Concept SOLAR BOWL

Présentation du projet Solar Bowl

Description globale :
La présente invention concerne un dispositif de production d’électricité par procédé thermoélectrique avec  captage et concentration statique par lentille boule de l'énergie solaire, associé à des récepteurs thermoélectriques à effet Seebeck afin de produire de l'électricité sans tracking solaire et sans pièce en mouvement, particulièrement destiné à des systèmes de production isolés et autonomes, ou aux centrales solaires à concentration, permettant la production d'électricité.
 
            Actuellement les points critiques des systèmes isolés autonomes ou des centrales solaires à concentration se trouvent dans le captage, la concentration, la réception et la transformation de l’énergie solaire, qui se fait à l’aide de lentille de Fresnel, miroir, parabole, capteur cylindro-parabolique et autre concentrateur solaire mobile pour renvoyer l’énergie sur un récepteur complexe et onéreux mettant en œuvre des pièces en mouvement ou sous pression de fluide, afin de la transformer en électricité.
            Ces différents concentrateurs de rayons solaires doivent suivre la course du soleil afin de faire converger les rayons solaires vers un récepteur complexe (moteur de stirling, circuit de fluide caloporteur, etc...), pour convertir en électricité la quantité d’énergie récupérée, ce qui nécessite une infrastructure mécanique et électrotechnique importante afin de rester dans l’axe du soleil, engendrant complexité de mise en œuvre, maintenance importante du récepteur, coût prohibitif de l'installation ainsi que du fonctionnement.
De plus, dans certains cas la fabrication des cellules solaires photovoltaïques à concentration restent polluantes pour l'environnement.

La technologie thermoélectrique à effet Seebeck

Principe récepteur à effet SEEBECK :
 
le récepteur thermoélectrique à effet Seebeck en forme de demi sphère servant de convertisseur d'énergie thermique en énergie électrique  se caractérise par sa forme en demi sphère en fonction du diamètre de la boule pour permettre une focalisation tout au long de la journée des rayons solaires sur le récepteur thermoélectrique afin d'atteindre la température nécessaire pour déclencher l'effet Seebeck dans la zone impactée par les rayons focalisés, et de ce fait, à équidistance en dessous de la surface de la boule sur toute sa longueur.
 
Les générateurs thermoélectriques à effet Seebeck sont composés de deux faces avec des matériaux différents en interne (principe du thermocouple), une dite froide et l'autre chaude.
Dans le système présent la face chaude est orientée vers la sphère, tandis que l'autre face est à l'extérieur et pourra être muni d'un dissipateur thermique afin de réduire sa température pour accentuer le delta entre les deux faces.
La différence de température entre les deux faces entretien l’effet Seebeck, dont le mécanisme est un déplacement d’électron dans la matière du à la chaleur, ce dipôle a donc une borne positive et négative entre lesquelles circule un courant électrique. Selon les matériaux employés dans les récepteurs thermoélectriques  la température optimale nécessaire, entre la face chaude et froide, est variable entre 100 et 300 degrés Celsius, ainsi que le rendement pouvant varier de 5 à  20 %.
Dans l’état actuel de la technologie sur les matériaux thermoélectriques une surface de 16 centimètre carré peut produire 10 Watts (soit 2 Ampères sous 5 volts)
Le récepteur en demi sphère pourra être composé de plusieurs cellules thermoélectriques cote à cote, en forme de pentagone et d'hexagone en nid d’abeille afin de constituer une demi coquille ou d'une seule cellule constituant le récepteur en demi sphère dans sa totalité.
            Afin d'éviter toute réflexion du rayonnement incident son coefficient d'absorption doit être aussi élevé que possible.
            Afin d'éviter les pertes par échanges convectifs et radiatifs et de faire augmenter la température de la face chaude, cette dernière peut être entourée d'une enceinte  en verre, plastique, ou autres matières, optionnellement sous vide.
 
 
La zone d'impact des rayons solaires est chauffée très rapidement puis, au fil du temps la chaleur se propage par conduction à toute la demi sphère de captage ainsi que par convection à tout l'espace inter- sphères.
Cela permet une optimisation de la production électrique puisque à terme, toute la surface chaude du récepteur aura atteinte la température de production, ainsi au bout d'un temps donné, quel que soit la position du point focal, c'est l'ensemble du récepteur thermoélectrique (demi-sphère) qui va produire en permanence.