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Insolateurs et concentrateurs. Concentration Le facteur de concentration géométrique dun système solaire, C g, est égal rapport entre la surface dadmission.

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1 Insolateurs et concentrateurs

2 Concentration Le facteur de concentration géométrique dun système solaire, C g, est égal rapport entre la surface dadmission « utile » du rayonnement et la surface éclairée de labsorbeur : C g = A o /A a. Le facteur damplification de léclairement est égal au produit du facteur de concentration par le facteur de « transmission » entre louverture et labsorbeur: E a /E o = C x

3 2 types de capteurs : Les insolateurs : C 1 Les concentrateurs : C>1 (jusquà quelques milliers en pratique) N.B : Seul le rayonnement direct peut être concentré. Augmenter la concentration permet daugmenter le rendement.

4 Insolateurs & concentrateurs

5 Schéma « linéaire » dun capteur E c.C.E c..C.E P u /A a P p /A a =(T a -T e )/(R th.A a ) Absorbeur

6 Nomenclature du schéma précédent E = éclairement de la surface dentrée « ouverture » C = facteur de concentration géométrique = A o /A a = facteur de transmission de la couverture (sil ny en a pas =1) c = facteur de réflexion du concentrateur à miroir (sil ny en a pas =1) = facteur de réflexion de la couverture (sil ny en a pas de labsorbeur) = facteur dabsorption de labsorbeur P u, P p : puissance utile, puissance des déperditions R th = résistance thermique entre labsorbeur et lextérieur [K/W] T a, T e : température moyenne de labsorbeur, température représentative du milieu extérieure (tenant compte de la convection et du rayonnement IR)

7 Conséquences Le bilan apport – déperdition permet de calculer la puissance utile en régime permanent et le rendement du capteur. Rendement, rendement « optique » ou à déperditions nulles Température de stagnation (à Pu =0) Eclairement de seuil dans des conditions de température imposées par linstallation.

8 Capteur plan : principes

9 Les insolateurs (constitution et définition des surfaces) Capteur sans vitrage (sélectif/non sélectif) Capteurs à simple (ou multiple) vitragevitrage Capteurs à tube sous vide ou sous gaz isolant (avec ou sans réflecteur concentrateur)avec sans Seul le rayonnement direct est concentré! Les réflecteurs soumis aux conditions extérieures ne vieillissent pas toujours bien!

10 Attention à la définition des surfaces ! Quand on doit choisir un capteur il faut comparer ce qui est comparable : les résultats dépendent de la surface prise pour référence et des conditions de mesure.

11 Normes européennes Pour rationaliser linformation fournie par les fabricants de capteurs, les normes imposent des essais et la détermination de paramètres caractéristiques Les déperditions du capteurs, P p, qui résultent du rayonnement IR intermédiaire, de la convection et de la conduction comportent des termes en puissance de T = T a - T e dexposants compris entre et Pour simplifier P p est approché par léquation du second degré en T qui reproduit au mieux les résultats mesurés dans la gamme de températures « utile ».

12 Les paramètres normés

13 Exemples de fiches techniques Capteurs plans vitrésvitré Capteur à tubes sous vides. Exemple de circulation du fluide.videscirculation Le choix doit être fait en fonction de limplantation (angle – surface disponible) et du climat. Les capteurs plans sont moins coûteux, plus robustes et présentent de bonnes performances en climat tempéré ou bien ensoleillé. Ils représentent plus de 90% du marché en France. Les capteurs à tubes sous vides présentent moins de déperditions et sont plus adaptés aux climats froids. Leur rapport surface dabsorption surface « hors tout » est plus faible.

14 Réflexion spéculaire sur les vitrages La réflexion au passage dun dioptre est un phénomène inévitable, quon peut atténuer par des traitements multicouches dindice variable (antireflet). La multiplication des vitrages nest pas toujours opportune : les capteurs commerciaux actuels sont généralement à simple vitrage. Le « modificateur dangle » indiqué par le fabricant caractérise la perte defficacité à lincidence 50° par rapport à lincidence normale. Formules, courbes Formulescourbes

15 Voir la présentation dAlain Ferrière sur Ferrière (onglet « Conférences) Conférence donnée le 30 janvier 2009 par Alain Ferriere CNRS, Font-Romeu


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