Retours sur le fonctionnement du Solar-OSE à Avignon

Expérimentations sur le concentrateur solaire. Résultats et perspectives.
Nouvelles de la campagne de mesures à Avignon en Janvier 2016. Et autres campagnes à venir !
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HugoF
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Retours sur le fonctionnement du Solar-OSE à Avignon

Messagepar HugoF » Lun Jan 18, 2016 11:18 am

Janvier 2016, Le Thor (Avignon) : Tests du proto Solar-OSE (ou "démonstrateur")

Résultats principaux
1) CA MARCHE !
2) Record à 9 bars au dessus de Patmo et 180°C dans le tube.
3) Cuisson de patates dans la cocotte
4) Suivi du soleil autonome et fonctionnel

Conditions météo
4 jours de soleil en tout. 2 jours avec qqes nuages et pas très froids. 1 jour sans nuages, froid (gelées le matin) et fort mistral (de 50 à 85km/h). 1 jour froid et sans nuage, vent plus limité (40 à 75km/h annoncé, nous a semblé moins). Humidité et gel la nuit.

Mise en Marche
- Remplacement des facettes en plastique par des facettes alu (collées, patex prise rapide -> mauvais). Tôle miroirs alu (0.5mm) découpe au cutter. Image réfléchie de bien meilleure qualité que le plastique. Rectangle approximatif de 15 cm de large à 2m de distance mais "barbures" ou "volutes" de lumière de part et d'autres (bords de coupe et légères bosses sur le miroirs).
- Facettes, axes, et moteurs démontés et ré-installés les jours précédents. Rotation de certains axes facilités par du dégrippant (des axes résistent aux moteurs en mode pas à pas).
- Installation en Nord-Sud horizontal. Sud repéré la veille (emplacement du soleil à midi) pas de précaution particulière mais nous avons été surpris de la précision du positionnement les jours suivants ! (<10° de précision)
- Terrain plutot plat (pour un champ) mais tout de même trop cabossé et mou pour nos pieds réglables -> installé sur des planches (résultat ok). Réglage de l'horizontalité des miroirs primaires au niveau à bulle simple (long.=20cm) à défaut de matériel plus performant (résultat ok). Alignement parallélisme récepteur/miroirs primaires à l'oeil et grâce à la tâche lumineuse (précision 2-5 cm). Hauteur du récepteur par rapport aux primaires pas contrôlé précisément.
- Isolation des circuits chauds : circuits isolés à la construction mais raccords de plomberie à nus car fonctionnalité de montage/démontage du démonstrateur. Raccords isolés par coton recyclé (+ sac plastique).
- Utilisation d'une batterie 12V 90Ah pour l’électronique de suivi.
- Positionnement du photodétecteur du côté Est du récepteur dans une boite calfeutrée (seule lumière pouvant entrer par le bas). Scotché sur le bord externe du récepteur. => Séparé de l'entrée optique du récepteur par l'épaisseur de la structure : environ 4cm de distance entre l'entrée optique et le détecteur.

Apprentissages - Premiers jours
- Système de suivi. Manière de positionner le capteur et réglage de son seuil électronique pour le déclenchement des moteurs (illuminations et déclenchements "fantômes").
- Chauffe du tube en quelques dizaines de minutes
- Chauffe de la cocotte
- Décalages assez fréquents du récepteur (20-30 min) pour suivre la réflexion du soleil dans l'axe N-S. Dues à la variation de la hauteur du soleil par rapport à l'horizon. Nécessité de suivre cette affaire de près pour ne pas perdre le précieux soleil. spécialement en hiver. Décalage de près de 2m dans un sens (nord) puis dans l'autre (sud) au cours de la journée.
- Avec des lunettes de soleil (ou de soudure). On peut regarder (brièvement) les facettes depuis le récepteur et voir qui est bien réglé et qui ne l'est pas.
- Les facettes centrales et périphériques ne renvoient pas le soleil au même point dans la direction N-S !! A la hauteur du récepteur, l'image des centrales est plus au sud ! Ecart de 40 à 80 cm selon l'heure! Nous ne nous attendions pas à cela. Géométriquement c'est compliqué mais ça semble venir de la longueur de propagation du faisceau réfléchi (plus grande pour les facettes périphériques. Dépendance de l'écart avec l'élévation du soleil mais pas avec l'inclinaison des facettes (facettes extrême Est et Ouest toujours superposées).

Améliorations successives - jours suivants
- Suspension de la cocotte en hauteur côté Nord : Suppression de 1.60m de tuyau de cuivre isolés et d'un raccord. Position élevée de la cocotte plus favorable thermiquement ? (la chaleur monte). Haut de la cocotte au niveau du tube. Bas de la spire de l'échangeur 30cm en dessous du tube.
- Accrochage de la pompe au bâti du recepteur : décalages N-S plus faciles.
- Utilisation de repères visuels pour observer la tache de soleil autour du récepteur.
- Suivi Solaire - Logiciel : Prévention des déclenchements intempestifs causés par : vent (illumination accidentelle du détecteur), erreur humaine (bcp d'interventions par volonté de raffinement de la focalisation et donc mvt brusques et illuminations accidentelles détecteur). Solutions : blocage des moteurs entre 2 mouvements (consomme plus mais tant pis). Boutons manuels de rotation individuelle et collective des moteurs : utiles pour les réglages (évite les interventions physiques et les erreurs). Méthodologie : déconnecter le détecteur lorsqu'on intervient sur les moteurs, le récepteur, etc sinon toutes les facettes avancent (rotation collective en sens inverse utile dans ce cas !).
Suivi fonctionnel même en cas de fort vent ! (Ajout de palettes autour des miroirs pour casser le vent car qqes miroirs retournés par les rafales -> efficace). Point fort de la structure légère et au sol du Fresnel.
- Miroirs verticaux disposés à l'extrémité nord pour rattraper la lumière perdue au nord. (morceaux de facettes en plastique)
- Habitudes : meilleur pilotage, régularité décalage N-S, etc.

Points restant à travailler
- Focalisation des miroirs : obtenir une meilleure image réfléchie (qualité de surface des miroirs), position du détecteur plus proche de l'entrée du récepteur : l'intégrer dans la structure au plus proche de l'entrée optique de la cavité du récepteur.
- Soft : raffiner (sans trop complexifier !) pour une vraie autonomie du suivi. Problème des événements rares qui poussent toujours vers l'ouest sans retour possible à moins d'une intervention humaine.

Mesures effectuées (descriptions et résultats à venir)
Puissance absorbée dans le tube : temps de retour à ébullition après insertion d'une qtté connue d'eau froide
Puissance délivrée dans la cocotte : idem
Puissance des pertes : Vitesse de refroidissement
Quantité de condensats : énergie totale quotidienne transmise à la cocotte

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remyb
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Re: Retours sur le fonctionnement du Solar-OSE à Avignon

Messagepar remyb » Lun Jan 18, 2016 9:05 pm

HugoF a écrit :Les facettes centrales et périphériques ne renvoient pas le soleil au même point dans la direction N-S !! A la hauteur du récepteur, l'image des centrales est plus au sud ! Ecart de 40 à 80 cm selon l'heure!

Cela correspond à ce que j'avais estimé dans mon post (mais peut-être pas au bon endroit dans le forum :oops: )
Avez-vous "recyclé" des facettes pour faire un miroir arrière de 70cm de haut ?

HugoF a écrit :- Suspension de la cocotte en hauteur côté Nord : Suppression de 1.60m de tuyau de cuivre isolés et d'un raccord. Position élevée de la cocotte plus favorable thermiquement ? (la chaleur monte). Haut de la cocotte au niveau du tube. Bas de la spire de l'échangeur 30cm en dessous du tube.

Il faut toujours prendre du recul et regarder au se trouve la plus grosse pertes et/ou la perte sur laquelle il est le plus facile de gagner... Mais on a tendance (moi comme les autres) à se focaliser sur la partie que l'on connaît le mieux !

HugoF a écrit :Points restant à travailler
- Focalisation des miroirs : obtenir une meilleure image réfléchie (qualité de surface des miroirs), position du détecteur plus proche de l'entrée du récepteur : l'intégrer dans la structure au plus proche de l'entrée optique de la cavité du récepteur.
- Soft : raffiner (sans trop complexifier !) pour une vraie autonomie du suivi. Problème des événements rares qui poussent toujours vers l'ouest sans retour possible à moins d'une intervention humaine.

"Il faut détecter les résultats aberrants et ne pas en tenir compte."
Plus facile à dire qu'à faire !

Suggestions (en mode "yakafokon" car je ne connait pas la programmation de l'arduino...)

1 - Répété la mesure.
Décalage seulement après n mesures consécutives positives d’éclairement du capteur.
Mais, simple, cela engendre un peu de retard dans le suivi.

2 - Doublé le capteur
Avec un capteur à l'ouest en plus de celui à l'est, on évite les décalage excessif.
Mais il faut un capteur de plus...

3 - Limitation par vitesse maxi
Si mes calculs sont corrects (voir post Orientation du concentrateur)
Image
La vitesse maxi du soleil dans le sens Est-Ouest est d'environ 60° par heure (le maxi est atteint à midi pendant l'hiver). Donc maxi 0.5° de rotation des miroirs par minutes glissantes.

4 - Vitesse moyenne glissante sur 5 minutes
Le soleil ne se déplace par accourt. Si au cours des 5 dernières minutes, les moteurs ont tournés de 50 pas. Il est peut probable qu'il faille faire, maintenant, une rotation de plus de 13 pas par minute.
Et réciproquement, il serait suspect de se déplacer de moins de 7 ou 8 pas au cours de cette même minute (cas d'un passage nuageux).

5 - Vitesse moyenne d'un jour sur l'autre
D'un jour sur l'autre, à la même heure, le soleil a une position apparente quasi identique.
On peut stocker pour chaque 1/4 heure, la position moyenne et la vitesse moyenne.
Le lendemain, avec un simple prorata temporis on obtient :
- La position approximative (à +/-10 pas)
- Une limitation de vitesse (à +/- 2 pas)

6 - Vitesse moyenne calculé de positionnement solaire
Le calcul de la position exact du soleil est difficile (il faut tenir compte que le soleil n'est pas toujours à la même distance de la terre). Avec une approximation de la fonction de temps ça doit être faisable.
On peut aussi prendre un calcul "simple" (comme ce que j'ai fait dans le tableur du post) et s'en servir pour pré-calculer la vitesse moyenne 1/4 par 1/4 de la journée et sens servir comme évoquer en 5.

Pour un fonctionnement autonome y compris en cas de passage nuageux, seul cette 6ieme solution et, éventuellement la 5ieme, peuvent convenir...
______________________________________________________
remyb a écrit :S'il n'y a pas de solution :idea: , c'est qu'il n'y a pas de problème :!:


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