Thermo-solar-green.
La présente invention concerne un système de production électrique renouvelable dit vert avec un très faible bilan carbone, utilisant des cellules thermoélectrique à effet Seebeck la chaleur nécessaire étant produite par concentration de rayon solaire via une ou plusieurs lentille de Fresnel Les cellules thermoélectriques à effet seebeck, sont généralement utilisées dans les domaines où il y a beaucoup de chaleur perdus et cette chaleur est utilisées pour des compléments de production électrique, tell que accolé à un four, ou à l’utilisation d’une flamme, ou des gaz chaud d’échappement, ou encore elles ont été utilisées dans l’aérospatial sur certaines sondes, quand les sondes voyagent trop loin pour que les panneaux solaires soient une source viable, alors utilisant la chaleur d’une radio-pile comme sources de chaleur dans ce cas. La nouveauté ici, se trouve dans le fait d'apporter la solution d’une source de chaleur renouvelable,par l'utilisation de la chaleur solaire concentrée à travers une lentille de Fresnel, pour la face chaude de la cellule et pour la face froide, on utilise une source d‘eau froide provenant d’un bassin par exemple. Qui peut être soit naturel ou artificiel remplis par de l'eau courante, en addition de ceci, la lentille de Fresnel peut aussi chauffer un médium comme le nitrate de lithium, pour utiliser la chaleur emmagasinée et la restituer lors d’absence de soleil ou pendant la nuit, comme stockage thermique ou pile solaire. L’invention utilise le principe thermoéléctrique à l’effet Seebeck pour créer de l’électricité verte renouvelable et décarboné. La cellule thermoélectrique à effet Seebeck se caractérise par le fait de produire de l'électricité par le biais d'une différence ou delta de température, soumis a ces faces, en autres termes, quand une source chaude et froide est en contact avec ces deux faces, une production d’électricité se produit, correspondant à la différence entre le chaud et le froid qui est en contact avec ces faces. La . est une vue d’ensemble totale du système Thermo-green. La . Représente la vue d'ensemble du système la partie dit haute A1, comprenant la cuve, hermétique contenant le nitrate de lithium, plus le système de chariot bras de support de cuve, les moteurs électrique servant au changement de partie A1, plus le rail sans le système Fresnel. La . Représente tous les éléments de la cuve plus les emplacements pour les bras 21, qui maintiennent la cuve sur le rail. La est une vue éclatée de la . La Représente le système dit A1, comprenant la cuve plus tous les éléments nécessaires au chariot pour son déplacement. La représente une cellule thermoélectrique à effets SEEBECK, pour la compréhension des deux différentes face et leur utilisation. La , représente la partie basse dits A2, et tous les éléments dont elle est composée. La , représente une partie du sandwich, et spécialement la construction des parties du sandwich concernant la solution technique pour la conduction et l’isolation thermique de la partie basse, concernant la conduction thermique de la partie 15, et l'isolant de la partie 18, étant scellé ensemble. La , représente une vue de face de la , permettant de voir les entrées et sorties 14a et 14b pour le liquide froid. La , représente la partie dite sandwich, seul avec tous ces éléments montrant la construction ainsi que la solution technique pour encaisser et maintenir la ou les cellules thermoélectrique au milieu ainsi que l’apport en chaleurs a ces deux faces respectives pour le chaud et le froid. La montre comment se connecte la partie A1 et A2, dans le but de transmettre la chaleur de la partie (7), de A1 à la partie (15) de A2, qui fournissent la chaleur par conduction thermique à la cellule thermoélectrique (17) plus particulièrement pour sa face chaude (17a). La , représente tous les éléments nécessaires en vue éclatée, à la construction de la partie basse, dite A2. La , est une vue complète mise à part le système Fresnel, de lentille, montrant tout les éléments constituant la totalité du système du chariot ainsi que les deux parties A1, l’une étant en recharge sur son cube l‘autre étant en contact avec la partie basse A2. La ,1 est une vue de face permettant une meilleure vue spécialement la plateforme (24) et le vérin (24)a, et la barre (25) liant la deux partie A2 avec le cube thermos ensemble. Sur la , le rayonnement solaire passe à travers une lentille de fresnel(1) maintenue dans son cadre porteur (2), le rayonnement solaire est concentré par cette lentille Fresnel et est orienté et focalisé de façon à obtenir une température souhaitée sur un point focal précis, dans le but de maintenir la température souhaitée, comme le ferait un homme du métier ou un ingénieur spécialisé en science de l'optique. Le point chaud de la lentille de fresnel est utilisée pour chauffer une plaque(11) de preference en graphène ou dans un materiau a haute conduction thermique, pour fondre de préférence du nitrate de lithium injecter a l’interieur de la cuve. Le système utilise l’énergie thermique du nitrate de l’ithium fondue par conduction thermique, pour le coté chaud de la cellule seebeck, FIG4a (17a). , le cadre porteur (2) de la lentille de Fresnel (1) est orientable par moteur électrique (4) du type pas a pas en vue de suivre la course du soleil, afin de garder son orientation de concentration des rayons solaires sur un point focale du point chaud sur la plaque (11) le cadre mobile (2), est construit afin de loger des moteurs pas à pas (4), le cadre (2), est fixé par des bras en métal (3), lesquels ont pour fonction de maintenir, les moteurs (4), Le cadre (2), qui lui maintient la lentille (1), les bras (3), sont scellés au sol. Le nitrate de lithium est contenue dans le cube en verre (11)(6)et(7) dit la cuve. La cuve, elle est constituée de quatre parties. (6) Une forme de cube en verre sans fond, Le sommet (11) du cube en graphène de préférence (6) est scellée par des rivets (10)sur le haut de la partie (5) le fond du cube (7) est construit dans un matériel a haut coefficient de conduction thermique de préférence en graphène pour ces qualités de conduction thermique, mais peut être construit avec un autre matériel de très bonne conduction thermique. Le fond du cube en graphène (7) est scellé sur les quatre parois verticales en verre (6) par des rivets (10) situées au quatre coins de la plaque (7). A l'extérieur des côtés du cube en verre (6) un corps (5) l’entoure, comportant un espace entre le corps (5) et les parois en verre (6) l’espace (8) étant de l’air, ajoutant un principe d'isolation thermique. L'intérieur de la cuve en verre (6) avec fond en graphène (7) étant donc hermétique, une pression d'une atmosphère à 0 M au niveau de la mer étant considérée comme satisfaisant. Une valve de pression (9) située sur un des côtés de la cuve (5) et du cube en verre (6) traverse le corps (5) et (6) percé pour accueillir la valve/clapet de pression (9) prévue à cet effet. L'utilité de ce clapet (9) est d’aspirer l’air ambiant de la cuve (11)(6)et(7) dans le but d'enlever l'oxygène et le maximum d'humidité de l'air à l'intérieur de celle-ci, et de remplacer par de l'azote gazeux, a une pression d'une atmosphère. Le nitrate de lithium étant corrosif et oxydant, ajouter des parois en verre permet de réduire fortement le problème de corrosion et d'oxydation, et le remplacement fréquent de la cuve, (11)(6)(7). De plus le fait d'avoir un effet thermos, avec l'espace d’air (8) entre les parois latérales de verre (6) et du corps(5) apporte une solution pour minimiser la perte thermique par les côtés de la cuve (6)(5). La valve de pression (9) apporte aussi la solution et l'avantage, de vider l'air ambiant à l'intérieur de la cuve (11)(6) et (7) et de le remplacer par de l'azote gazeux, ainsi supprime le fait ou minimise fortement le fait que le nitrate de lithium puisse absorber de l'humidité de l'air ambiant. Le nitrate de lithium, étant injecter ensuite, par le clapet (9) seulement au moment où l’air ambiant a été aspirer et a été remplacé par de l’azote gazeux à une atmosphère. Le nitrate de lithium, peut être ensuite fondue par la lentille de Fresnel (1) dont le point focale du point chaud est régler de façon à atteindre la température nécessaire à travers le sommet de la cuve (11) dans le but d'utilisé le dit Nitrate de lithium fondue, comme source de chaleur par conduction thermique à travers le fond en graphène (7) en remplacement d'une flamme ou résistance, dans le système classique. La partie haute (A1) , et . La dénomination partie haute (A1) comprend le container de nitrate de lithium, c’est a dire tout les éléments de (5) à (11) en un seul ensemble compacte, plus les éléments du chariot (21) (22) (23). La partie basse (A2) et , la dénomination (A2) comprend tout les éléments de(14)à(20). La partie basse , est constituée d'un réservoir en aluminium (14) ayant une entrée (14a) et une sortie (14b) pour la circulation d'un liquide froid à l'intérieur du réservoir. Le réservoir(14)n’a pas de plaque du haut. Un système sandwich est posé sur le réservoir (14)le sandwich a deux rôles,le premier est de maintenir la ou les cellules thermoélectriques (17) plaquées entre les plaques de graphène (15) et (16) pour permettre un bon transfert de chaleur par conduction a la cellule thermoélectrique (17). Mais aussi d'avoir par le biais des plaques en verre maintenant les plaques de graphène scellé au milieu de l’ensemble(18)(15) . Une isolation thermique entre la plaque du haut(18)(15)et le bas(19)(16) . Description du sandwich, (15)(16)(17)(18)(19)(20)ce système comprend la plaque (15) en graphène ou autre metariel a haute conductivitée thermique, qui est scellé au milieu de la plaque en verre (18) ou un autre material isolant, mais devant resister a une température de plus de 300 degrees celsius. FIG-5A formant un ensemble unique, , la plaque (19) et (16) est construite de la même maniere, que la plaque (15)(18) les plaques(18)(15)et(19)(16) sont maintenue ensemble par les rivets(20) . La plaque( 19) est maintenue au réservoir (14) par les rivets (20A) . Les cellules thermoélectriques à effet seebeck utilisées dans notre système sont de forme carrée et plate, face chaude (17a) face froide (17B). Le sandwich maintient un contact entre les plaques de graphène (15)(16) les faces d’une ou des cellules (17)thermoélectrique, permettant une bonne conduction thermique du graphène au deux cotés des cellule thermoélectrique,(17a) pour la face chaude et (17b) pour le froid, (17)(17a)et(17b). De sorte que: Le nitrate de lithim transmet la chaleur de la plaque (7) A( 15) , la partie haute (15) transmet vers (17a) . Le froid provenant du liquide de refroidissement, qui s’ecoule dans (14) de (14a) à (14b) tarversant (14) le froid est transmit par conduction à la partie basse (16)qui transmet vers (17b) . la raison pour laquelle le verre est choisi et entoure la pièce en graphène (15)(18)et(19)(16),est de limiter le transfert de chaleur de la pièce (15),à (18)et de(18) à (20), de(20) à (19), mais aussi parce qu’il faut un materiel qui puisse resister à la température sans fondre ou prendre feu, tout en étant un isolant car (19) entoure la pièce en graphène (16),qui elle a pour but le transfert du froid a la face froide (17b) de la cellule thermoélectrique. Si trop de chaleur etait transmis a la pièce (16), le refroidissement du liquide froid sur la pièce (16), serai moins efficace, et donc la production électrique serai moindre, car l’effet Seebeck thermoéléctrique resulte du delta de température entre le froid et le chaud,le fait d'isoler du chaud au mieux la pièce (16) ,qui conduit le froid à 17B, conduit a une meilleur production électrique, qui sans cela nécessiterai une eau plus froide pour compenser le fait que la pièce (16) ,soit chauffer par la conduction thermique de la piece (15). Le système de liquide de refroidissement,est un design classique, un liquide froid circule à l'aide d'une pompe à eau, passe à l'intérieur du réservoir par l’entrer (14a) et le remplis complètement (14), et en ressort sur le côté opposer (14b) Ainsi le flux de liquide froid passant dans le réservoir (14), refroidissant par conduction thermique la plaque basse en graphène (16),cette plaque (16),transmet le froid du liquide par conduction à la face froide de la cellule thermoélectrique Seebeck (17b) et . Le liquide peut être tout simplement de l'eau froide, provenant d'un bassin ou autre, retournant dans le bassin pour y être refroidi naturellement par perte thermique. Ensuite, le liquide est pompé à nouveau du bassin dans le réservoir(14)circulant de même manière dans le même circuit de liquide froid, de (14A) et(14b). Concernant la mise en contact de la partie(A1),et le sandwich de la partie (A2), la plaque en graphène (15), , à de préférence le même diamètre ou la même forme géométrique que la plaque de graphène du fond de cuve (7) , le but étant de pouvoir être mis en contact, pour assurer une conduction thermique entre le fond de cuve (7), et de la plaque (15), à travers les plaques de graphène, . Assurant ainsi le transfert de chaleur du nitrate de lithium à travers la plaque de graphène (7),à la plaque du haut (15), assurant le transfert de chaleur par conduction thermique de (15), à la face de la cellule thermoélectrique (17a).
Fonctionnement sans soleil.Quand le soleil devient insuffisant,et donc la lentille de Fresnel 1, n’apporte plus assez de chaleur, au nitrate de lithium, il se produit un refroidissement,qui engendre due a la baisse de chaleur, une baisse de production électrique des cellules (17), à effet Seebeck. Pour remédier à ce problème, le chariot est mobile, grâce a un ensemble coulissant de gauche à droite, ou une nouvelle partie haute (A1) , prend la place de l’ancienne. Les moteurs(22)roulent le long du rail (23). Vue d‘ensemble , la dénomination chariot comporte 2 parties (A1)relier entre elles par (25) plus les éléments (21),(22),(23),le chariot étant l’ensemble qui avance et recule. Le changement de partie haute (A1) intervient à la tombée de la nuit à détection de la chaleur insuffisante du Nitrate de lithium dans une partie haute (A1). Par exemple moins de 275 dégrée Celsius, dans le cas du nitrate de lithium qui fond au environ de 255 Celsius. Le chariots étant un ensemble indépendant de la partie basse,(A2), ,1. La solution apportée par le chariot permet de changer de partie (A1), , par une autre (A1), la nouvelle (A1) faisant office de pile à chaleur, ou stockage thermique, ayant été chargé durant la journée, mais dont la chaleur a été non utilisée. Ce chariot , est composé de deux parties hautes,(A1) , l’une a coté de l’autre, . Les parties (A1),étant fixer via un bras métallique (21), permettant son soutien, sur le rail (23), ce bras métallique a un côté encastré dans la partie haute (5) , et de l’autre côté du bras métallique est encastré dans un moteur électrique (22) le moteur électrique (22) roule sur un rail cranté (23), ce qui permet de faire avancer le chariot de droite à gauche, et gauche à droite. (A2)est scellé sur une plateforme (24), ,1. cette plateforme monte et descend de quelques centimètres par le biais d’un vérin hydraulique,(24a). Sur le côté de la partie basse(A2)un bras métallique (25) est fixé et s’étend de la partie basse (A2) à un cube thermos (26), , de ce fait le cube thermos, (26) et la partie basse, (A2) suivent le même mouvement de haut en bas quand le vérin (24a) est activé. Le but étant de descendre la partie basse(A2)et le cube thermos (26), pour qu'ils ne soient plus en contact avec les parties hautes (7),de (A1),pendant le mouvement du vérin (24a) vers le bas. La partie (7),et (15), , ne sont plus en contacte, donc ne gêne pas le mouvement du chariot et des parties haute(A1) en mouvement lors du changement de partie (A1),le cube thermos (26), étant relier à (A1) par le bras (25),descend aussi, donc la partie (7), est donc au-dessus du cube thermos (26) pour permettre à la nouvelle partie (A1),d’avancer sans toucher les bords haut du cube (26), et de prendre la place de l’ancienne (A1). Quand le vérin (24a)remonte, (7), et (15), sont de nouveau en contact, permettant à nouveau le transfert par conduction thermique. Le cube (26), en remontant, ayant un diamètre plus grand que (7), englobe la partie (7), pour minimiser les pertes thermiques, comme expliquer dans la partie cube thermos (26), ci dessous. Le cube thermos (26), , Il a pour utilité d'être placé juste dessous la partie haute (A1) qui est rechargée en énergie thermique durant la journée, et le rôle du cube est de minimiser les pertes thermiques à travers la plaque de graphène (7), de la partie(A1). Le cube thermos (26), est en verre est de forme de cube sans face haute. Il est vide contenant que de l’air, et son diamètre est plus grand que la plaque de graphène (7), de (A1) ce qui lui permet de venir s‘encastrer sous la plaque en graphène (7), quand le vérin (24a) remonte. Le but est de minimiser les pertes thermiques via la plaque de graphène (7), qui serait plus importante si elle était à l’air libre. Le système n'étant pas hermétique, il n y a donc pas de surpression causée par l’air chauffer dans le cube (26), due aux pertes thermiques, ce qui permet a l’air dilaté de s’échapper quand nécessaire. Les conduits de liquide froid (14A) et (14b) sont suffisamment longs et flexibles pour ne pas être un problème lors du mouvement de la partie basse( A2), de haut en bas. Il en va de même pour le circuit électrique connectant les cellules thermoélectrique Steinbeck (17) de la partie basse(A2).
LES ÉTAPES DU CHARIOT.
Le vérin (24a) abaisse la partie basse(A2) ,et le cube thermos (26), est solidaire avec la partie (A1), relier ensemble par le bras (25), donc suit le même mouvement. A ce moment, le chariot peut avancer, via les moteurs (22), sur le rail (23), quand le chariot avance il y a changement de partie haute( A1), au moment où la nouvelle partie haute (A1) est en place en face de la partie basse (A2). le vérin (24a) remonte et la partie basse (A2) est de nouveaux en contact avec la nouvelle partie haute (A1) . De sorte que l’échange de chaleur thermique par conduction thermique via la plaque (7) avec (15), ce qui apporte la chaleur à la face (17a) , de la cellule Seebeck. Dans ce cas,la nouvelle partie haute (A1) fait office de Pile à chaleur ou pile solaire qui a été chauffée préalablement et a emmagasiné de l'énergie thermique, toute la journée, sans la restituer, sauf les pertes. Où autrement appelé stockage thermique, cette autre partie haute (A1) remplace la partie haute (A1) dont la chaleur thermique est épuisée ou insuffisante. Son énergie thermique est donc restituer par le même système de conduction thermique plaque (7) avec (15), et face (17a), et est donc utilisée jusqu'à épuisement de celle-ci. Si besoin ou une ou plusieurs parties haute(A1)peuvent être utilisé pendant le soir et pendant la nuit. Dans ce cas précis il y aurait plusieurs parties hautes (A1) cote à cote sur le chariot, de sorte par exemple trois parties hautes(A1)au lieu de deux, dont deux serviront de stockage thermique pendant la journée, dans ce cas le chariot serait composé de trois parties hautes (A1) au lieu de deux,et de deux cubes thermos(26)et de deux bars (25), dont une (25) serai le liens entre deux cube thermos (26). Au prochain lever de soleil, quand les rayons solaires concentré via la lentille de Fresnel (1), réchauffe à nouveau la plaque(11)qui fond le nitrate de lithium lequel emmagasine de la chaleur pour un nouveau cycle. Le nitrate de lithium ou un autre medium est fondue à nouveau ou retrouve sa température de fonctionnement de 300 dégrées Celsius détecter par un thermomètre par exemple, le chariot reprend sa configuration de départ. Ainsi, les container de nitrate de lithium sont rechargés en énergie thermique par la lentille de Fresnel (1) fondant le nitrate de l’lithium pour un nouveau cycle journalier. De ce fait, les cellules thermoélectriques à effets Seebeck assurent une production électrique, constante dès le moment où une différence de température chaud/froid est fournie à chacune de leur face. La température froide étant toujours assuré par la circulation d'eau froide dans la partie (A2), que ce soit de jour ou de nuit.