Secteur de la technologie

[ 5] La présente invention se réfère au domaine des énergies renouvelables, plus particulièrement l'énergie solaire. Son application est destinée principalement aux concentrateurs thermo solaires cylindro-paraboiiques, elle peut également être utilisée pour les panneaux photovoltaïques et les collecteurs de Fresnel.

[ 6] L'objet de cette invention concerne un mécanisme pour réduire le nombre d'unités de concentrateurs en permettant que la longueur de ces concentrateurs soit plus grande, évitant ainsi de multiples articulations de tubes collecteurs entre des concentrateurs successifs.

Contexte l'invention

[7] Une des méthodes de génération d'électricité renouvelables est l'utilisation des centrales solaires à collecteurs cyiindro-paraboiiques. Ce type de centrale se compose de rangées parallèles de longs miroirs ayant une forme cyiindro- paraboiiques qui tournent autour d'un axe horizontal pour suivre la course du soleil. La lumière réfléchie chauffe un fluide caloporteur qui s'écoule à travers des tubes s' étendant le long des foyers des miroirs. Ce liquide caloporteur est ensuite utilisé pour faire bouillir de l'eau dans un générateur de vapeur pour turbine afin de produire l'électricité.

[ 8] Le rôle du mécanisme de poursuite est d'adapter l'inclinaison des miroirs cyiindro-paraboiiques de manière à ce que la radiation solaire réfléchie converge toujours au maximum vers le tube focal. À l'extrémité de chaque concentrateur se trouve un système d'articulation qui permet de relier les tubes focaux de deux concentrateurs voisins. Ces articulations peuvent être des points de perte thermiques ou de fuite du fluide caloporteur. Un des objectifs d'optimisation d'un champ de concentrateur thermo solaire est de minimiser le nombre de ces points d'articulation.

[ 9] Pour minimiser le nombre d'articulations, il faut construire des concentrateurs très longs, mais avec un seul point d'action pour la commande de rotation. Néanmoins, cette longueur doit être limitée pour éviter le moment des forces appliqué sur les mémoires à cause des vents.

[ 10] Le système actionneur utilisé actuellement pour faire tourner les miroirs se composent de deux vérins fixés au milieu de chaque concentrateur. Il est difficile d'installer plus d'un actionneur sur un même concentrateur, car si deux actionneurs fonctionnent à des vitesses légèrement variables, cela va causer une torsion qui pourrait briser la structure. Description de l'invention

[ 11] L'objet de cette invention est de proposer un nouveau mécanisme de poursuite solaire destiné aux collecteurs cylindro- paraboliques. Ledit mécanisme agit sur un seul axe de commande pour faire tourner les miroirs de façon à ce que les rayons du soleil se réfléchissent toujours vers le tube focal.

[ 12] Le support de la partie mobile se compose de coionnes métalliques vissées (1) sur une base de béton. Le nombre de ces colonnes varie selon le poids et la longueur de la structure à supporter.

[ 13] Au-dessus de chaque colonne se trouve un palier et des moyeux où la structure du support centrale est attachée. Cette structure est connectée à deux moyeux, soit entre colonne et colonne. La structure peut être en tubes ou en treillis.

[ 14] Les côtes de support des miroirs paraboliques sont fixées sur la structure du support central et elles ont une forme qui coïncide avec celles des paraboles. Le nombre de structures est égal aux nombres de colonnes moins un.

[ 15] Les tubes collecteurs, où circule le fluide caloporteur, sont disposés le long de la ligne focale des paraboles alignées.

[ 16] Les colonnes mentionnées ci-haut, sont alignée suivant la direction nord-sud de sorte que si toute la structure tourne, elle reste toujours orientée vers l'est, le zénith ou l'ouest

[ 17] Le système actionneur est formé par plusieurs points d'action pour effectuer la rotation de la structure. Dans chacun de ces points, il y a un moteur électrique avec un système réducteur de la vitesse de rotation.

[ 18] Selon un mode de réalisation privilégié, le moteur réducteur tourne le traqueur selon le signai de commande reçu du système du contrôle à travers une vis sans fin, ou à travers un autre système d'engrenages réducteur. Le système de contrôle peut être un système à boucle ouverte (basé sur une horloge} ou à boucle fermé (basé sur des capteurs solaires), ou bien mixte,

[ 19] L'avantage principal de ce mécanisme est que la commande peut se faire sur plusieurs points d'action le long des collecteurs. Le fait d'avoir plusieurs points moteurs permet d'avoir des concentrateurs d'une plus grande longueur ; en épargnant de cette manière des systèmes articulés du tube collecteur entre un concentrateur et le concentrateur suivant. [ 20] L'utilisation des moteurs électriques, de part leur fléxibiiitê de commande et de vitesse de rotation, permet facilement aux concentrateurs de pivoter de manière synchronisée sans le risque de briser les articulations de ia structure.

[ 21] Pour contrôler tout le traqueur, un contrôleur central doit être utilisé ainsi qu'un contrôleur esclave pour chaque moteur.

Modes de réalisations préférentielles de l'invention

[ 22] Les colonnes (1), comme iiiustré sur les figures 1 et 3, sont fixées sur une base de béton armé avec des goujons. L'espace entre les colonnes et de 12300 mm. Chaque colonne a une hauteur jusqu'au Taxe de 3200 mm et une largeur de base de 15000 mm. Selon un mode de réalisation préférentielle, ces colonnes sont faites de deux profiles métallique de type UPN-100 et un renfort de tubes carrés de 30x30x2.

[ 23] Selon un mode de réalisation privilégié, le nombre de colonnes consécutives à installer est de 41, ce qui permet de supporter 40 structures de concentrateurs (2). Chaque ensemble de structures (2) se compose de 4 tubes de 60x60x2 de 12000mm. La largeur est de 1200x1200 mm. La structure de support est composée de barres métalliques triangulées, faisant 60° entre eux et assemblées en treillis. À l'extrémité, se trouvent quatre tubes de 60x60x2 mm faisant des rectangles parallèles au disque denté et où le moyeu (8) passe à l'intérieur du cylindre (10). Les pièces (9) et (10) sont soudées à la structure du support. Avec ces 40 structures et 41 colonnes, le traqueur possède une longueur totale de 492 m.

[ 24] Chaque moteur électrique (5) a un dispositif réducteur de vitesse de rotation, qui fait tourner une vis sans fin (6), qui à son tour, entraine une couronne dentée (7) de 3000 mm de diamètre, La valeur du module de la denture de la couronne vaut 10 et faisant un angle de 200°. Une butée à chaque extrémité pour éviter une sortie imprévue de la couronne de la vis sans fin. Dans ce cas, il y a 20 moteurs électriques au total.

[ 25] Sur chaque structure de support il y a 32 côtes (3), 16 de chaque côté, pour supporter les miroirs paraboliques. La forme parabolique obéit à l'équation : Y=0.0001354263x ² (en utilisant le mm comme unité de mesure). La ligne focale a pour équation Y= 1846m m. Les limites de la parabole sont x=-2900 mm et x=2900 mm, c'est à dire une largeur totale de 5800 mm.

[ 26] Le tube collecteur qui passe par la ligne focaie est fixé par 4 ensembles de tubes (4) pour chaque structure de support (les pièces de fixation ne sont pas montrées sur Ses figures).

[ 27] La structure de support contient en outre, pour chaque articulation, un moyeu sous forme de pièce cylindrique (8), des piaques de support (9) et un anneau cylindrique (10) qui forme un palier de friction permettant de supporter le moyeu, Ledit palier mesure 180 mm de diamètre intérieur, 185 mm de diamètre extérieur et ii a une longueur de 100mm.

[ 28] Le contrôle du système s'effectue à partir d'une unité de commande centraiisée qui contrôle tous les concentrateurs. La commande de l'inclinaison des miroirs se fait en asservissement via un inclinomètre et une sonde solaire, faisant ainsi un système mixte de boudes ouvertes et fermées. L'inclinomètre permet d'estimer, à chaque moment, la position la plus proche à travers le calcul de la position du soleil, et la sonde corrige cette dernière pour obtenir un résultat précis de ± 0.1°.

[ 29] Chaque contrôleur esclave est munit d'une carte électronique, d'un indinomètre et d'une sonde solaire pour commander le moteur électrique.

Description des dessins

[ 30] La figure 1 représente une vue de côté du traqueur. Seulement une partie de la longueur est montrée puisque le traqueur peut être beaucoup plus long. On peut distinguer 3 colonnes, celle qui est au centre n'as pas de groupe moteur, les deux autres oui.

[ 31] La figure 2 représente la même figure que 1 avec une vue de dessus.

[ 32] La figure 3 représente le détail d'une vue du traqueur. C'est une vue en élévation.

[ 33] La figure 4 représente une vue en perspective isométrique de toute la structure de support, incluant les couronnes dentées les mécanismes de commande.

[ 34] Dans ces premières quatre figures on peut voir le traqueur solaire avec les cotes (3) qui supportent les miroirs paraboliques et les barres du support (4} du tube collecteur. Sur les figures suivantes, on peut voir le traqueur sans côtes, ni barre de support pour les détails de la structure soit bien visible.

[ 35] La figure 5 représente la même vue que la figure 4 mais sans côtes ni barre du support.

[ 36] La figure 6 représente le détail du groupe moteur où on peut distinguer la couronne dentée (7), la vis sans fin (6) et le moteur électrique (5).

[ 37] La figure 7 représente principalement l'axe où les structures sont fixées. On peut distinguer le moyeu (8), le palier (10) et les plaques soudées (9).