Cahier des charges AlphaSol : Différence entre versions

De Open Source Ecologie
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|Réflectivité (incidence normale) 0.9
 
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|60-70%
 
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| à affiner : géométrie cohérente/optimisée, cf [[http://forum.osefrance.org/viewtopic.php?f=9&t=2920#p3353|discussion/forum]] ; réflectivité des miroirs à >=0.9 / Autres paramètres : encrassement, fréquence de lavage, évolution dans la durée de vie|
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| à affiner : géométrie cohérente/optimisée, cf [[http://forum.osefrance.org/viewtopic.php?f=9&t=2920#p3353|discussion/forum]] ; réflectivité des miroirs à >=0.9 / Autres paramètres : encrassement, fréquence de lavage, évolution dans la durée de vie
|Robustesse et durée de vie |pas de contrainte |3 à 5 ans |? A étudier : *temps? *garantie? quelle perte d'efficacité? point de renouvellement, fréquence de maintenance... *équilibre économique? *à mettre aussi dans les autres section : structure, optique.. *Affiner : les éléments chers, structuraux durent plus longtemps : 20 ans ou plus...|
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|Accessibilité pour nettoyage et maintenance |pas de contrainte |oui|*nettoyage des miroirs facile ; *maintenance et réglage des facettes une fois montée ; *accès au récepteur une fois monté|
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|Robustesse et durée de vie
|Efficacité thermique du récepteur | Concentration secondaire sur l'absorbeur>1.5 |70-80% d'efficacité dans l'idéal| |
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|pas de contrainte
|Facteur total de concentration |Entre 15 et 30 |Entre 15 et 30|avec 20 miroirs, on est plutôt autour de 15|
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|3 à 5 ans
|Réflecteur secondaire (CPC) : Conception coordonnée avec l'absorbeur| 60%|oui| |
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|? A étudier : *temps? *garantie? quelle perte d'efficacité? point de renouvellement, fréquence de maintenance... *équilibre économique? *à mettre aussi dans les autres section : structure, optique.. *Affiner : les éléments chers, structuraux durent plus longtemps : 20 ans ou plus...
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|Accessibilité pour nettoyage et maintenance
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|pas de contrainte
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|*nettoyage des miroirs facile ; *maintenance et réglage des facettes une fois montée ; *accès au récepteur une fois monté
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|Efficacité thermique du récepteur  
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|Facteur total de concentration
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|Entre 15 et 30
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|avec 20 miroirs, on est plutôt autour de 15
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|Réflecteur secondaire (CPC) : Conception coordonnée avec l'absorbeur
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==== Structure ====
 
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=== Support du champ de miroirs et du récepteur ===
 
=== Support du champ de miroirs et du récepteur ===
  
^ Exigences ^ Démonstrateur ^ Prototype ^ Commentaire proto ^
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{|class="wikitable"
|Structures indépendantes : miroir, récepteur |Oui|Non|position relative fixe, à ajuster selon latitude|
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!colspan="1" | Exigences
|Résistance environnement extérieur |Oui, ponctuellement|oui, en permanence|vitesse de vent, grêle, pluie, neige, poussière|
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!colspan="1" | Démonstrateur
|Rigidité suffisante contre vibrations ou déformations |Oui |Oui|?|
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!colspan="1" | Prototype
|Implantation au sol |Pieds réglables |Fixe.|génie civil à prévoir ou fixation à structure existante, toiture... Attention à la rigidité, stabilité...|
+
!colspan="1" | Commentaire Proto
|Facilité d'assemblage |Oui |Oui| kit possible|
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|Facilité à transporter |Oui |Non| |
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|Structures indépendantes : miroir, récepteur
|Soudage |Le moins possible |Ok|pas d'exigence a priori, compromis entre : complexité à fabriquer et simplicité à assembler|
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|Oui
|Limitation du risque d'accident |Oui |Oui|à toutes les étapes : fabrication, montage.... |
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|position relative fixe, à ajuster selon latitude
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|Résistance environnement extérieur
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|Oui, ponctuellement|oui, en permanence
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|Implantation au sol
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|Pieds réglables
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|Fixe
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|génie civil à prévoir ou fixation à structure existante, toiture... Attention à la rigidité, stabilité...
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|Facilité d'assemblage
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|Soudage
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|Le moins possible
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|pas d'exigence a priori, compromis entre : complexité à fabriquer et simplicité à assembler
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|Limitation du risque d'accident
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|Oui
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|Oui
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|à toutes les étapes : fabrication, montage....  
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=== Structure des facettes miroirs ===
 
=== Structure des facettes miroirs ===

Version du 18 juin 2017 à 08:33

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Cahier des charges fonctionnel du prototype Alphasole

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Exigences de conception

Dans le cadre de la conception collaborative, nous travaillons sur les exigences de chaque élément développé ci-dessous dans les sections suivantes. L'historique des discussions entre contributeurs est accessible par les liens respectifs vers le forum :

  • Structure lien forum [1] ,
  • Optique de concentration lien forum [2] ,
  • Moteurs, Programme, Capteurs lien forum [3] ,
  • Absorbeur lien forum [4] .

Général

Exigences Démonstrateur Prototype Commentaire Proto
Réduire les risques Attention aux réflexions parasites
  • Risques Optiques
  • Risques liés au circuit hydraulique sous pression à haute température
Coût (matériau, fabrication, transformation, assemblage) Minimum Minimum : < 300€/m² économies possible, par rapport au démonstrateur...

Optique de concentration

[forum]

Exigences Démonstrateur Prototype Commentaire Proto
Rendement optique Réflectivité (incidence normale) 0.9 60-70% à affiner : géométrie cohérente/optimisée, cf [[5]] ; réflectivité des miroirs à >=0.9 / Autres paramètres : encrassement, fréquence de lavage, évolution dans la durée de vie
Robustesse et durée de vie pas de contrainte 3 à 5 ans ? A étudier : *temps? *garantie? quelle perte d'efficacité? point de renouvellement, fréquence de maintenance... *équilibre économique? *à mettre aussi dans les autres section : structure, optique.. *Affiner : les éléments chers, structuraux durent plus longtemps : 20 ans ou plus...
Accessibilité pour nettoyage et maintenance pas de contrainte oui *nettoyage des miroirs facile ; *maintenance et réglage des facettes une fois montée ; *accès au récepteur une fois monté
Efficacité thermique du récepteur Concentration secondaire sur l'absorbeur>1.5 70-80% d'efficacité dans l'idéal
Facteur total de concentration Entre 15 et 30 Entre 15 et 30 avec 20 miroirs, on est plutôt autour de 15
Réflecteur secondaire (CPC) : Conception coordonnée avec l'absorbeur 60% oui

Structure

[forum]

Support du champ de miroirs et du récepteur

Exigences Démonstrateur Prototype Commentaire Proto
Structures indépendantes : miroir, récepteur Oui Non position relative fixe, à ajuster selon latitude
Résistance environnement extérieur oui, en permanence vitesse de vent, grêle, pluie, neige, poussière
Rigidité suffisante contre vibrations ou déformations Oui Oui ?
Implantation au sol Pieds réglables Fixe génie civil à prévoir ou fixation à structure existante, toiture... Attention à la rigidité, stabilité...
Facilité d'assemblage Oui Oui kit possible
Facilité à transporter Oui Non
Soudage Le moins possible Ok pas d'exigence a priori, compromis entre : complexité à fabriquer et simplicité à assembler
Limitation du risque d'accident Oui Oui à toutes les étapes : fabrication, montage....

Structure des facettes miroirs

^ Miroir de Fresnel: surface 2x2 m$^2$ avec 20 facettes de 10 cm de large ^ |pour l'usage, exigence en terme de puissance à relier à la surface|

^ Exigences ^ Démonstrateur ^ Prototype ^ Commentaire proto ^ |Limitation de la déformation des miroirs |Flèche inférieure à 5 mm | 0.1° d'orientation de la facette, soit 1cm sur le récepteur| (a priori) dépend de la hauteur du récepteur, valide pour 1,5m de hauteur| |Suivi de la course du soleil (Est-Ouest) |>120° soit 8h de suivi|12h de suivi |? soit 90° de rotation sur 12h| |Protection contre les intempéries |Oui |Oui|par exemple : 180° d'amplitude (miroir vers le bas)| |Alignement optique possible par un réglage ne nécessitant pas d'outillage particulier |Oui |Oui |? "à la main" ;) ou mieux : procédure à mettre au point pour la calibrage| |Facettes du miroir facilement interchangeables |Oui |Oui| plus généralement : maintenance facile...|

Système de suivi (Moteurs, Programme, Capteurs)

[forum]

^ Exigences ^ Démonstrateur ^ Prototype ^ Commentaire proto ^ |Suivre en temps réel et avec précision le déplacement du soleil |Oui |Oui| prévoir un mode dégradé en cas de défaillance du système de suivi (suivi manuel (présence de la personne constamment) ou semi-manuel (du type pendule que l'on remonte))| |Motorisation des miroirs |Oui |Oui| | |Consommation électrique |-|Minimum possible| Prévoir un fonctionnement autonome (pas de connexion au réseau électrique) ? (panneau photovoltaïque ?)| |Nombre de moteurs |Minimum |1 par module ou 1 pour tout|à valider en fonction des autres choix techniques (structure)| |Suivi du soleil pour renvoyer l'angle correct d'inclinaison|Oui |Oui, avec la précision nécessaire|objectif : renvoyer tous les rayons de chaque miroir sur la largeur du récepteur (largeur du CPC)| |Instrumentation (Détection des conditions météorologiques*) |Oui |Oui|*: température ambiante, rayonnement solaire direct. (En complément de l'instrumentation du procédé (chaudière et usage))| |Mesurer la température et la pression du fluide |Oui |piloter la pompe de circulation en asservissement en pression et/ou température (selon l'usage). Capteur de débit de vapeur ? Capteur du niveau d'eau liquide ? => dépend de l'usage| |Arrêt automatique du système |Optionnel |Sécurité en cas de coupure électrique (pompe de circulation arrêtée => montée en température) + en cas d'orage (position miroirs têtes en bas (si possible)). (résistance à la grèle ?)| |Interface de contrôle simple |Oui |niveau expert en programmation si besoin, mais simple à l'utilisation|

//__idées:__ Accés à distance (ethernet) ? Facilite la programmation, consultation des informations de fonctionnement (et historique ?) ==> A prévoir dans un second temp. Mais, il faut peut-être prévoir dés à présent les ports sur l'Arduino... //

Récepteur (Absorbeur)

[forum]

^ Exigences ^ Démonstrateur ^ Prototype ^ Commentaire proto ^ |Conçu spécifiquement pour le fluide utilisé, circulation passive ou forcée |100%|oui|option par défaut : vapeur en circulation forcée (pompe de mise sous pression) ; autres options : la modularité sera à étudier dans le cadre des usages, exemples : air, eau/vapeur à différentes températures...* |Matériau sélectif|hautes qualités d'absorption dans tout le spectre solaire : 100%|absorptivité 90 %, émissivité infrarouge 15% : matériau intrinsèquement absorbant (ou traitement de surface absorbant)|= haute absorption dans tout le spectre solaire et faible émissivité dans l'infrarouge| |Échange thermique élevé entre l'absorbeur et le fluide|60%| oui |matériau et conduction-convection dans le fluide| |L'ensemble doit être isolé thermiquement (vis-à-vis de l'air extérieur, pas de point de condensation, radiation infra rouge)|60%|oui |voir exigence de rendement thermique de l'ensemble (matériau isolant au dessus et vitre en dessous)| |Bonne résistance au variation de température (dilatation du matériau, étanchéité ...)|60%|oui|prévoir la dilatation des différents matériaux (l'étanchéité de la cavité du récepteur évite l'entrée de poussière et la dégradation des performances optiques...)| |Réduire les risques dans toutes les phases d'utilisations (installation/démontage, démarrage/arrêt, fonctionnement normal, fonctionnement dégradé (exemple : panne d'électricité, panne de la pompe d'alimentation))|60%|oui|en particulier, risques liés aux hautes températures et à la pression du fluide|

//__idées:__

  • La modularité est difficilement compatible avec les importantes contraintes sur l'absorbeur (pression, variation de température,

etc.)

    • En cas de risque de gel, il faut vidanger l'absorbeur (sinon le gel risque de le détruire...)

==> Capteur de température extérieure + électro-vanne ? ==> Conception de l'absorbeur permettant sa vidange complète //


Usages

Exigences à définir avec l'utilisateur...

Fonctionnement

^ Exigences ^ Démonstrateur ^ Prototype ^ Commentaire proto ^ |Positionnement : éviter l'ombre du bâtiment ou autres masques|-|?| | |Plage de fonctionnement|-|?| *pour un soleil hors première/dernière heure, *pour quelle plage horaire dans la journée, dans la saison, *pour quelle latitude| |Niveau de température|-|?|L'optique, voire la technologie optimale est différente suivant la température. Exemple : *Production d'eau chaude à 80°C ; *Production de vapeur à 130°C partir d'eau liquide ; *Surchauffe de vapeur de 150°C à 250°C|

Circuit hydraulique

^ Exigences ^ Démonstrateur ^ Prototype ^ Commentaire proto ^ |Pertes de charge|-|minimales|Limiter les pertes de charges, surtout pour les fluides légers : air, vapeur| |Circuit ouvert / fermé|-|?| | |Risque de tartre|-|?|encourage le fonctionnement en boucle fermée...| |Fluide|-|?| |


//__idées:__ Pourrait-on avoir un retour du futur utilisateur ? De quel puissance (mini, maxi, moyenne) a-t-il besoin ? Pendant combien d'heure ? Et selon la saison ? Chez mes parents, distillerie de lavande : juillet. Conserve et confiture de juin à septembre.//

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