Le chauffe-eau solaire à parabole cylindrique consiste à optimiser le nombre de capteurs tubulaires nécessaires pour un chauffage efficace par concentration du rayonnement solaire directe.
Principe de fonctionnement[]
Le capteur solaire se présente sous la forme d'un miroir concave (comme un tube coupé dans le sens de la longueur, et non comme un bol). Dans l'axe de ce demi-tube est placé un capteur tubulaire.
Le tout est fixé sur une structure mécanique qui permet d'orienter le capteur face au soleil selon l'heure du jour.
Ce capteur est destiné à être installé contre le mur de la maison. Sa hauteur reste inférieur au rebord des fenêtres du rez de chaussé. Ce capteur me parait peu adapté à être posé sur un toit à cause de son encombrement de la difficulté de le mettre en place. Il faudrait en effet une accroche de géométrie très rigoureuse pour éviter une collision entre le toit et le miroir lors de sa rotation.
Ainsi un seul capteur tubulaire (partie la plus onéreuse) reçoit le rayonnement de toute la surface du miroir (nettement moins coûteux).
Avantages[]
Liste des avantages qui motivent cette innovation :
- L'utilisation des capteurs tubulaire permet un fonctionnement efficace en hiver, ce qui est un argument de poids pour un système de chauffe-eau.
- Diminution de l'investissement. En effet, le plus cher dans l'affaire reste des fameux capteurs tubulaires. Leur image "High-tech", mais aussi leur rendement, justifie ce prix élevé.
- Le système n'est pas sensible au gel.
Inconvénients[]
Liste des inconvénients à surmonter:
- L'apparition de pièces mécaniques. Les chauffe-eau étaient jusque là dépourvus de système en mouvement à l'exception parfois de la pompe, mais celle ci est placée à l'intérieur de la maison. Il faut donc un mécanisme qui résiste aux conditions extérieurs aussi longtemps que possible.
- L'apparition d'un moteur électrique, directement impliqué par la rotation du capteur. Là aussi, on se retrouve avec un élément de plus exposé aux vents et tempêtes. Il faut : protéger le moteur et le fournir en énergie électrique.
- L'apparition d'éléments électroniques destinés à piloter le moteur. Cela n'ajoute aucune difficulté supplémentaire par rapport à la protection, car le moteur est une partie tout aussi sensible, mais ça rend la maintenance impossible pour l'utilisateur moyen.
Matériel nécessaire[]
Matériau[]
- Le matériau : La structure sera soumis au climat extérieur qui peut être raisonnablement compris entre -50° et +50°.
L'aluminium ou l'acier de qualité inox sont utilisables, car, étant polis miroir donc réfléchissants à 95%, ils n'accumulent pratiquement aucune chaleur, donc ne se déforment pas.
- Cependant la durée de vie du mécanisme doit être longue (20 ans). Les aciers ou alus poli-miroire vont-ils le rester longtemps ? Ne finiront-ils pas par se déformer une fois leur surface abîmée par les intempéries ?
- Le capteur tubulaire reste à déterminer. Il me semble très intéressant d'utiliser le capteur dit "à effet thermos" pour conserver une bonne performance en hivers. Les différents types de capteurs sont décrits sur le site outilssolaires.com. Voici une liste de fabriquants de capteurs tubulaires (à compléter)
- Le moteur doit assurer une parfaite mise en position (précision au degré près) mais n'a quasiment aucune puissance à fournir vu la lenteur de la rotation (1 tour par jour). Les moteurs pas-à-pas sont donc prédisposés à cet usage. Ils sont peu coûteux et dans ce domaine, on n'a que l'embarras du choix.
Outils[]
La gamme de fabrication comprend du tournage, du perçage et de la visserie. Il est possible de supprimer le tournage en utilisant d'avantage de soudures, mais le mécanisme devient indémontable.
Choix technologiques[]
Subsistent de nombreuses interrogations. Je liste ici celles qui me préoccupent le plus.
Le circuit hydraulique[]
La source électrique[]
Deux cas sont possibles : le courent du secteur (on placera le transformateur de préférence à l'intérieur de la maison) ou une batterie. Les progrès incessants dans le domaine est encourageant. Elles seraient alors rechargées par des cellules photoélectriques.
La fixation au sol[]
Sur la vue d'ensemble en haut de l'article, on voie une longue vis qui serait enterré dans le sol pour assurer l'immobilité du capteur. Cela évite le bloque de béton dans le jardin.
Un soucis avec cette technique : les oscillations de la structure dues au vent va former un cratère autour de la vis. On pense surtout aux temps pluvieux et venteux (souvent réunis) qui en plus d'écarter la terre autour de la vis, l'aura réduit en boue, la rendant ainsi encore plus malléable.
Une manière de lutter contre ça est d'équiper la structure de trois pattes ou plus qui viendrons appuyer sur le sol autour de la fondation.
La motorisation[]
Voici une image de motorisation.
- Les pièces grises sont fixées au sol
- Les pièces vertes tournent une fois par jour
- Le moteur est bleu
- La pièce rose est une vis sans fin
Il me semble indispensable de mettre une vis sans fin afin d'assurer un irréversibilité du mouvement.
Ici, je propose un moteur embarqué sur la structure. Cependant il est envisageable de concevoir un système où le moteur soit à l'abris dans la maison et l'énergie mécanique est acheminé par un câble flexible.