FR2539851A1 - Centrale electrique solaire a concentration d'energie solaire par un champ d'heliostats - Google Patents
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Abstract
LA CENTRALE ELECTRIQUE SOLAIRE COMPORTE UN CHAMP D'HELIOSTATS ORIENTABLES 1 REFLECHISSANT AU MOINS UNE PARTIE DU RAYONNEMENT SOLAIRE SUR UNE PARTIE AU MOINS D'UN CERTAIN NOMBRE DE GUIDES DE LUMIERE 2. DANS LES SECTIONS DE SORTIE DES GUIDES DE LUMIERE 2 SONT INSTALLES DES RECEPTEURS DE RAYONNEMENT 3 DISPOSES AU MOINS SUR UNE PARTIE DE LA LONGUEUR D'UNE TOUR 4. LES GUIDES DE LUMIERE 2 SONT DISPOSES LES UNS PAR RAPPORT AUX AUTRES SOUS DES ANGLES ALLANT DE 5 A 90 ET POSSEDENT DES ANGLES D'OUVERTURE ALLANT DE 5 A 45, TANDIS QUE LES ANGLES ENTRE LES NORMALES AUX HELIOSTATS CONJUGUES 1 SONT INFERIEURS OU EGAUX AUX ANGLES D'OUVERTURE DES GUIDES DE LUMIERE 2 DISPOSES AU MOINS SUR UNE PARTIE DE LA LONGUEUR DE LA TOUR 4.
Description
CENTRALE ELECTRIQUE SOLAIRE A CONCENTRATION D'ENERGIE
SOLAIRE PAR UN CHAMP D'HELIOSTATS.
SOLAIRE PAR UN CHAMP D'HELIOSTATS.
La présente invention concerne les centrales électri- ques solaires, et plus particulièrement, les centrales électriques solaires à concentration d' e'nergiesolaire au - - moyen d'un champ d'héliostats.
L'invention peut être appliquée pour la création des centrales électriques alimentant un réseau énergétique, ou pour alimenter en énergie électrique des consommateurs éloignées, par exemple des habitations ou des objectifs industriels, dans des régions désertiques ou montagneuses.
Il existe aujourd'hui dans les pays industriels développés des programmes nationaux pour l'utilisation de l'énergie solaire. De grandes centrales électriques solaires alimentant des réseaux électriques des systèmes énergétiques sont réalisées sous la forme d'un champ d'heliostats orientés vers le soleil et réfléchissant l'énergie solaire vers un récepteur de rayonnement installé sur une tour.
On connaît une centrale électrique solaire comportant un récepteur de rayonnement central plat tournant installé lé sur une tour (une ferme) et des héliostats montés sur des chariots, qui se déplacent en synchronisme sur des rails formant des voies concentriques autour de la tour (voir, par exemple, "Installations thermiques pour l'utilisation de la radiation solaires" éd. "Naouka", Moscou, 1966, p. 125, fig. 1).
La radiation solaire arrive aux héliostats, qui sont orientés en permanence de telle façon que le rayonnement réfléchi atteigne le récepteur, qui au cours de la journée pivote autour d'un axe vertical L'asservissement à la po- sition du Soleil au cours de la journée en direction azimutale est réalisé en déplaçant les chariots sur les voies circulaires et l'asservissement à la position du soleil en direction zénithale (en fonction de la hauteur du soleil), en faisant pivoter les héliostats autour d'un axe horizontal.
L'inconvénient de la solution connue se situe dans les difficultés, que soulèvent la construction et l'exploitation des héliostats installés sur des chariots, car la précision d'orientation des héliostats doit être à quelques minutas près , sinon le rayonnement réfléchi par les héliostats n'arrivera pas au récepteur. Une telle haute précision réquise de l'orientation spatiale des héliostats conditionne des exigences très élevées en ce qui concerne l'exécution des voies à rails et la précision d'inter- action des éléments du système chariot-rails de roulement, ce qui fait la construction de telles centrales délicate et onéreuse.
On connaît également unecenQraleXélectrique solaire comportant un champ d'héliostats et un récepteur de rayonnement central installé fixe sur une tour (une ferme) (voir, par exemple, le brevet des USA Nô3924604, cl. 126-270, publié le 09.12.75).
Dans cette centrale électrique solaire connue les héliostats comportent des mécanismes individuels d'asservissement à la position du Soleil.
L'inconvénient de la solution connue réside dans le fait, que les mécanismes d'automation et d'asservissement doivent être réalisés avec une haute précision, et sont donc coûteux, car un faible écart des héliostats par rapport à la "position de mire" envoie le rayonnement réfléchi en déhors des limites du récepteur de rayonnement.
D'azure part, pour améliorer le rendement d'une centrale pouvant fonctionner tant en régime de transformation du rayonnement solaire selon un cycle dynamique, par l'intermédiaire de la vapeur, qu'en régime de transformation photoélectrique, on doit augmenter la concentration du rayonnement solaire sur le récepteurs Dans la solution connue l'accroissement de la concentration du rayonnement ne peut être obtenu qu'en augmentant le nombre'd'héliostats.
Ceci entrasse une augmentation sensible du coût de la centrale, car le prix de revient de la construction de telles centrales est déterminé en premier lieu par le prix de la construction des héliostats avec leur mécanismes d'asservissement et d'automation.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients susdits.
La présente invention vise à fournir une centrale électrique solaire qui pour une puissance d'entrée donnée de l'énergie solaire possède un rendement élevé de la transformation de l'énergie, serait d'un coût réduit d d'une haute fiabilité, grâce à l'augmentation de la concentration du rayonnement solaire sur le récepteur ainsi qu'à la diminution de la quantité d'héliostats.
Conformément à l'invention, la centrale électrique solaire comporte un champ d'héliostats orieEables,réfléchissant au moins une partie du rayonnement solaire sur au moins une partie d'un certain nombres degni-es de lumière, dans les sections de sortie desquels sont installés des récepteurs de rayonnements, disposés au moins sur une partie d'une tour et elle est caractérisée en ce que les guides de lumière sont disposés par rapport les uns aux autres sous des angles allant de 5 à 900 et présentent des angles d'ouverture allant de 5 à 45 , tandis que les angles entre les normales aux héliostats conjugués sont inférieurs ou égaux aux angles d'ouverture des guides de lumière, disposés au moins sur une partie de la longueur (de la hauteur) de la tour.
La réalisation proposée d'une centrale électrique solaire permet avec la terme quantité d'héliostats de faire accroître la concentration du rayonnement sur le récepteur en améliorant ainsi le rendement de la transformation de l'énergie solaire, ou bien, pour une concentration donnée du rayonnement sur le récepteur, elle permet de réduire la quantité d'héliostats compliqués et coûteux.
Il est avantageux de disposer les guides de lumière sur toute la longueur (la hauteur) de la tour et de disposer la tour verticalement, ou horizontalement dans le sens Ouest-EstO
La disposition des guides de lumière sur toute la longueur (la hauteur) de la tour 9 quelle que soit sa disposition verticale ou horizontale, améliore l'utilisation fonction.lelle de la tour et les caractéristiques en utilisation de la centrale électrique solaire grâce à la possibilité de réaliser les guides de lumière avec récepteurs de rayonnement en blocs d'un montage d'une réparation de la centrale par blocs, une telle technique
consistant à exécuter les guides de lumière avec récep
teurs respectifs en guide de lumibre-récepteurs, qui sont à
installer à l'état assemblé sur la tour.La disposition
horizontale de la tour réduit le cott de la construction
et facilite l'entretien des récepteurs de rayonnement.
La disposition des guides de lumière sur toute la longueur (la hauteur) de la tour 9 quelle que soit sa disposition verticale ou horizontale, améliore l'utilisation fonction.lelle de la tour et les caractéristiques en utilisation de la centrale électrique solaire grâce à la possibilité de réaliser les guides de lumière avec récepteurs de rayonnement en blocs d'un montage d'une réparation de la centrale par blocs, une telle technique
consistant à exécuter les guides de lumière avec récep
teurs respectifs en guide de lumibre-récepteurs, qui sont à
installer à l'état assemblé sur la tour.La disposition
horizontale de la tour réduit le cott de la construction
et facilite l'entretien des récepteurs de rayonnement.
Il est avantageux de réaliser les guides de lumière en
forme de cônes de captation ou de concentrateurs linéaires.
forme de cônes de captation ou de concentrateurs linéaires.
La réalisation des guides de lumière en forme de connes
de captation ou de concentrateurs linéaires permet d'amé-
liorer le rendement du guide de lumière en comparaison avec
les autres types de tels guides, coniques par exemple, grâce
à la réduction du nombre de réflexions de la lumière sur
les parois d'un cône de captation ou d'un concentrateur
linéaire, due au principe même de fonctionnement de tels
concentrateurs.
de captation ou de concentrateurs linéaires permet d'amé-
liorer le rendement du guide de lumière en comparaison avec
les autres types de tels guides, coniques par exemple, grâce
à la réduction du nombre de réflexions de la lumière sur
les parois d'un cône de captation ou d'un concentrateur
linéaire, due au principe même de fonctionnement de tels
concentrateurs.
L'utilisation de cones de captation et de concentrateurs
linéaires permet de réduire la précision d'asservissement
des héliostats, car l'écart des rayons des héliostats
par rapport à la "position de mire" dans les limites
de. l'angle d'ouverture selon le principe de fonctionne
ment des cônes de captation et des concentrateurs linéaires,
n'entraîne pas de réduction de la concentration du flux
lumineux arrivant au récepteur de rayonnement, ce
qui simplifie les exigences de la précision dBasservisse-
ment des héliostats et, de ce -fait, réduit leur cott
et améliore la fiabilité de fonctionnement de la centrale
électrique solaire.
linéaires permet de réduire la précision d'asservissement
des héliostats, car l'écart des rayons des héliostats
par rapport à la "position de mire" dans les limites
de. l'angle d'ouverture selon le principe de fonctionne
ment des cônes de captation et des concentrateurs linéaires,
n'entraîne pas de réduction de la concentration du flux
lumineux arrivant au récepteur de rayonnement, ce
qui simplifie les exigences de la précision dBasservisse-
ment des héliostats et, de ce -fait, réduit leur cott
et améliore la fiabilité de fonctionnement de la centrale
électrique solaire.
Il est préférable que les parois des concentrateurs
linéaires soient installées de façon à pouvoir pivoter réciproquement.
linéaires soient installées de façon à pouvoir pivoter réciproquement.
Ces parois des concentrateurs linéaires pouvant pivoter l'une vers l'autre, créent en se rapprochant un obstable à l'é- mission en retour du rayonnement en retour par les récepteurs de rayonnement en cas d'absence pour une courte durée de la radia tion solaire, en améliorant ainsi le rendement de la transfor- forme mation de l'énergie solaire.
Il est préférable que les sections de sortie des guides de lumière soient disposées sur une surface commune et que les récepteur de rayonnement soient dotés d'un mécanisme de déplacement.
Il est avantageux, que les surfaces de sortie des guides de lumière soient disposées sur un même plan et de réaliser le mécanisme de déplacement sous la forme d'un chariot installé sur des guides, les récepteurs étant fixés au chariot.
I1 est avantageux de disposer les surfaces de sortie des guides de lumière sur une surface cylindrique et de réaliser le mecanisme de déplacement sous la forme d'un cylindre installé sur un arbre tournant, les récepteurs de rayonnement étant fixés à ce cylindre.
La disposition des sections de sortie sur la mQme surface permet de disposer les récepteurs de rayonnement sur une surface identique, mais fixée au mécanisme de déplacement, ce qui permet au courus d'utilisation de la centrale électrique solaire de procéder au rem placement rapide d' un récepteur de rayonnement à réparer par un autre prêt pour la mise en servite, ce qui améliore la fiabilité de la centrale électrique solaire.
Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particu
lièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et
faite en se référant aux dessins donnés en annexe, dont
La fig. 1 est le schéma de principe d'une centrale électrique solaire avec une tour disposée horizontalement et des guides de lumière sous forme de concentrateurs linéaires selon 1 'invention.
lièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et
faite en se référant aux dessins donnés en annexe, dont
La fig. 1 est le schéma de principe d'une centrale électrique solaire avec une tour disposée horizontalement et des guides de lumière sous forme de concentrateurs linéaires selon 1 'invention.
La fig. 2 représente le schéma de principe d ' une centrale électrique solaire avec une disposition verticale de la tour et des guides de lumière réalisés sous forme de cônes de captation.
La fig. 3 représente les guides de lumière en concentrateurs linéaires avec un mécanisme de déplacement sous forme d'un cylindre tournant, ainsi que les parois des concentrateurs linéaires pouvant pivoter vers l'une à l'autre selon l'invention.
La fig. 4 représente les guides de lumière sous la forme de cônes de captation et un mécanisme de déplacement sous la forme d'un cylindre tournant, selon l'invention.
La fig. 5 représente les guides de lumière avec des faces de sortie disposées sur un plan commun et un mécanisme de déplacement réalisé sous forme d'un chariot, selon l'invention;
la figure 6 représente le schéma de passage des rayons lorsque le Soleil est bas (le matin et le soir) pour la cotise verticale représentée sur la fig. 1, selon l'invention;
la figure 7 représente le passage des rayons lorsque le soleil est haut (à midi), pour la coupe verticale représentée sur la fig. 1, selon l'invention.
la figure 6 représente le schéma de passage des rayons lorsque le Soleil est bas (le matin et le soir) pour la cotise verticale représentée sur la fig. 1, selon l'invention;
la figure 7 représente le passage des rayons lorsque le soleil est haut (à midi), pour la coupe verticale représentée sur la fig. 1, selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
La centrale électrique solaire, selon l'invention, se compose d'un champ d'héliostats orientés 1 (fig. 1 et 2) reliés optiquement à des guides de lumière 2, dans les sections de sortie desquels sont placés des récepteurs de rayonnement 3, qui transforment l'énergie solaire en.
La centrale électrique solaire, selon l'invention, se compose d'un champ d'héliostats orientés 1 (fig. 1 et 2) reliés optiquement à des guides de lumière 2, dans les sections de sortie desquels sont placés des récepteurs de rayonnement 3, qui transforment l'énergie solaire en.
énergie thermique ou électrique, par exemple à l'aide de photoconvertisseurs. Les guides de lumière 2 avec les ré- cepteurs de rayonnement 3 sont installés sur une fermetour 4 qui peut être disposé soit horizontalement dans le sens Ouest-Est, soit verticalement (fig. 2), les guides de lumière 2 étant disposés sur toute la longueur (la hauteur) de la tour 4, , ce qui améliore l'utilisation fonctionnelle de 1 surface de la tour 4.
Les héliostats 1 occupent un certain espace (champ) autour de la tour 4, ils peuvent alors être installes sur le flanc sud d'une montagne (colline) grave à quoi la compacité de leur disposition les uns par rapport aux autres, peut être améliorée,
Certaines parties des guides de lumière 3 sur la tour 4 sont éclairées séparément par des groupes isolés distincts (conjugués) d'héliostats 1. La part respective du champs d'héliostats, éclairant le secteur con jugulé de guides de lumière 22 est délimitée dans l'espace par les angles azimutaux t (les angles en plan de la centrale électrique solaire) et par les angles zénithaux
(3 (angles dans la section verticale), figures 1 et 2.
Certaines parties des guides de lumière 3 sur la tour 4 sont éclairées séparément par des groupes isolés distincts (conjugués) d'héliostats 1. La part respective du champs d'héliostats, éclairant le secteur con jugulé de guides de lumière 22 est délimitée dans l'espace par les angles azimutaux t (les angles en plan de la centrale électrique solaire) et par les angles zénithaux
(3 (angles dans la section verticale), figures 1 et 2.
Les guides de lumière 2 possèdent un angle d'ouverture qui détermine au cas limite la position du rayon extrême dans le guide de lumière 2. Tous les rayons passant sous un angle inférieur à l'angle d'ouverture γ atteignent la section de sortie du guide de lumière 2, puis arrivent récepteur de rayonnement 3
Tous les rayons passant sous un angle supérieur à l'angle d'ouverture y du guide de lumière 2 (fig. 2) n'arrivent pas à la section de sortie
ni au récepteur de rayonnement 3.
Tous les rayons passant sous un angle supérieur à l'angle d'ouverture y du guide de lumière 2 (fig. 2) n'arrivent pas à la section de sortie
ni au récepteur de rayonnement 3.
Les guides de lumière 2, selon l'invention, possèdent des angles d'ouverture allant de 5 à 450.
Les guides de lumière peuvent être exécutés scus la forme de conoen-
trateurs linéaires 2-1 (fig. 3) ou de cônes de captation 2-2 (fig. 4).
trateurs linéaires 2-1 (fig. 3) ou de cônes de captation 2-2 (fig. 4).
Les guides de lumière 2 sont disposés sur la tour 4 de façon à
ce qu'ils soient inclinés les uns vers les autres sous des angles
allant de 5 à 900 (ce sont les angles ss entre les plans de symétrie
pour les concentrateurs linéaires 2-1 ou les axes centraux pour les
cônes de captation 2-2).
ce qu'ils soient inclinés les uns vers les autres sous des angles
allant de 5 à 900 (ce sont les angles ss entre les plans de symétrie
pour les concentrateurs linéaires 2-1 ou les axes centraux pour les
cônes de captation 2-2).
Les concentrateurs linéaires 2-1 et les cônes de captation 2-2
peuvent avoir un profil identique en section trnnsversale,mais les
concentrateurs linéaires 2-1 sont des- concentrateurs en rigoles avec un plan
de symétrie. Les sections de sortie des concentrateurs linéaires 2-1 se
présentent en forme de bande, les récepteurs de rayonnement 3 des
concentrateurs linéaires 2-1 sont également réalisés sous la forme
de bandes dont la largeur est égale à celle de la section de sortie
des conoentrateurs linéaires 2-1.
peuvent avoir un profil identique en section trnnsversale,mais les
concentrateurs linéaires 2-1 sont des- concentrateurs en rigoles avec un plan
de symétrie. Les sections de sortie des concentrateurs linéaires 2-1 se
présentent en forme de bande, les récepteurs de rayonnement 3 des
concentrateurs linéaires 2-1 sont également réalisés sous la forme
de bandes dont la largeur est égale à celle de la section de sortie
des conoentrateurs linéaires 2-1.
Les surfaces intérieures des concentrateurs linéaires 2-1 et des
cônes de captation 2-2 possèdent un revetement miroir réflecteur à
coefficient de réflexion élevé de la lumière solaire.
cônes de captation 2-2 possèdent un revetement miroir réflecteur à
coefficient de réflexion élevé de la lumière solaire.
Les concentrateurs linéaires 2-1 (fig. 3) sont installés sur
une tour 4 et les parois des concentrateurs linéaires peuvent pivoter
les unes vers les autres de façon à pouvoir se toucher dans le
plan de symétrie du concentrateur linéaire 2-1, en réduisant le
rayonnement en retour du récepteurde rayonnement 3 en cas d'absence
de la radiation solaire pour une courte durée.
une tour 4 et les parois des concentrateurs linéaires peuvent pivoter
les unes vers les autres de façon à pouvoir se toucher dans le
plan de symétrie du concentrateur linéaire 2-1, en réduisant le
rayonnement en retour du récepteurde rayonnement 3 en cas d'absence
de la radiation solaire pour une courte durée.
Les cônes de captation 2-2 (fig. 4) sont des- concentrateurs formes par la rotation des parois da profil de la section -transversale
autour de l'axe central c'est pourquoi la surface de sortie d'un cône
de captation 2-2 est un cercle et les récepteurs de rayonnement 3
associés aux cônes de captation 2-2 ont un profil circulaire à diamètre
égal à la section de sortie.
autour de l'axe central c'est pourquoi la surface de sortie d'un cône
de captation 2-2 est un cercle et les récepteurs de rayonnement 3
associés aux cônes de captation 2-2 ont un profil circulaire à diamètre
égal à la section de sortie.
Pour faire accroître le facteur de remplissage de la surface
éclairée par les héliostats 1, les sections de sortie des cônes de captation 2-2 peuvent être réalisées hexagonales (fig. 4).
éclairée par les héliostats 1, les sections de sortie des cônes de captation 2-2 peuvent être réalisées hexagonales (fig. 4).
La figure 5 représente la section transversale d'une centrale électrique solaire selon la figure 1, et le schéma de passage des rayons fait voir que dans ce cas les groupes (les rangées) d'héliostats 1 envoient le rayonnement vers le groupe de guides de lumière 2.
Les figures 6 et 7 représentent le schéma de passage des rayons lorsque le soleil est bas (figo 6) ou haut (fig. 7) par rapport à la ligne de l'horizon.
Pour un fonctionnement normal de la centrale solaire, il est nécessaire quelles angles α1, 9 & 2 entre les normales #1 1 et a aux héliostats 1-1 et 1-2 soient infé rieurs ou égaux aux angles d'ouverture g des guides de lumière 2;
Les concentrateurs linéaires 2-1 et les cônes de captation 2-2 sont placées sur autour de manière que leurs sections de sortie se si- tuent sur des surfaces communes 9 par exemple @ planes (fig. 5) ou cylindrique (figures 3, 4).
Les concentrateurs linéaires 2-1 et les cônes de captation 2-2 sont placées sur autour de manière que leurs sections de sortie se si- tuent sur des surfaces communes 9 par exemple @ planes (fig. 5) ou cylindrique (figures 3, 4).
Les récepteurs de rayonnement 3 sont installés sur des mécanismes de déplacement0 En cas de disposition des surfaces de sortie sur un plan (fig. 5) le mécanisme de déplacement est un chariot 5 installé sur des guides recez tilignes 6. Sur le chariot 5 sont fixés deux groupes de récepteurs de rayonnement 3. un groupe qui se situe près des sections de sortie des guides 4e lumière 29 c'est-à-dire dans la zone de travail et ces récepteurs qui transforment l'énergie solaire, tandis que l'autre groupe se situe en déhors dc la zone de travail et à ce moment on pcut ef- fectuer les travaux de maintenance et de réparation nécessaires de ces récepteurs.
Les sections de sortie des guides de lumière 2 peuvent se situer sur une surface cylindrique commune (fig. 3 et 4), le mécanisme de déplacement peut alors se présenter sous la forme d'un cylindre 7 fixé sur un arbre rotatif 8, les récepteurs de rayonnement 3 étant installés sur un cylindre tournant 7. Une partie des récepteurs de rayonnement 3 se situe alors dans la zone de travail, près des sections de sortie des guides de lumière 2, tandis qu'une autre partie se situe en déhors de la zone de travail, ce qui permet, lorsque la centrale électrique solaire est en service, d'ef- fectuer les travaux de maintenance et de réparation des récepteurs de rayonnement 3 se sinuant au moment donné en dehors de la zone de travail.
Le fonctionnement de la centrale électrique solaire consiste en ce qui suit.
Les héliostats 1 (fig. 1 et 2) sont orientés en permanence vers le Soleil au moyen d'une commande automatique de façon que le rayonnement qu'ils reflètent arrive aux guides de lumière 2 montés sur la tour 4. Le r.ayonnement qui yui arrive aux guides de lumière 2 (cones -. de captation ou concentrateurs linéaires ) est réfléchi Bar le revêtement miroir interne des parois du guide de lumière 2, se propage vers la section de sortie des guides de lumière 2 et arrive aux récepteurs de rayonnement 3.Les récepteurs de rayonnement 3 transforment l'énergie solaire en énergie thermique, par exemple, en produisant la vapeur, pour les centrales électriques solaires avec un cycle de transformation dynamique, ou transforment le rayonnement solaire en énergie électrique à l'aide de photoconvertisseurs, une partie de l'énergie solaire est alors également transformée en chaleur et ré- chauffe un caloporteur liquide, qui-maintient la températuredes photoconvertisseurs au niveau requis.
Les récepteurs de rayonnement 3 sont disposés sur toute la longueur de la tour 4, ce qui permet d'utiliser d'une façon plus rationnelle sa surface. Les récepteurs de rayonnement 3 forment avec les guides de lumière 2 des blocs isolés montés sur toute la longueur, ce qui simplifie le montage de la centrale électrique solaire et son exploitation.
La tour 4 rC peut être disposée horizontalement (fig. 1) dans le sens Ouest Ests Une telle disposition permet de placer les héliostats sur le flanc sud d'un dénivellement (colline, montagne, remblai), ce qui permet d'améliorer la compacité de disposition des héliostats 1 et de mieux utiliser la surface des terrains. En cas d'une disposition horizontale de la tour 4, son entretien est simplifié et le prix de revient de sa oonstruction diminue.
La tour peut être disposée verticalement (fig. 2), alors les héliostats l peuvent être disposés sur un terrain plan autour de la tour 4 en éclairant les guides de lumière 2, disposés sur toute sa hauteur, les héliostats 1 des rangs les plus proches éclairant les guides de lumière 2 inférieurs et leshéliostats éloignés éclairant ceux se trouvant près de l'extrémité supérieure de la tour 4.
Les guides de lumière 2 possèdent des angles d'ouverture allant de 50 a 450 et sont disposés les uns par rapport aux autres sous des angles allant de 50 à 900, ce qui assure l'utilisa- tion optimale des guides de lumière 2 et du champ d'héliostats 1.
Les guides de lumière 2 réalisés en forme de concen'crateurs linéaires 2-1 et de cônes de captation 2- 2 sont avantageusement réalisés avec des angles d'ouverture d'au moins 50 , car si cet angle est inférieur a 50 la quantité de matériaux nécessaire pour la fabrication des concentrateurs linéaires 2-1 et des cônes de captation 2-2 croit de même que la longueur du trajet parcouru par la lumière dans les guides de lumière, et le rendement optique de ces derniers diminue.
Les guides de lumière 2 possédant un angle d'ouverture supérieur à 450 ne concentrent pratiquement pas la lumière sur leur section de sortie.
La disposition des guides de lumière 2 les uns par rapport aux autres sous un angle ss inférieur å 50 n'est pas justifiable car elle ne permet pas d'utiliser à fond les possibilités des guides de lumière 2 à cause d'un recouvrement excessif inutile par les guides de lumière des mêmes flux de lumière réfléchis par les héliostats conjugués l, car les guides de lumière 2 possèdent des angles d'ouverture supérieurs à 50
Une disposition des guides de lumière 2 l'un par rapport à l'autre sous des angles ss supérieurs à 900 est aussi désavantageuse, car cette disposition doit correspondre à des angles d'ouverture depassant 450, ce qui, comme indiqué. plus haut, ne donne pas en pratique une augmentation de la concentration à la sortie du guide de lumière 2.
Une disposition des guides de lumière 2 l'un par rapport à l'autre sous des angles ss supérieurs à 900 est aussi désavantageuse, car cette disposition doit correspondre à des angles d'ouverture depassant 450, ce qui, comme indiqué. plus haut, ne donne pas en pratique une augmentation de la concentration à la sortie du guide de lumière 2.
Les héliostats 1 éclairent par groupes séparés (par rangées) les divers groupes (rangées) de guides de lumière 2 (fig*. 5).
Pour un fonctionnement normal de la centrale électrique solaire il faut que les angles α1, entre les normales n1 et n2 aux héliostats conjugués optiquement couplés (fig. 5 et 6) soient inférieurs ou égaux aux angles d'ouverture γ des guides de lumière 2. Ceci est mis en évidence par la figure 6, qui représente le schéma de fonctionnement des héliostats 1 lorsque le soleil est bas par rapport à la ligne d'horizon aux heures de l'aube.
Le rayonnement solaire tombe sur les héliostats 1 sous un angle t par rapport au plan de l'horizon, n1 et n2 sont les normales au plan des héliostats 1-1 et 1-2, # est l'angle entre la normale n3 à la section d'entrée du guide de lumière 2 et la direction du rayonnement partant de l'héliostat 1-1, α1 et α2 sont les angles entre la normale aux héliostats 1-1 et 1-2 et le plan de l'horizontal. L'angle entre la normale n4 à l'héliostat supérieur 1-1 et la direction du rayonnement réfléchi allant au guide de lumière 2 est égal à γ+# 2 et pour l'héliostat 1-2 il est égal à γ - #.
2
L'angle entre les normales R1 et n2 aux héliostats con jugués 1-1 et 1-2 (cést-àXdire les héliostats couplés optiquement au mEme guide de lumière 2 ou au méme groupe de guides de lumière 2) est égal à
L'angle entre les normales R1 et n2 aux héliostats con jugués 1-1 et 1-2 (cést-àXdire les héliostats couplés optiquement au mEme guide de lumière 2 ou au méme groupe de guides de lumière 2) est égal à
On peut montrer de la même manière que'lorsque le Soleil est à midi (fig. 7), 17angle entre les normales n1 et n2 aux héliostats 1-1 et 1-2 est égal à
Ainsi, on a montré que pour n'importe quelle position du Soleil les angles entre les normales n1 et R2 aux héliostats 1 conjugués extrêmes coopérants ne dépasse pas 1 'angle d'ouverture
Les considérations ci-dessus mettent en évidence que si l'écart entre la "position de mire" des héliostats 1 ne dépasse pas l'angle r des guides de lumière conju- gués 2, une telle erreur du système d'asservissement n'entraîne pas de pertes du flux lumineux et n'influe pas sur le fonctionnement de la centrale électrique solaire.
Les considérations ci-dessus mettent en évidence que si l'écart entre la "position de mire" des héliostats 1 ne dépasse pas l'angle r des guides de lumière conju- gués 2, une telle erreur du système d'asservissement n'entraîne pas de pertes du flux lumineux et n'influe pas sur le fonctionnement de la centrale électrique solaire.
La concentration de l'énergie solaire sur le récep- teur de rayonnement 3 est obtenue grace à la position des divers flux de lumière provenant des héliostats 1 et grâce à la réduction de la section de passage de lumière des guides de lumière 2, la concentration du rayonnement sur la section d'entrée d'un guide de lumière 2 étant proportionnelle au rapport
où S1 est l'aire de l'héliostat à numéro d'ordre i;
est l'aire de la section d'entrée du guide de lu
mière 2 dont le numéro d'ordre est j,
#,α est l'angle entre les normales n1 et na à la
surface des héliostats 1-1 et 1-2 et la direc
tion vers le Soleil9
N est le nombre d'héliostats 1-1, 1-2 envoyant leur
rayonnement vers les guides de lumière 2s
Z est la quantité de guides de lumière éclairés par
les héliostats conjugués 1-1 et 1-2,
# est l'angle entre la normale n3 à la section d'en
Urée du guide de lumière 2 et la direction vers
l'héliostat conjugué 1-1;;
Ri est le rendement optique des héliostats 1-18
La concentration sur le récepteur de rayonnement 3 du rayonnement d'un guide de lumière 2 est égale,
Pour un concentrateur linéaire 2-1, à
pour un cône de captation 2-2
ou R. est le rendement optique d'ure concentrateur linaire 2-1 ou du
3 cône de captation 2-2.
où S1 est l'aire de l'héliostat à numéro d'ordre i;
est l'aire de la section d'entrée du guide de lu
mière 2 dont le numéro d'ordre est j,
#,α est l'angle entre les normales n1 et na à la
surface des héliostats 1-1 et 1-2 et la direc
tion vers le Soleil9
N est le nombre d'héliostats 1-1, 1-2 envoyant leur
rayonnement vers les guides de lumière 2s
Z est la quantité de guides de lumière éclairés par
les héliostats conjugués 1-1 et 1-2,
# est l'angle entre la normale n3 à la section d'en
Urée du guide de lumière 2 et la direction vers
l'héliostat conjugué 1-1;;
Ri est le rendement optique des héliostats 1-18
La concentration sur le récepteur de rayonnement 3 du rayonnement d'un guide de lumière 2 est égale,
Pour un concentrateur linéaire 2-1, à
pour un cône de captation 2-2
ou R. est le rendement optique d'ure concentrateur linaire 2-1 ou du
3 cône de captation 2-2.
La concentration par le concentrateur linéaire 2-1 était déterminée comme égale
étant la section de sortie de la cale ( du cône
La concentration du rayonnement par le cône de captation donnée par le rapport
La concentration du rayonnement par le cône de captation donnée par le rapport
Les parois des concentrateurs linéaires 2-1 (fig.3)sont montées de manière à pouvoir pivoter l'une par rapport à l'autrs.
En cas d'une interruption pour une courte durée de l'insolation dues par exemple, à une variation de la nébu losité les parois des cales photoélectriques s'inclinant automatiquement les unes vers les autres. Elles reflètent alors en retour la chaleur irradiée par les récepteurs 3, ce qui permet de maintenir la température du caloporteur sur les récepteurs de rayonnement 3 et d'améliorer le rendement général de la transformation de l'énergie solaire par la centrale électrique.Le maintien de la température nécessaire sur les ré- cepteurs de rayonnement 3 au cours du cycle de travail de la centrale est particulièrement important pour les centrales fonctionnant à la vapeur, servant de caloporteur, pour les cycles dynamiques de transforma-tion de l'énergie.
Les récepteurs de rayonnement 3 sont installés sur des mécanismes de déplacement, ce qui permet de remplacer rapidement un récepteur de rayonnement 3 se trouvant dans les sections de sortie des guides de lumière 2 par un récepteur de rayonnement 3 prêt à fonctionner.
Dans la centrale électrique solaire les sections de sortie des guides de lumière 2 sont disposées sur une surface commune. Si cette surface est plane (fig. 5), le mécanisme de déplacement des récepteurs de rayonnement 3 peut se présenter sous la forme d'un chariot 5 installé sur des guides 6. Le déplacement du chariot 5 permet de faire entrer ou de sqrtir les récepteurs de rayonnement 3 de la zone de travail.
Si les surfaces de sortie des guides de lumière 2 sont disposées sur une surface cylindrique (fig. 3, 4), le mécanisme de déplacement se présente sous la forme d'un-cylindre 7, sur lequel sont fixés les récepteurs de.
rayonnement 3. En faisant pivoter le cylindre 7 autour de l'arbre tournant 8 on introduit ou sort les récepteurs de rayonnement de la zone de travail.
On peut effectuer sur les récepteurs de rayonnement 3 sortis de la zone de travail les travaux de réparation nécessaires.
Claims (9)
1.- Centrale électrique solaire comportant un champ d'héliostats (1) orientables réfléchissant au moins une partie du rayonnement solaire sur au moins une part de guides de lumière (2), dans les sections de sortie desquels sont installés des récepteurs de rayonnement (3), disposé au moins sur une partie d'une tour (4), caractérisée en ce que les guides de lumière (2) sont disposés les uns par rapport aux autres sous des angles allant de 50 à 900 et ont des angles d'ouverture allant de 50 a 45Q, tandis que les angles entre les normales aux héliostats conjugués (l) sont inférieurs ou égaux aux angles d'ouverture des guides de lumière (2), disposés au moins sur une partie de la longueur de la tour (4).
2.- Centrale électrique solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les guides de lumière (2) sont disposés sur toute la longueur de la tour (4).
3.- Centrale électrique solaire selon les revendications 1 et 2; caractérisée en ce que la tour (4) est dis- posée verticalement.
4.- Centrale électrique solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que la tour (4) est disposée horizontalement dans le sens Ouest-Est.
5 - Centrale électrique solaire selon la revendication 1,caractérisée en ce que les guides de lumière (2) sont réalisés en forme de concentrateurs linéaires (2-l).
6.- Centrale électrique solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les guides de lumière (2) sont réalisés sous forme de cônes de captation (2-2).
7.-Centrale électrique solaire selon la revendication 5, caractérisée an ce que les parois des concentrateurs linéaires (2-l) sont montées de façon à pouvoir pivoter en changeant leurs positions réciproques.
8.-Centrale électrique solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que les récepteurs de rayonnement (3) sont dotés d'un mécanisme de déplacement.
9. Centrale électrique solaire selon les revendications 5, 6, 8, c a r a c t é r i s é e en ce que les surfaces des guides de lumière (2) sont disposées sur une surface plane tandis que le mécanisme de déplacement est réalisé sous la forme d'un chariot (5) installé sur des guides (6), les récepteurs de rayonnement (3) étant fixés sur le chariot (5)0
lOo Centrale électrique solaire selon les revendications 5, 6, 8, c a r a c t é r i s é e en ce que les surfaces de sortie des guides de lumière (2) sont dis- posées sur une surface cylindrique tandis que le mécanisme de déplacement est réalisé sous la forme d'un cylindre (?) monté sur un arbre rotatif (8), les récepteurs de rayonnement (3) étant fixés sur ce cylindre Q7).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301017A FR2539851A1 (fr) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | Centrale electrique solaire a concentration d'energie solaire par un champ d'heliostats |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8301017A FR2539851A1 (fr) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | Centrale electrique solaire a concentration d'energie solaire par un champ d'heliostats |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2539851A1 true FR2539851A1 (fr) | 1984-07-27 |
| FR2539851B1 FR2539851B1 (fr) | 1985-05-24 |
Family
ID=9285217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8301017A Granted FR2539851A1 (fr) | 1983-01-24 | 1983-01-24 | Centrale electrique solaire a concentration d'energie solaire par un champ d'heliostats |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2539851A1 (fr) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010470A1 (fr) | 2001-07-23 | 2003-02-06 | Georg Ziemba | Procede pour la production de lumiere froide a partir de l'ensoleillement et centrale solaire |
| ES2312275A1 (es) * | 2007-06-07 | 2009-02-16 | Abengoa Solar New Technologies, S.A. | Planta de concentracion solar para produccion de vapor sobrecalentado. |
| NL2002529C2 (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-16 | Nem Bv | SOLAR RECEIVER HAVING BACK POSITIONED HEADER. |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4047517A (en) * | 1976-07-06 | 1977-09-13 | Arnberg B Thomas | Method and apparatus for receiving solar energy |
| US4136674A (en) * | 1977-07-28 | 1979-01-30 | A. L. Korr Associates, Inc. | System for solar radiation energy collection and conversion |
| FR2478280A1 (fr) * | 1980-03-14 | 1981-09-18 | Opthra Ste Civile | Installation pour capter et exploiter l'energie solaire |
| US4309079A (en) * | 1979-01-04 | 1982-01-05 | Holland Beecher J | All-day, all-year solar concentrator |
-
1983
- 1983-01-24 FR FR8301017A patent/FR2539851A1/fr active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4047517A (en) * | 1976-07-06 | 1977-09-13 | Arnberg B Thomas | Method and apparatus for receiving solar energy |
| US4136674A (en) * | 1977-07-28 | 1979-01-30 | A. L. Korr Associates, Inc. | System for solar radiation energy collection and conversion |
| US4309079A (en) * | 1979-01-04 | 1982-01-05 | Holland Beecher J | All-day, all-year solar concentrator |
| FR2478280A1 (fr) * | 1980-03-14 | 1981-09-18 | Opthra Ste Civile | Installation pour capter et exploiter l'energie solaire |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003010470A1 (fr) | 2001-07-23 | 2003-02-06 | Georg Ziemba | Procede pour la production de lumiere froide a partir de l'ensoleillement et centrale solaire |
| ES2312275A1 (es) * | 2007-06-07 | 2009-02-16 | Abengoa Solar New Technologies, S.A. | Planta de concentracion solar para produccion de vapor sobrecalentado. |
| NL2002529C2 (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-16 | Nem Bv | SOLAR RECEIVER HAVING BACK POSITIONED HEADER. |
| WO2010093235A3 (fr) * | 2009-02-13 | 2011-06-23 | Nem B.V. | Récepteur solaire comportant un collecteur positionné à l'arrière |
| US8984882B2 (en) | 2009-02-13 | 2015-03-24 | Nem Energy B.V. | Solar receiver having back positioned header |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2539851B1 (fr) | 1985-05-24 |
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