Concentrateur solaire

Nous développons un concentrateur solaire, le Solar OSE qui permet de collecter l’énergie propre et inépuisable du soleil et de la restituer sous forme de vapeur, jusqu’à 250°C. De petite taille, le solar OSE est utilisable par des artisans ou petits producteurs.
Le Solar OSE est conçu pour alimenter des petits procédés industriels ou artisanaux : fours et cuisson alimentaire, stérilisation, pasteurisation, séchage, distillation d’huiles essentielles, procédés chimiques simples, cosmétiques…
Il permet d’envisager une très grande efficacité énergétique pour ces procédés car la chaleur solaire est utilisée directement sans conversion énergétique. En ajoutant un moteur, il permettra aussi de réaliser de la cogénération électrique, réfrigération, air comprimé, etc.

Un Outil Libre et Citoyen :

Le Solar OSE est un outil  citoyen, car ses dimensions sont adaptées aux petits producteurs.

Ensuite et surtout, c’est le fait qu’il soit libre et en open source ​! Cela signifie que l’ensemble des connaissances nécessaires à sa fabrication, sa maintenance, son utilisation seront publiées et disponibles gratuitement pour tous (licence Creative Commons). Nous souhaitons que Solar­ OSE soit répliqué, utilisé et amélioré par le plus grand nombre.

Les concentrateurs solaires à usages industriels existent déjà actuellement à des dimensions colossales pour alimenter des usines en chaleur. Le but ici est d’amener cette technologie dans les mains des citoyens, de disposer d’un modèle adapté aux petites échelles, de diffuser les compétences sur le territoire, et de laisser vivre cette technologie de manière libre et décentralisée.

Le solaire thermique et les besoins en chaleur :

Quels sont donc nos besoins en chaleur ? Dans la vie de tous les jours ce sont les utilisations domestiques (chauffage et eau chaude) qui nous viennent à l’esprit. Il existe des panneaux solaires thermiques adaptés pour ces usages et nous conseillons à tous d’en installer chez soi.

Cependant, ce qui a motivé le projet c’est plutôt l’étude des besoins industriels ​de chaleur. Depuis la métallurgie jusqu’à l’agroalimentaire, ils se distinguent par la température qu’ils nécessitent et ils sont extrêmement nombreux ! La grande majorité de nos produits impliquent des procédés de fabrication nécessitant de la chaleur.
Les données sur nos consommations industrielles en chaleur révèlent une chose frappante : une très grande partie a lieu à des températures relativement basses (de 40°C à 250°C). Ainsi, la gamme de températures que Solar ­OSE est capable d’atteindre couvre environ un quart des procédés industriels.

Alimenter des procédés productifs, simples et à température modérée, avec des énergies complexes (électricité nucléaire, combustibles fossiles) semble réellement disproportionné !
L’idée est donc de développer des outils pour pouvoir effectuer certaines productions simples à la chaleur solaire.

Comment ça marche ?

De longs miroirs, disposés près du sol, suivent le soleil toute la journée pour réfléchir sa lumière vers un récepteur situé au ­dessus. Dans le récepteur il y a
un deuxième miroir en forme de double parabole qui concentre la lumière sur un tube noir. Dans ce tube, on fait passer de l’eau qui récolte ainsi toute la chaleur solaire et se vaporise. Il est possible d’atteindre des températures jusqu’à 250°C. La vapeur est récupérée à la sortie et doit être envoyée dans un dispositif d’usage (four, alambic, moteur, etc.)

Nous travaillons ici avec la lumière du soleil pour en exploiter l’énergie thermique. Il s’agit donc d’un principe différent de celui des panneaux solaires photovoltaïques qui convertissent directement une partie de la lumière en électricité par effet photo­électrique.
Le but est donc ici de produire de l’énergie directement sous forme de chaleur sans transiter par une étape électrique. Lorsque c’est de chaleur dont on a besoin, c’est bien plus efficace ! En effet, chaque conversion énergétique engendre des pertes.

Historique du projet

  • Conception du projet…

La conception du concentrateur a eu lieu de Janvier à Septembre 2015. Il s’agissait de réunions complètement ouvertes, où nous appelions les personnes extérieures à participer. Le but était à la fois de progresser sur le projet, mais aussi d’impliquer le plus grand monde dans le processus. L’idée étant d’agrandir l’équipe, mais aussi de sensibiliser des personnes plus éloignées, d’offrir un aperçu du travail de conception et d’ingénierie, de démystifier certaines idées à propos du solaire, etc. Ceci a eu lieu toutes les semaines, les samedis après­-midi, les jeudis soirs, à La Paillasse et au Carrefour Numérique entre autres.

Nous avons tout d’abord étudié les différentes technologies existantes, et cherché à cibler la plus propice aux usages que nous ciblions. Il s’agit
d’une étude bibliographique sur l’état de l’art de cette technologie : les modèles existant sur le marché, les publications scientifiques, les études de performances, etc. Nous avons conclu cette étude par le choix du concentrateur linéaire de Fresnel.

Ensuite nous avons préparé une séquence de conception collaborative. Le but de cette période était de modéliser le démonstrateur sous la forme d’une maquette numérique. Nous avons fait appel à l’extérieur pour recevoir le support de personnes compétentes dans le domaine, et nous avons été entendu par plusieurs ingénieurs mécaniques.

  • Construction du démonstrateur

Le prototypage complet d’un démonstrateur (taille 1/4) a eu lieu pendant le programme POC21. Cela s’est révélé très fructueux, car nous avons pu venir à bout de la construction avec tout le soutien nécessaire. Nous y avons rencontré, encore une fois, de nouvelles personnes de grand secours ! Le démonstrateur Solar ­OSE a vu le jour sous le ciel des Yvelines, malgré une météo capricieuse et des plans nécessairement remaniés en cours de route face aux réalités de l’atelier, des problèmes de fournisseurs, et de l’urgence de finir à temps.

L’étape la plus importante dans le cadre de l’open source, est celle de la documentation. C’est aussi la plus fragile car, face aux inévitables imprévus qui surgissent à chaque étape de construction, il est parfois tentant de la mettre de côté. Tout le long de la conception, nous avons pris en note les raisons pour lesquelles nous préférions telle ou telle solution. Et au cours de la fabrication du prototype, nous avons pris en photo et décrit l’ensemble des étapes de construction… en tâchant de n’en oublier aucune ! Ceci pour produire le manuel de fabrication, disponible en anglais et en Français.

  • Du démonstrateur au prototype taille réelle…

Le démonstrateur nous a permis d’effectuer diverses expérimentations et mesures, nécessaires au développement de notre premier démonstrateur de taille réelle. Des ajustements quant à la structure et à la forme des miroirs ont été testés par nos bénévoles en R&D.

La construction de ce dernier ne va pas tarder !