suivi solaire du foyer pour une parabole fixe

[Paillafond]

Bonjour

Cherche physicien ou professeur de math …
Je m'explique :

Ordinairement une parabole circulaire, ou cylindro-parabolique, s'oriente pour garder les rayons solaires dans l'axe. Dans ce cas de figure, les rayons se concentrent au foyer.

Mais que ce passe t il pour le foyer si la parabole est fixe ? Le foyer bouge bien sûr, mais les rayons restent-ils concentrés, ou suffisamment concentrés pour chauffer une cible comme un tube ?

Je fais référence à cette lecture où l'auteur mentionne (dans le second schéma) le déplacement du foyer ? Possible ou pas possible ?

Je remercie par avance tous les contributeurs qui seront m'expliquer le phénomène.
-----

[gienas]

Bonsoir Paillafond et tout le groupe

... Dans ce cas de figure, les rayons se concentrent au foyer ...

C'est le principe même de la parabole. On cherche à orienter la parabole pour faire coïncider le foyer et le point de concentration des rayons, ce qui donne la maximum d'énergie.

... Mais que ce passe t il pour le foyer si la parabole est fixe ? Le foyer bouge bien sûr ...

Bien sûr que non!

Le foyer est un point caractéristique de la parabole. Si la parabole est fixe, le foyer est fixe mais le point de concentration des rayons est décalé, d'où perte d'énergie.

... Je fais référence à[COLOR="#0000FF"][U][URL="http://https://www.*********.org/ENERGIES_DOUCES/solaire_fresnel.htm"] ...

Le lien n'aboutit pas.

[Paillafond]

Désolé Gienas pour les liens qui ne fonctionnent pas avec la balise (avec moi, tout au moins)

voici le lien en clair : https://www.*********.org/ENERGIES_D...re_fresnel.htm

Il s'agit de miroirs étroits (de Fresnel) d'axe Nord Sud disposés selon un profil parabolique, que j'aimerais installer sur le toit d'un appentis, ou au sol, pour chauffer un tuyau métallique en hiver.

J'ai fait un schéma au crayon pour voir ce qui se passe avec l'obliquité des rayons solaires, mais je m'y embrouille…. Apparemment la moitié du faisceau diverge, mais l'aide de scientifiques de FS va m'être très utile pour clarifier le problème.

[Paillafond]

Arrgh … c'est pas vrai, le lien en clair ne fonctionne toujours pas !

IL faut taper sur Google : énergie solaire avec miroirs de Fresnel

[A voir en vidéo sur Futura]

[Paillafond]

Merci Gienas pour ta réponse que je lis et relis :
Le foyer est un point caractéristique de la parabole.
OK, le foyer fait intrinsèquement partie de la parabole, et il se détermine mathématiquement.

Si la parabole est fixe, le foyer est fixe mais le point de concentration des rayons est décalé, d'où perte d'énergie..
Effectivement j'ai confondu point de concentration et foyer. Si les rayons solaires arrivent parallèles à l'axe de la parabole, ils sont confondus.

Je peux donc reformuler ma question : quel trajet décrit la point de concentration des rayons solaires lorque le soleil poursuit sa course. Ce trajet est il modélisable ?

Et en pratique, faut il plutôt une parabole incurvée pour avoir un foyer très proche, ou au contraire une parabole ouverte pour avoir un foyer éloigné dans le but d'avoir moins de pertes ?

[gienas]

... voici le lien en clair : https://www.*********.org/ENERGIES_D...re_fresnel.htm ...

Justement, on voit clairement que le lien est ... modifié pour ne pas aboutir. N'est-ce pas ton Antivirus qui "veille"?

... Je peux donc reformuler ma question : quel trajet décrit la point de concentration des rayons solaires lorque le soleil poursuit sa course. Ce trajet est il modélisable? ...

Bien évidemment, le forum de bricolage n'est pas le plus adapté.

Je vais commencer par déplacer en technologie.

Pour "simplifier" la cogitation pourrais-tu proposer un croquis de la disposition prévue de ta parabole?

[antek]

Justement, on voit clairement que le lien est ... modifié pour ne pas aboutir.

J'ai cru que l'adresse était banie par FS !

[RomVi]

Bonjour

Le trajet est assez facile à comprendre, sans même passer par un calcul ou une modélisation. Il faut imaginer que ta parabole est composée d'un grand nombre de miroirs plans, avec des inclinaisons différentes. Que se passe t'il avec le reflet du soleil d'un miroir immobile ?

[Paillafond]

Merci Génias pour le déplacement au bon endroit.

Le lien en clair : http://www.*********.org/ENERGIES_DO...re_fresnel.htm
Puis sélectionner le premier de la liste : Jean Pierre PETIT
ou bien taper : énergie solaire avec miroirs de Fresnel. Jean-Pierre PETIT

Pour l'instant j'imagine seulement…
J'imagine un réflecteur cylindro-parabolique, d'axe Nord-Sud, installé le long d'une cloture.

Pour faire quoi ? Pour réchauffer une citerne d'eau morte qui alimente mes murs chauffants, l'hiver.

D'autres pourront peut être envisager un stockage de plus longue durée, ou faire tourner un moteur Stirling ?? mais il faudrait voir plus grand ! Ce n'est ni mon but, ni ma réflexion.

Pourquoi une parabole ? Parce que je n'ai pas la place d'installer les 15 m2 de capteurs solaires nécessaires. Et puis, pourquoi ne pas utiliser un modèle réduit de ce réflecteur fixe pour faire de la cuisine solaire qui marcherait à tous les coups !

Edit : c'est dingue ce truc ! je vais donc l'écrire à la main
https://www.*********.ord/ENERGIES_D...re_fresnel.htm

[Paillafond]

version copier-coller sans l'antivirus : https://www.*********.org/ENERGIES_D...re_fresnel.htm

Edit : c'est à désespérer !

l'origine est : énergie solaire avec miroirs de Fresnel. Jean Pierre Petit

[IC-CD0000]

Bonsoir,
il te fait voir les étoiles
je vais essayer de mon côté (pour voir si c'est le site FS qui fait changer), en LIEN-ICI et en direct :
https://www.*********.org/ENERGIES_D...re_fresnel.htm
(enfin, si c'est bien de ce site que tu veux parler) Cordialement

EDIT : ah ben non, quand ça ne veut pas ça ne veut pas, pourtant j'avais tout bien fait
L'informatique aurait-elle une intelligence artificielle facétieuse ?

[Paillafond]

Bon j'abandonne pour le lien. Rien compris au truc !

@ Romvi : la perpendiculaire au miroir fait bissectrice entre le rayon incident et le rayon réfléchi. Donc le parcours de l'image du soleil se déplace fortement pour une forte inclinaison incidente, et lentement pour une faible incidence.

Donc je suppose que je peux suivre le déplacement de la zone de concentration assez facilement tant que le soleil reste à peu près dans l'axe du réflecteur.

Cependant l'auteur du papier (Jean Pierre Petit ?? avec un lien que je n'ai pas réussi à insérer !) évoque bien un suivi solaire du foyer en lieu et place de la rotation du réflecteur.

Mais comme il n'en dit pas plus, je suis venu poser ma question sur FS

[invite44510b00]

JPP est banni de FFS pour cause de délires divers et variés (lettres ummites et autres délires soucoupistes, etc ...) même si il est probable que ce qu'il écrit sur les paraboles est juste : même très atteint, il est quand même physicien.

[IC-CD0000]

Merci Fustigator pour ton explication, et c'est vrai que je n'ai pas encore pris connaissance des propos de Mr 'JPP', je vais y jeter un coup d'oeil... et tenter de répondre au demandeur, dans la mesure de mes possibilités. cordialement

[Paillafond]

Voici la phrase qui a fait "tilt" dans ma petite tête :

Une variante consisterait à avoir un collecteur mobile, porté sur des bras rotatifs sur lesquels seraient fixées des vis sans fin. Le miroir serait alors fixe. Il résisterait alors, selon moi, plus facilement à des vents violents ( on rabattrait le tube collecteur en le mettant dans un logement ). Plus facile aussi à nettoyer, à l'aide d'un essuie-glace baladeur. Ce type de miroir se prêterait aussi mieux à une standardisation planétaire en étant apporté par éléments.

Il va y avoir nécessairement des pertes, bien évidemment. Mais au regard de la rusticité du réflecteur, cela vaut peut être la peine de se pencher sur le sujet, non, ??

[Paillafond]

Bonjour

Mon questionnement initial est le suivant : dans le cas d'un réflecteur fixe, quelle trajectoire fait le foyer des faisceaux lumineux alors que le soleil tourne ?

Finalement, j'ai trouvé. Avec un collecteur cylindro-parabolique fixe, on peut récupérer l'énergie concentrée au moyen d'un absorbeur mobile. Les scientifiques se sont penchés sur le problème, car il est plus simple de déplacer l'absorbeur, léger de nature, qu'un collecteur, lourd encombrant, sensible aux déformations et au vent ….Lorsque le collecteur cylindro-parabolique est d'axe Nord-Sud, l'absorbeur doit faire l'objet d'un suivi solaire très précis. Une erreur de plus de 1°, et on perd tout.

=> les études : An Experimental Investigation of a Stationary Reflector/Tracking Absorber Solar Collector at Intermediate Températures

=> les études : Stationary concentrating reflector cum tracking absorber solar energy collector: optical design characteristics


Mais refaire un rayon de la mort, qui transperce une plaque d'acier de 5 cm d'épais, ne m'intéresse pas.

J'ai donc trouvé ce que je cherche. Un collecteur simple, rustique et facile à construire. Il s'agit d'un réflecteur cylindrique d'axe Est-Ouest. Une courbe cylindrique est nettement moins exigeante à faire que réaliser une parabole.

Le collecteur est limité à un angle de 45° et il se prolonge par une partie plane jusqu'à 60°. Au delà, c'est inutile.

Le foyer doit être de forme carré, d'arrête 0,15 R (R étant le rayon du cylindre).

Le suivi solaire est simple et approximatif car cela consiste à suivre la hauteur du soleil dans le ciel toutes les 30 mn (entre 30 mn et 60 mn), et c'est suffisant pour faire bouillir de l'eau avec un facteur de concentration de l'ordre de 3.

Pour tenir l'absorbeur au chaud, une double couverture de verre ferme le haut du cylindre.

=> l'étude : A NON-TRACKING, CYLINDRICAL SOLAR CONCENTRATOR WITH CIRCULAR CROSS-SECTION : THEORETICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS
N. NIJEGORODOV, P. K. JAIN and K. R. S. DEVAN
Department of Physics, University of Botswana, Post Bag 0022, Gaborone, Botswana

[f6bes]

re).

Le suivi solaire est simple et approximatif car cela consiste à suivre la hauteur du soleil dans le ciel toutes les 30 mn (entre 30 mn et 60 mn), et c'est suffisant pour faire bouillir de l'eau avec un facteur de concentration de l'ordre de 3.

Bjr à toi,
Bouillir de l'eau: c'est vite dit .
Quelle QUANTITE ?
En combien de temps ?
Dimension du réflecteur cylindro parabolique ?

Y a des minimas à connaitre.
Bonne journée


En général le collecteur est au foyer du "cylindro parabolique".
Si le collecteur SUIT le soleil , il sort du "concentrateur" et là je vois mal
comment ça chauffe ?
T'aurais un croquis ?

[invite896757ff]

En plus simple et en moins cher:

Le tout pouvant être entouré d'un caisson ouvert côté soleil
On peut faire plusieurs étages sur la hauteur.

[Paillafond]

Bonjour F6b

le logiciel Calsol d'INES (http://ines.solaire.free.fr/gisesol_1.php) donne 740 Wh/jour/m2 pour Paris en Janvier pour un capteur inclinée à 45° et orienté plein Sud.

Je pense raisonnablement pouvoir faire un suivi solaire sur la période centrée sur le midi solaire (sur le 8 h 45 de jour début Janvier à Paris)

Si l'intensité solaire était homogène entre le lever du soleil et son coucher (ce qui est faux bien sûr), j'aurais 740/2 = 370 Wh

Mon appareil est trop rustique et je ne peux en récupérer que 50%, soit 185 Wh par m2 de capteur.

Mon circuit d'eau pour plancher chauffant fait 200 ml avec un diamètre intérieur de 14 mm, soit 30 litres. (je serai en basses températures)

Je souhaite une augmentation de température de 10K.

L'énergie nécessaire est la suivante : Volume x DeltaT x 1,16 wh = 30 x 10 x 1,16 = 348 Wh soit deux fois plus que ce que donne un collecteur de 1m2.

Il me faut donc un collecteur de 2 m2 pour couvrir mes besoins en Janvier avec un suivi de 4 heures … à condition qu'il y ait un rayonnement direct, c'est vrai. Une réserve isolée, pour faire un stock de 2 à 3 jours, est donc à prévoir.

J'ai volontairement minoré les capacités de collecte d'énergie solaire, mais aurais-je fais une erreur quelque part ?

[f6bes]

Remoi,
Avec 2 m2 de capteurs thermique, j'assurais mes besoins d'eau chaude
de Mai à Octobre ( sud de france).
Mon ballon faisait 200 l.
En hiver fallait pas y compter dessus.
Pour etre en basse t empérature dans ton cas, ça risque vraiment d'etre ...basse température.

Si tu veux stocker 2 à 3 jours, te faut (me semble t il)plus de surface (5/6 m2)

Moi je verrais simplement un collecteur PLAN et un circuit de distribution et sa...gestion.
Faudra penser aussi à ce qui va se passer en été (éliminer la surchauffe)

Pourquoi s'embéter avec des capteurs cylindro parabolique lorsqu'il y a plus plus simple.
Visite donc le site " apper".

Dommage de n'avoir pas mis de croquis demandé.
Bonne journée

[Paillafond]

@F6bes
- le croquis ? Ben … l'important c'est la section cylindrique de l'auteur avec les dimensions et l'emplacement de l'absorbeur. What else … ? De toute évidence, j'ai pas compris la demande.

- L'autonomie partielle d'un CESI est précisément donné par le fait qu'un capteur plan échauffe l'eau … modérément en hiver. Insuffisant pour prendre une douche à 38-40°C. Dans la proposition de capteur cylindrique, il y a un effet de concentration qui le permet.

- l'été, le ou les réflecteurs sont mis au repos. Leur utilisation est limitée à la période nécessaire pour élever le stock d'eau de la réserve à la température requise.

[f6bes]

Remoi,
Je serais curieux de voir ( croquis) comme tu imagines "l'engin". C'est pour cela que je demandais un croquis. Mais bon!

Je répéte: (......Si le collecteur SUIT le soleil , il sort du "concentrateur" et là je vois mal
comment ça chauffe ?...)
Je vois pas comment le dire autrement.
No coprendo the language ....inglich !
A+

[Paillafond]

@F6bes

je crois qu'il y a confusion sur les termes.

"En général le collecteur est au foyer du "cylindro parabolique".
Si le collecteur SUIT le soleil , il sort du "concentrateur" et là je vois mal
comment ça chauffe "

- Le collecteur = le cylindre collecteur de l'énergie solaire, mais c'est aussi un miroir, d'où son nom également de réflecteur.

- le foyer = la zone de concentration des rayons solaires, également nommé absorbeur, car c'est là que se fait l'absorption de l'énergie solaire par le liquide caloporteur.

Le cylindre collecte la lumière et par effet miroir la concentre sur l'absorbeur.

La sensibilité à la défocalisation est faible, puisqu'un défaut d'alignement de 7° ne change rien aux résultats.
L'angle de 7° correspond à la course du soleil pendant 30 mn.

Donc le réflecteur/collecteur/cylindre n'est pas fixe, il doit être ré-orienté manuellement de temps en temps (de 30 mn à 1 heure selon les inclinaisons) ou par un système de tracking rudimentaire, pour rester performant

Cet appareil a été conçu pour les populations pauvres d'Afrique du Sud afin de leur éviter d'acheter du bois pour la cuisine.

[f6bes]

Reremoi,
Pour ce qui est des paraboles, j'ai pas trop de probléme (j'ai eu fait de l'astronomie)
et j'utilise des paraboles en tant que "cuiseur solaire".

Pour moi ce qui au final "collecte" l'énergie, c'est ce qui est PLACE au foyer.

Pour moi le " concentrateur" ( ce qui concentre) c'est ce le "réflecteur".

Donc ma parabole ( 1,2m de diam) fait la meme chose.
J'arrive à faire enflammer un rodin de bois d'environ 5x5cm en plein été.
Bonne fournée

[Paillafond]

Bonjour f6bes

bon finalement, c'est bien un problème de définition sur les termes utilisés.

Voici l'original :
Abstract--This paper presents a theoretical and experimental analysis of a non-tracking, cylindrical solar
concentrator with circular cross-section of radius R. The focal length of the concentrator oscillates between
0.5R and 0 with decreasing amplitude as the rim angle increases from 0 to 9if'. The dependence of local
area-concentration on rim angle, and on distance from the cylindrical axis along the radial focal line is
investigated. Based on the analysis, the circular cross-section of the concentrator is designed to have a rim
angle of 45, and beyond that the reflector surface is a plane mirror extending tangentially up to the 60 °
rim angle-chord of the circle. The concentrator has a half-linear aperture to maximum focal length ratio
of 1.83, and the average concentration ratio in the focal plane is 4.4. Recommendations for the size, shape
and placement of the absorber are made. Experimental investigations show that the concentrator is not
very sensitive to the deviation of the Sun's rays, and needs adjustment to its orientation at intervals of one-
half to one hour as against the continuous tracking for high concentration devices. The performance of
the concentrator is compared with that of an analogous parabolic concentrator. These concentrators are
best suited for applications in remote, rural areas of developing countries where lack of technical skill and
financial resources prohibits the use of technically sophisticated and expensive devices. They can be
manufactured inexpensively from indigenous materials, thus generating employment opportunities among
rural communities.

Maintenant que l'incompréhension des termes est résolue, ma question est la suivante : dans le calcul présenté précédemment, est ce qu'une se serait erreur glissée ?

[f6bes]

Remoi,
Tu as du raté la derniére phrase de mon message n°...22 !
Faut etre attentif.

Bonne soirée

[Paillafond]

Bonsoir

cela devrait ressembler à http://https://www.amazon.fr/TOPQSC-portatif-Barbecue-Cuisinière-Portable/dp/B07BWBYJBC/ref=pd_aw_sbs_86_1/260-8896627-4734216?_encoding=UTF8&pd_rd_i =B07BWBYJBC&pd_rd_r=d5188512-0a4e-4d80-93db-3158bc06cabf&pd_rd_w=J2ROH&pd_ rd_wg=FeFCF&pf_rd_p=ebeaa637-637a-4348-9a0b-353d8b27d02a&pf_rd_r=815W3KNQ2 DD1KSS8YCPN&psc=1&refRID=815W3 KNQ2DD1KSS8YCPN"]cela[/URL], mais en plus grand. Grand comment ? cela reste à définir … Cela peut dépendre de la réponse à la question suivante :

Comment arrive-t-on à établir la vitesse à laquelle un corps s'échauffe si on connaît l'énergie qui lui est apportée ? Imaginons qu'un litre d'eau reçoive 100 Wh pendant 1 heure de façon continue sur une surface de 1 dm2, quand se met-elle à bouillir ?

Merci d'avance pour l'aide de la communauté FS

[f6bes]

Remoi,
Heu ton lien (meme mis en bleu) à oublier de fonctionner !

Ton objet à chauffer ne subit pas de...déperditions !!
Ne pas oublier que le récipient contenant l'eau peut etre de couleur BLANCHE
ou NOIRE.
A vista de nez ,j'y verrais mieux du...noir !
Donc tes 100 wh n'ont guére de signification.
Et si c'est pour les africains...est il n écessaire de faire tous ces calculs.
A+

[sh42]

Bonjour,

Avec un rendement de 100%, le 1 dm2, on sent moque.

100 Wh pendant une heure donne 100 X 3600 = 360 000 Joule, les 3600 sont les secondes.
Sachant qu'il faut 4186 J pour élever 1 kg d'eau de 1° C, cela fait une augmentation de la température de l'eau de 86 °C.
Le temps pour faire bouillir l'eau dépend de sa température au départ et du rendement du '' four ''.

[Paillafond]

Bonjour

j'ai effectivement beaucoup de mal avec mes liens !! pourtant je voulais utiliser la balise. Je recommence ici
L'image cette fois-ci semble passer correctement.

Je doute pouvoir trouver le manchon de verre central présenté sur l'image (sauf peut être un tube de capteur solaire ?) , aussi je resterai sur la version originale où deux plaques de verres viennent fermer le haut de la partie cylindrique (comme sur le schéma du message 16).

Si ce réflecteur a été conçu à l'origine pour les Africains, je souhaite le détourner pour porter de l'eau à températures suffisantes et donc utilisables pour faire du chauffage : l'eau de retour d'un plancher chauffant ne peut pas être réchauffée par des capteurs Plans, ni même à caloducs.

J'ignore quelle surface il faudra, 5 m2, 10 m2, plus ?? … J'explore, … et je demande de l'aide à la communauté FS si je peux persister, ou au contraire, abandonner car il y a une incongruité majeure.