FR2977929A1 - SOLAR CONCENTRATOR WITH LINEAR FRESNEL MIRRORS - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires (1) qui comprend un receveur (3) et une pluralité de miroirs collecteurs (2). Chaque miroir collecteur (2) est mobile en rotation autour d'un axe de rotation respectif (A3). Les axes de rotation (A3) sont compris à l'intérieur d'un plan de bande (P1). Le plan de bande (P1) forme avec un plan horizontal (PO) un angle de bande (α) qui est non-nul.The invention relates to a solar concentrator with linear Fresnel mirrors (1) which comprises a receiver (3) and a plurality of collecting mirrors (2). Each collecting mirror (2) is rotatable about a respective axis of rotation (A3). The axes of rotation (A3) are included within a band plane (P1). The band plane (P1) forms with a horizontal plane (PO) a band angle (α) which is non-zero.
Description
Concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires. Domaine technique de l'invention. Solar concentrator with linear Fresnel mirrors. Technical Field of the Invention
L'invention relève du domaine des dispositifs collecteurs de chaleur solaire et plus particulièrement du domaine des concentrateurs solaires à miroirs de Fresnel linéaires. Elle a pour objet un tel concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires. The invention relates to the field of solar heat collector devices and more particularly to the field of solar concentrators with linear Fresnel mirrors. It relates to such a solar concentrator with linear Fresnel mirrors.
Etat de la technique. State of the art
Le document WO 2010/083292 (Skyfuel, Inc) décrit un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires. Le concentrateur solaire comprend une pluralité de miroirs collecteurs et un receveur. Les miroirs collecteurs sont destinés à recevoir des rayons solaires et à renvoyer ces derniers vers le receveur. Ainsi, les miroirs collecteurs concentrent les rayons solaires sur le receveur. WO 2010/083292 (Skyfuel, Inc.) discloses a solar concentrator with linear Fresnel mirrors. The solar concentrator includes a plurality of collecting mirrors and a receiver. The collecting mirrors are intended to receive solar rays and to return these to the receiver. Thus, collecting mirrors concentrate the sun's rays on the receiver.
Le collecteur est agencé en un tube à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur. Le tube est longitudinalement étendu selon un axe de tube qui est horizontal, c'est-à-dire orthogonal à la gravité terrestre. Chaque miroir collecteur comprend une bande réfléchissante qui est mobile en rotation autour d'un axe de rotation. L'axe de rotation du miroir collecteur est parallèle à l'axe de tube du receveur. Ces dispositions permettent une concentration des rayons solaires sur le tube au fur et à mesure d'un déplacement des miroirs collecteurs qui suivent une course du Soleil. The collector is arranged in a tube inside which circulates a coolant. The tube is longitudinally extended along a tube axis which is horizontal, that is to say orthogonal to the Earth's gravity. Each collecting mirror comprises a reflecting strip which is rotatable about an axis of rotation. The axis of rotation of the collector mirror is parallel to the tube axis of the receiver. These arrangements allow a concentration of solar rays on the tube as and when a moving collector mirrors that follow a race of the Sun.
Un tel concentrateur solaire à miroirs de Fresnel mérite d'être amélioré pour augmenter un taux de concentration des rayons solaires sur le receveur. Plus particulièrement, le taux de concentration des rayons solaires mérite d'être amélioré dans le cas où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel est installé en une région d'une latitude supérieure à 25 degrés. De plus, un tel miroir collecteur s'avère complexe et peu fiable. Enfin, un tel miroir collecteur présente une précision optique qui mérite d'être améliorée. Such a solar concentrator with Fresnel mirrors deserves to be improved to increase a concentration rate of solar rays on the receiver. More particularly, the concentration rate of the solar rays deserves to be improved in the case where the Fresnel solar concentrator with mirrors is installed in a region of a latitude greater than 25 degrees. In addition, such a collector mirror is complex and unreliable. Finally, such a collector mirror has an optical precision that deserves to be improved.
Objet de l'invention. Object of the invention
Un but de la présente invention est de proposer un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires qui soit efficace en une zone géographique quelconque, et notamment en une zone géographique de latitude supérieure à 25 degrés, un tel concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires étant fiable et robuste tout en 10 étant simple et léger. An object of the present invention is to provide a solar concentrator with linear Fresnel mirrors which is effective in any geographical area, and in particular in a geographical area of latitude greater than 25 degrees, such a solar concentrator with linear Fresnel mirrors being reliable and robust while 10 being simple and lightweight.
Un concentrateur solaire de la présente invention est un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires comprenant un receveur et une pluralité de miroirs collecteurs. Chaque miroir collecteur est mobile en rotation autour d'un axe de 15 rotation respectif. Les axes de rotation sont compris à l'intérieur d'un plan de bande. A solar concentrator of the present invention is a solar concentrator with linear Fresnel mirrors comprising a receiver and a plurality of collecting mirrors. Each collecting mirror is rotatable about a respective rotational axis. The axes of rotation are included within a band plane.
Selon la présente invention, le plan de bande forme avec un plan horizontal un angle de bande qui est non-nul. L'angle de bande est avantageusement fonction d'une latitude d'un lieu géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires est installé. According to the present invention, the band plane forms with a horizontal plane a band angle which is non-zero. The band angle is advantageously a function of a latitude of a geographical location where the solar concentrator with linear Fresnel mirrors is installed.
25 L'angle de bande est préférentiellement compris entre 40% et 60% de la latitude du lieu géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires est installé. The band angle is preferentially between 40% and 60% of the latitude of the geographical location where the solar concentrator with linear Fresnel mirrors is installed.
La latitude est notamment comprise entre 25° et 50°. Chaque miroir collecteur est préférentiellement incliné vers le Sud pour un lieu géographique situé dans l'hémisphère Nord. 20 30 Chaque miroir collecteur est préférentiellement incliné vers le Nord pour un lieu géographique situé dans l'hémisphère Sud. The latitude is in particular between 25 ° and 50 °. Each collector mirror is preferably inclined towards the south for a geographical location located in the northern hemisphere. Each collecting mirror is preferably inclined towards the north for a geographical location located in the southern hemisphere.
Chaque miroir collecteur comprend préférentiellement deux bords transversaux qui sont ménagés selon des directions respectives formant un angle de bord. Each collecting mirror preferably comprises two transverse edges which are formed in respective directions forming an edge angle.
De préférence, l'angle de bord est compris entre 0° et 3°. Preferably, the edge angle is between 0 ° and 3 °.
Chaque miroir collecteur est avantageusement constitué d'un miroir à courbure dynamique. Each collecting mirror is advantageously constituted by a mirror with dynamic curvature.
De préférence, le receveur est longitudinalement étendu selon un axe de tube qui est parallèle au plan horizontal. L'axe de tube est avantageusement ménagé selon une direction sensiblement Nord-Sud. Preferably, the recipient is longitudinally extended along a tube axis which is parallel to the horizontal plane. The tube axis is advantageously arranged in a substantially north-south direction.
Le plan horizontal est avantageusement orthogonal à la gravité terrestre. 20 Description des figures. The horizontal plane is advantageously orthogonal to the Earth's gravity. Description of the figures.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va en être faite d'exemples de réalisation, en relation 25 avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : La figure 1 est une vue schématique en coupe Nord-Sud d'un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires selon la présente invention. La figure 2 est une vue schématique en coupe Est-Ouest du concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires illustré sur la figure précédente. 30 La figure 3 est une vue schématique de dessus d'un miroir collecteur constitutif du concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires illustré sur les figures précédentes.15 La figure 4 est une vue schématique en coupe du miroir collecteur illustré sur la figure 3. La figure 5 est une vue schématique en perspective du miroir collecteur illustré sur les figures 3 et 4. Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent on reading the description which will be given of exemplary embodiments, in relation to the figures of the attached plates, in which: FIG. 1 is a diagrammatic sectional view North-South of a solar concentrator with linear Fresnel mirrors according to the present invention. Figure 2 is a schematic view in East-West section of the solar concentrator with linear Fresnel mirrors illustrated in the previous figure. FIG. 3 is a diagrammatic view from above of a constituent collector mirror of the solar concentrator with linear Fresnel mirrors illustrated in the preceding figures. FIG. 4 is a schematic sectional view of the collector mirror illustrated in FIG. Figure 5 is a schematic perspective view of the collector mirror shown in Figures 3 and 4.
Sur les figures 1 et 2, un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 comprend une pluralité de miroirs collecteurs 2 et un receveur 3. Les miroirs collecteurs 2 sont destinés à recevoir des rayons solaires et à renvoyer ces derniers vers le receveur 3. Ce dernier est par exemple conformé en un tube cylindrique à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur. Le tube cylindrique est globalement linéaire et s'étend selon un axe de tube Al. L'axe de tube Al est un axe horizontal, c'est-à-dire orthogonal à la gravité terrestre G. Ces dispositions permettent une circulation aisée du fluide caloporteur à l'intérieur du receveur 3. Les rayons solaires concentrés sur le receveur 3 permettent une élévation de température du fluide caloporteur. Une telle élévation de température est soit directement exploitable comme source énergétique, soit transformable en énergie électrique par l'intermédiaire d'une turbine ou analogue. In FIGS. 1 and 2, a solar concentrator with linear Fresnel mirrors 1 comprises a plurality of collector mirrors 2 and a receiver 3. The collecting mirrors 2 are designed to receive solar rays and to send them back to the receiver 3. This last is for example shaped in a cylindrical tube inside which circulates a heat transfer fluid. The cylindrical tube is generally linear and extends along a tube axis Al. The tube axis Al is a horizontal axis, that is to say orthogonal to the earth's gravity G. These arrangements allow easy circulation of the fluid coolant inside the receiver 3. The concentrated solar rays on the receiver 3 allow a temperature rise of the heat transfer fluid. Such a rise in temperature is either directly exploitable as an energy source, or transformable into electrical energy by means of a turbine or the like.
Chaque miroir collecteur 2 comprend une bande réfléchissante 4 qui est allongée selon un axe de bande A2. La bande réfléchissante 4 est mobile en rotation autour d'un axe de rotation A3 qui est parallèle à l'axe de bande A2. Les axes de rotation A3 des bandes réfléchissantes 4 sont contenus à l'intérieur d'un plan de bande P1. Each collector mirror 2 comprises a reflective strip 4 which is elongated along an axis A2. The reflective band 4 is rotatable about an axis of rotation A3 which is parallel to the band axis A2. The axes of rotation A3 of the reflective strips 4 are contained within a band plane P1.
Selon la présente invention, le plan de bande P1 forme avec un plan horizontal PO un angle de plan a qui est non-nul. Autrement dit, les miroirs collecteurs sont inclinés de l'angle de plan a. La valeur de l'angle de plan a est avantageusement une fonction d'une latitude L du point géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 est installé. Le plan horizontal PO est un plan formant avec la gravité terrestre un angle de 90°. Le plan horizontal PO est parallèle à l'axe de tube Al. According to the present invention, the band plane P1 forms with a horizontal plane PO a plane angle a which is non-zero. In other words, the collecting mirrors are inclined from the plane angle a. The value of the plane angle a is advantageously a function of a latitude L of the geographical point where the solar concentrator with linear Fresnel mirrors 1 is installed. The horizontal plane PO is a plane forming an angle of 90 ° with the Earth's gravity. The horizontal plane PO is parallel to the tube axis A1.
L'axe de tube Al est ménagé selon une direction sensiblement Nord-Sud. Autrement dit, l'axe de tube Al est ménagé selon la direction Nord-Sud à plus ou moins cinq degrés près. Dans l'hémisphère Nord, tel qu'illustré sur la figure 1, le plan de bande P1 est incliné vers le Sud, de telle sorte que les bandes réfléchissantes 4 sont à même de capter des rayons solaires, y compris lorsque le Soleil est bas à l'horizon. Pour des raisons analogues, dans l'hémisphère Sud, le plan de bande P1 est incliné vers le Nord. L'angle de plan a est de l'ordre de la moitié de la latitude L du point géographique où le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 est installé. Plus particulièrement, l'angle de bande a est compris entre 40% et 60% de la latitude L. The tube axis A1 is arranged in a substantially north-south direction. In other words, the Al tube axis is arranged in the North-South direction within plus or minus five degrees. In the northern hemisphere, as shown in FIG. 1, the band plane P1 is inclined towards the south, so that the reflective strips 4 are able to capture solar rays, even when the sun is low. on the horizon. For similar reasons, in the Southern Hemisphere, the P1 band plane is inclined to the North. The angle of the plane a is of the order of half of the latitude L of the geographical point where the solar concentrator with linear Fresnel mirrors 1 is installed. More particularly, the band angle α is between 40% and 60% of the latitude L.
Sur la figure 3, la bande réfléchissante 4 comprend deux bords longitudinaux 5,5' qui sont parallèles entre eux et parallèle à l'axe de bande A2. La bande réfléchissante 6 comprend aussi deux bords transversaux 6,6' qui sont parallèles entre eux et orthogonaux à l'axe de bande A2. Sur les figures 4 et 5, les bords transversaux 6,6' sont ménagés selon des directions respectives D,D' qui forment entre elles un angle de bord 8. Typiquement, l'angle de bord 8 est compris entre 0° et 3°. Ces dispositions visent à concentrer des lignes de foyer de l'ensemble des miroirs collecteurs 2 sur le receveur 3. De plus, les miroirs collecteurs 2 sont préférentiellement des miroirs à courbure dynamique, c'est-à-dire des miroirs collecteurs 2 dont la bande réfléchissante 6 est courbe, une telle courbure étant de surcroît variable au cours du temps. La courbure est notamment variable en fonction de la position du Soleil. In FIG. 3, the reflective band 4 comprises two longitudinal edges 5, 5 'which are parallel to each other and parallel to the band axis A2. The reflective strip 6 also comprises two transverse edges 6, 6 'which are parallel to each other and orthogonal to the band axis A2. In FIGS. 4 and 5, the transverse edges 6, 6 'are formed in respective directions D, D' which form between them an edge angle 8. Typically, the edge angle 8 is between 0 ° and 3 ° . These provisions are intended to focus focus lines of all collector mirrors 2 on the receiver 3. In addition, collector mirrors 2 are preferably mirrors with dynamic curvature, that is to say collector mirrors 2 whose Reflective strip 6 is curved, such a curvature being moreover variable over time. The curvature is notably variable according to the position of the Sun.
Un tel concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 est rentable dans des zones géographiques quelconques et notamment dans des zones géographiques où la latitude L est supérieure à 25°. Plus particulièrement, le concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 est avantageusement installé en une zone géographique de latitude L comprise entre 25° et 50°. Such a solar concentrator with linear Fresnel mirrors 1 is profitable in any geographical area and especially in geographical areas where the latitude L is greater than 25 °. More particularly, the solar concentrator with linear Fresnel mirrors 1 is advantageously installed in a geographical zone of latitude L between 25 ° and 50 °.
A titre d'exemple comparatif, un concentrateur solaire à miroirs de Fresnel linéaires 1 de la présente invention offre un rendement supérieur à 80% jusqu'à une latitude L de 50° alors qu'un rendement d'un concentrateur solaire de l'art antérieur est de l'ordre de 73%. By way of comparative example, a solar concentrator with linear Fresnel mirrors 1 of the present invention offers a yield greater than 80% up to a latitude L of 50 ° while a solar concentrator output of the art previous is of the order of 73%.
Claims (1)
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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| FR1102214A FR2977929A1 (en) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | SOLAR CONCENTRATOR WITH LINEAR FRESNEL MIRRORS |
Publications (1)
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Family
ID=46717878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR1102214A Withdrawn FR2977929A1 (en) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | SOLAR CONCENTRATOR WITH LINEAR FRESNEL MIRRORS |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2013007899A1 (en) | 2013-01-17 |
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