FR2923918A1 - ELETROMAGNETIC WAVE COLLECTION DEVICE - Google Patents
ELETROMAGNETIC WAVE COLLECTION DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- FR2923918A1 FR2923918A1 FR0759051A FR0759051A FR2923918A1 FR 2923918 A1 FR2923918 A1 FR 2923918A1 FR 0759051 A FR0759051 A FR 0759051A FR 0759051 A FR0759051 A FR 0759051A FR 2923918 A1 FR2923918 A1 FR 2923918A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- cos
- receiving surface
- electromagnetic wave
- collecting device
- sin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003518 caustics Substances 0.000 claims description 21
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 241001495496 Coprosma Species 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 241001581440 Astroides Species 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
- H01L31/0547—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means comprising light concentrating means of the reflecting type, e.g. parabolic mirrors, concentrators using total internal reflection
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
- F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/52—PV systems with concentrators
Abstract
La présente invention concerne un dispositif (10) collecteur d'ondes électromagnétiques. L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine de l'énergie solaire en tant que collecteur de rayons lumineux. Le dispositif (10) comporte un premier élément concentrateur présentant une surface réfléchissante (11), ladite surface réfléchissante (11) réfléchissant un ensemble d'ondes (9) provenant dudit émetteur et un second élément récepteur présentant une surface réceptrice d'ondes (12), ladite surface réceptrice (12) recevant les ondes réfléchies sur ladite surface réfléchissante (11). La surface réfléchissante (11 ) et la surface réceptrice (12) présentent une forme spécifique adaptée à une réception par ladite surface réceptrice (12) de l'ensemble d'ondes (9) provenant de l'émetteur quels que soient l'azimut et la hauteur dudit émetteur et sans modification de la position du concentrateur (11) ni du récepteur (12).The present invention relates to an electromagnetic wave collecting device (10). The invention finds a particularly interesting application in the field of solar energy as a light beam collector. The device (10) has a first concentrator element having a reflecting surface (11), said reflecting surface (11) reflecting a set of waves (9) from said transmitter and a second receiving element having a wave receiving surface (12). ), said receiving surface (12) receiving waves reflected on said reflecting surface (11). The reflecting surface (11) and the receiving surface (12) have a specific shape adapted to reception by said receiving surface (12) of the wave assembly (9) from the transmitter regardless of the azimuth and the height of said transmitter and without modifying the position of the concentrator (11) or the receiver (12).
Description
DISPOSITIF COLLECTEUR D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES ELECTROMAGNETIC WAVE COLLECTION DEVICE
La présente invention concerne un dispositif collecteur d'ondes électromagnétiques. L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine de l'énergie solaire en tant que collecteur de rayons lumineux. L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Pour estimer le potentiel de l'énergie solaire, il suffit de savoir que la totalité reçue sur la Terre en un peu moins d'une heure permettrait, si elle était récupérable en sa totalité, de répondre aux besoins énergétiques de l'humanité pendant un an. Autrement dit, l'énergie solaire reçue sur la surface du globe équivaut environ à 10 000 fois l'énergie consommée par l'ensemble de la population mondiale. Il suffirait donc de capter 0,01% de cette énergie pour réussir à se passer de l'énergie issue des modes de production à base de combustibles fossiles, filières émettant une grande partie des gaz à effet de serre. Le développement et l'intérêt actuel pour l'énergie solaire sont dus en partie à l'épuisement prévisible des énergies non renouvelables comme le pétrole, le gaz, le charbon, mais aussi aux souhaits de réduction de l'émission des gaz à effet de serre. L'énergie d'origine solaire peut être un complément très efficace aux autres énergies. L'énergie que nous recevons du soleil varie suivant les régions, en fonction de l'ensoleillement annuel de la région et de la latitude. Cette énergie reçue à la surface de la Terre, appelée flux solaire, doit être utilisée et transformée avec le meilleur rendement possible par un capteur solaire. On appelle capteur solaire tout dispositif apte à récupérer directement une partie plus ou moins importante de l'énergie issue du rayonnement solaire qui lui parvient, et à convertir cette énergie en une autre forme d'énergie utilisable par l'homme. The present invention relates to an electromagnetic wave collecting device. The invention finds a particularly interesting application in the field of solar energy as a light beam collector. Solar energy is the energy that the sun radiates, directly or diffusely through the atmosphere. To estimate the potential of solar energy, it is sufficient to know that the totality received on Earth in just under an hour would, if recoverable in its entirety, meet the energy needs of humanity during a year. In other words, the solar energy received on the surface of the globe is about 10,000 times the energy consumed by the entire world population. It would therefore be sufficient to capture 0.01% of this energy to succeed in dispensing energy from fossil fuel-based production methods, sectors that emit a large portion of greenhouse gases. The development and current interest in solar energy is due in part to the foreseeable depletion of non-renewable energies such as oil, gas, coal, but also to the desire to reduce the emission of greenhouse gases. tight. Solar energy can be a very effective complement to other energies. The energy we receive from the sun varies by region, depending on the region's annual sunshine and latitude. This energy received at the surface of the Earth, called solar flux, must be used and transformed with the best possible performance by a solar collector. A solar collector is any device capable of directly recovering a more or less important part of the energy obtained from the solar radiation that reaches it, and of converting this energy into another form of energy that can be used by humans.
Il existe deux types de capteurs solaires connus se distinguant par le type de transformation d'énergie qu'ils fournissent : les capteurs solaires thermiques et les capteurs solaires photoélectriques aussi appelés capteurs photovoltaïques. There are two types of known solar collectors distinguished by the type of energy transformation they provide: solar thermal collectors and photoelectric solar collectors also called photovoltaic collectors.
Le principe des capteurs solaires thermiques est de convertir l'énergie du rayonnement solaire en chaleur à l'aide de panneaux solaires, généralement de surfaces planes, et d'un système de circulation d'un fluide caloporteur pour transporter la chaleur absorbée par le fluide caloporteur vers un lieu de stockage. The principle of solar thermal collectors is to convert the energy of solar radiation into heat using solar panels, usually flat surfaces, and a circulation system of a heat transfer fluid to transport the heat absorbed by the fluid coolant to a storage place.
Les capteurs solaires photovoltaïques comportent un panneau, généralement de surface plane, dans lequel sont intégrées des cellules photovoltaïques qui convertissent l'énergie du rayonnement solaire en électricité. Les cellules photovoltaïques sont des cellules fragiles qu'il est nécessaire d'encapsuler dans les panneaux solaires afin de les protéger des chocs et de l'humidité. Quel que soit le type de capteurs, la production d'énergie électrique ou thermique de ces dispositifs varie en fonction de la position du soleil dans la journée. Les rayons solaires sont rarement captés à leur maximum d'intensité, sauf lors d'un bref instant, lorsque la position du soleil est à son zénith dans le plan du méridien du lieu. Les mouvements apparents du soleil dans la journée et selon la date dans l'année, impliquent que l'azimut et la hauteur des rayons du soleil par rapport au capteur solaire évoluent en permanence. Le rendement de ces dispositifs, en particulier s'ils sont plans, diminue fortement lorsque la date s'éloigne de celle des équinoxes. De façon connue, afin d'augmenter le rendement de ces capteurs, des dispositifs ont été développés de façon à concentrer l'énergie solaire de façon beaucoup plus importante. Ces dispositifs sont appelés capteurs à concentration solaire ou collecteurs solaires. Les collecteurs solaires sont Solar photovoltaic collectors comprise a panel, generally of flat surface, in which photovoltaic cells are integrated which convert the energy of solar radiation into electricity. Photovoltaic cells are fragile cells that need to be encapsulated in solar panels to protect them from shocks and moisture. Whatever the type of sensors, the production of electrical or thermal energy of these devices varies according to the position of the sun during the day. Solar rays are rarely captured at their maximum intensity, except for a brief moment, when the position of the sun is at its zenith in the plane of the meridian of the place. The apparent movements of the sun in the day and according to the date in the year, imply that the azimuth and the height of the sun's rays relative to the solar collector evolve permanently. The efficiency of these devices, especially if they are flat, decreases sharply when the date moves away from that of the equinoxes. In a known manner, in order to increase the efficiency of these sensors, devices have been developed so as to concentrate the solar energy much more significantly. These devices are called solar concentration sensors or solar collectors. Solar collectors are
généralement utilisés dans des centrales solaires pour la production d'électricité solaire à plus grande échelle. La production d'électricité solaire dans les centrales solaires suit le même principe que les autres transformations de chaleur en électricité (centrales thermiques, centrales nucléaires, ...). On transforme la chaleur en énergie mécanique par l'intermédiaire d'un gaz porté à haute température et haute pression qui fait tourner une turbine entraînant un alternateur. Pour que le système ait un bon rendement, il est indispensable d'obtenir des hautes températures pour chauffer suffisamment le gaz. Aujourd'hui, les capteurs solaires ne permettent pas d'atteindre de telles températures. Pour améliorer le rendement, le principe d'une centrale solaire consiste aujourd'hui à concentrer les rayons solaires vers un point à l'aide d'un collecteur solaire comprenant notamment une multitude de panneaux mobiles appelés héliostats. typically used in solar power plants for solar power generation on a larger scale. The production of solar electricity in solar power plants follows the same principle as other heat transformations into electricity (thermal power stations, nuclear power plants, etc.). The heat is converted into mechanical energy by means of a gas carried at high temperature and high pressure which rotates a turbine driving an alternator. For the system to have a good performance, it is essential to obtain high temperatures to sufficiently heat the gas. Today, solar collectors do not allow to reach such temperatures. To improve the efficiency, the principle of a solar power station today consists of concentrating the solar rays to a point using a solar collector including a multitude of mobile panels called heliostats.
Les centrales solaires sont classées selon la méthode utilisée par les collecteurs solaires pour focaliser les rayons solaires. Dans les centrales dites à collecteurs cylindro-paraboliques, une surface réfléchissante ou un réflecteur, de forme cylindro-parabolique, concentre les rayons solaires sur un tube horizontal, dans lequel circule un fluide caloporteur qui sert à transporter la chaleur vers la centrale solaire. Pour être efficace durant toute une année, le réflecteur tourne autour d'un axe horizontal ce qui permet de capter le maximum de rayons solaires quelle que soit l'inclinaison du soleil durant les différentes périodes de l'année. En revanche, pour une date donnée dans l'année, ce système ne permet pas de capter le maximum du flux solaire disponible tout au long de la journée. Dans une centrale à collecteur parabolique, les réflecteurs sont situés sur un paraboloïde de grande dimension. Les rayons du soleil sont concentrés sur le foyer du paraboloïde, où se trouve un dispositif permettant de convertir l'énergie solaire ainsi concentrée en énergie électrique. Dans un collecteur parabolique, les rayons solaires sont concentrés à leur maximum d'intensité Solar power plants are classified according to the method used by solar collectors to focus the sun's rays. In so-called cylindro-parabolic collector plants, a reflective surface or reflector, of cylindro-parabolic shape, concentrates the solar rays on a horizontal tube, in which circulates a heat transfer fluid which is used to transport the heat towards the solar power station. To be effective for a whole year, the reflector rotates around a horizontal axis which allows to capture the maximum of solar rays regardless of the inclination of the sun during different periods of the year. However, for a given date in the year, this system does not capture the maximum solar flux available throughout the day. In a parabolic collector plant, the reflectors are located on a large paraboloid. The sun's rays are concentrated on the focal point of the dish, where there is a device to convert the solar energy thus concentrated into electrical energy. In a parabolic collector, the sun's rays are concentrated to their maximum intensity
seulement lorsque les rayons sont parallèles à l'axe dudit paraboloïde, c'est-à-dire lorsque le soleil est à son zénith en passant dans le plan méridien du lieu. Lorsque le soleil n'est pas dans cette position, les rayons ne sont plus parallèles à l'axe du paraboloïde ; le paraboloïde ne concentre plus les rayons sur un point, le rendement de ces dispositifs diminue alors considérablement. Pour remédier à cette perte de rendement, lorsque le soleil n'est pas à son zénith, les collecteurs paraboliques de ces centrales sont orientables à l'aide d'un mécanisme complexe permettant de suivre les mouvements en temps réel du soleil, en fonction de sa hauteur et de son azimut. only when the rays are parallel to the axis of said paraboloid, that is to say when the sun is at its zenith passing in the meridian plane of the place. When the sun is not in this position, the rays are no longer parallel to the axis of the paraboloid; the paraboloid no longer concentrates the rays on a point, the yield of these devices then decreases considerably. To remedy this loss of efficiency, when the sun is not at its zenith, the parabolic collectors of these power stations can be steered using a complex mechanism allowing to follow the movements in real time of the sun, according to its height and its azimuth.
Dans une centrale à miroirs de Fresnel, le miroir parabolique global ou les miroirs incurvés l'approximant, sont remplacés par des bandes de petits miroirs plans inclinables, disposées parallèlement au sol. Chacun de ces petits miroirs est incliné de façon spécifique pour suivre les mouvements du soleil et faire en sorte que les rayons réfléchis convergent vers le récepteur à tout moment. Il existe également des centrales à miroirs de Fresnel disposés parallèlement au sol associés à un récepteur mobile se déplaçant pour recevoir à tout moment les rayons réfléchis convergents. Une dernière solution consiste à remplacer les miroirs de Fresnel par des lentilles de Fresnel. Cependant, le problème lié au suivi des mouvements du soleil est de même nature que précédemment. Ainsi, afin d'obtenir les meilleurs rendements possibles, les collecteurs solaires actuels doivent être inclinables pour suivre en permanence le positionnement du soleil en fonction de l'heure dans la journée et de la date dans l'année. Il existe des collecteurs qui sont inclinables suivant un ou deux axes de rotation; dans les systèmes les plus complexes, les deux axes de rotation peuvent être motorisés. Pour optimiser au maximum le rendement des collecteurs solaires, il est alors indispensable de prévoir un dispositif contrôlant en temps réel le positionnement suivant l'axe horizontal et l'axe vertical du collecteur solaire. In a Fresnel mirror plant, the global parabolic mirror or the curved mirrors approximating it, are replaced by strips of small flat tilting mirrors, arranged parallel to the ground. Each of these small mirrors is tilted specifically to follow the movements of the sun and to ensure that the reflected rays converge to the receiver at all times. There are also Fresnel mirror plants arranged parallel to the ground associated with a mobile receiver moving to receive convergent reflected rays at all times. A final solution is to replace the Fresnel mirrors with Fresnel lenses. However, the problem of tracking the movements of the sun is of the same nature as before. Thus, in order to obtain the best possible yields, the current solar collectors must be reclining to constantly monitor the positioning of the sun according to the time of day and the date in the year. There are manifolds that are tilting along one or two axes of rotation; in the most complex systems, the two axes of rotation can be motorized. To optimize the efficiency of the solar collectors, it is then essential to provide a device controlling in real time the positioning along the horizontal axis and the vertical axis of the solar collector.
Un tel dispositif de positionnement nécessite une grande précision des Such a positioning device requires a great precision of the
moteurs, un pilotage assisté par ordinateur en temps réel et implique une consommation d'énergie et un coût de maintenance non négligeables. En conséquence, les solutions présentées ci-dessus présentent certaines difficultés de rentabilité et de mise en oeuvre pour être utilisées et développées à grande échelle. En effet, ces dispositifs sont relativement coûteux du fait de leur complexité de paramétrage, de l'association de moteurs électriques précis et de la nécessité de disposer de grands espaces ensoleillés pour disposer d'un rendement relativement intéressant. Dans ce contexte, l'invention vise à fournir un collecteur d'ondes électromagnétiques, en particulier solaires, permettant de s'affranchir des problèmes qui viennent d'être exposés et notamment de l'utilisation d'un mécanisme complexe d'orientation du collecteur. A cet effet, l'invention propose un dispositif collecteur d'ondes électromagnétiques apte à recevoir des ondes provenant d'un émetteur comportant : - un premier élément concentrateur présentant une surface réfléchissante ou une surface réfringente d'ondes, ladite surface réfléchissante ou réfringente réfléchissant ou réfractant un ensemble d'ondes provenant dudit émetteur ; - un second élément récepteur présentant une surface réceptrice d'ondes, ladite surface réceptrice recevant les ondes réfléchies sur ladite surface réfléchissante ou réfractées par ladite surface réfringente ; ledit dispositif étant caractérisé en ce que ladite surface réfléchissante ou réfringente et ladite surface réceptrice présentent une forme adaptée à une réception par ladite surface réceptrice dudit ensemble d'ondes provenant dudit émetteur quels que soient l'azimut et la hauteur dudit émetteur et sans modification de la position dudit concentrateur et dudit récepteur. On désigne par le terme collecteur d'ondes , ou collecteur , l'ensemble du dispositif formé par un concentrateur comprenant une surface motors, real-time computer-aided steering and involves significant energy consumption and maintenance costs. Consequently, the solutions presented above have certain difficulties of profitability and implementation to be used and developed on a large scale. Indeed, these devices are relatively expensive because of their complexity of parameterization, the association of precise electric motors and the need to have large sunny spaces to have a relatively interesting performance. In this context, the invention aims to provide a collector of electromagnetic waves, in particular solar, to overcome the problems that have just been exposed and in particular the use of a complex mechanism of orientation of the collector . To this end, the invention proposes an electromagnetic wave collecting device capable of receiving waves from an emitter comprising: a first concentrator element having a reflective surface or a refractive wave surface, said reflective or refractive reflecting surface or refracting a set of waves from said transmitter; a second receiver element having a wave receiving surface, said receiving surface receiving the waves reflected on said reflective surface or refracted by said refracting surface; said device being characterized in that said reflective or refracting surface and said receiving surface have a shape adapted to reception by said receiving surface of said set of waves from said transmitter regardless of azimuth and height of said transmitter and without modification of the position of said concentrator and said receiver. The term "wave collector" or "collector" denotes the entire device formed by a concentrator comprising a surface
réfléchissante de type miroir ou une surface réfringente servant à concentrer l'énergie, et par un récepteur d'ondes ou récepteur ; ledit récepteur comprend une surface réceptrice dont la forme est directement liée à celle du concentrateur. Le collecteur comporte en outre un dispositif convertisseur transformant l'énergie des ondes perçues en une autre forme d'énergie utilisable par l'homme. Ledit convertisseur est par exemple, pour des ondes solaires, un dispositif comportant une pluralité de cellules photovoltaïques. Grâce à l'invention, en particulier dans le cas des ondes solaires, il est possible de concentrer la plus grande partie des rayons solaires réfléchis quels que soient l'azimut et la hauteur du soleil, tout en gardant le dispositif collecteur d'ondes fixe ; pour cela il est nécessaire de disposer ledit dispositif collecteur d'ondes de sorte que le plan de symétrie du collecteur d'ondes coïncide avec le plan méridien du lieu. Ainsi, quels que soient la hauteur et l'azimut du soleil, le concentrateur concentre sur le récepteur les rayons lumineux reçus en un point unique de convergence ou sur une zone étroite de convergence autour du point de rebroussement de la caustique des rayons réfléchis. Le point de convergence ou la zone de convergence se déplacent sur le récepteur, en fonction de l'azimut et de la hauteur du soleil. Sur le récepteur est installé le convertisseur, dispositif thermique ou photovoltaïque, permettant ainsi de récupérer et de transformer le maximum de l'énergie solaire reçue par le concentrateur. Le collecteur d'ondes selon l'invention peut comporter, en plus des caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le concentrateur présente une surface réfléchissante fixe engendrée par une courbe dont une développoïde présente quels que soient l'azimut et la hauteur dudit émetteur, un point de rebroussement ou une zone très restreinte de convergence correspondant au sommet d'une caustique et reflecting mirror or a refracting surface for concentrating energy, and a wave receiver or receiver; said receiver comprises a receiving surface whose shape is directly related to that of the concentrator. The collector further comprises a converter device transforming the energy of the perceived waves into another form of energy usable by man. Said converter is for example, for solar waves, a device comprising a plurality of photovoltaic cells. Thanks to the invention, especially in the case of solar waves, it is possible to concentrate most of the sunlight reflected regardless of the azimuth and the height of the sun, while keeping the fixed wave collector device ; for this it is necessary to have said wave collector device so that the plane of symmetry of the wave collector coincides with the meridian plane of the place. Thus, irrespective of the height and azimuth of the sun, the concentrator concentrates on the receiver the light rays received at a single convergence point or on a narrow convergence zone around the cusp point of the caustic of the reflected rays. The convergence point or the convergence zone moves on the receiver, according to the azimuth and the height of the sun. On the receiver is installed the converter, thermal device or photovoltaic, thus allowing to recover and transform the maximum of the solar energy received by the concentrator. The wave collector according to the invention may comprise, in addition to the main characteristics which have just been mentioned in the preceding paragraph, one or more of the following characteristics, considered individually or in any technically possible combination: the concentrator has a fixed reflective surface generated by a curve of which a developoid presents whatever the azimuth and the height of said emitter, a cusp point or a very restricted zone of convergence corresponding to the top of a caustic and
ledit récepteur présente une surface réceptrice engendrée par le lieu de déplacement dudit point de rebroussement ou de ladite zone de convergence de ladite caustique ; - les ondes électromagnétiques sont des ondes lumineuses, notamment des rayons lumineux provenant du soleil ; - la surface réfléchissante dudit concentrateur présente une concavité verticale et horizontale identique hypocycloïdale et ladite surface réceptrice dudit récepteur présente une concavité verticale complémentaire, lieu du déplacement dudit point de rebroussement de la caustique ; - la surface réfléchissante dudit concentrateur présente une concavité verticale et horizontale identique deltoïdale et ladite surface réceptrice présente une concavité verticale complémentaire épicycloïdale à trois rebroussements ; - la géométrie de ladite surface réfléchissante dudit concentrateur est définie par les équations paramétriques suivantes dont les coordonnées cartésiennes sont : x = r*[2*Sin(t) - Sin(2*t) + (2*Cos(v) + Cos(2*v) + 1,5)*Cos(t/2)] ; y = r*[-(2*Cos(t) + Cos(2*t) + 1 + (2*Cos(v) + Cos(2*v) + 1,5)*Sin(t/2))] ; z = r*[-(2*Sin(v) ù Sin(2*v) ù a)] ; où t est une variable exprimée en radians ; v est une variable exprimée en radians ; r est un paramètre du deltoïde variable ; a est une constante ; et la géométrie de ladite surface réceptrice est définie par les équations paramétriques suivantes dont les coordonnées cartésiennes sont : x = r*[2*Sin(t) - Sin(2*t) - (4*Cos(v/2) + Cos(2*v) ù 0,5)*Cos(t/2)] ; y = r*[-(2*Cos(t) + Cos(2*t) + 1 - (4*Cos(v/2) + Cos(2*v) ù 0,5)*Sin(t/2))] ; said receiver has a receiving surface generated by the locus of displacement of said cusp point or said convergence zone of said caustic; - The electromagnetic waves are light waves, including light rays from the sun; the reflecting surface of said concentrator has an identical hypocycloidal horizontal and vertical concavity and said receiving surface of said receiver has a complementary vertical concavity, the place of displacement of said cusp point of the caustic; the reflecting surface of said concentrator has an identical deltoidal horizontal and vertical concavity and said receiving surface has a three-reversing epicycloidal vertical concavity; the geometry of said reflective surface of said concentrator is defined by the following parametric equations whose Cartesian coordinates are: x = r * [2 * Sin (t) - Sin (2 * t) + (2 * Cos (v) + Cos (2 * v) + 1.5) * Cos (t / 2)]; y = r * [- (2 * Cos (t) + Cos (2 * t) + 1 + (2 * Cos (v) + Cos (2 * v) + 1,5) * Sin (t / 2)) ]; z = r * [- (2 * Sin (v) where Sin (2 * v) ù a)]; where t is a variable expressed in radians; v is a variable expressed in radians; r is a parameter of the deltoid variable; a is a constant; and the geometry of said receiving surface is defined by the following parametric equations whose Cartesian coordinates are: x = r * [2 * Sin (t) - Sin (2 * t) - (4 * Cos (v / 2) + Cos (2 * v) ù 0.5) * Cos (t / 2)]; y = r * [- (2 * Cos (t) + Cos (2 * t) + 1 - (4 * Cos (v / 2) + Cos (2 * v) ù 0.5) * Sin (t / 2) ))];
z = r*[-(4*Sin(v/2) + Sin(2*v) û a)] ; où t est une variable exprimée en radians ; v est une variable exprimée en radians ; r est un paramètre du deltoïde variable ; a est une constante ; - chaque coupe horizontale de ladite surface réfléchissante définit une courbe, appelée courbe horizontale, les courbes engendrées par chaque coupe horizontale étant identiques ; - chaque courbe épicycloïde d'un plan vertical de ladite surface réceptrice est perpendiculaire à chacune des courbes horizontales deltoïdes de la surface réfléchissante ; - le dispositif collecteur d'ondes comporte un convertisseur transformant l'énergie concentrée sur ladite surface réceptrice en énergie thermique ou électrique, ledit convertisseur étant disposé sur ladite surface réceptrice ; - le convertisseur comprend une pluralité de capteurs photovoltaïques ou thermiques ; - lesdits capteurs photovoltaïques ou thermiques sont montés sur un support mobile ; - le collecteur d'ondes comporte trois surfaces réfléchissantes disposées selon un angle de 120 degrés entre chaque surface réfléchissante ; à chacune desdites surfaces réfléchissantes est associée une surface réceptrice ; - le plan de pose dudit dispositif collecteur est incliné suivant un angle 13 par rapport à un plan horizontal de référence ; - l'angle 13 est défini par l'équation : (3=53,44ûc; où 13 est exprimé en degrés ; z = r * [- (4 * Sin (v / 2) + Sin (2 * v) - (a)]; where t is a variable expressed in radians; v is a variable expressed in radians; r is a parameter of the deltoid variable; a is a constant; each horizontal section of said reflecting surface defines a curve, called a horizontal curve, the curves generated by each horizontal section being identical; each epicyclic curve of a vertical plane of said receiving surface is perpendicular to each of the deltoid horizontal curves of the reflecting surface; the wave collector device comprises a converter transforming the concentrated energy on said receiving surface into thermal or electrical energy, said converter being disposed on said receiving surface; the converter comprises a plurality of photovoltaic or thermal sensors; said photovoltaic or thermal sensors are mounted on a mobile support; the wave collector comprises three reflecting surfaces arranged at an angle of 120 degrees between each reflecting surface; each of said reflecting surfaces is associated with a receiving surface; - The laying plan of said collector device is inclined at an angle 13 relative to a reference horizontal plane; angle 13 is defined by the equation: (3 = 53.44 ° C, where 13 is expressed in degrees;
1 est une variable, correspondant à la latitude du lieu, exprimée en degrés. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 représente un schéma de principe en coupe verticale du collecteur d'ondes de type doublement deltoïdal, suivant l'invention ; - la figure 2 représente une vue filaire du dispositif collecteur d'ondes de type doublement deltoïdal, suivant l'invention ; -la figure 3 représente un exemple de réalisation de bâtis rigides constituant le récepteur et servant de support à la surface réceptrice. Dans toutes les figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence. Les notions de direction et de position, de type "horizontal", "vertical",... sont mentionnées dans des conditions classiques de disposition des différents éléments concernés lorsqu'ils sont effectivement mis en place dans un dispositif collecteur d'ondes. La figure 1 illustre le principe de fonctionnement d'un dispositif collecteur d'ondes 10, de type doublement deltoïdal, suivant l'invention. Le dispositif 10 est représenté en coupe dans un plan vertical. Ledit dispositif 10 est composé d'une surface réfléchissante 11 telle qu'un miroir et d'une surface réceptrice 12 sur laquelle on peut disposer par exemple des capteurs photovoltaïques pour la transformation de l'énergie solaire. La surface réfléchissante 11 est positionnée le long d'un plan vertical perpendiculaire au plan de coupe, et orientée de façon à pouvoir capter des ondes émises 9 par un émetteur ; la surface réfléchissante 11 présente une concavité particulière de type deltoïde. Pour une position de l'émetteur d'ondes, les ondes 9 se réfléchissent sur la concavité deltoïdale de la surface réfléchissante 11 en formant une caustique 16 de forme astroïdale. Lorsque les ondes 9 arrivent perpendiculairement à la concavité deltoïdale, les 1 is a variable, corresponding to the latitude of the place, expressed in degrees. Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended figures, among which: FIG. 1 represents a schematic diagram in vertical section of the doubly deltoidal wave collector according to the invention; FIG. 2 represents a wired view of the doubly deltoidal wave collector device according to the invention; FIG. 3 represents an exemplary embodiment of rigid frames constituting the receiver and serving as a support for the receiving surface. In all the figures, the common elements bear the same reference numbers. The concepts of direction and position, of the "horizontal", "vertical", ... type are mentioned in conventional conditions of disposition of the various elements concerned when they are actually put in place in a wave collector device. FIG. 1 illustrates the operating principle of a wave collector device 10, of double deltoidal type, according to the invention. The device 10 is shown in section in a vertical plane. Said device 10 is composed of a reflecting surface 11 such as a mirror and a receiving surface 12 on which photovoltaic sensors for the transformation of solar energy can be arranged for example. The reflecting surface 11 is positioned along a vertical plane perpendicular to the plane of section, and oriented so as to be able to pick up waves emitted by an emitter; the reflecting surface 11 has a particular deltoid concavity. For a position of the wave transmitter, the waves 9 are reflected on the deltoid concavity of the reflecting surface 11 forming a caustic 16 of astroid shape. When the waves 9 arrive perpendicular to the deltoid concavity, the
bordures 19, 20 de la caustique 16 convergent en un point particulier 17 où se concentre la plus grande partie des ondes réfléchies ; le point particulier 17 est appelé point de rebroussement de la caustique. Quelle que soit la position en hauteur de l'émetteur d'ondes, les ondes réfléchies forment une caustique astroïdale, avec un point de rebroussement se déplaçant le long d'une courbe spécifique 18 de forme épicycloïde à trois rebroussements. Lorsque les ondes ne frappent pas perpendiculairement mais obliquement la surface réfléchissante 11, les bordures 19 et 20 de la caustique 16 convergent dans une zone très proche de la courbe spécifique épicycloïdale 18. borders 19, 20 of the caustic 16 converge at a particular point 17 where most of the reflected waves are concentrated; the particular point 17 is called the cusp of the caustic. Regardless of the height position of the wave transmitter, the reflected waves form an astrooid caustic, with a cusp point moving along a specific curve 18 of epicycloid form with three cusps. When the waves do not strike perpendicularly but obliquely the reflecting surface 11, the borders 19 and 20 of the caustic 16 converge in an area very close to the epicyclic specific curve 18.
La surface réceptrice 12 est une partie de la courbe spécifique 18 de forme épicycloïde à trois rebroussements. Cette partie est délimitée par l'impact du point de rebroussement de la caustique au solstice d'été 15 et le point de rebroussement de la caustique au solstice d'hiver 13. Entre le point de rebroussement de la caustique au solstice d'été 15 et le point de rebroussement de la caustique au solstice d'hiver 13, le soleil passe par une position appelée équinoxe correspondant au point de rebroussement de la caustique 14 sur la surface réceptrice 12. Ainsi la surface réceptrice 12 reçoit un flux d'ondes concentré pour toute position de l'émetteur en hauteur. Receptor surface 12 is a part of the three-turn epicycloid specific curve 18. This portion is delineated by the impact of the caustic cusp at the summer solstice 15 and the cusp of the caustic at the winter solstice 13. Between the cusp of the caustic at the summer solstice 15 and the cusp of the caustic at the winter solstice 13, the sun passes through a position called equinox corresponding to the cusp of the caustic 14 on the receiving surface 12. Thus the receiving surface 12 receives a concentrated wave flow for any position of the transmitter in height.
Ce principe de fonctionnement est également vérifié pour un déplacement de l'émetteur de façon latérale (variation de l'azimut). En effet, la surface réfléchissante 11 comprend une deuxième concavité définie par une courbe deltoïde horizontale perpendiculaire au plan de coupe et de même caractéristique que la concavité définie dans ce plan de coupe : nous reviendrons sur ce point en référence à la figure 2. En définitive l'application de ce dispositif avec une source émettrice telle que le soleil, permet de récupérer via la surface réceptrice 12 l'ensemble des rayons réfléchis quelle que soit la position en hauteur ou en azimut du soleil et quelle que soit la latitude du lieu du dispositif de collecteur d'ondes. La surface réceptrice 12 récupère l'essentielle des rayons réfléchis dans une zone restreinte située de This principle of operation is also verified for a displacement of the transmitter in a lateral way (variation of the azimuth). Indeed, the reflecting surface 11 comprises a second concavity defined by a horizontal deltoid curve perpendicular to the section plane and of the same characteristic as the concavity defined in this section plane: we will return to this point with reference to FIG. the application of this device with an emitting source such as the sun, makes it possible to recover via the receiving surface 12 all of the reflected rays regardless of the position in height or in azimuth of the sun and whatever the latitude of the location of the wave collector device. The receiving surface 12 recovers the essential of the reflected rays in a restricted area of
part et d'autre du point de rebroussement 17 : la taille de la zone restreinte permettant d'optimiser la quantité de rayons réfléchis récupérée par la surface réceptrice 12. En d'autres termes, il est possible de positionner des convertisseurs uniquement sur cette zone restreinte, tout en récupérant l'essentielle des rayons solaires, quelle que soit la position en hauteur ou en azimut du soleil. L'amélioration de la concentration des rayons solaires ainsi définie, permet de disposer d'un collecteur d'ondes fixe, d'une grande efficacité, en s'affranchissant d'un mécanisme complexe d'orientation. Pour cela, il est seulement nécessaire de disposer ledit dispositif collecteur d'ondes 10 de sorte que le plan de symétrie du collecteur d'ondes 10 coïncide avec le plan méridien du lieu dudit dispositif. Autrement dit, dans l'hémisphère nord, le dispositif collecteur d'ondes 10 est orienté vers le sud et dans l'hémisphère sud, ledit dispositif 10 est orienté vers le nord. Toutefois afin d'optimiser le rendement du dispositif collecteur d'ondes 10 quelle que soit la latitude du lieu, il est souhaitable d'incliner suivant un angle R le plan de pose dudit dispositif 10 par rapport à un plan horizontal de référence. L'angle 13 d'inclinaison du plan de pose du dispositif est fonction de la latitude du lieu. L'angle 13 se détermine suivant la relation : 13 = 53,44 ù c ; où 13 et c sont exprimés en degrés, c correspondant à la latitude du lieu. either side of the cusp 17: the size of the restricted area to optimize the amount of reflected rays recovered by the receiving surface 12. In other words, it is possible to position converters only on this area restricted, while recovering the essential of the solar rays, whatever the position in height or in azimuth of the sun. The improvement of the concentration of solar rays thus defined, makes it possible to have a fixed wave collector, of great efficiency, by dispensing with a complex mechanism of orientation. For this, it is only necessary to have said wave collector device 10 so that the plane of symmetry of the wave collector 10 coincides with the meridian plane of the locus of said device. In other words, in the northern hemisphere, the wave collector device 10 is oriented towards the south and in the southern hemisphere, said device 10 is oriented towards the north. However, in order to optimize the efficiency of the wave collector device 10 regardless of the latitude of the location, it is desirable to incline at an angle R the laying plane of said device 10 with respect to a horizontal reference plane. The angle 13 of inclination of the laying plane of the device is a function of the latitude of the place. The angle 13 is determined according to the relation: 13 = 53.44 ù c; where 13 and c are expressed in degrees, where c is the latitude of the place.
En effet à l'équateur, il est nécessaire d'incliner le dispositif afin d'éviter que la partie supérieure du dispositif 10 crée une zone d'ombre sur le concentrateur amenuisant ainsi l'efficacité du collecteur d'ondes 10. La figure 2, illustre une vue filaire tridimensionnelle du dispositif collecteur d'ondes 10 suivant l'invention. Indeed, at the equator, it is necessary to tilt the device to prevent the upper part of the device 10 creates a shadow zone on the concentrator thus reducing the efficiency of the wave collector 10. FIG. 2 , illustrates a three-dimensional wired view of the wave collector device 10 according to the invention.
Comme décrit précédemment, la surface réceptrice 11 comporte deux concavités, une première concavité 21 dans un plan vertical et une deuxième concavité 22 dans un plan horizontal. Dans le cas où le dispositif collecteur d'ondes 10 est incliné d'un angle 13, on entend par plan horizontal et plan vertical, les plans en référence au dispositif 10 formant un angle 13 avec le plan horizontal et vertical de référence. As previously described, the receiving surface 11 has two concavities, a first concavity 21 in a vertical plane and a second concavity 22 in a horizontal plane. In the case where the wave collector device 10 is inclined at an angle 13, the term "horizontal plane and vertical plane" means the planes in reference to the device 10 forming an angle 13 with the horizontal and vertical reference plane.
Les deux concavités 21, 22 sont similaires et sont de forme hypocycloïdale. L'illustration de la figure 2 est un exemple particulier d'une double concavité hypocycloïdale, avec une surface réfléchissante composée d'une double concavité deltoïdale 21 et 22. Cette surface géométrique présente la particularité suivante : chaque coupe verticale de la surface réfléchissante 11 est une courbe deltoïde identique 21 et chaque coupe horizontale de la surface réfléchissante 11 est une courbe deltoïde identique 22. La réalisation de la surface réfléchissante 11 peut s'effectuer à l'aide d'une seule pièce définissant toute la surface doublement deltoïdale. Ce type de fabrication peut être réalisé à l'aide d'une machine numérique, en utilisant les équations paramétriques définies ci-dessous, puis par formage sous presse par exemple. La forme doublement deltoïdale de la surface réfléchissante peut également être approximée par une succession de fines bandelettes de même largeur comme par exemple une largeur voisine de 1/32 de longueur d'arc. Ces bandelettes peuvent être fixées sur des bâtis verticaux ayant la forme concave de la deltoïde verticale 21 de la surface réfléchissante 11. La surface réfléchissante 11 peut être ainsi supportée par un bâti rigide permettant une position stable et fixe de la surface réfléchissante 11. The two concavities 21, 22 are similar and are of hypocycloidal shape. The illustration of FIG. 2 is a particular example of a hypocycloidal double concavity, with a reflective surface composed of a deltoidal double concavity 21 and 22. This geometric surface has the following particularity: each vertical section of the reflecting surface 11 is an identical deltoid curve 21 and each horizontal section of the reflecting surface 11 is an identical deltoid curve 22. The realization of the reflecting surface 11 can be carried out using a single piece defining the entire double deltoidal surface. This type of manufacture can be achieved using a digital machine, using the parametric equations defined below, then by forming in press for example. The doubly deltoidal shape of the reflecting surface may also be approximated by a succession of thin strips of the same width, for example a width close to 1/32 arc length. These strips can be fixed on vertical racks having the concave shape of the vertical deltoid 21 of the reflecting surface 11. The reflecting surface 11 can thus be supported by a rigid frame allowing a stable and fixed position of the reflecting surface 11.
La surface réceptrice 12 est engendrée par des épicycloïdes, et plus particulièrement dans l'exemple représenté sur la figure 2, engendrée par des épicycloïdes à trois rebroussements 23 identiques. A chaque coupe verticale de la surface réfléchissante 11 est associée une courbe deltoïde 21. La surface réceptrice 12 ainsi formée permet de reproduire le fonctionnement détaillé en figure 1, pour toutes les positions en azimut du soleil. A chaque position du soleil en azimut correspond une courbe deltoïde 21 qui réfléchit les rayons solaires sous la forme d'une caustique qui converge en un point, sur une épicycloïde 23 perpendiculaire à la courbe deltoïde 22. Les équations paramétriques de la géométrie de la surface réfléchissante 11 doublement deltoïdale et de la surface réceptrice 12 The receiving surface 12 is generated by epicycloids, and more particularly in the example shown in FIG. 2, generated by epicycloids with three identical twists 23. Each vertical section of the reflecting surface 11 is associated with a deltoid curve 21. The receiving surface 12 thus formed makes it possible to reproduce the operation detailed in FIG. 1 for all the positions in azimuth of the sun. At each position of the sun in azimuth corresponds a deltoid curve 21 which reflects the solar rays in the form of a caustic which converges at a point, on an epicycloid 23 perpendicular to the deltoid curve 22. The parametric equations of the geometry of the surface reflective 11 doubly deltoidal and receiving surface 12
correspondante, dont les coordonnées cartésiennes sont données ci-dessous permettent la réalisation d'un collecteur d'ondes selon un mode de réalisation avantageux de l'invention. La géométrie de ladite surface réfléchissante 11, doublement deltoïdale est définie par les équations : x = r*[2*Sin(t) - Sin(2*t) + (2*Cos(v) + Cos(2*v) + 1,5)*Cos(t/2)] ; y = r*[-(2*Cos(t) + Cos(2*t) + 1 + (2*Cos(v) + Cos(2*v) + 1,5)*Sin(t/2))] ; z = r*[-(2*Sin(v) ù Sin(2*v) ù a)] ; où : - la variable "t", exprimée en radians, varie de 2,094 à 4,188 ; la variable "t" correspondant aux angles de 120 degrés à 240 degrés ; - la variable "v", exprimée en radians, varie de 2,094 à 4,188 ; la variable "v" correspondant aux angles de 120 degrés à 240 degrés ; - la variable "r" est un paramètre du deltoïde, correspondant au rayon du cercle de base du deltoïde. La géométrie de ladite surface réceptrice 12 du concentrateur, dans le cas d'une surface réfléchissante 11 doublement deltoïdale, est définie par les équations suivantes: x = r*[2*Sin(t) - Sin(2*t) - (4*Cos(v/2) + Cos(2*v) ù 0,5)*Cos(t/2)] ; y = r*[-(2*Cos(t) + Cos(2*t) + 1 - (4*Cos(v/2) + Cos(2*v) ù 0,5)*Sin(t/2))] ; z = r*[-(4Sin(v/2) + Sin(2*v) ù a)] ; où : - la variable "t", exprimée en radians, varie de 2,094 à 4,188 ; la variable "t" correspondant aux angles de 120 degrés à 240 degrés. - la variable "v", exprimée en radians, varie de 10,472 à 14,661 ; la variable "v" correspondant aux angles de 600 degrés à 840 degrés. - la variable "r" est un paramètre du deltoïde, correspondant au rayon du cercle de base. Dans les équations ci-dessus, les symboles Sin et Cos signifient respectivement sinus et cosinus, la constante "a" dans les équations z est corresponding, whose Cartesian coordinates are given below allow the realization of a wave collector according to an advantageous embodiment of the invention. The geometry of said doubly deltoidal reflecting surface 11 is defined by the equations: x = r * [2 * Sin (t) - Sin (2 * t) + (2 * Cos (v) + Cos (2 * v) + 1.5) * Cos (t / 2)]; y = r * [- (2 * Cos (t) + Cos (2 * t) + 1 + (2 * Cos (v) + Cos (2 * v) + 1,5) * Sin (t / 2)) ]; z = r * [- (2 * Sin (v) where Sin (2 * v) ù a)]; where: - the variable "t", expressed in radians, varies from 2.094 to 4.188; the variable "t" corresponding to the angles from 120 degrees to 240 degrees; the variable "v", expressed in radians, varies from 2.094 to 4.188; the variable "v" corresponding to angles from 120 degrees to 240 degrees; the variable "r" is a parameter of the deltoid, corresponding to the radius of the deltoid base circle. The geometry of said receiving surface 12 of the concentrator, in the case of a doubly deltoidal reflective surface 11, is defined by the following equations: x = r * [2 * Sin (t) - Sin (2 * t) - (4 * Cos (v / 2) + Cos (2 * v) ù 0.5) * Cos (t / 2)]; y = r * [- (2 * Cos (t) + Cos (2 * t) + 1 - (4 * Cos (v / 2) + Cos (2 * v) ù 0.5) * Sin (t / 2) ))]; z = r * [- (4Sin (v / 2) + Sin (2 * v) ù a)]; where: - the variable "t", expressed in radians, varies from 2.094 to 4.188; the variable "t" corresponding to angles from 120 degrees to 240 degrees. the variable "v", expressed in radians, varies from 10.472 to 14.661; the variable "v" corresponding to angles of 600 degrees to 840 degrees. the variable "r" is a parameter of the deltoid, corresponding to the radius of the base circle. In the equations above, the symbols Sin and Cos mean respectively sine and cosine, the constant "a" in the equations z is
définie comme la valeur absolue de l'abscisse (x) du point de rebroussement de l'arc de deltoïde correspondant respectivement à la valeur de t = 120 degrés et pour un rayon du cercle du deltoïde r = 1. Ainsi une valeur approximative de la constante "a" équivaut à 2,59808. defined as the absolute value of the abscissa (x) of the cusp of the deltoid arc corresponding respectively to the value of t = 120 degrees and for a radius of the deltoid circle r = 1. Thus an approximate value of the constant "a" equals 2.59808.
Par exemple, pour un lieu de latitude 1 = 46°,77 la partie utile de l'épicycloïde à trois rebroussements correspond à : - t (en radians) variant de 2,301 à 4,005 ; - v (en radians) variant de 11,007 à 12,111. Les équations de la surface réfléchissante appartiennent à la famille des hypocycloïdes décrivant en particulier un deltoïde de paramètre r. Les équations de la surface réceptrice appartiennent à la famille des épicycloïdes décrivant en particulier une épicycloïde à trois rebroussements de paramètre r, complémentaires du deltoïde de la surface réfléchissante. D'autres équations, notamment de la famille des hypocycloïdes et des surfaces dont les développoïdes présentent un point de rebroussement, permettent d'obtenir le même effet de caustique convergeant en un point ou une zone très restreinte. On entend par développoïde d'une courbe, l'enveloppe des droites faisant un angle constant a avec ladite courbe. La figure 3 illustre un mode de réalisation de bâtis rigides 31 formant le récepteur 30 et définissant la surface réceptrice, dans le cas d'une surface réfléchissante doublement deltoïdale. Le récepteur 30 comporte des bâtis rigides 31 identiques disposés perpendiculairement à la courbe deltoïde 22 de la surface réfléchissante. Les bâtis rigides 31 ont pour limite supérieure l'épicycloïde à trois rebroussements 23 de la surface réceptrice et sont fixés verticalement sur un plan horizontal 32 de façon à former une surface correspondant à la surface réceptrice. Ces bâtis 31 peuvent soutenir le dispositif convertisseur qui peut être par exemple constitué de différentes rangées de capteurs de type photovoltaïques ou bien d'un réseau de tubes remplis de fluide caloporteur. Il est également envisageable de limiter l'utilisation des capteurs photovoltaïques relativement For example, for a place of latitude 1 = 46 °, the useful part of the three-turn epicycloid corresponds to: t (in radians) ranging from 2.301 to 4.005; - v (in radians) ranging from 11,007 to 12,111. The equations of the reflecting surface belong to the family of hypocycloids describing in particular a deltoid of parameter r. The equations of the receiving surface belong to the family of epicycloids describing in particular an epicycloid with three cusps of parameter r, complementary to the deltoid of the reflecting surface. Other equations, including the family of hypocycloids and surfaces whose developoids have a cusp, allow to obtain the same caustic effect converging at a point or a very restricted area. The term "developoid" of a curve means the envelope of the lines making a constant angle α with said curve. Figure 3 illustrates an embodiment of rigid frames 31 forming the receiver 30 and defining the receiving surface, in the case of a doubly deltoidal reflective surface. The receiver 30 comprises identical rigid frames 31 arranged perpendicularly to the deltoid curve 22 of the reflecting surface. The rigid frames 31 have the upper limit three-reversing epicycloid 23 of the receiving surface and are fixed vertically on a horizontal plane 32 so as to form a surface corresponding to the receiving surface. These frames 31 may support the converter device which may for example consist of different rows of photovoltaic type sensors or a network of tubes filled with heat transfer fluid. It is also conceivable to limit the use of photovoltaic sensors relatively
coûteux, en équipant le récepteur de façon à ne couvrir qu'une faible partie de la surface réceptrice de capteurs photovoltaïques ; lesdits capteurs photovoltaïques étant montés sur un support mobile, il serait alors possible de les déplacer manuellement ou automatiquement suivant la hauteur du soleil, c'est-à-dire suivant la période de l'année. Ainsi, selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le dispositif collecteur d'ondes comprend un concentrateur défini par une surface réfléchissante de forme doublement deltoïdale et un récepteur de forme épicycloïdale. Ce collecteur permet de concentrer des rayons solaires indépendamment de la position en azimut et en hauteur du soleil, c'est-à-dire quelles que soient l'heure dans la journée et la date dans l'année, sans l'aide d'un mécanisme complexe d'orientation de la surface réfléchissante, quelle que soit la latitude du lieu du collecteur. Pour un rendement optimal du collecteur, il est souhaitable d'incliner suivant un angle R le plan de pose du collecteur en fonction de la latitude du lieu. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. L'invention peut être également utilisée pour la concentration de tout type d'ondes électromagnétiques, sous réserve d'utiliser un concentrateur défini par une surface dont la développoïde présente un point de rebroussement de caustique, une surface réceptrice adaptée au déplacement géométrique dudit point de rebroussement de la caustique du concentrateur, ainsi qu'un convertisseur adapté au type d'ondes captées. Il est également envisageable d'utiliser le collecteur d'ondes suivant l'invention par réfraction en remplaçant la surface réfléchissante par une surface réfringente et en plaçant le récepteur à l'endroit de convergence des rayons réfractés. D'autres applications du collecteur d'ondes suivant l'invention sont envisageables, en particulier tous les types d'applications nécessitant de neutraliser les mouvements de la Terre. Ainsi il est envisageable d'utiliser par exemple le collecteur d'ondes suivant l'invention pour recevoir des ondes provenant d'un émetteur de type satellite pour le rendre géostationnaire, ou expensive, by equipping the receiver so as to cover only a small part of the receiving surface of photovoltaic sensors; said photovoltaic sensors being mounted on a mobile support, it would then be possible to move them manually or automatically according to the height of the sun, that is to say according to the period of the year. Thus, according to a particularly advantageous embodiment of the invention, the wave collector device comprises a concentrator defined by a doubly deltoidal reflective surface and an epicycloid-shaped receiver. This collector makes it possible to concentrate solar rays independently of the position in azimuth and height of the sun, that is to say whatever the hour in the day and the date in the year, without the help of a complex mechanism of orientation of the reflecting surface, whatever the latitude of the collector's place. For optimum performance of the collector, it is desirable to incline at an angle R the laying plane of the collector according to the latitude of the place. Of course, the invention is not limited to the embodiment just described. The invention can also be used for the concentration of any type of electromagnetic waves, subject to using a concentrator defined by a surface whose developoid has a caustic cusp, a receiving surface adapted to the geometric displacement of said point of contact. cusp of the concentrator caustic, as well as a converter adapted to the type of waves captured. It is also conceivable to use the wave collector according to the invention by refraction by replacing the reflecting surface with a refractive surface and placing the receiver at the convergence point of the refracted rays. Other applications of the wave collector according to the invention are conceivable, in particular all types of applications requiring to neutralize the movements of the Earth. Thus it is conceivable to use for example the wave collector according to the invention to receive waves from a satellite-type transmitter to make it geostationary, or
encore dans tous types d'instruments d'astronomie permettant une meilleure concentration des ondes électromagnétiques. Le collecteur d'ondes électromagnétiques peut être également utilisé dans des dispositifs permettant par exemple le dessalement de l'eau de mer ou encore la purification de l'eau douce, notamment dans des pays où elle est insalubre, en utilisant l'énergie thermique solaire. still in all types of astronomy instruments allowing a better concentration of electromagnetic waves. The electromagnetic wave collector can also be used in devices that allow for example the desalination of seawater or the purification of fresh water, especially in countries where it is unsanitary, using solar thermal energy .
Claims (14)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0759051A FR2923918B1 (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | ELECTROMAGNETIC WAVE COLLECTION DEVICE |
| PCT/FR2008/052034 WO2009068812A2 (en) | 2007-11-15 | 2008-11-12 | Device for collecting electromagnetic waves |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0759051A FR2923918B1 (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | ELECTROMAGNETIC WAVE COLLECTION DEVICE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2923918A1 true FR2923918A1 (en) | 2009-05-22 |
| FR2923918B1 FR2923918B1 (en) | 2010-08-20 |
Family
ID=39537446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0759051A Active FR2923918B1 (en) | 2007-11-15 | 2007-11-15 | ELECTROMAGNETIC WAVE COLLECTION DEVICE |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2923918B1 (en) |
| WO (1) | WO2009068812A2 (en) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4147158A (en) * | 1977-05-24 | 1979-04-03 | Chang Chieh-Tsung | Multi-layered solar energy collector |
| US4241726A (en) * | 1978-08-18 | 1980-12-30 | Doebel David H | Concave helix solar concentrator |
| US4287880A (en) * | 1979-11-13 | 1981-09-08 | Geppert John M | Solar collector |
| CH625331A5 (en) * | 1977-07-23 | 1981-09-15 | Hans Haffner | Thermal solar-energy collector |
| US4291679A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-29 | Kersavage Joseph A | Structural solar collector |
| JPS59119310A (en) * | 1982-12-27 | 1984-07-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Collector of solar light |
| US4522193A (en) * | 1982-04-06 | 1985-06-11 | Bates Kenneth N | Solar collector device |
| US4587951A (en) * | 1983-04-19 | 1986-05-13 | Stellar Energy Systems, Inc. | Circular arc solar concentrator |
| RU2024801C1 (en) * | 1992-04-15 | 1994-12-15 | Крымский институт природоохранного и курортного строительства | Solar collector |
| EP1351027A1 (en) * | 2001-01-11 | 2003-10-08 | Benjamin Fernando Arcos Gomar | Device for capturing and emitting radiations |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515149A (en) * | 1983-11-04 | 1985-05-07 | Sgroi Carl M | Apparatus for the collection of solar heat energy and a solar collector |
-
2007
- 2007-11-15 FR FR0759051A patent/FR2923918B1/en active Active
-
2008
- 2008-11-12 WO PCT/FR2008/052034 patent/WO2009068812A2/en active Application Filing
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4147158A (en) * | 1977-05-24 | 1979-04-03 | Chang Chieh-Tsung | Multi-layered solar energy collector |
| CH625331A5 (en) * | 1977-07-23 | 1981-09-15 | Hans Haffner | Thermal solar-energy collector |
| US4241726A (en) * | 1978-08-18 | 1980-12-30 | Doebel David H | Concave helix solar concentrator |
| US4287880A (en) * | 1979-11-13 | 1981-09-08 | Geppert John M | Solar collector |
| US4291679A (en) * | 1980-03-03 | 1981-09-29 | Kersavage Joseph A | Structural solar collector |
| US4522193A (en) * | 1982-04-06 | 1985-06-11 | Bates Kenneth N | Solar collector device |
| JPS59119310A (en) * | 1982-12-27 | 1984-07-10 | Matsushita Electric Works Ltd | Collector of solar light |
| US4587951A (en) * | 1983-04-19 | 1986-05-13 | Stellar Energy Systems, Inc. | Circular arc solar concentrator |
| RU2024801C1 (en) * | 1992-04-15 | 1994-12-15 | Крымский институт природоохранного и курортного строительства | Solar collector |
| EP1351027A1 (en) * | 2001-01-11 | 2003-10-08 | Benjamin Fernando Arcos Gomar | Device for capturing and emitting radiations |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DATABASE WPI Week 199530, Derwent World Patents Index; AN 1995-230071, XP002486743 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009068812A3 (en) | 2010-01-21 |
| FR2923918B1 (en) | 2010-08-20 |
| WO2009068812A2 (en) | 2009-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2534430B1 (en) | Solar collector having fresnel mirrors | |
| US7381886B1 (en) | Terrestrial solar array | |
| FR2500637A1 (en) | CONCAVE MIRROR CONSISTING OF A PLURALITY OF PLANET FACETS AND SOLAR GENERATOR COMPRISING SUCH A MIRROR | |
| FR2893120A1 (en) | ELEMENTARY SOLAR MODULE FOR A SOLAR RADIATION RECOVERY DEVICE | |
| US20070186921A1 (en) | Cylindrical solar energy collector | |
| US20110192460A1 (en) | Solar Power Generator | |
| CH700217B1 (en) | Solar Platform | |
| US20100206302A1 (en) | Rotational Trough Reflector Array For Solar-Electricity Generation | |
| WO2010040957A2 (en) | Optimal solar concentrator device and sensor comprising a plurality of such concentrator devices | |
| WO2008058411A2 (en) | Photovoltaic cells panel equipment | |
| FR2977010A1 (en) | SOLAR CONCENTRATOR COMPRISING A HELIOSTAT AND A LENS OF FRESNEL | |
| FR2574131A1 (en) | Wind-powered device carrying a system for the production of photoelectric power | |
| FR2923918A1 (en) | ELETROMAGNETIC WAVE COLLECTION DEVICE | |
| EP3793085A1 (en) | Floating photovoltaic structure | |
| EP2620987B1 (en) | Devices and systems for concentration / collection of solar energy and industrial and household applications | |
| RU2406043C1 (en) | Solar power installation with solar energy concentrator made from flat reflecting plates | |
| EP3237817B1 (en) | Reflection device for a thermal solar power plant | |
| FR3103889A1 (en) | Solar reflector with mirrors with different radii of curvature | |
| EP4354043A1 (en) | Solar collector with a plurality of fan-out mirrors | |
| WO2013098489A1 (en) | Device for controlling the conversion of energy in thermal and photovoltaic hybrid solar concentrators | |
| FR2637967A1 (en) | Method and independent automatic-tracking device for the recuperation of solar energy | |
| FR2966917A1 (en) | Solar panel for converting solar energy into e.g. heat energy, has sun tracker comprising axle whose average angular rotating speed, between two half-yearly inversions of rotating direction, is comprised between specific degree per day | |
| Rezzak et al. | Etude et réalisation d'un dispositif de correction d'angle d'inclinaison d'un système photovoltaïque | |
| FR3075329A1 (en) | DEVICE CONCENTRATING SOLAR ENERGY | |
| FR2927156A1 (en) | Direct solar radiation converting device i.e. hyper-thermic reflector solar concentrator device, for stair building, has mirror collecting beams penetrating in confinement box, where rays are reflected by clearance of complementary mirrors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TP | Transmission of property |
Owner name: ARNAUD ECHARD, FR Effective date: 20130306 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 9 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 10 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 11 |