Les héliostats et les panneaux solaires comptent parmi les dispositifs les plus performants pour la récupération d'énergie solaire à des fins d'énergie renouvelable et de réduction de l'empreinte carbone. Bien que ces deux technologies soient utilisées dans les systèmes d'énergie solaire, elles ont des objectifs différents et présentent des caractéristiques distinctes, offrant des avantages différents selon les conditions. Cet article aborde les aspects importants du suivi des héliostats à l'aide d'actionneurs linéaires industriels, notamment leurs avantages, leurs cas d'utilisation idéaux et les spécifications importantes à prendre en compte.
Comparaison des héliostats aux panneaux solaires
Les héliostats et les panneaux solaires sont deux technologies utilisées dans les systèmes d'énergie solaire, mais leurs fonctions et leurs caractéristiques sont différentes. Un héliostat est un dispositif qui utilise des miroirs pour suivre le mouvement du soleil et le réfléchir sur une cible spécifique, comme un récepteur central. Les héliostats sont couramment utilisés dans les systèmes d'énergie solaire concentrée (ESC), où la lumière solaire concentrée est utilisée pour produire de l'électricité ou de la chaleur. Ces systèmes sont généralement de grande envergure et nécessitent un espace important, optimisant leurs performances dans des zones telles que les grands déserts. L'utilisation d'héliostats nécessite moins d'infrastructures que l'intégration de panneaux solaires sur une surface équivalente. Les héliostats atteignent également des niveaux de concentration bien plus élevés que les panneaux solaires, ce qui peut entraîner des températures et une production d'énergie plus élevées.
Les panneaux solaires convertissent directement la lumière du soleil en électricité grâce à des matériaux semi-conducteurs. Ils seront l'option la plus répandue dans les applications résidentielles, commerciales et industrielles. En effet, ils offrent une grande polyvalence : ils peuvent être installés sur les toits, au sol ou intégrés aux matériaux de construction de manière plus compacte. Comparés aux héliostats, les panneaux solaires offrent une concentration plus faible tout en permettant une production d'électricité efficace. Le choix entre héliostats et panneaux solaires dépend de l'application spécifique, de l'espace disponible, des contraintes budgétaires et du rendement énergétique souhaité.
Comment les héliostats sont utilisés
En ajustant continuellement la position de leurs miroirs, les héliostats assurent que la quantité maximale de lumière solaire est dirigée vers un récepteur central tout au long de la journée. Cela permet d'optimiser l'efficacité de la collecte et de l'utilisation de l'énergie solaire par le récepteur central, qui convertit la lumière solaire réfléchie en énergie thermique ou en électricité, ce qui permet de :
- panneau solaire
- capteur solaire thermique
- four solaire
- cuiseur solaire
- tour solaire
Fours solaires
Souvent associé à des héliostats, un four solaire est une structure de chauffage fermée qui utilise l'énergie solaire concentrée pour produire de la chaleur. Il peut être constitué de grands miroirs paraboliques appelés « concentrateurs », mais peut également être associé à un réseau de miroirs héliostats qui concentrent la lumière solaire sur un point central ou récepteur. Dans des conditions optimales, la lumière solaire concentrée peut atteindre des températures très élevées, supérieures à 3 500 °C. Cela permet d'utiliser le four solaire pour diverses applications, telles que :
- fluides de chauffage
- fusion des métaux
- production de vapeur/turbines à vapeur
- produire de l'électricité
Cuiseurs solaires
Les cuiseurs solaires existent sous différentes formes, notamment les cuiseurs à caisson, les cuiseurs paraboliques et les cuiseurs à panneaux. Ces modèles présentent des similitudes avec les fours solaires, mais à plus petite échelle, en utilisant la lumière du soleil pour :
- faire bouillir l'eau
- pasteuriser les boissons
- cuisiner
- réchauffer d'autres aliments
Ils offrent une alternative durable et écologique aux méthodes de cuisson traditionnelles qui dépendent des combustibles fossiles. Solutions abordables et portables, les cuiseurs solaires sont utilisés dans les régions où l'accès à l'électricité ou au gaz est limité, ce qui les rend particulièrement utiles dans les pays en développement.
Spécifications importantes des actionneurs dans les héliostats
La rotation des héliostats peut être assurée par un système mono-axe ou bi-axe, entraîné par des actionneurs ou des entraînements d'orientation – un réducteur capable de supporter en toute sécurité des charges radiales et axiales, et de transmettre le couple de rotation. Les actionneurs linéaires électriques sont couramment utilisés pour les systèmes de suivi solaire des panneaux solaires et des héliostats. Dans certains cas, les suiveurs solaires peuvent utiliser une combinaison d'actionneurs et d'entraînements d'orientation. Cependant, les spécifications importantes à tester et à prendre en compte pour ces systèmes d'entraînement sont :
- Force nominale
- Indice de protection (indice IP)
- Options de commentaires
- Dimensions physiques
Force nominale
Choisir la bonne option de force pour les actionneurs linéaires électriques est crucial pour garantir un fonctionnement fluide et une longue durée de vie. Nous vous recommandons de calculer la force requise pour votre application avant l'achat d'un actionneur. Les applications solaires n'exigent pas de vitesses de déplacement élevées, mais une force nominale élevée peut souvent être bénéfique. Outre une durabilité structurelle accrue, une force nominale élevée, typique des actionneurs linéaires industriels, garantit un couple suffisant pour positionner vos héliostats en cas de fortes rafales de vent.
Protection contre les intrusions
Un indice de protection suffisant garantit une durée de vie prolongée du produit en cas d'exposition à l'eau. Nous recommandons un indice IP d'au moins IP66 pour les applications extérieures, comme les héliostats. Notre gamme d'actionneurs propose des options allant de IP66 pour une utilisation en extérieur à IP68M dynamique/IP69K statique pour une immersion totale. Les unités IP66 conviennent à la plupart des utilisations en extérieur, car elles résistent à la poussière et à une infiltration modérée de liquide. Les certifications UV et brouillard salin, comme celles de notre actionneur linéaire pour suiveur solaire PA-100, améliorent également la longévité de l'unité dans les déserts ou les zones exposées au sel.
Options de commentaires
Certains systèmes préexistants pour héliostats peuvent nécessiter des actionneurs dotés d'un type de retour d'information spécifique pour fonctionner correctement avec leurs contrôleurs. Les interrupteurs de fin de course et les capteurs de retour d'information de position sont destinés à empêcher toute rotation excessive ou tout dommage de l'héliostat pendant son fonctionnement. En effet, la détermination de la position d'un actionneur est utile pour les applications nécessitant le déplacement de plusieurs actionneurs à la même vitesse, l'enregistrement de positions prédéfinies et/ou la collecte d'informations de position pour l'analyse utilisateur. Lors du choix d'un actionneur, il est important de s'assurer qu'il dispose d'un retour d'information approprié pour garantir sa compatibilité avec votre système.
Dimensions physiques
Avant l'installation, il est important de vérifier si l'espace disponible permet d'accueillir un actionneur en longueur, largeur et hauteur. La dimension trou à trou (H2H) rétractée d'un actionneur est la première mesure cruciale pour déterminer ses exigences physiques. Cette mesure correspond à la distance entre le centre du trou de montage arrière et le centre du trou de montage avant. Il est essentiel de s'assurer que cette dimension correspond bien au centre du trou de montage arrière et au centre du trou de montage avant de votre application. Nos actionneurs linéaires industriels sont disponibles dans une gamme de tailles différentes, du mini-actionneur industriel compact PA-09 à notre plus grand actionneur linéaire de suivi solaire PA-100, selon l'échelle requise pour vos héliostats.
Axe unique VS axe double
Un suiveur héliostatique à axe unique déplace les miroirs dans une seule direction, généralement d'est en ouest, suivant la course du soleil tout au long de la journée. Un suiveur héliostatique à deux axes peut déplacer les miroirs horizontalement (d'est en ouest) et verticalement (de haut en bas), permettant ainsi aux miroirs de suivre la position du soleil non seulement tout au long de la journée, mais aussi tout au long de l'année, pour une meilleure efficacité globale. Les suiveurs à axe unique sont plus simples et moins coûteux que les suiveurs à deux axes, mais ces derniers offrent une meilleure efficacité tout au long de l'année.
Le choix entre un tracker mono-axe et un tracker bi-axe dépend généralement de facteurs tels que les exigences spécifiques du système d'énergie solaire, l'espace disponible, le budget et la production d'énergie souhaitée. Les trackers mono-axe conviennent généralement à la plupart des applications et offrent un bon rapport coût-performance. Les trackers bi-axes sont généralement plus adaptés aux situations où la production d'énergie maximale est cruciale, comme les centrales solaires à concentration ou les systèmes photovoltaïques à haut rendement. En fin de compte, le choix entre un tracker héliostatique mono-axe et un tracker bi-axe doit reposer sur une évaluation minutieuse des exigences spécifiques de votre projet et une analyse coûts-avantages.
EN RÉSUMÉ
Les héliostats offrent de nombreux avantages en tant que solution énergétique propre et renouvelable pour réduire notre empreinte carbone. Associés à des actionneurs linéaires industriels, leur rentabilité, leur simplicité et leur capacité de production d'énergie élevée en font d'excellentes options pour optimiser l'utilisation de l'énergie solaire dans les systèmes à grande échelle.
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