des plaques sont fermées sauf à un petit espace de sortie qui reste libre afin que le fluide s'étale bien sur toute la surface comprise entre les plaques. En outre, un réservoir est avantageusement rempli du second fluide et est placé au-dessus du conduit afin qu'il maintienne une pression constante correspondant à la pression hydrostatique d'une colonne d'eau d'environ

cm, entre les deux plaques.

Il est avantageux que le dispositif destiné à

conduire le premier fluide soit un tube, que le dispo-

sitif à conduit transparent à la lumière visible comporte deux plaques distantes ayant une entrée et une sortie, et que l'appareil comporte une isolation entourant la partie inférieure du tube, un couvercle étant placé au-dessus

de l'isolation et supportant les plaques distantes au-

dessus du tube, en laissant un espace d'air entre le tube

et les plaques.

En outre, il est alors avantageux qu'un papier

réfléchissant soit disposé entre l'isolation et le tube.

Le dispositif à lentille rectiligne comporte alors avantageusement une lentille de Fresnel et l'appareil

comporte un châssis destiné à supporter la lentille, l'iso-

lation, le couvercle et les plaques distantes afin qu'ils tournent tous autour de l'axe du tube, et un contrepoids

fixé au châssis afin qu'il équilibre la masse de la len-

tille de Fresnel.

L'invention concerne aussi un appareil collecteur d'énergie solaire qui comporte un système à plaque ondulée

destiné à conduire un courant d'eau à distiller, un dis-

positif à lentille destiné à diriger de l'énergie so-

laire concentrée sur le système à plaque, un conduit ayant une plaque supérieure et une plaque inférieure qui sont transparentes à la lumière visible et qui sont placées entre le système à plaque et le dispositif à lentille, un dispositif destiné à transmettre un fluide de refroidissement au conduit afin que l'eau qui s'évapore à partir de l'eau à distiller, dans-le système à plaque, se condense sur le conduit, et un dispositif destiné à collecter l'eau condensée, la saumure formée par l'eau

à distiller qui s'est concentrée et le fluide de refroi-

dissement. Il est avantageux que la plaque ait des ondulations dont la profondeur est de l'ordre de 90 mm au maximum, les ondulations étant séparées par une distance d'environ 120 mm. Le système à plaque est avantageusement formé d'un métal noirci et recouvert d'une matière anticorrosive. Le système à plaque est avantageusement formé d'une matière telle que l'amiante-ciment noirci, le béton préfabriqué imperméable, le verre et la matière plastique.

Il est avantageux, dans les modes de réalisa-

tion qui précèdent, que l'appareil comprenne au moins un dispositif de stockage placé sous la plaque isolante

et destiné à conserver des fluides utilisés dans l'appa-

reil. En outre, il est avantageux que l'appareil comporte un dispositif destiné à supporter les lentilles afin

qu'elles suivent le mouvement du Soleil.

Il est aussi avantageux que l'appareil, dans le dernier mode de réalisation considéré, comprenne au moins un arrangement de cellules photovoltaiques placé

dans l'un des creux délimités entre les ondulations au-

dessus de l'emplacement de focalisation de l'un des

dispositifs à lentille.

L'invention concerne aussi un appareil collec-

teur d'énergie solaire, comprenant un ensemble à tubes qui comporte au moins un premier, un second et un troisième tube, le second tube entourant le premier en délimitant entre eux un espace contenant de l'air, le troisième tube entourant le second, le premier tube contenant un premier fluide, l'espace séparant le second du troisième tube contenant un second fluide, un système à lentille rectiligne destiné à focaliser les rayons du Soleil au-dessous de l'ensemble à tube, et au moins une surface

courbe et réfléchissante, placée sous l'ensemble à tube.

Dans ce mode de réalisation, il est avantageux que le premier fluide soit de l'eau à distiller et que le second fluide soit un fluide de refroidissement si bien que l'eau qui s'évapore se condense, et l'appareil comprend en outre un dispositif collecteur de l'eau condensée, de la saumure formée par concentration de

l'eau à distiller, et du fluide de refroidissement.

Il est avantageux que le premier tube soit un tube métallique dont la surface externe est noircie, le premier fluide circulant dans le tube métallique, et que

le second tube soit un tube externe transparent, l'appa-

reil comprenant en outre un troisième tube transparent intermédiaire séparé du tube métallique par un coussin d'air, le second fluide circulant entre le premier et le

second tube, la circulation des fluides étant réglée sé-

lectivement. Il est aussi avantageux que l'appareil comporte un dispositif assurant la poursuite du mouvement du Soleil

par la lentille, ce dispositif faisant tourner la lentil-

le et la surface réfléchissante autour d'un axe concen-

trique à l'axe du premier tube, la lentille dirigeant les radiations qu'elle reçoit sur l'ensemble à tubes, son emplacement de focalisation se trouvant au-dessous de la

partie inférieure de l'ensemble à tubes.

Il est aussi avantageux qu'un arrangement de

cellules photovoltaiques soit placé dans le premier tube.

En outre, il est avantageux qu'un dispositif entoure l'ar-

rangement et le protège et qu'un dispositif transmette un fluide de refroidissement autour du dispositif protecteur

afin que l'arrangement soit refroidi.

La lentille rectiligne est avantageusement une

lentille de Fresnel de grande ouverture ayant un emplace-

ment de focalisation qui se trouve au-dessous de la surface réfléchissante si bien que les rayons focalisés par la lentille parviennent sur l'ensemble à tubes d'une part

directement et d'autre part après réflexion sur la sur-

face réfléchissante si bien que l'énergie subit une

concentration accrue.

Il est avantageux que le premier tube soit noirci. En outre, il peut avoir une forme cylindrique ou rectangulaire, c'est-à-dire au'il peut avoir une section circulaire ou rectangulaire. Le premier tube peut en

outre contenir un dispositif destiné à provoquer la for-

mation d'un courant turbulent. De plus, le premier tube peut être transparent et peut contenir un arrangement de cellules photovoltaiques qui sont entourées afin

qu'elles soient protégées.

L'invention concerne aussi un appareil col-

lecteur d'énergie solaire qui comprend un ensemble à tube ayant au moins un premier et un second tube, le second entourant le premier qui contient lui-même un premier fluide alors que l'espace séparant le premier tube du second contient un second fluide, un système à lentille rectiligne destiné à focaliser les rayons du Soleil au-dessous de l'ensemble à tubes, et un dispositif isolant entourant l'ensemble à tubes sauf dans une région

exposée aux rayons focalisés par le système à lentille.

L'invention concerne aussi un dispositif de montage de lentilles destinéesà focaliser de l'énergie

solaire sur une région à chauffer et à assurer la pour-

suite du mouvement du Soleil par les lentilles, ce dis-

positif comprenant un châssis entourant un système à lentille comprenant au moins une lentille, un dispositif roulant placé à chaque coin du châssis, deux voies ayant une forme sinusoïdale et dans lesquelles le dispositif

roulant est placé afin qu'il puisse rouler, et un dis-

positif destiné à déplacer le châssis dans les voies, en permettant le déplacement d'un côté à l'autre de la partie la plus haute des voies, par dessus cette partie la plus haute, si bien que la poursuite du Soleil d'est

en ouest est possible.

Il est avantageux que ce dispositif comporte plusieurs systèmes à lentille ayant chacun son propre châssis et son propre dispositif roulant dans les deux voies, toutes les lentilles étant couplées afin qu'elles

se déplacent simultanément.

L'invention concerne aussi un appareil destiné à déplacer un système à lentille monté sur un support qui peut tourner autour d'un axe afin qu'il suive le mouvement

du Soleil, l'appareil comprenant une couronne dentée fi-

xée au support, une vis sans fin coopérant avec la cou-

ronne dentée et un dispositif réversible d'entraînement

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de la couronne dentée.

L'appareilcomprend aussi avantageusement un

dispositif d'absorption de chocs empêchant la détériora-

tion en cas de chocs dus au vent, ce dispositif d'ab-

sorpion comprenant un premier cylindre dans lequel est

placé un premier piston, un dispositif reliant le pis-

ton au support, le piston ayant au moins un orifice, et un fluide placé dans le cylindre de part et d'autre

du piston si bien que, lorsque le fluide passe par l'ori-

fice, il assure un freinage et empêche un déplacement rapide du support et des lentilles. Il est avantageux qu'un dispositif réduise la pression dans le cylindre lorsqu'elle dépasse une valeur prédéterminée de manière que les rafales de vent ne puissent pas détériorer l'appareil, la lentille pouvant tourner alors vers l'une de ses positions extrêmes. Ce dispositif de réduction de pression a avantageusement sa sortie reliée à un second cylindre dans lequel est disposé un second piston si bien que le fluide peut être renvoyé dans le premier

cylindre par commande du premier piston.

L'invention concerne aussi un ensemble à tubes assurant une collecte efficace de l'énergie solaire, cet ensemble ayant un premier tube destiné à conduire

unpremier fluide, une isolationentourant la partie infé-

rieure du premier tube, deux plaques distantes dont les bords sont fermés de manière étanche et qui forment un conduit pour un second fluide, les plaques étanches ayant une canalisation d'entrée et une canalisation de sortie de fluide, et un couvercle destiné à supporter les plaques distantes au-dessus du tube si bien qdun

espace d'air est délimité entre les plaques et le tube.

Dans ce dernier mode de réalisation, il est avantageux que le tube soit un tube métallique noirci à sa face externe et que l'appareil comprenne un second

tube placé dans le premier et ayant une surface irré-

gulière, le premier fluide étant placé entre le premier et le second tube si bien-que le second tube provoque

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des turbulences dans le courant du premier fluide et améliore ainsi la transmission de chaleur. Le premier tube est avantageusement transparent et l'appareil comprend avantageusement un arrangement de cellules photovoltaïques placé dans le premier tube. Un premier et un second panneau réfléchissant peuvent être inclinés

vers le haut à partir du couvercle.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront mieux de la description qui

va suivre faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une coupe en élévation d'un premier mode de réalisation d'appareil de distillation selon l'invention;

- les figures 2 et 3 représentent deux arran-

gements de cellules solaires utiles dans le mode de ré-

alisation de la figure 1;

- la figure 4 est une perspective d'un dis-

positif perfectionné destiné à déplacer les lentilles afin qu'elles suivent le mouvement du Soleil; - la figure 5 est une coupe en élévation

frontale représentant l'utilisation de tubes concentri-

ques; - la figure 6 est une coupe longitudinale du mode de réalisation de la figure 5; - la figure 7 est une perspective du système à double plaque du mode ae réalisation de la figure 1; - la figure 8 est une perspective d'un mode de réalisation de l'invention dans lequel des miroirs paraboliques assurent la focalisltion de l'énergie solaire sur un ou plusieurs ensembles à tubes; - la figure 9 représente des rails sinusoïdaux permettant aux lentilles de se déplacer parallèlement à leur longueur, côte à côte, en série et parallèlement, avec un ensemble collecteur à tube et un miroir qui sont

fixes, la figure représentant aussi des lentilles adja-

centes de Fresnel déplacées par un câble communaux châssis de plusieurs lentilles;

- la figure 10 représente un système de pour-

suite analogue à celui de la figure 9 mais dans lequel les châssis comprenant les lentilles de Fresnel se déplacent latéralement sur les rails sinusoïdaux; - la figure il représente deux lentilles de Fresnel placées dans le même châssis et tournant avec les miroirs; - la figure 12 représente la rotation des lentilles de Fresnel et d'un miroir en coopération avec un contrepoids, sous la commande d'une vis sans fin qui est fixe et qui est commandée par un moteur électrique de manière que les lentilles suivent le mouvement du Soleil alors que l'ensemble à tubes est fixe; - la figure 13 représente une variante dans

laquelle il n'y a que deux conduits destinés à la cir-

culation de deux fluides qui circulent de façon réglée dans chacun des conduits;

- la figure 13a est une coupe d'un mode de ré-

alisation analogue à celui de la figure 13 mais compre-

nant un conduit métallique noirci de section rectangulaire; - la figure 13b représente un mode de réalisation

analogue à celui de la figure 13 mais ayant deux tubes mé-

taliques noircis adjacents;

- la figure 13c représente un mode de réalisa-

tion analogue à celui de la figure 13 mais ayant un tube

interne transparent de verre à la place du tube métalli-

que et contenant un arrangement de cellules photovoltal-

ques placé dans le tube interne et entouré par un dis-

positif protecteur de verre ou de matière plastique, des fluides circulant dans le tube interne et dans le tube externe; - la figure 13d représente une variante du mode de réalisation de la figure 13 mais ne comprenant pas de miroir au-dessous de l'ensemble à tubes, et ayant une isolation autour de l'extérieur du tube sauf dans la partie supérieure qui permet la transmission des rayons solaires;

- les figures 14 et 15 sont des coupes longitu-

dinale et transversale d'un tube analogue à celui de la figure 13 mais dont le tube interne a une configuration ondulée; - les figures 16 et 17 sont une coupe longitu- dinale et une coupe transversale représentant un dispositif destiné à accroître la turbulence dans le tube interne; et - la figure 18 est une perspective schématique d'un autre appareil selon l'invention, contenant un tube

isolé recouvert par des plaques transparentes et distan-

tes et entouré par une isolation, dans la partie inférieure.

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La figure 1 est une coupe d'un appareil so-

laire de distillation selon l'invention. Cet appareil de distillation de la figure 1 comprend un système 12 à lentille de Fresnel supporté par une structurel1 de base ayant une paroi avant 20, une paroi inférieure 22 et une paroi arrière 24. Un récipient 19 est placé sur la structure de base et comporte une plaque isolante 26 de base qui repose sur les parois 20 et 24, une paroi inférieure 21 d'extrémité et une paroi supérieure 23 d'extrémité. La lentille de Fresnel est portée par des supports 14 et 16 qui sont fixés aux parois 21 et 23 d'extrémité respectivement. Le récipient a des parois

latérales convenables non représentées sur -la figure.

Un système 28 à plaque ondulée est placé au-dessus de la plaque isolante 26 de base. La hauteur de chacune des ondulations 30 doit être par exemple de 90 mm. La distance séparant les ondulations doit être par exemple de 120 mm. Le système 12 à lentilles de Fresnel-est incliné d'un angle de 30 par exemple et la plaque 26 de base portant le système 28 à plaque sont inclinés,

par exemple d'un angle de 200 dans le mode de réalisa-

tion considéré. Un conduit 32 formé par deux plaques est placé entre la lentille 12 de Fresnel et le système

28 à plaques et est parallèle à la plaque 26 de base.

Dans ce conduit formé par deux plaques, ayant une pla-

que inférieure 31 et une plaque supérieure 33, un fluide peut circuler. De l'eau salée 37 qui doit être évaporée parvient à l'extrémité supérieure du système 28, à travers la paroi 23 d'extrémité, et s'écoule en descendant au-dessus des ondulations 30. Au cours de l'opération, la chaleur du Soleil qui est concentrée par le système à lentillesde Fresnel, comprenant des lentilles de Fresnel 12a, 12b, évapore une partie de l'eau contenue dans l'eau salée qui s'écoule au-dessus

des ondulations 30.

Les foyers des lentilles de Fresnel 12a et 12b,

indiqués par les points 34 et 36 respectivement, sont dis-

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posés au-dessous de la plaque isolante de base 26 afin

que l'énergie solaire soit répartie sur une grande sur-

face. Par exemple, lorsquela distance focale de la len-

tille est de 105 cm, les plaques sont de préférence par exemple à 90 cm de la lentille. La vapeur pro- venant de l'eau et qui a par exemple une température d'environ 650C, s'élève et se condense sur la plaque inférieure 31 du conduit 32 qui contient un fluide 35 qui est par exemple à 30C. Le condensat 41 s'écoule vers le bas à la face interne de la plaque et il est collecté dans un compartiment 38 à partir duquel il s'écoule par un orifice 39 dans un compartiment 52. Le fluide 35 qui s'écoule entre les plaques 31 et 33 du conduit 32 est collecté dans un compartiment 40. La saumure formée par évaporation d'eau de l'eau salée s'écoule par une sortie 42 du système 28 à plaques formé

dans la plaque 26 et rejoint un compartiment 48.

Les plaques du système 28 sont de préférence formées d'un métal tel que l'acier, ayant une épaisseur de 1 mm par exemple. Il est avantageux qu'elles soient revêtues de peinture noire ou de noir de chrome. La peinture ou l'autre agent utilisé doit être formé d'une matière anticorrosive et le cas échéant des précautions

doiventêtre prises afin que la structure métallique pos-

sède une protection cathodique qui empêche les détério-

rations pouvant être dues à des courants électriques dus

à la réaction entre les surfaces métalliques et les pro-

duits chimiques existant dans une solution électrolyti-

que aqueuse.

A la place d'un métal, des plaques ondulées de fibres d'amiante, de verre ou de matière plastique

peuvent être utilisées. Les plaques métalliques ondu-

lées sont préférables car elles conduisent la chaleur vers tous les côtés de la plaque, depuis l'emplacement

d'incidence des rayons solaires dans la région focale.

Lorsque l'eau en cours de distillation s'écoule au-dessus des ondulations, elle se trouve dans des cavités

qui ont une profondeur de 90 mm environ seulement.

Cette faible épaisseur de l'eau dans les cavités entre

les ondulations 30, en coopération avec la mince cou-

che d'eau qui s'écoule au-dessus des ondulations 30, provoque un chauffage et une évaporation rapides de l'eau.

Comme des dépôts peuvent se former sur le sys-

tème 28 à plaques, un panneau unique comprenant en ré-

alité plusieurs panneaux adjacents formés de matière plastique souple noircie ou analogue, par exemple de

caoutchouc d'isobutyle, peut être utilisé pour le re-

vêtement de la paroi ou de la plaque inférieure et

peut être fixé de manière amovible afin que le revête-

ment de matière plastique puisse être retiré, si bien que les dépôts peuvent aussi être extraits. Les plaques

doubles 31 et 33 sont partiellement fermées, aux extré-

mités opposées, par un caoutchouc de silicone ou un autre dispositif laissant une sortie de petite dimension pour l'extraction du fluide. L'opération est réalisée afin que le fluide 35 puisse s'étaler sur toute la surface comprise entre les plaques 31 et 33. Une soupape 33b placée à l'extrémitésupérieure du système 32 formant la plaque double permet le réglage sélectif du débit du

fluide 35. Celui-ci s'écoule vers un collecteur 43 pla-

cé à l'entrée du système 32, en provenance d'un réservoir

33c qui se trouve par exemple à une hauteur de 40 cm au-

dessus du collecteur 43. Sur la figure 1, les plaques 31 et 33 sont inclinées dans la direction est-ouest alors

que les lentilles de Fresnel sont orientées dans la di-

rection nord-sud.

Selon une autre caractéristique du mode de ré-

alisation de la figure 1, des zones de stockage sont pla-

cées sous la plaque isolante 26. On a représenté une zone 48 de stockage de saumure, une zone 50 de stockage du fluide 35 qui circule dans le conduit 32 à plaques doubles, des zones 52 de stockage de condensat 41 et une zone 54 de stockage de -saumure concentrée. L'isolation est accrue et la retenue de chaleur est améliorée dans l'installation lorsque les différents fluides sont stockés au-dessous de la base isolante. Le fluide collecté dans le compartiment 40 qui normalement est à une température initiale de 30'C et s'échauffe ensuite à 650C environ sous l'action de la vapeur à 750C, circule vers un échangeur de chaleur 51 dans lequel il transmet de la chaleur à l'eau salée introduite et, au cours de l'opération, il se refroidit à 30'C. Il circule alors vers un récipient 33c et passe dans la soupape 33b et pénètre dans le conduit à double plaque, par la paroi

d'extrémité 23. Le condensat du compartiment 52 peut aus-

si circuler dans l'échangeur 51 de chaleur. En outre, la recirculation de la saumure qui doit être concentrée et le retrait d'une quantité supplémentaire de chaleur de la manière décriteprécédemment, peuvent être effectués comme représenté. L'eau salée provenant de l'échangeur 51 etl'eau salée préchauffée supplémentaire provenant

d'un autre système solaire 53, par exemple du type dé-

crit dans la suite du présent mémoire,pénètrent dans le système à plaques 28 par un orifice de la paroi 23 d'extrémité. Des arrangements de cellules photovoltaiques

59 sont montés à la partie inférieure du système à pla-

ques au-dessus dupoint 34. Les cellules photovoltaiques

59 produisent de l'électricité à partir des rayons so-

laires visibles uniquement, c'est-à-dire de longueur d'onde comprise entre 0,4 et 0,8 micron. Les rayons infrarouges sont essentiellement absorbés par le fluide qui s'écoule dans le conduit 32 à doubles plaques et par l'eau qui est distillée et qui circule au-dessus des

cellules photovolta5ques et autour de celles-ci. L'uti-

lisation d'un tel montage évite la nécessité d'une ins-

tallation séparée de cellules photovoltalques pour la

production d'électricité. En outre, étant donné la con-

centration d'énergie solaire par les lentilles, la pro-

duction d'électricité peut atteindre par exemple 20 fois 1 6

celle qui peut être obtenue sans concentration.

Le dispositif décrit présente de nombreux avantages car il permet la concentration de l'énergie sur la cellule et simultanément la récupération d'énergie infrarouge qui, dans le cas contraire, échaufferait la

cellule et réduirait son efficacité. L'énergie infra-

* rouge est absorbée par l'eau 37 qui est distillée et par le fluide 35 du conduit 32 à doubles plaques, et par l'eau distillée placée autour des cellules et qui circule dans le tube entourant les cellules comme représenté, alors que la lumière visible est utilisée pour la production d'électricité. Ainsi, le système assure à la fois la

distillation et la production d'électricité avec une aug-

mentation de coût correspondant uniquement à celui des

cellules. En l'absence d'un tel refroidissement, la tem-

pérature serait accrue et le rendement des cellules photovoltaiques au silicium serait réduit; lorsque la température dépasse 200'C, le rendement devient nul et

les cellules peuvent fondre.

L'arrangement de cellules photovoltaiques peut être placé dans un dispositif transparent et rectangulaire de protection des cellules contre l'eau salée qui circule

au-dessus et autour de cette protection. La figure 2 re-

présente une cellule photovoltaique 60 ayant une base 62 de support et un enrobage 61, une plaquette 65 et une ligne 66 d'interconnexion. Les cellules photovoltaiques

peuvent aussi être montées dans un tube de verre trans-

parent dans lequel circule un fluide tel que de l'eau distillée destiné à refroidir les cellules. La figure 3 représente un exemple ayant des cellules photovoltaiques , une base 62 de support et un tube transparent 63

qui l'entoure et dans lequel circule un fluide 64 de re-

froidissement. Ce dernier est de préférence le condensat de l'ensemble de distillation, c'est-à-dire le condensat qui est collecté dans le compartiment 38 lorsqu'il a donné sa chaleur dans un échangeur de chaleur en vue du préchauffage de l'eau distillée. De cette manière, la température du condensat peut être réduite d'environ 75

à environ 300C. Cette caractéristique présente un cer-

tain nombre d'avantages car elle évite la circulation autour des cellules photovoltaiques de l'eau salée chaude et la formation de dépôts correspondants ainsi que la corrosion qui pourraientêtre provoquées. En outre, comme la température est de 300C au lieu de 750C, la production

a un meilleur rendement. Par exemple, pour chaque augmen-

tation de la température de 10C, la production d'électri-

cité diminue d'environ 0,4 %, aux températures supérieures

à 30C. Ainsi, l'enrobage des cellules et leur refroidis-

sement par le condensat accroissent le rendement et em-

pêchent le dépôt des sels et la corrosion des cellules.

La figure 4 représente un autre mode de réalisa-

tion de l'invention. Dans celui-ci, on a encore représenté un système 28 à plaques ondulées ainsi qu'un conduit 32 à deux plaques. Dans ce mode de réalisation, les lentilles

de Fresnel dont trois positions 12c, 12d et 12e sont re-

présentées, sont différentes. Les lentilles de Fresnel sont placées dans des châssis 56 formés de préférence d'un métal tel que l'aluminium anodisé. Un dispositif roulant 58, par exemple une roue, un roulement à billes ou analogue, est monté à chaque coin de chaque châssis 56 et passe dans une voie respective 60'.Les voies ont une forme sinusoïdale déterminée par l'emplacement particulier auquel l'appareil doit être utilisé, et plus précisément, par la latitude. Les voies 60' sont disposées en direction est-ouest. Les châssis sont de préférence raccordés les uns aux autres par un système 61' à câble

assurant une traction dans les deux sens, le câble pou-

vant être entraîné par un moteur commandé par un système central à capteur. De cettemanière, tous les châssis 56,

avec les lentilles associées de Fresnel se déplacent en-

semble. Le système est entraîné de manière que, du lever au coucher du Soleil, les rayons de ce dernier soient toujours pratiquement perpendiculaires à la lentille de Fresnel. A la fin de la journée, après le coucher du Soleil,

les lentilles peuvent être ramenées à leur position ini-

tiale du matin, à la suite d'un ordre convenable.

Le système à voies présente un certain nombre d'avantages. Le poids qui doit être déplacé est bien inférieur à celui qui devrait être déplacé lors de la

rotation d'une lentille avec sa structure de support.

Cependant, de tels systèmes peuvent aussi *être utilisés pour l'entraînement en rotation des lentilles de Fresnel utilisées.

La poursuite est de préférence assurée unique-

ment d'après la hauteur, autour de l'axe nord-sud. Des

écarts dus aux variations saisonnières du Soleil, cor-

respondant à un angle maximal de 23,50 entre l'équinoxe et le solstice, existent des deux côtés de l'axe central

de focalisation, en l'absence de la poursuite en élévation.

Les variations saisonnières s'effectuent suivant l'axe est-ouest.

La figure 5 représente un autre mode de ré-

alisation d'appareil selon l'invention. Des cellules pho-

tovoltalques 70 sont montées à l'intérieur d'un tube transparent 72 de verre ou de matière plastique qui est placé dans un autre tube transparent 74 de verre ou de

matière plastique. De l'eau salée ou de la saumure cir-

cule sur l'arrangement des cellules photovoltaiques 70 et autour de celuici. La vapeur formée à partir de l'eau de distillation qui circule ou de la saumure 69 se condense sur la paroi interne du tube interne 72, et le condensat s'écoule le long de cette paroi et est collecté dans le compartiment 90 (figure 6). Les tubes

72 et 74 peuvent être supportés au-dessus d'un support 76.

Ce dernier repose sur une base 78 dont dépassent des sup-

ports latéraux 80. Ceux-ci portent une lentille de Fresnel ou à fluide 82. L'espace séparant les tubes 72 et 74 contient un fluide analogue à celui qui est placé

dans le conduit à deux plaques dans les modes de réalisa-

tion précédents. De manière analogue, ce fluide facilite la condensation de la vapeur formée à partir de l'eau salée ou de la saumure. En outre, en coopération avec l'eau salée du tube interne, ce fluide absorbe les rayons infrarouges et assure le refroidissement des cellules photovoltalques 70. La trace focale 84 de la lentille de Fresnel 82 se trouve sur les cellules photovoltaiques ou au-dessousde celles-ci si bien que les rayons sont répartis. La figure 6 est une coupe du système à tubes de la figure 5. Ce système est de préférence incliné suivant

un angle qui dépend de la latitude du lieu considéré.

Cette figure représente aussi un arrangement collecteur

86. Celui-ci est divisé en trois compartiments. Un compar-

timent externe 88 reçoitle fluide qui s'écoule entre les tubes 72 et 74 afin qu'il puisse recirculer de la manière décrite précédemment. Le condensat est transmis à une chambre médiane 90, et la saumure est dirigée dans une chambre interne 92. Le fluide qui se trouve dans l'espace séparant les tubes absorbe les rayons infrarouges de même

que l'eau salée qui est évaporée. Cependant, les radia-

tions visibles sont utilisées pour la production d'élec-

tricité puisque ce sont les radiations comprises entre 0,4 et 0,8 micron qui permettent cette production. Le fluide compris entre les tubes 72 et 74 de verre, comme indiqué sur la figure 3,-absorbe les rayons solaires

infrarouges et échauffe le fluide qui circule, la cha-

leur étant récupérée de la même manière que précédemment.

L'ensemble à tube est fixe et le restede la structure est supporté afin qu'il puisse tourner autour de l'axe du tube interne. Un contrepoids 94 est fixé à la base 78 de la structure afin qu'il réduise les forces nécessaires à la rotation. Les moments sont choisis de manière que le poids du contrepoids 94 multiplié par la distance à l'axe de rotation soit à peu près égal au poids de la lentille de Fresnel et de la structure de support

multiplié par sa distance à l'axe de rotation. Le contre-

poids 94 peut être formé par une barre d'acier ou par un récipient rempli d'une matière lourde et peu coûteuse telle que le sable ou le béton. 2 Plusieurs ensembles de ce type peuvent être montés parallèlement et entraînés en rotation par un dispositif détecteur central et un moteur électrique commun comme indiqué précédemment. Cette disposition, comme les dispositionsdécrites précédemment, permet la combinaison de la distillation de l'eau avec la production d'électricité par des cellules photovoltaiques, sans qu'un

système à plaques du type décrit précédemment soit néces-

saire, mais par simple utilisation d'un système à tubes.

La figure 8 représente un autre mode de réali-

sation de l'invention. Celui-ci comprend des miroirs

cylindriques de section parabolique 161, ayant une con-

figuration convenable et de préférence formés d'une mince feuille de verre argenté ou d'une matière réfléchissante analogue. Les rayons solaires sont réfléchis sur un ou plusieurs ensembles à tubes162, 163 et 164, placés les uns dans les autres. Du fluide 165 circule dans le tube interne. En outre, un fluide 166 circule entre le tube

externe et le tube intermédiaire placé à l'intérieur.

Des cellules photovolbalques peuvent être montées comme représenté sur les figures décrites précédemment, ou la distillation-de l'eau peut être assurée comme indiqué précédemment. La réalisation de la figure 8 ne nécessite pas

de lentille de concentration. Un ensemble à tubesest ori-

enté est-ouest et la poursuite ne peut pas être nécessaire puisque les rayons solaires provenant de l'est et de l'ouest

sont réfléchis sur l'ensemble à tubes.

La figure 9 représente un système de poursuite analogue à celui qu'on a représenté sur la figure 4. Les lentilles 12f de Fresnel, avec leurs châssis 56, sont tirées en direction est-ouest le long d'un rail sinusoïdal fixe6l' afin qu'elles suivent l'emplacement du Soleil pendant la journée. Dans la soirée, elles sont ramenées dans la position initiale du matin. Les lentilles de Fresnel se'déplacent dans la direction de leur grand côté

21 2458770

t (244 cm) et assurent un chauffage continu des fluides qui circulent dans l'ensemble collecteur 180. L'ensemble à tubes collecteurs et le miroir 182 placé autour de la face inférieure sont fixes. La ligne de focalisation se trouve sur l'ensemble à tubes ou au-dessous. Le tube interne de l'ensemble à tubes peut être un tube métallique noirci. Lorsque des cellules photovoltaîques enrobées sont placées dans le tube interne, celui-ci est formé de verre ou de matière plastique (comme représenté sur les figures 13-13c). Les lentilles 12f de Fresnel peuvent être disposées les unes près des autres dans le même châssis ou dans des châssis combinés, avec un seul câble

184 de commande qui assure leur déplacement.

Cette disposition permet l'utilisation de col-

lecteurs fixes de longueur choisie, surtout lorsque les

tubes sont de type métallique dont la connexion est fa-

cile. La figure 10 représente un système analogue de poursuite. Cependant, les lentilles 12fde Fresnel se déplacent dans la direction de leur largeur (84 cm) et

non de leur longueur comme dans le cas précédent. Plu-

sieurs lentilles de Fresnel peuvent être placées dans les mêmes châssis ou des châssis adjacents et peuvent se

déplacer ensemble sur deux ou plusieurs rails. Des col-

lecteurs parallèles et fixes 180 formés par des ensembles à tubes et associés à des miroirs 182 qui entourent leur partie inférieure sont utilisés et peuvent contenir des

arrangements de cellules photovoltaiques.

Les lentilles de Fresnel peuvent être disposées

uniquement en parallèle, en série et en parallèle ou sé-

parément. La figure 11 représente un mode de réalisation dans lequel deux lentilles de Fresnel 190 et 192 sont supportées par un châssis commun 194 destiné à tourner sous la commande d'une couronne dentée 196 entraînée par

une vis sans fin 198. Comme dans d'autres modes de ré-

alisation, un contrepoids 199 est utilisé. Un miroir aluminisé 191 est placé au-dessous de chacun des deux ensembles 193 à tubes, comme dans le mode de réalisation de la figure 9. Des volets protecteurs 195 destinés à être abaissés lorsqu'une température ou une pression prédéterminée est dépassée dans les ensembles 193 à tu-

bes, sont aussi incorporés à l'appareil.

La figure 12 représente un dispositif destiné

à absorber les chocs dus par exemple aux rafales de vent.

Une vis sans fin fixe 200 fait tourner un disque 202 qui entraîne un système 204 à lentilles de Fresnel (figure 11) ayant des miroirs 191 et un support 194 ainsi qu'un contrepoids 199 d'équilibrage. Les ensembles 193 à tubes restent fixes. Le mouvement est-ouest des supports 194 est transmis par des bielles 214 et 216 afin qu'un piston 218 ayant au moins un orifice 220 se déplace dans un cylindre 222 rempli d'un fluide 224 placé dans des chambres 226 et 228 disposées de part et d'autre du piston 218. Le fluide est chassé par un petit orifice

220 de la chambre 226 à la chambre 228 lorsque les len-

tilles tournent d'est en ouest. Dans le cas d'une rafale de vent, le courant de fluide d'une chambre à l'autre est ralenti du fait de la circulation dans le petit

orifice 220. Celui-ci joue le rôle d'un frein et ralen-

tit tout mouvement de rotation du système de Fresnel. Le fluide provenant d'une chambre telle que 226 peut circuler dans une soupape de décharge spéciale 230 et vers un

autre cylindre 232. De cette manière, le système à len-

tilles de Fresnel peut passer à la position est initiale

du matin ou à la position ouest extrême puis peut reve-

nir à sa position initiale du matin. Le moteur électrique est arrêté lorsque le système à lentilles de Fresnel revient à sa position initiale du matin, et la vis sans fin 200 cesse alors de déplacer le système à lentilles

de Fresnel.

Lorsque la rafale de vent est terminée, le flui-

de est pompé par un piston 234 vers le cylindre 222 afin que le fonctionnement normal se poursuive. L'opération peut être réalisée manuellement ou automatiquement par

commande du pistDn 234.

Plusieurs ensembles de Fresnel peuvent être couplés mutuellement et au dispositif d'absorption de chocs de la figure 12 afin que les chocs subis en pré-

sence de vents importants ou de rafales soient absorbés.

La figure 13 représente une variante dans la-

quelle deux conduits sont placés l'un dans l'autre au lieu de trois comme dans les modes de réalisation qui précèdent. Le tube interne 300 est un conduit métallique

dont la surface externe est noircie par une matière ré-

sistant à la corrosion par le fluide qui circule autour

d'elle. Le conduit externe 302 est formé de verre trans-

parent, avantageusement de verre "Pyrex".

Un fluide 304 ayant une température d'ébullition dépassant 300'C circule avec un débit réglé dans le tube interne 300 et il s'échauffe sous l'action de l'énergie solaire qui est focalisée à l'emplacement 306 sur le tube 300 ou au-dessous de celui-ci. Un fluide 308 circule

avec un débit réglé entre les conduits 300 et 302.

Un miroir aluminisé 310 est placé au-dessous

de l'ensemble à tubes et est supporté par une matière iso-

lante 312. Le miroir renvoie les rayons solaires dispersés par les lentilles de Fresnel et les rayons directs sur

l'ensemble à tubes et augmente la collecte et la concentra-

tion de l'énergie solaire. Un panneau 314 de sécurité, aluminisé sur une face 316, peut retomber automatiquement sur le collecteur en cas de surpression ou de température excessive, atteignant des valeurs déterminées afin que, dans ces cas accidentels, le chauffage par le Soleil soit interrompu. Un contrepoids 318 est fixé par des

supports 321 à chaque extrémité de l'appareil.

La lentille de Fresnel 322 ayant un châssis 324, les supports 321,le miroir 310 et le contrepoids 318 tournent d'est en ouest autour de l'axe A du tube interne 300 afin qu'ils suivent la position du Soleil en hauteur. L'ensemble 326 à tubes reste fixe. Un moteur

24 2458770

électrique réversible ramène le système rotatif à l'em-

placement initial du matin après la fermeture d'un

commmutateur de limite par contact.

Plusieurs lentilles de Fresnel peuvent être utilisées à la place d'une seule, avec des gorges conve- nablement disposées afin que la concentration s'effectue

à un ensemble commun de focalisation.

La figure 13a représente un arrangement analogue comprenant un conduit métallique rectangulaire noirci 300a à la place d'un conduit circulaire; de cette manière,

l'emplacement de focalisation peut être plus grand.

La figure 13b représente une disposition ana-

logue mais comprenant deux conduits métalliques noircis 300b et 300c de section circulaire et adjacents, disposés

dans le conduit externe.

La figure 13c représente un arrangement analogue dans lequel le tube interne 300d est transparent et un arrangement 320 de cellules photovoltaïques enrobées dans une matière plastique, un verre ou une matière analogue, est placé dans le tube interne 300d et du fluide circule

dans les deux tubes.

La figure 13d représente une disposition ana-

logue mais ne comprenant pas de miroir, une isolation 328 étant placée autour du conduit externe 302 sauf dans la partie supérieure qui permet la transmission des rayons

solaires vers l'emplacement 306 de focalisation. L'ensem-

ble isolant et l'ensemble à tubes sont fixes alors que

les autres éléments tournent comme indiqué précédemment.

Les figures 14 et 15 représentent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel un conduit métallique interne 300e, ayant de préférence des parties

ondulées ou analogue, provoque la formation d'un écoule-

ment turbulent du fluide 304. Le conduit interne 300e

a de préférence une surface externe noircie par électro-

déposition, de préférence par du noir de chrome afin

que le pouvoir émissif soit inférieur à 10 % et le coef-

ficient d'absorption soit de 90 %.

Les figures 16 et 17 représentent un autre dis-

positif permettant l'obtention d'une turbulence dans le courant qui circule afin que l'échange de chaleur soit accru. Dans ce mode de réalisation, l'intérieur du conduit 300 contient un dispositif tel que des ressorts 330, provoquant une turbulence dans le fluide 304 sans effet sur la circulation du fluide externe 308 si bien que les échanges de chaleur avec l'atmosphère ambiante

ne sont pas accrus.

L'irradiation de la surface collectrice des lentilles décrite précédemment dépend non seulement de la position du Soleil dans la journée mais aussi de la

saison et de la latitude du lieu considéré.

Les lentilles doivent être inclinées avec un certain angle par rapport à une surface horizontale,

l'angle dépendant de la latitude et de la saison.

L'appareil de distillation d'eau représenté sur la figure 1 a des lentilles de Fresnel qui concentrent l'énergie solaire et qui peuvent être rendues mobiles non seulement afin qu'elles assurent la poursuite (est-ouest) mais aussi afin qu'elles soient orientées manuellement ou automatiquement, l'inclinaison variant avec la saison afin que l'irradiation, qui peutvarier avec la saison,

soit optimale.

Cette orientation des lentilles de Fresnel peut être effectuée sans interférence avec le reste de

l'appareil de distillation, car les lentilles sont pla-

cées au-dessus des plaques doubles ayant des extrémités étanches si bien que la vapeur d'eau ne pénètre pas dans

l'espace compris entre les plaques doubles et les len-

tilles. Ces caractéristiques peuvent aussi être utilisées

dans d'autres applications des appareils solaires.

La figure 18 représente un autre mode de réalisa-

tion d'appareil selon l'invention. Dans cet appareil, l'énergie est collectée essentiellement dans le tube 401 sur lequel est dirigée l'énergie solaire concentrée, collectée par une lentille 403 de Fresnel. Le tube 401, si l'on suppose qu'il doit assurer le chauffage d'un fluide qui circule, par exemple le fluide "Therminol", est de préférence un tube métallique dont la surface externe est noircie par électrodéposition, par exemple par du noir de chrome. Dans le mode de réalisation de la figure 18, un autre tube métallique 405 est placé

dans le tube 401 et contient des bagues ou d'autres dis-

positifs assurant l'écoulement turbulent du fluide 407 qui doit s'échauffer. La partie inférieure du tube 401

est entourée par une isolation 409. Une structure for-

mant couvercle, portant la référence 411, ayant des parties latérales qui sont de préférence transparentes, supporte un système 413 à plaque double, comprenant une plaque supérieure 415 et une plaque inférieure 417, audessus du tube 401. Les côtés de l'ensemble à plaques

413 sont fermés de manière étanche comme décrit précé-

demment en référence aux figures 1 et 7. Un second flui-

de 419 circule entre les plaques 415 et 417, par l'in-

termédiaire d'une entrée 421 et d'une sortie 423 reliées à un tube souple utilisé à cet effet par exemple. Comme dans les modes de réalisation décrits précédemment, des supports 425 portent la lentille 403 de Fresnel au-dessus

du tube 401. Ces supports 425 assurent en outre le sup-

port-de l'isolation 409 et du couvercle 411 portant l'ensemble 413 à plaques. Les supports 425 dépassent

sous l'isolation 409 et sont alors fixés à un contre-

poids 431 de la manière décrite précédemment. On a aussi représenté des panneaux réfléchissants 427 inclinés vers le haut et vers l'extérieur à partir du couvercle 411. Ces panneaux 427 peuvent être formés d'aluminium ou peuvent être argentés à leur surface. Dans un mode

de réalisation avantageux, tous les éléments de l'appa-

reil, mis à part la tuyauterie 401 et toute tuyauterie 405 ou autre qui se trouve à l'intérieur, tournent et suivent le Soleil. Comme dans les modes de réalisation décrits précédemment, la rotation s'effectue autour de l'axe de la tuyauterie 401. En conséquence, l'isolation 409 est de préférence assurée par une mousse peu dense qui facilite la rotation autour du tube 401. En outre, il est avantageux qu'un papier réfléchissant 429, par exemple une feuille d'aluminium, soit disposé entre l'isolation et la tuyauterie 401. En outre, il et avan-

tageux que les panneaux réfléchissants 427 puissent tour-

ner afin qu'ils constituent des protections de sécurité, de la même manière que les panneaux 195 de la figure Il et arrêtent l'énergie solaire lorsque les températures atteintes dans la tuyauterie 401 dépassent les valeurs permises. Lors du fonctionnement, l'énergie solaire est focalisée par la lentille 403 de Fresnel dans une zone focale qui se trouve dans la tuyauterie 401 ou au-dessous de celle-ci. L'énergie dispersée est réfléchie par les panneaux 427, vers cet emplacement. Par exemple, le

système 413 à doubles plaques est à une distance d'en-

viron 10 mm du tube 401 au point de plus grand rappro-

chement. Les plaques doubles peuvent avoir une largeur de 30 à 60 mm ou plus. La disposition des plaques et du fluide circulant à l'intérieur donne des effets analogues à ceux du fluide circulant entre les tubes externe et

intermédiaire dans les appareils décrits précédemment.

L'espace compris entre le système 413 à doubles plaques et le tube 401 forme un espace isolant d'air dont le rôle correspond à l'espace isolant d'air compris entre les

tubes interne et intermédiaire dans les modes de réalisa-

tion précédents. Cependant, l'appareil de la figure 18, ayant une tuyauterie métallique noircie, présente des

avantages importants car seuls des tronçons de tuyaute-

rie métallique doivent être raccordés, contrairement aux autres modes de réalisation qui nécessitent la connexion de tubes de verre transparents par exemple, nécessitant

l'utilisation de joints de dilatation.

De même, l'appareil donne une certaine indé-

pendance vis-à-vis des pertes de chaleur. Le fluide 407 qui se trouve dans le tube 401 peut s'échauffer à une température élevée, par exemple 200'C, et il s'agit par exemple de fluide "Therminol". Dans un tel tube qui transporte un fluide à température élevée, il existe des pertes de chaleur par rayonnement et convection. Les pertes de chaleur par rayonnement ER, exprimées en-kWh sont données par la formule E 56,7. x e x S x ( T)4

R 10

dans laquelle e représente le pouvoir émissif, S l'aire

de la surface et T la température absolue à la surface.

Les pertes de chaleur par convection Ec sont données par la formule: E = f x dt x S c

dans laquelle f est un facteur qui dépend du vent et va-

rie entre 6 et 24 pour des vents dont la vitesse est comprise entre 16 et 45 km à l'heure, dt est la différence de températures entre la surface et l'air externe, et

S est à nouveau l'aire de la surface-.

Etant donné la disposition de l'isolation 409

autour d'une grande partie du tube, les pertes de cha-

leur sont réduites proportionnellement à la réduction

de l'aireS exposée En outre, la chaleur rayonnée et trans-

mise par convection est aussi absorbée par le fluide 419 qui circule entre les plaques 415 et 417. Ce fluide

s'échauffe donc. En outre, l'effet d'isolement de l'es-

pace d'air qui se trouve au-dessous du système 413 à

double plaque facilite la réduction des pertes de cha-

leur. Ainsi, les pertes de chaleur sont essentiellement celles de la plaque supérieure 415 du système 413. Comme le fluide compris dans l'espace séparant ces plaques est à une température relativement faible, par exemple de 600C, la différence de températures dt entre le fluide et l'air ambiant est bien inférieure à ce qu'elle serait si la tuyauterie 401était exposée à l'air ambiant. En

outre, l'aireest inférieure à celle du tube plus chaud 401.

Ainsi, les pertes de chaleur sont réduites. Comme décrit dans le présent mémoire, la circulation des fluides 419

et 407 doit être réglée afin que les températures main-

tenues dans le tube 401 et le système 413 à double pla-

que respectivement soient maintenues, des exemples étant par exemple de 200'C dans le tube 401 et 600C entre les plaques. L'appareil non seulement peut utiliser un tube noirci 401 mais peut aussi être adapté à la production

d'énergie électrique par utilisation de cellules photo-

voltalques et dans ce cas le tube 401 doit être trans-

parent. Alors que, dans le cas de l'utilisation du tube noirci qui assure le chauffage d'un fluide, ce dernier doit être par exemple le fluide "Therminol" ou un fluide analogue, le fluide est de l'eau distillée dans le cas de l'utilisation de cellules photovoltalques. Dans les deux cas, le fluide qui circule dans le système 413 à double plaque peut être un mélange d'eau distillée et

d'un glycol.

L'appareil peut être aussi utilisé pour la distillation de l'eau, essentiellement comme décrit en référence aux figures 5 et 6, la différence essentielle étant que seul un tube interne est utilisé avec le système 413 à plaques qui joue le rôle des autres tubes. Dans le cas de la distillation de l'eau et dans le cas de la

produdion d'énergie électrique par des cellules photovol-

talques, les deux fonctions peuvent être combinées essen-

tiellement de la manière décrite en référence à la

figure 5, le tube 401 étant évidemment un tube transpa-

rent; de plus, clns ces conditions, le tube interne 405 qui facilite la formation d'un courant turbulent donnant une

meilleure transmission de chaleur, n'est pas utilisé.

De plus, la partie de l'appareil comprenant le tube 401 et tout ce qu'il peut contenir, l'isolation 409, le couvercle 411 et le système 413 à double plaque, avec ou sans panneau 427, peut aussi être installée dans un

appareil du type représenté sur les figures 9 et 10, c'est-

à-dire un appareil dans lequel la poursuite est assurée par déplacement des lentilles de Fresnel sur des rails sinusoïdaux.

Claims (60)

REVENDICATIONS

1. Appareil collecteur d'énergie solaire, carac-

térisé en ce qu'il comprend a) un dispositif (28) destiné à conduire un premier fluide, b) un dispositif (12) à lentille rectiligne, ayant une ditance focale f, le dispositif à lentille étant placé à une distance inférieure à f du dispositif destiné à conduire un premier fluide et étant disposé afin que

l'énergie solaire concentrée soit dirigée sur le dispo-

sitif destiné à conduire un premier fluide, la trace

focale du dispositif à lentille se trouvant sur le dis-

positif destiné à conduire un premier fluide ou au-dessous, c) un dispositif (32) à conduit transparent à la lumière visibleplacé entre le dispositif destiné à conduire un premier fluide et le dispositif à lentille, et d) un dispositif (33d) destiné à transmettre un

second fluide au dispositif à conduit.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier fluide est de l'eau qui doit être

distillée, et le second fluide est un fluide de refroi-

dissement, si bien que l'eau évaporée dans le dispositif (28) destiné à conduire un premier fluide se condense sur ce dispositif, l'appareil comprenant en outre un dispositif (38, 48, 52) destiné à collecter l'eau condensée, la

saumure et le fluide de refroidissement.

3. Appareil selon l'une des revendications 1 et

2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un arrangement (59) de cellules photovoltaïques placé dans le dispositif destiné à conduire un premier fluide, à l'emplacement de la concentration de l'énergie solaire

par le dispositif à lentille.

4. Appareil selon les revendications 2 et 3 prises

ensemble, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif (61) destiné à entourer ledit arrangement et

un dispositif destiné à transmettre un fluide de re-

froidissement autour du dispositif d'entourage afin que

l'arrangement soit refroidi.

5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé

en ce que le fluide de refroidissement est de l'eau dis-

tillée.

6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé

en ce que l'eau distillée est le condensat refroidi ob-

tenu à partir de l'eau qui subit la distillation.

7. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que a) le dispositif (28) destiné à conduire un premier fluide est un système à plaque ondulée, b) le dispositif (12) à lentille comprend au moins une lentille rectiligne alignée de manière qu'elle dirige son énergie sur le système à plaque, et c) le dispositif (32) à conduit comprend un conduit à double plaque ayant une plaque supérieure et

une plaque inférieure et placé entre la lentille rec-

tiligne et le système à plaque ondulée.

8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une plaque isolante (26) de

base placée au-dessous du système à plaque.

9. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plaque (28) a des ondulations dont la profondeur est de l'ordre de 90 mm au maximum et qui sont séparées par une distance d'environ 120 mm, la

plaque portant un revêtement noir.

10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le système à plaque (28) est formé d'un métal choisi dans le groupe qui comprend l'acier inoxydable,

l'acier et le cuivre.

11. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que le système à plaque (28) est recouvert d'une

matière ayant des propriétés anti-corrosives.

12. Appareil selon la revendication 7, caractérisé

en ce que la plaque (28) est formée d'une matière choi-

sie dans le groupe qui comprend les fibres d'amiante, les éléments préfabriqués de béton imperméable, <le verre et

la matière plastique.

13. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une matière souple et sombre placée au-dessus d'une partie au moins de la plaque de mahière qu'elle puisse être retirée et permette l'enlèvement des dépôts éventuels.

14. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un arrangement (59) de cellules photovoltaiques placé dans l'un des creux des

ondulations, dans l'alignement de l'emplacement de fo-

calisation de l'un des dispositifs à lentille (12).

15. Dispositif de montage de lentilles destinées à

focaliser l'énergie sur une région à chauffer, et de pour-

suite de l'emplacement du Soleil, ledit dispositif étant caractéisé en ce qu'ilcomprend

a) un châssis (56) entourant un système à len-

tilles comprenant au moins une lentille, b) un dispositif (58) roulant placé à chaque coin de chaque châssis, c) deux voies (60') ayant une forme sinusoïdale

et dans lesquelles les dispositifs roulants peuvent se dé-

placer en roulant, et d) un dispositif (61') destiné à déplacer lechassis dans les voies, afin que le déplacement d'un côté de la partie la plus haute des voies à l'autre côté, par dessus la partie la plus haute, soit possible et permette la

poursuite du Soleil d'est en ouest.

16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs systèmes (12) à lentilles ayant chacun son propre châssis et un dispositif (58) roulant destiné à se déplacer dans les deux voies, toutes les lentilles étant couplées afin qu'elles se déplacent ensemble.

17. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif destiné à conduire un premier fluide qui est de l'eauxà distiller comporte un ensemble (72, 74) à tubes comprenant un premier tube transparent 72), le dispositif à conduit est un second tube transparent (74)

entourant le premier tube transparent, le fluide de re-

froidissement circulant entre les tubes si bien que l'eau qui s'évapore se condense à l'intérieur du premier tube, et l'appareil comprend un dispositif destiné à assurer la poursuite du mouvement du Soleil par la lentille (12), ce dispositif étant destiné à faire tourner la lentille autour d'un axe concentrique à l'axe du premier tube, la lentille étant destinée àdiriger les radiations

qu'elle reçoit le long des tubes, l'emplacement de foca-

lisation se trouvant au-dessous de la partie inférieure

de l'ensemble à tubes.

18. Appareil selon la revendication 17, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre un arrangement (59) de cel-

lules photovolta!ques placé dans le premier tube.

19. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (61) destiné à entourer l'arrangement et un dispositif transmettant un fluide de refroidissement autour du dispositif destiné à entourer

l'arrangement afin que ce dernier se refroidisse.

20. Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'ilcomprend une surface réfléchissante courbe (182) placée au-dessous de l'ensemble à tubes(72, 74) et ht dispositif destiné à déplacer la lentille et la surface réfléchissante ensemble de manière qu'elles suivent le

Soleil, l'ensemble à tubes restant fixe.

21. Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comprend une isolation placée autour de la

partie inférieure de l'ensemble à tubes.

22. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à conduit (32) comprend un conduit à double plaque, comprenant une plaque supérieure et une plaque inférieure (31, 33), et placé entre le dispositif à lentille (12) et le dispositif (28)

destiné à conduire le premier fluide, les côtés longitu-

dinaux des plaques étant bouchés complètement par un joint, seule une partie des plaques qui sont aussi bouchées suivant leur largeur, laissant un petit espace libre de sortie afin que le fluide s'étale largement le long de

la surface comprise entre les plaques.

23. Appareil selon la revendication 22, caractérisé

en ce qu'il comprend un réservoir (33c) rempli d'un se-

cond fluide et placé au-dessus du conduit afin qu'il maintienne une pression constante correspondant à la

pression hydrostatique d'une colonne d'eau de 40 cm en-

viron, entre les deux plaques.

24. Appareil collecteur d'énergie solaire, carac-

térisé en ce qu'il comprend

a) un système (28) à plaque non ondulée desti-

né à conduire un courant d'eau à distiller,

b) un dispositif à lentille (12) destiné à di-

riger de l'énergie solaire concentrée sur le système à plaque, c) un conduit (32) à double plaque, ayant une

plaque supérieure et une plaque inférieure qui sont trans-

parentes à la lumière visible et qui sont placées entre le système à plaque et le dispositif à lentille, d) un dispositif (33c) destiné à transmettre un fluide de refroidissement audit conduit de manière

que l'eau s'évaporant dans le dispositif destiné à con-

duire l'eau à distiller se condense sur ce dispositif qui transmet un fluide de refroidissement, et e) un dispositif (38, 48, 52) destiné à collecter l'eau

condensée, la saumure et le fluide de refroidissement.

25. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que les plaques (28) ont des ondulations dont la profondeur est de l'ordre de 90 mm au maximum et qui sont

séparées par une distance d'environ 120 mm.

26. Appareil selon la revendication 25, caractérisé en ce que le système (28) à plaque est formé d'un métal

noirci et recouvert d'une matière anti-corrosive.

27. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce que le système (28) à plaque est formé d'une matière choisie dans le groupe qui comprend l'amiante-ciment noirci, le béton préfabriqué et imperméable, le verre et la matière plastique.

28. Appareil selon l'une des revendications 7 et

24, caractérisé en ce qu'ilcomprend au moins un dispositif de stockage (50, 52, 54) placé au-dessous de la plaque isolante et destiné à stocker des fluides utilisés dans l'appareil.

29. Appareil selon l'une des revendications 7 et

24, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif des-

tiné à porter les lentillesafin qu'elles suivent l'empla-

cement du Soleil.

30. Appareil selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un arrangement (59) de cellules photovoltaiques placé dans l'un des creux des ondulations, au-dessus de l'emplacement de focalisation

de l'un des dispositifs à lentilles.

31. Appareil collecteur d'énergie solaire, caracté-

risé en ce qu'il comprend a) un ensemble à tubes (193) comprenant au moins un premier, un second et un troisième tube, le second tube entourant le premier en laissant un espace

intermédiaire d'air et le troisième tube entourant le se-

cond, le premier tube contenant un premier fluide, l'es-

pace séparant le second et le troisième tube contenant un second fluide, b) un système.(190) à lentille rectiligne destiné à focaliser les rayons du Soleil au-dessous de l'ensemble à tubes, et c) au moins une surface réfléchissante et

courbe (191) placée au-dessous de l'ensemble à tubes.

32. Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce que le premier fluide est de l'eau à distiller et le second fluide est un fluide de refroidissement, si bien que l'eau qui s'évapore du dispositif (193) destiné à conduire le premier fluide se condense sur ce dispositif, l'appareil comprenant en outre un dispositif destiné à

collecter l'eau condensée, la saumure et le fluide de re-

froidissement.

33. Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce que le premier tube est un tube métallique dont la surface externe est noircie, le premier fluide circulant dans le tubemétallique, le second tube est un tube externe transparent et l'appareil comprend en outre un troisième tube intermédiaire transparent, séparé du tube métallique par un coussin d'air, le second fluide circulant entre le premier et le second tube, la circulation des fluides

étant réglée sélectivement.

34. Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (196, 198) destiné à assurer la poursuite du mouvement du Soleil par la lentille, ce dispositif étant destiné à faire tourner la

lentille et la surface réfléchissante autour d'un axe con-

centrique à l'axe du premier tube, la lentille étant des-

tinée à diriger les radiations le long de l'ensemble à

tubes, à un emplacement de focalisation qui se trouve au-

dessous de l'ensemble à tubes.

35. Appareil selon la revendication 34, caractérisé en ce qu'il comprend un arrangement (320) de cellules

photovoltaiques placé dans le premier tube.

36. Appareil selon la revendication 35, caractérisé

en ce qu'il comprend en outre un dispositif destiné à en-

tourer l'arrangement et un dispositif destiné à transmettre un fluide de refroidissement autour du dispositif destiné

à entourer l'arrangement afin que celui-ci soit refroidi.

37. Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce que la lentille rectiligne est une lentille de Fresnel (190) de grande ouverture, dont l'emplacement de

focalisation se trouve au-dessous de la surface réflé-

chissante (191) si bien que les rayons focalisés provenant de la lentille parviennent sur l'ensemble à tubes (193)

directement et après réflexion sur la surface réfléchis-

sante afin que l'énergie subisse une concentration accrue.

38. Appareil destiné à déplacer un système à lentil-

le monté sur un support qui peut tourner autour d'un axe afin qu'il suive le mouvement du Soleil, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend a) une couronne dentée (196) fixée au support, b) une vis sans fin <198) qui est en prise avec la couronne dentée, et c) un dispositif réversible d'entraînement de la couronne dentée.

39. Appareil selon la revendication 38, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'absorption de chocs destiné à éviter la détérioration de l'appareil

en cas de chocs exercés par le vent, le dispositif d'ab-

sorption de chocs comprenant a) un premier cylindre (222) b) un premier piston (218) placé dans le premier cylindre, c) un dispositif (214, 216) reliant le piston au support, d) le piston ayant au moins un orifice (220) , et e) un fluide placé dans le cylindre des deux côtés du piston, le fluide passant dans l'orifice jouant le rôle d'un frein qui empêche tout mouvement rapide du

support et des lentilles qu'il porte.

40. Appareil selon la revendication 39, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif (230) destiné à réduire la pression dans le cylindre lorsqu'elle dépasse une valeur prédéterminée de manière que les détériorations

par les rafales de vent soient évitées, la lentille pou-

vant tourner vers l'une des ses positions d'extrémité.

41. Appareil selon la revendication 40, caractérisé en ce que le dispositif (230) de réduction de pression a sa sortie reliée à un second cylindre (232) dans lequel est placé un second piston (234) si bien que le fluide peut retourner dans le premier cylindre lors de la commande du

second piston.

42. Appareil selon la revendication 31, caractérisé

en ce que le premier tube est noirci.

43. Appareil selon la revendication 31, caractérisé

en ce que le premier tube a une forme cylindrique.

44. Appareil selon la revendication 31, caractérisé

en ce que le premier tube a une forme rectangulaire.

45. Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce que le premier tube contient un dispositif destiné

à provoquer la formation d'un courant turbulent.

46. Appareil selon la revendication 31, caractérisé en ce que le premier tube est transparent, et l'appareil

comprend en outre un arrangement de cellules photovoltal-

ques placées dans le premier tube, les cellules étant en-

tourées afin qu'elles soient protégées.

47. Appareil collecteur d'énergie solaire, caracté-

risé en ce qu'il comprend a) un ensemble à tubes ayant au moins un premier

et un second tube, le second tube (302) entourant le pre-

mier (304) qui contient lui-même un premier fluide alors que l'espace compris entre le premier et le second tube contient un second fluide,

b) un système (322) à lentille rectiligne des-

tiné à focaliser les rayons du Soleil au-dessous de l'en-

semble à tubes, et c) un dispositif isolant entourant l'ensemble à tubes sauf dans la région exposée aux rayons focalisés

du système à lentille.

48. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la région à chauffer contient un ensemble à tubes

ayant au moins un premier et un second tube, le second en-

tourant le premier, le premier tube contenant un premier

fluide, l'espace séparant le premier du second tube con-

tenant un second fluide.

49. Dispositif selon la revendication 48, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre au moins une surface courbe réfléchissante placée au-dessous de l'ensemble à tubes.

50. Dispositif selon la revendication 48, caracté-

risé en ce qu'il comprend plusieurs châssis et plusieurs

ensembles à tubes.

51. Dispositif selon la revendication 48, caracté-

risé en ce que chaque châssis comprend plus d'une lentille rectiligne.

52. Dispositif selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que la région à chauffer est un système à

plaque ondulée.

53. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à conduire un premier fluide est un tube (401), le dispositif à conduit, transparent à la lumière visible, comprend deux plaques distantes (415, 417) ayant une entrée et une sortie, et l'appareil comprend en outre une isolation (409) entourant la partie inférieure du tube, et un couvercle (411) placé

au-dessus de l'isolation et supportant les plaques dis-

tantes au-dessus du tube, avec un espace intermédiaire

contenant de l'air.

54. Appareil selon la revendication 53, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un papier réfléchissant (429)

placé entre l'isolation et le tube.

55. Appareil selon la revendication 53, caractérisé en ce que le dispositif à lentille rectiligne est une lentille de Fresnel (403) et l'appareil comprend en outre

a) un châssis (425) destiné à supporter la len-

tille, l'isolation, le couvercle et les plaques distantes afin que l'ensemble tourne autour de l'axe du tube, et b) un contrepoids (431) fixé au chMssis et

destiné à compenser le poids de la lentille de Fresnel.

56. Ensemble à tubes deEtiné à assurer une collecte efficace de l'énergie solaire, caractérisé en ce qu'il comprend a) unpremier tube (401) destiné à conduire un premier fluide,

b) une isolation (409) entourant la partie infé-

rieure du premier tube, c) deux plaques distantes (415, 417) fermées de façon étanche sur les bords afin qu'elles forment un conduit d'un second fluide, les plaques distantes ayant une canlisationd'entrée de fluide et une canalisation de sortie de fluide, et

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d) un couvercle (411) destiné à supporter les plaques distantes au-dessus du tube afin qu'un espace contenant de l'air soit délimité entre les plaques et

le tube.

57. Ensemble selon la revendication 56, caractérisé en ce que le tube est un tube métallique noirci à sa face extérieure, et l'ensemble comprend en outre un second tube placé dans le premier, le second tube ayant une surface irrégulière, le premier fluide étant contenu entre le premier et le second tube si bien que le second tube crée une turbulence dans le premier fluide et améliore

ainsi la transmission de chaleur.

58. Ensemble selon la revendication 56, caractérisé

en ce que le premier tube est transparent.

59. Ensemble selon la revendication 58, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un arrangement de cellules

photovoltaiques placées dans le premier tube.

60. Ensemble selon la revendication 56, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un premier et un second panneau réfléchissant (427) incliné vers le haut et vers

l'extérieur à partir du couvercle.