• 1. Principes généraux
• 2. L'enceinte de confinement de l'énergie, clef de voûte du PHRSD
• 3. Conversion en chaleur
• 4. Schéma résumant le fonctionnement de l'enceinte de confinement de l'énergie
• 5. Brevet et documentation détaillée

1. Principes généraux

L’invention s’inscrit dans la filière « hélio-thermo-électrique », et plus particulièrement dans l’énergie solaire thermodynamique

Les installations thermoélectriques ont toutes choisi la voie de la concentration du rayonnement solaire pour atteindre des hautes températures, indispensables pour avoir un cycle performant de conversion thermomécanique.

Toutefois, ces températures (environ 600°C) ne sont pas suffisamment hautes pour garantir le haut rendement de conversion thermomécanique connu dans les centrales thermiques (50% et jusqu’à 60% en cycle combiné) dont la source chaude est généralement à plus de 1000°C grâce à l’utilisation de combustibles très exothermiques (charbon, pétrole, gaz, fission nucléaire).

La présente invention reprend le principe des miroirs collecteurs paraboliques ou cylindro-paraboliques. Toutefois, dans certains cas, la géométrie de ces miroirs est perfectionnée, et les moyens de conversion du rayonnement solaire en chaleur se démarquent nettement de l’art actuel :

1. Le lieu de focalisation du rayonnement collecté par le miroir constitue l’entrée d’une enceinte de confinement de l’énergie (ECE)
    dont la géométrie particulière lui donne des propriétés anti-émissives.

2. Le rayonnement (4) focalisé et concentré s’engouffre dans cette cavité où il est progressivement absorbé de 2 façons différentes :
 
           o à la suite de multiples réflexions et diffusions partiellement absorbantes sur les parois de la cavité (7,9,10),
           o à la suite de son trajet entre 2 impacts successifs sur les parois (7,9,10) de la cavité lorsque celle-ci est remplie par un milieu absorbant

2. L'enceinte de confinement de l'énergie, clef-de-voûte du PHRSD

Les propriétés anti-émissives des enceintes (ECE) sont obtenues :

        - par la possibilité de fermer complètement l’enceinte par un clapet (26) lorsque le soleil disparaît,

        - par des composés physicochimiques, déposés sur ou entre les parois de l’enceinte, capables d’absorber et retenir fortement le rayonnement infrarouge d’un corps             de quelques milliers de Kelvin,

        - avec une géométrie des parois de l'enceinte obligeant tout rayon pénétrant dans l’enceinte (ECE) d’y effectuer des dizaines, voire centaines de                 réflexions absorbantes avant d’avoir la possibilité géométrique d’en ressortir.

C’est ce dernier point qui est crucial pour le caractère anti-émissif de l’enceinte (ECE). Les meilleures géométries anti-émissives peuvent être notamment de trois types :
        TYPE 1 : surfaces paraboliques ou sensiblement paraboliques, à foyers de préférence confondus et à axes optiques de préférence alignés, l’une de longue focale (9,9A,9B), l’autre de courte focale (10,10A,10B) :
                    § concave/concave, ou,
                    § concave/convexe
        TYPE 2 : « couloirs anti-retour » (7,7A,7B) à section croissante dans le sens d’entrée des rayons focalisés

        TYPE 3 : combinaison des deux précédentes : au moins un couloirs anti-retour (7) avec au moins une « cavité afocale » (6)

• 1. Principes généraux
• 2. L'enceinte de confinement de l'énergie, clef de voûte du PHRSD
• 3. Conversion en chaleur
• 4. Schéma résumant le fonctionnement de l'enceinte de confinement de l'énergie
• 5. Brevet et documentation détaillée

3. Conversion en chaleur

Les parois (9,10,16A,16B) de l’enceinte (ECE) imposent, aussi bien aux rayons captés que ré-émis par le rayonnement thermique, des dizaines de réflexions absorbantes avant d’avoir la possibilité géométrique de sortir. Typiquement, ces parois peuvent être réalisées en acier ou en matériaux réfractaires lisses.

C'est grâce à ces centaines de réflexions partiellement absorbantes que la lumière solaire se convertit progressivement en chaleur à très haute température (plusieurs milliers de °C).


Une machine thermodynamique (32) peut être montée au contact de la cavité (6) pour en extraire la chaleur afin de produire du travail mécanique avec la source froide constituée par l’atmosphère ou le sol extérieur, selon un cycle moteur thermodynamique de Brayton-Joule, vapeur, Stirling…




Les usages de la chaleur ainsi recueillie sont notamment :
- fours écologiques à très hautes températures,
- installations de thermolyse
-cycles thermodynamiques divers destinés à produire un travail mécanique, puis électrique.


Comme l’illustre la figure 13A, la machine thermodynamique (32) peut aussi être montée sur le sol (20) à condition de lui amener la chaleur recueillie dans l’enceinte (ECE) par un fluide circulant dans des tuyaux (27) calorifugés avec grand soin. Cette machine sera avantageusement une machine SPRATL.

Le shéma ci-contre présente ainsi le stockage thermique dans un container réhausseur dont l'isolation thermique reprend les principes utilisées par de l'enceinte de confinement de l'énergie (ECE).

Avec cette approche, le stockage peut être important avec quelques centaines de kilos de matériaux à fortes capacités thermiques : eau, sable, pierres, fluides spécifiques...


Ceci ouvre la possibilité d'utiliser à volonté l'énergie stockée en période diurne avec un principe simple, efficace et peu coûteux.

4. Schéma résumant le fonctionnement de l'enceinte de confinement de l'énergie

5. Brevet et documentation détaillée

Le lecteur exigeant ou souhaitant simplement mieux comprendre la pertinence du concept PHRSD pourra consulter

- la note scientifique décrivant en détail les rendements du PHRSD avec une modélisation physique fine de ses échanges d'énergie.

- le brevet PHRSD sans les revendications,

- la nomenclature,

Et les différentes familles de figures:

- figures 1A à 1G et fig2 :   relatives aux paramètres d'impact du rayonnement solaire direct sur un miroir,
                                        et à la conception générique d'une encreinte de confinement de l'énergie (ECE)

- figures 3A à 3B : relatives à l'agencement général du miroir, de son caractère focal et du placement de l'enceinte ECE

- figures 4A à 4I : relatives aux formes paraboliques de révolution focales possibles et l'impact généré par les rayons dans le plan focal

- figures 5A à 5F : relatives aux formes paraboliques extrudées focales possibles et l'impact généré par les rayons dans le plan focal

- figures 6A à 6I : relatives aux formes sphériques de révolution focales possibles et l'impact généré par les rayons dans le plan focal

- figures 7A à 7F : relatives aux formes sphériques extrudées focales possibles et l'impact généré par les rayons dans le plan focal

- figures 8A à 8H : relatives aux différentes formes à donner à l'entrée de l'enceinte de confinement de l'énergie (ECE)

- figures 9A à 9D : relatives à la focalisation des différentes solutions de miroir collecteur selon le paramètre mathématique r0

- figures 10A à 10G : relatives aux différents formes de couloirs anti-retour favorables au confinement des rayons collectés

- figures 11A à 11Q : relatives aux différentes cavités afocales anti-émissives combinées à des exemples de couloirs anti-retour

- figures 12A à 12D ; relatives aux principaux éléments constitutifs du piège hyperthermique du rayonnement solaire direct

- figures 13A à 13B: relatives à des variantes du piège, notamment à stockage thermique de l'énergie et de Stirling.

- figures 14A et 14B :  relatives respectivement à la variantes "four haute température bi cavités antiémissives" (thermolyse...)
                                 et à la variante hybride photovolaïque/concentration solaire

- figures 15A à 15D : relatives aux agencements optimum pour constituer des "champs solaires" efficaces et écologiques


- Le zip complet