Autres applications solaires

Projection solaire horizontale

Dernière mise à jour : 12-10-2016

Commande miroir

Retraité de l’industrie, ma vocation n'est pas de fabriquer des fours solaires ni de les vendre mais de communiquer ce que je trouve ne serait ce que pour servir une cause écologique.
Cela fait deux ans et demi (2014 à 2016) que j'utilise la version à commande électrique, pratiquement tous les jours de soleil, sans panne ni accident. Aujourd’hui je n’ai plus de progrès significatif à faire si ce n’est que pour les applications tropicales. La solution déjà proposée est dédiée aux pays industrialisés, donc à des latitudes moyennes, ce qui nécessite, pour une utilisation quotidienne et durable, un système à mouvement autonome et un rendement performant pour la saison hivernale.
Par la suite, j’ai cherché projeter le rayonnement solaire sur une fenêtre exposée au nord, j’ai développé le mécanisme représenté sur le schéma suivant :
schéma mécanisme miroir horizontal
Représentation schématique du mécanisme destiné à l’orientation d’un panneau solaire.

Brève description :
L’arbre (P) est orienté parallèlement à l’axe de rotation terrestre, il reçoit le mouvement de rotation de 15 ° par heure.
L’arbre (I) s’articule sur l’arbre (P) au point (1). L’arbre (I) est perpendiculaire l’arbre (P) au moment des équinoxes et s’incline de plus ou moins 23.44° au moment des solstices. Associé au mouvement de l’arbre (P), l’arbre (I) est constamment dirigé vers le soleil. Cet arbre (I) matérialise la direction des rayons solaires incidents.
L’arbre (R), est monté sur un support fixe par rapport au sol, il indique la direction de la cible vers laquelle se dirigent les rayons solaires réfléchis. L’arbre (R) matérialise la direction des rayons solaires réfléchis.
Les points (1), (2), (3) définissent un triangle isocèle dont la base est matérialisée par une glissière (G). Elle s’articule sur l’arbre (R) au point (2).
La douille (D) s’articule sur la chape (C) au point (3), le mouvement de l’arbre (I) est transmis à la douille (D) au travers de la chape (C) qui est tournante autour de l’axe de l’arbre (I).
Le plan réflectif (S) fixé sur la glissière (G) est perpendiculaire à la médiane (H), les rayons solaires incidents parallèles à l’axe (I) sont réfléchis par le plan (S) parallèlement à l’axe (R) qui se dirige vers une cible fixe.
(brevet N° de publication 3033034 du 26 aout 2016, libre d’utilisation pour les non industriels.)
mécanisme miroir horizontal
Exemple de réalisation du mécanisme destiné à projeter les rayons solaires sur une fenêtre située sur une face nord.
ensemble complet miroir horizontal
Mécanisme intégré dans son ensemble et légèrement tourné vers l’est.

Le panneau réfléchissant (S) est incurvé pour augmenter l’intensité solaire passant par la fenêtre. L’actionneur (A) est un électroaimant cyclique alimenté en 12 V et 2 Ampères. Son facteur de marche est de 0.5 secondes toutes les 5 minutes, la puissance moyenne utile est donc très faible. Une friction montée sur l’arbre (P) permet de ramener manuellement le panneau à sa position de départ. Le pantographe (P t) sert à garder les arêtes du rectangle de la lumière projetée sur des lignes verticales et horizontales, le panneau étant tournant autour de l’axe (T).

septembre 14 heures septembre 16 heures 30

Photos prises à 2 heures 30 d'intervalle

Application aux paraboles solaires


Représentation schématique du mécanisme destiné à l’orientation d’une parabole solaire.
L’arbre (R) est positionné au-dessus de l’arbre (I)


mécanisme triangle pour parabole solaire mécanisme triangle pour parabole solaire  



Exemple de réalisation du mécanisme destiné à l’orientation d’une parabole solaire.

L’ensemble est conçu pour être réalisé uniquement à base de tôle inox emboitée, épaisseur 2, découpée au laser.
Aucune pièce usinée par machine-outil.
L’actionneur est un motoréducteur miniature 12 V, sans doute mois robuste que l'électroaimant mais qui permet le retour de mouvement par inversion de pôle,il permet aussi une légère réduction du nombre de pièces mécaniques.

Axe annuel

L’automatisation du repositionnement journalier ne présente pas un grand intérêt pour la cuisson solaire, cela peut être dangereux en cas de panne ou de coupure d'énergie. Mais avec précaution l'automatisation peut être utile pour le préchauffage du four .
Une solution consiste à intégrer un axe annuel.
axe annuel au zénith axe annuel au départ

Brève description :

Par l’intermédiaire de la friction, l’axe peur être positionné angulairement à la date du jour.
A chaque retour journalier, en position d’origine, l’axe annuel reçoit un mouvement de rotation communiqué par cliquet et roue et vis. Au bout de 365 aller/retour, l’axe aura fait un tour complet.
Cet axe porte une came de déclinaison saisonnière sur laquelle s’appuie l’axe parallèle aux rayons incidents.
Cet axe porte également une came qui vient compenser de décalage du temps horaire et du temps solaire. En effet la terre tourne autour du soleil selon une ellipse et non un cercle parfait, ce qui induit un décalage du temps solaire, (ce mouvement planétaire est décrit par les lois de Kepler).
Le mouvement de la parabole peut se faire par actionneur électrique avec départ journalier à heure fixe et retour par inversion de polarité.
axe annuel axe annuel

Exemple de réalisation du mécanisme avec axe annuel.

Applications tropicales


Le mécanisme de suivi solaire initialement conçu est basé sur le contre mouvement planétaire, il convient pour des latitudes allant au-delà de 40 degrés de latitude environ.

mécanisme triangle: latitude 0°, couchant, solstice été
Le schéma ci-contre représente le four solaire initial pour une latitude de 40° au zénith le 21 juin qui est la date la plus défavorable.
La cote "A" représente le rayon nécessaire pour transmettre le couple de rotation à l'axe vertical.
Cette cote "A" se rapproche de la limite minimum pour un fonctionnement correct.
au-delà des pays de l'Europe du sud il est nécessaire d’adapter un mécanisme différent.

Une solution consiste à incliner l’axe vertical sur le principe du mécanisme triangle pour dégager de l’espace mécanique. Il s'en suit une légère dispersion du point focal fixe dû à l'augmentation de l'amplitude de l’angle élévation autour de la position milieu. Cette dispersion apparait sur les positions extrêmes mais reste tout à fait acceptable. Une articulation sur le bras support permet de d’adapter aux diverses latitudes tropicales.
Garder le point focal fixe et donc le four fixe permet : de s’affranchir de la variabilité de balourd pour avoir un actionneur de faible puissance, d’avoir un angle d’incidence des rayons solaires optimal et sous la partie inférieure pour un meilleur rendement et d’avoir une hauteur ergonomique et sécuritaire constante.

mécanisme triangle: latitude 0°, zénith, solstice été mécanisme triangle: latitude 23.44°, zénith, solstice été


mécanisme triangle: latitude 35.44°, zénith, solstice été mécanisme triangle: latitude 0°, couchant, solstice été
latitude 0°-14 h-solstice été latitude 0°-16 h 30-solstice été latitude 0°-19 h-solstice été
latitude 23°44-14 h-solstice été latitude 23°44-16h30-solstice été latitude 23°44-19 h-solstice été
latitude 35°44-14 h-solstice été latitude 35°44-16.30 h-solstice été latitude 23°44-19 h-solstice été

Sur les photos ci dessus, le four solaire est basculé pour être orienté par rapport au soleil tel qu'il le serait aux latitudes de 0°,23.44°,35.44°. On peut voir l'évolution de la tache solaire sur la plaque de chauffe.


OK
Notre site internet utilise des cookies pour réaliser des statistiques de consultations anonymes.
En naviguant sur notre site, vous acceptez l'utilisation de ces cookies. Pour plus d'information sur l'usage des cookies, cliquez ici