OPTIMAL SOLAR CONCENTRATOR DEVICE AND SENSOR COMPRISING A PLURALITY OF SUCH CONCENTRATOR DEVICES

DISPOSITIF CONCENTRATEUR SOLAIRE OPTIMAL ET CAPTEUR COMPRENANT UNE PLURALITÉ DE TELS DISPOSITIFS CONCENTRATEURS

L'invention concerne un dispositif concentrateur de rayonnement solaire comprenant un dispositif réfléchissant ledit rayonnement et le focalisant en au moins une zone prédéterminée, dite zone de focalisation, faisant office de collecteur d'énergie. Elle concerne en particulier un dispositif de concentration solaire statique permettant de produire de la chaleur et/ou de l'électricité à usage domestique ou industriel, et qui présente des performances supérieures à celles des dispositifs antérieurs.

Les chauffe-eaux solaires ne permettent pas d'atteindre des températures suffisantes pour répondre aux besoins de chauffage sans moyens énergétiques complémentaires.

Par ailleurs, outre les techniques photovoltaïques de faible rendement, la production d'électricité à partir de l'énergie solaire nécessite de chauffer un fluide à une température relativement élevée.

Aussi existe-il divers systèmes de concentration solaire basés sur l'utilisation de miroirs paraboliques cylindriques (un axe) ou sphériques (deux axes) dont l'orientation est asservie à la course du Soleil. Cantonnés au domaine de la recherche, ces systèmes relativement sophistiqués ne trouvent pas de débouché industriel parce qu'ils sont limités en puissance, en raison de la taille des pièces mobiles et des problèmes de prise au vent, parce qu'ils doivent faire l'objet d'une maintenance régulière et parce qu'ils s'intègrent difficilement à l'habitat et au paysage urbain. Les brevets antérieurs ci-dessous se rapportent également à des dispositifs de concentration solaire, mais aucun d'entre eux ne prévoit des dispositifs réfléchissants totalement optimaux, c'est-à-dire permettant de récupérer la totalité du flux reçu sur une aire quelconque en maximisant le taux de concentration : - FR 2281549 utilise une spirale réfléchissante mais celle-ci, présentée à tort comme optimale, ne répond pas aux conditions d'optimalité, c'est-à- dire ne permet pas de récupérer la totalité du flux reçu. En effet, une spirale d'Archimède d'équation r = k φ en coordonnées polaires ne garantit pas que tous les rayonnements reçus soient focalisés sur une même zone de focalisation, et ne procure pas le meilleur taux de concentration. Par ailleurs, ce document associe un unique miroir parabolique à la spirale qui ne permet pas de juxtaposer plusieurs concentrateurs sans perdre une partie du flux reçu.

- US 4088116 utilise une pseudo-spirale réfléchissante constituée de portions de cercles autour d'un tube oblong. La juxtaposition envisagée de plusieurs concentrateurs s'accompagne de la perte d'une partie significative du flux reçu par des réflexions parasites.

- US 2004/079358 utilise une spirale réfléchissante dont la forme non optimale génère de nombreuses réflexions parasites que l'ajout de réflecteurs tente de pallier imparfaitement.

- GB 1503643 utilise une spirale logarithmique réfléchissante qui n'a pas la capacité de focaliser la totalité du flux reçu. La juxtaposition envisagée de plusieurs concentrateurs s'accompagne de la perte d'une partie significative du flux reçu par de multiples réflexions parasites.

- FR 2472147 utilise une pseudo-spirale multiple réfléchissante constituée de portions de cercles. Cette forme non optimale nécessite l'utilisation de surfaces réfléchissantes à double face et s'accompagne nécessairement de réflexions parasites.

- US 4148299 utilise des miroirs constitués de portions de cercles qui s'accompagnent de la perte d'une partie significative du flux reçu en raison de multiples réflexions parasites. L'invention vise à remédier à ces inconvénients.

L'invention vise donc à proposer un dispositif concentrateur de rayonnement solaire dans lequel l'intégralité du flux solaire reçu est focalisé sur la zone de focalisation avec le meilleur taux de concentration.

Elle vise également à proposer un tel dispositif concentrateur qui permette la juxtaposition de plusieurs dispositifs selon l'invention les uns par rapport aux autres pour capter l'intégralité du rayonnement solaire reçu sur la surface formée par cette juxtaposition.

L'invention vise donc également à proposer un capteur, notamment en forme de panneau extérieur (de bâtiment (immeuble) ou de système spatial), présentant une pluralité de dispositifs concentrateurs selon l'invention juxtaposés les uns aux autres.

L'invention vise également à proposer un système spatial - notamment choisi parmi un lanceur, un satellite artificiel, une station orbitale, une sonde spatiale et un vaisseau spatial- comprenant au moins un dispositif concentrateur selon l'invention, et plus particulièrement au moins un capteur selon l'invention.

Pour ce faire, l'invention concerne un dispositif concentrateur de rayonnement solaire comprenant un dispositif réfléchissant ledit rayonnement et le focalisant en au moins une zone prédéterminée, dite zone de focalisation, faisant office de collecteur d'énergie, caractérisé en ce que le dispositif réfléchissant présente au moins deux portions, dites portions proximales, s'étendant chacune à partir de la zone de focalisation, chaque portion proximale présentant une surface réfléchissante concave (qualifiée ci-après parfois de « spirale » réfléchissante, bien que la forme de cette surface ne corresponde pas, au sens purement mathématique, à une réelle spirale), dont les normales (à partir de tout point de ladite surface réfléchissante concave) sont tangentes à la surface d'enveloppe théorique de la (des) zone(s) de focalisation (l'intersection (point de tangence) de chaque normale avec l'enveloppe théorique de ladite zone de focalisation étant située du côté de la concavité de la surface réfléchissante), les concavités des surfaces réfléchissantes des portions proximales étant orientées en opposition à partir de la (des) zone(s) de focalisation (ou de ladite surface d'enveloppe théorique) de façon à définir une ouverture commune de réception du rayonnement solaire.

La surface réfléchissante concave de chaque portion proximale a dans l'espace la forme d'une surface développante de ladite surface d'enveloppe théorique de la (des) zone(s) de focalisation. L'inventeur a en effet déterminé que, contrairement à une spirale d'Archimède ou autre type de spirale mathématique, une « spirale » ayant cette forme de développante permet d'assurer que tous les rayons lumineux incidents au niveau de l'ouverture commune de réception du rayonnement solaire soient focalisés sur une zone de focalisation, en évitant toute réflexion parasite à l'extérieur de la (des) zone(s) de focalisation. Par ailleurs, le fait de prévoir une pluralité de portions proximales s'étendant à partir de la (des) zone(s) de focalisation, une de chaque côté de ladite surface d'enveloppe théorique, permet d'exploiter les différents côtés de la (des) zone(s) de focalisation de façon optimale. L'ouverture commune définie par les différentes portions proximales est orientée globalement selon une direction de l'espace, dans un sens par rapport à cette dernière, par exemple de façon à correspondre à une direction moyenne d'incidence du rayonnement solaire. De la sorte, un dispositif selon l'invention peut en particulier être de type statique, c'est-à- dire avec un dispositif réfléchissant monté fixe par rapport au sol ou par rapport à un bâti de système spatial. Dans un dispositif selon l'invention, chaque zone de focalisation peut présenter toute forme dans l'espace tridimensionnel (en présentant une surface externe réglée ou non, cylindrique ou non, entièrement convexe ou non, partiellement plane ou non...), et les surfaces réfléchissantes concaves des portions proximales peuvent être définies à partir de la forme de la (des) zone(s) de focalisation, soit par définition analytique dans les cas les plus simples, soit par construction de proche en proche à partir de la forme de la (des) zone(s) de focalisation et de celle de ladite surface d'enveloppe théorique, soit encore par simulation informatique.

Il est à noter en outre qu'un dispositif selon l'invention peut présenter une structure fractale, en ce sens qu'une zone de focalisation d'un dispositif selon l'invention peut elle-même être un dispositif selon l'invention, c'est- à-dire incorporer un dispositif réfléchissant conforme à l'invention. Et il est possible d'imbriquer ainsi de multiples niveaux successifs de concentration du rayonnement solaire, à la façon d'une structure fractale, la (les) zone(s) de focalisation de plus petit niveau recevant l'intégralité du rayonnement solaire capté par les différents niveaux successifs. Avantageusement et selon l'invention, chaque portion proximale s'étend à partir d'une zone de focalisation jusqu'à une extrémité de cette portion proximale située au maximum au niveau des points de sa surface réfléchissante concave pour lesquels la normale à la surface réfléchissante concave de cette portion proximale est aussi une normale à la surface réfléchissante concave d'une autre portion proximale, cette normale formant une tangente commune à la surface d'enveloppe théorique de la (des) zone(s) de focalisation. En effet, ladite ouverture commune définie par les portions proximales est de dimension maximum au niveau de ces points, et, au-delà de ces points, ladite ouverture commune présente une dimension qui diminue. En conséquence, chaque portion proximale s'étend à partir d'une zone de focalisation et en restant en deçà d'une limite définie par les points susmentionnés ou en atteignant cette limite.

Avantageusement et selon l'invention, la (les) zone(s) de focalisation présente(nt) une surface d'enveloppe théorique cylindrique au sens mathématique (c'est-à-dire de base quelconque, symétrique de révolution ou non), et le dispositif réfléchissant comprend deux portions proximales s'étendant d'un côté et de l'autre par rapport à un plan théorique axial médian contenant l'axe de la surface d'enveloppe théorique cylindrique de la (des) zone(s) de focalisation.

Selon l'invention, la surface réfléchissante concave de chaque portion proximale :

- est alors également cylindrique au sens mathématique et d'axe parallèle à celui de ladite surface d'enveloppe théorique cylindrique,

- et présente une section droite transversale en forme de courbe dont les normales sont tangentes à la courbe d'enveloppe théorique de la section droite transversale de la (des) zone(s) de focalisation. Autrement dit, la surface réfléchissante concave de chaque portion proximale présente une section droite transversale en forme de développante de la courbe d'enveloppe théorique de la section droite transversale de la (des) zone(s) de focalisation.

Avantageusement et selon des modes de réalisation préférentiels de l'invention, le dispositif concentrateur présente une zone de focalisation en forme de cylindre de révolution dont la base est un cercle, et la section droite transversale de la surface réfléchissante concave de chaque portion proximale est en forme de développante du cercle de base de la zone de focalisation.

En outre, avantageusement et selon l'invention, la surface réfléchissante concave de chaque portion proximale s'étend à partir d'une génératrice (droite parallèle à l'axe) de ladite surface d'enveloppe théorique. Les deux génératrices à partir desquelles les deux surfaces réfléchissantes concaves des deux portions proximales s'étendent se jouxtent, et l'une des deux surfaces réfléchissantes concaves s'étend d'un côté des deux génératrices, tandis que l'autre surface réfléchissante concave s'étend de l'autre côté des deux génératrices. Les surfaces réfléchissantes concaves des deux portions proximales s'étendent ainsi à partir d'une même zone (des deux génératrices de ladite surface d'enveloppe théorique de la zone de focalisation qui se jouxtent), une de chaque côté.

Rien n'empêche au contraire de prévoir que les portions proximales s'étendent à partir de deux zones (génératrices) de la zone de focalisation distantes l'une de l'autre, si l'on accepte que la partie entre ces deux zones distantes ne reçoive pas de rayonnement solaire ou soit alimentée par un autre dispositif réfléchissant (plusieurs portions proximales de surfaces réfléchissantes pouvant par exemple être superposées de chaque côté, les portions proximales situées le plus à l'extérieur s'étendant à partir de deux génératrices qui se jouxtent de la zone de focalisation, les portions proximales situées le plus à l'intérieur s'étendant à partir de génératrices disjointes de la zone de focalisation).

Par ailleurs, de préférence, avantageusement et selon l'invention, les surfaces réfléchissantes concaves des deux portions proximales sont de formes symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan médian de la (des) zone(s) de focalisation.

Cette symétrie de forme peut s'étendre à l'intégralité du dispositif réfléchissant, notamment lorsque ce dernier peut présenter une ouverture d'extrémité s'étendant dans un plan orthogonal à la direction moyenne d'incidence du rayonnement solaire au lieu considéré. Ainsi, dans un mode de réalisation avantageux, les surfaces réfléchissantes des portions proximales présentent des formes et des dimensions qui sont symétriques l'une de l'autre par rapport audit plan médian, et s'étendent sur une même distance à partir de la (des) zone(s) de focalisation, par exemple jusqu'à ladite limite mentionnée ci-dessus permettant de former l'ouverture maximum.

En variante, notamment lorsque la condition précédente n'est pas respectée, rien n'empêche que le dispositif réfléchissant s'étende d'un côté de la (des) zone(s) de focalisation sur une distance plus importante que de l'autre côté de la (des) zone(s) de focalisation.

En outre, avantageusement et selon l'invention, au moins une portion proximale est prolongée par une deuxième portion, dite portion médiane, présentant aussi une surface réfléchissante concave. Avantageusement et selon l'invention, la surface réfléchissante concave de cette portion médiane présente, en section droite transversale, une forme choisie parmi une portion de courbe développante de la section droite transversale de la surface réfléchissante concave de la portion proximale qu'elle prolonge, une portion de parabole, et une portion de courbe telle que tout rayon incident sur ladite surface réfléchissante concave de cette portion médiane se réfléchisse vers une zone de focalisation, avec tout rayon incident présentant un angle d'incidence extrême (maximum ou minimum) sur ladite surface réfléchissante concave de cette portion médiane se réfléchissant tangentiellement à une zone de focalisation. Les deux portions proximales peuvent être prolongées chacune par une portion médiane, et les deux portions médianes peuvent s'étendre à partir de leur portion proximale respective sur une même distance, ou au contraire sur des distances différentes. En variante, l'une seulement des portions proximales est prolongée par une portion médiane. Avantageusement, un dispositif concentrateur selon l'invention comprend, à titre de zone(s) de focalisation, au moins un tube cylindrique de révolution (transparent ou noir) dans lequel circule un fluide caloporteur et/ou des cellules photovoltaïques. D'autres types de collecteurs peuvent être prévus à titre de zone de focalisation : radiateurs profilés à section droite en étoile ; échangeurs de forme rectangulaire ; plaques rectangulaires de cellules photovoltaïques ; plaques de cellules photovoltaïques accolées à des échangeurs de refroidissement... Chaque collecteur peut lui-même être contenu dans un tube à vide transparent pour limiter les déperditions de chaleur par convection et/ou doté d'éléments additionnels échangeurs thermiques (plaques, bandes, palettes, couronnes...). Selon un autre aspect, l'invention s'étend à un dispositif concentrateur de rayonnement solaire comprenant un dispositif réfléchissant ledit rayonnement et le focalisant en au moins une zone prédéterminée, dite zone de focalisation, faisant office de collecteur d'énergie caractérisé en ce que :

- le dispositif réfléchissant comprend au moins une portion, dite portion proximale, s'étendant à partir d'une zone de focalisation, chaque portion proximale présentant une surface réfléchissante concave dont les normales sont tangentes à la surface d'enveloppe théorique de la (des) zone(s) de focalisation,

- au moins une zone de focalisation comprend des cellules photovoltaïques.

Les dispositifs concentrateurs selon l'invention peuvent être rassemblés en ensembles de tels dispositifs, chaque ensemble constituant donc un capteur. L'invention s'étend donc également à un capteur de rayonnement solaire comprenant une pluralité de dispositifs concentrateurs de rayonnement solaire, caractérisé en ce que les dispositifs concentrateurs de rayonnement solaire sont des dispositifs selon l'invention juxtaposés les uns aux autres.

Avantageusement et selon l'invention, les dispositifs concentrateurs sont juxtaposés de façon à présenter des ouvertures de réception du rayonnement solaire débouchant sur une surface commune formant une paroi extérieure dudit capteur.

Selon un premier mode de réalisation d'un capteur selon l'invention ladite paroi extérieure est formée d'une plaque plane transparente rigide, ledit capteur étant un panneau plan rigide de dispositifs concentrateurs selon l'invention. Dans des applications avantageuses de l'invention, un capteur selon l'invention peut être monté solidaire d'un bâtiment ou d'un immeuble ou d'une structure fixe par rapport au sol terrestre. Dans ces applications, un capteur selon l'invention est avantageusement caractérisé en ce qu'il est monté fixe par rapport au sol et les différents dispositifs concentrateurs sont tous orientés selon une même direction. Avantageusement et selon l'invention, le dispositif réfléchissant est asymétrique, c'est-à-dire que les surfaces réfléchissantes sont asymétriques l'une de l'autre par rapport à la zone de focalisation. L'invention permet de doter les dispositifs réfléchissants de toutes formes, dimensions et orientations optimales, selon le lieu, la surface utile du capteur et les besoins.

Selon d'autres applications de l'invention, un capteur selon l'invention est monté solidaire d'un système spatial de façon à former une face externe de ce système spatial. Il est à noter à ce titre que dans le mode de réalisation où les surfaces réfléchissantes sont cylindriques au sens mathématique et symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan médian de la zone de focalisation, tout en s'étendant sur une même distance à partir de la zone de focalisation, les dispositifs concentrateurs selon l'invention peuvent être juxtaposés les uns aux autres de telle sorte que ladite surface commune (recevant le rayonnement solaire) du capteur selon l'invention ainsi formé, présente une forme quelconque de surface réglée, non seulement plane, mais également par exemple cylindrique de révolution ou autre. Par exemple, un capteur selon l'invention peut constituer la face externe cylindrique de révolution d'un lanceur ou d'une partie de système spatial ou de station spatiale...

Par ailleurs, avantageusement un capteur selon l'invention peut être doté d'au moins un miroir, dit miroir primaire, adapté pour réfléchir le rayonnement solaire sur l'ensemble des dispositifs concentrateurs. L'invention concerne également un dispositif et un capteur caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci- dessus ou ci-après.

D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est un schéma géométrique qui représente une partie de la forme théorique en développante d'une surface réfléchissante de portion proximale d'un dispositif concentrateur selon l'invention dans le cas d'une zone de focalisation cylindrique de révolution à section droite transversale circulaire, - la figure 2 est un schéma de principe en section droite transversale illustrant la forme d'une portion proximale d'une surface réfléchissante d'un dispositif concentrateur ou d'un capteur selon l'invention,

- les figures 3a à 3f sont des schémas similaires à la figure 2 mais illustrant des variantes en fonction de différentes formes de la section droite transversale de la zone de focalisation d'un dispositif concentrateur selon l'invention,

- la figure 4 est un schéma en section droite transversale d'un dispositif concentrateur selon un premier mode de réalisation de l'invention,

- la figure 5 est un schéma en section droite transversale d'un dispositif concentrateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention,

- la figure 6 est un schéma en section droite transversale d'un capteur selon l'invention comprenant une pluralité de dispositifs concentrateurs selon le deuxième mode de réalisation de l'invention,

- la figure 7 est un schéma en section longitudinale d'un dispositif formant circuit de fluide caloporteur passant à travers plusieurs tubes concentriques afin de pouvoir se connecter du même côté, en entrée et sortie, et pouvant être utilisé à titre de zone de focalisation dans un dispositif concentrateur selon l'invention,

- les figures 8a et 8b sont des schémas en section droite transversale représentant respectivement un troisième mode de réalisation et un quatrième mode de réalisation d'un dispositif concentrateur selon l'invention dont les portions proximales sont prolongées par des portions médianes et distales formées de miroirs,

- la figure 9 est un schéma en section droite transversale représentant un cinquième mode de réalisation d'un dispositif concentrateur selon l'invention présentant deux zones de focalisation, et des miroirs primaires prolongeant les portions proximales externes,

- la figure 10 est un schéma en section longitudinale d'un dispositif formant circuit de fluide caloporteur pour le dispositif concentrateur de la figure 9,

- la figure 11 est un schéma de principe illustrant une forme de réalisation de la disposition de deux dispositifs concentrateurs selon l'invention juxtaposés pour former un capteur présentant une paroi externe plane,

- la figure 12 est un schéma en coupe verticale partielle représentant un capteur selon l'invention formant un mur extérieur de bâtiment,

- les figures 13a et 13b sont des schémas en section droite transversale d'un dispositif concentrateur selon un sixième mode de réalisation de l'invention dans lequel la zone de focalisation est formée d'une plaque de cellules photovoltaïques, - la figure 14 est un schéma en section droite transversale représentant un dispositif concentrateur selon la figure 9 recevant le rayonnement solaire en provenance de miroirs distants,

- la figure 15 est un schéma représentant l'utilisation de capteurs selon l'invention disposés en rangées sur des terrains agricoles, - la figure 16 est un schéma en élévation d'un capteur selon l'invention présentant une forme générale cylindrique de révolution,

- la figure 17 est un schéma en section droite transversale du capteur de la figure 16,

- la figure 18 est un schéma (dont les échelles sont totalement fantaisistes à des fins d'illustration) figurant un satellite dont l'orbite est dans le plan équatorial terrestre et comportant un capteur cylindrique selon l'invention à titre de générateur d'énergie électrique,

- la figure 19 est un schéma similaire à la figure 18 illustrant un satellite en orbite inclinée comportant un capteur cylindrique selon l'invention pouvant faire office également de mât gravitationnel, - la figure 20 est un schéma en section droite transversale illustrant un capteur selon l'invention cylindrique de révolution formant lui-même une zone de focalisation d'un dispositif concentrateur selon l'invention de plus grandes dimensions, - la figure 21 est un schéma représentant une variante de réalisation de la figure 20,

- la figure 22 est un schéma en coupe par un plan axial médian d'un capteur selon l'invention similaire à celui de la figure 20,

- la figure 23 est un schéma en perspective de face d'un capteur selon l'invention similaire à celui de la figure 20.

Sur les figures, les formes, les échelles et les dimensions ne sont pas strictement respectées. Bien au contraire, sur certaines figures, les échelles sont parfaitement fantaisistes, et ce à des fins d'illustration.

L'invention concerne en particulier un dispositif concentrateur de rayonnement solaire comprenant un dispositif réfléchissant ledit rayonnement, et le focalisant en au moins une zone de focalisation 25 faisant office de collecteur de l'énergie solaire.

Le dispositif réfléchissant présente des surfaces réfléchissantes 21 concaves, au moins une surface réfléchissante étant en forme générale de « spirale » réfléchissante 21 qui peut être simple ; ou multiple entrelacée ; ou encore multiple entrelacée et raccordée à une spirale simple. Une telle spirale réfléchissante 21 est de forme dite optimale, telle qu'en tout point de la spirale réfléchissante 21, un rayon de la plus forte incidence possible en ce point se réfléchisse selon un rayon réfléchi qui, selon l'éloignement de ce point à l'origine de la spirale réfléchissante 21 : est tangent à la zone de focalisation 25 (tube caloporteur 26 par exemple), ou atteint la zone 22 de contact entre cette zone de focalisation 25 (notamment ce tube 26) et la spirale réfléchissante 21, - ou est tangent à une portion proximale de la spirale réfléchissante 21. Dans les modes de réalisation préférentiels de l'invention, la forme générale de chaque spirale réfléchissante est celle d'une surface cylindrique au sens mathématique du terme (surface engendrée par le déplacement sur une courbe d'une droite, dite génératrice, de direction fixe correspondant à l'axe du cylindre), réfléchissante sur l'une 23 de ses faces qui est concave, de sorte que cette face 23 concave de la surface réfléchissante 21 concentre le flux solaire reçu vers au moins une zone de focalisation 25, notamment un tube 26 collecteur cylindrique non réfléchissant (transparent et/ou de couleur noire), dans lequel circule un fluide caloporteur. Ce tube 26 collecteur peut être formé d'un tube 28 cylindrique de révolution noir absorbant le rayonnement solaire lui-même entouré d'un tube 27 transparent (verre ou quartz) dans lequel le vide est établi pour limiter les déperditions de chaleur. Un joint d'étanchéité 29 est prévu à l'extrémité du tube 27 transparent. Le tube 26 comporte une canalisation interne agencée pour que le fluide caloporteur circule selon un aller-retour longitudinal à l'intérieur du tube 28 noir dans lequel il se réchauffe.

Le circuit du fluide caloporteur peut s'opérer à travers plusieurs tubes concentriques afin de pouvoir se connecter du même côté, en entrée et sortie, et supprimer par là-même, les problèmes de dilatations différentielles au niveau des joints d'étanchéité du tube à vide.

Afin d'améliorer les échanges énergétiques, le tube cylindrique de révolution recevant le flux solaire peut être transparent et le fluide caloporteur qu'il contient de couleur noire avec un faible coefficient de réflexion. En outre, toujours pour améliorer les échanges thermiques, le tube noir 28 interne peut être à section droite en étoile et/ou doté d'éléments additionnels échangeurs thermiques (plaques, bandes, palettes, couronnes...) s'étendant dans l'espace sous vide entre ce tube noir 28 et le tube transparent 27.

Suivant son axe, chaque spirale réfléchissante cylindrique est de préférence limitée à ses deux extrémités axiales par des miroirs (plans ou en surfaces gauches) qui renvoient les rayons vers l'intérieur de la spirale (c'est-à-dire vers la face 23 concave de la surface réfléchissante 21). Un dispositif concentrateur selon l'invention peut comporter diverses imbrications de surfaces réfléchissantes et/ou zone(s) de focalisation. Quoi qu'il en soit, comme représenté figures 4 et 5 notamment, pour au moins une zone de focalisation 25, le dispositif réfléchissant présente au moins deux spirales réfléchissantes 21 s'étendant à partir de cette zone de focalisation 25, et ces deux spirales réfléchissantes 21 sont globalement en opposition l'une par rapport à l'autre, et s'éloignent l'une de l'autre à partir de zones 22 (génératrices dans le cas d'une zone de focalisation 25 cylindrique) de la zone de focalisation 25 qui de préférence se jouxtent. Dans un dispositif concentrateur selon l'invention, toute spirale réfléchissante (qu'il s'agisse d'une spirale réfléchissante 21 s'étendant à partir d'une zone de focalisation 25 ou non) satisfait aux conditions suivantes.

Comme représenté figures 1 et 2 en section droite transversale, dans une première portion proximale 31 partant de la liaison 22 de la spirale réfléchissante 21 à la zone de focalisation 25 et limitée par la tangente 32 commune à la zone de focalisation 25 et à la spirale, la normale 33 (droite perpendiculaire à la tangente) de la spirale 21 en un point M doit être tangente (point T de tangence) à la zone de focalisation 25. Autrement dit, la portion proximale 31 présente la forme d'une développante de la surface d'enveloppe théorique de la zone de focalisation 25. Cette condition est suffisante pour assurer la réflexion de tout rayon incident vers la zone de focalisation 25. Elle est en réalité nécessaire, aucune autre forme présentant cette propriété en offrant un taux de concentration (rapport entre la section efficace de l'ouverture d'entrée des rayons et la section efficace de la zone de focalisation) aussi élevé. Cette condition est respectée dans le cas d'une zone de focalisation 25 formée d'un tube 26 cylindrique de révolution, par la courbe qui est une développante de cercle, définie par exemple en coordonnées polaires (r, φ) dans un plan transversal au tube 26 cylindrique de révolution par les équations paramétrées suivantes : r = R(l+ θ²)¹⁷² et φ = θ - arctan(θ) où R est le rayon du tube 26 cylindrique de révolution, et θ est un paramètre qui, en pratique, est la valeur en radians de l'angle entre le rayon dudit cercle passant par le point de jonction 22 de la spirale 21 audit cercle et le rayon dudit cercle passant par le point T de tangence au cercle de la normale 33 passant par M. Sur la figure 3a, on a représenté l'exemple d'une zone de focalisation 25 en forme de plaque plane 65 (qui peut être par exemple une plaque de cellules photovoltaïques). La portion proximale 31 de la spirale réfléchissante 21 est alors en forme de portion de cylindre de révolution. La section droite transversale de la portion proximale 31 de la spirale 21 est un arc de cercle dont le centre est sur un bord longitudinal 66 de la plaque 65.

Lorsque la section droite transversale de la zone de focalisation 25 est polygonale comme représenté sur les exemples des figures 3b, 3c, 3d, 3e, la section droite transversale de la portion proximale 31 de la spirale réfléchissante 21 qui est une développante de cette zone de focalisation 25 cylindrique à base polygonale, est formée d'une succession d'arcs de cercles dont les centres sont situés sur les sommets 67 de la section polygonale.

La figure 3f représente l'exemple d'une zone de focalisation 25 cylindrique à base elliptique, la portion proximale 31 de la spirale réfléchissante 21 présentant une section droite transversale en développante d'ellipse. De nombreux autres exemples sont possibles.

La surface réfléchissante 21 peut être prolongée (dans certains modes de réalisation) par une portion médiane 34, au-delà de la portion proximale 31 qui est limitée par la tangente 32 à la spirale passant par son point 22 d'origine en contact avec la zone de focalisation 25. Dans la portion médiane 34, la normale 33 (droite perpendiculaire à la tangente) de la spirale 21 en un point M doit être la bissectrice de l'angle formé par une droite 35 passant par ce point M et tangente à la spirale 21 en un autre point T' (la droite 35 étant tangente à la portion proximale 31), et la droite 36 passant par ce point M et le point 22 d'origine de la spirale sur la zone de focalisation 25. Cette configuration est représentée figure 6 où une spirale 21 présente une zone de focalisation 25 qui est elle-même un capteur 57 selon l'invention. Une telle spirale réfléchissante peut encore éventuellement être prolongée (selon la disposition de cette spirale réfléchissante dans le dispositif réfléchissant) au-delà de la portion médiane 34 par une portion distale (non représentée) s'étendant à partir du point L de cette spirale pour lequel il est possible de tracer deux droites différentes passant par ce point L et tangentes en deux autres points différents à la spirale. Dans une telle portion distale, la normale (perpendiculaire à la tangente) de la spirale en un point M doit être la bissectrice de l'angle formé par les deux droites différentes qui sont tangentes à la spirale et passent par ce point M. Une spirale réfléchissante 21 peut être en outre associée à des miroirs 41, 42 extérieurs pour augmenter le taux de concentration et permettre la juxtaposition de plusieurs concentrateurs sans ne rien perdre du flux reçu sur une surface quelconque.

Ainsi, selon des modes particuliers de réalisation non représentés, une spirale réfléchissante peut être encore prolongée au-delà de la portion distale par une portion d'extrémité dans laquelle la normale en un point est la bissectrice de l'angle formé par la tangente à la spirale passant par ce point et une droite orientée selon le rayon d'incidence minimale passant par ce point. Placé en opposition de cette portion d'extrémité de la spirale, un miroir plan, orienté suivant l'angle de latitude du lieu d'implantation, permet de renvoyer le flux dans la spirale en réfléchissant avec une incidence minimale les rayons d'incidence maximale. Selon les longueurs respectives des différents miroirs, l'incidence minimale des rayons se réfléchissant en début de cette portion d'extrémité peut être supérieure à l'incidence minimale des rayons extérieurs. La portion d'extrémité de la spirale réfléchissante 21 peut encore être prolongée par un second miroir plan permettant de renvoyer avec une incidence maximale les rayons d'incidence minimale. Il est à noter que le taux de concentration peut être augmenté si l'on accepte des réflexions multiples entre les miroirs opposés dans portion d'extrémité de la spirale. Le miroir plan placé en opposition de la portion d'extrémité de la spirale peut être remplacé par un miroir courbe. Selon une autre variante non représentée, deux dispositifs concentrateurs selon l'invention et miroirs associés peuvent être placés en opposition et orientés vers la direction solaire, notamment perpendiculairement à l'angle de latitude du lieu d'implantation afin d'équilibrer les flux reçus tout au long de l'année. Une spirale réfléchissante multiple peut être raccordée à une spirale simple en respectant les conditions d'optimalité dans les différentes portions et en limitant la longueur des éléments de la spirale multiple pour éviter toute réflexion sur les surfaces non réfléchissantes des miroirs. Une partie de cet ensemble peut être assemblé à l'intérieur d'un tube à vide 26. Comme on le voit notamment figure 4, deux spirales réfléchissantes 21 sont issues d'une même zone 22 (en réalité de deux génératrices qui se jouxtent) de la zone de focalisation 25 (tube cylindrique de révolution dans l'exemple de la figure 4), en respectant chacune les conditions d'optimalité susmentionnées, c'est-à-dire en présentant une portion proximale 31 à section droite transversale en développante de cercle. La distance entre deux points des deux spirales réfléchissantes 21, situés sur une tangente quelconque à la zone de focalisation 25 cylindrique est alors égale à πD, avec D le diamètre de la zone de focalisation 25 cylindrique de révolution.

Dans l'exemple de la figure 4, les portions proximales 31 des deux spirales réfléchissantes 21 s'étendent jusqu'à ce que leurs extrémités soient coplanaires et situées dans un plan 40 tangent à la zone de focalisation 25 opposé à la zone 22 d'origine et de jonction des spirales 21 avec la zone de focalisation 25. La zone de focalisation 25 cylindrique (par exemple tube cylindrique de révolution 26) et ses deux spirales 21 associées constituent un dispositif concentrateur primaire 60 selon un premier mode de réalisation de l'invention.

Dans l'exemple de la figure 5, les portions proximales 31 des deux spirales réfléchissantes 21 s'étendent jusqu'à ce que leurs extrémités soient situées sur une même enveloppe théorique cylindrique de révolution tangente à la zone de focalisation 25 à l'opposé de la zone 22 d'origine et de jonction des spirales 21 avec la zone de focalisation 25. La zone de focalisation 25 cylindrique (par exemple tube cylindrique de révolution 26) et ses deux spirales 21 associées constituent un dispositif concentrateur primaire 61 selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Un dispositif concentrateur primaire 60, 61 selon l'invention tel que représenté sur les figures 4 et 5 peut être assemblé en ensembles de diverses formes, chaque ensemble pouvant lui-même être associé à une ou plusieurs spirales réfléchissantes en forme de développante de l'enveloppe théorique de cet ensemble qui forme alors une nouvelle zone de focalisation de type secondaire. Ces assemblages imbriqués peuvent être multipliés en une succession d'étages de focalisation du rayonnement solaire. Par exemple, plusieurs dispositifs concentrateurs primaires 61 tels que représentés figure 5 peuvent être regroupés comme représenté figure 6 de manière concentrique de façon à former un capteur 57 cylindrique de révolution dont la paroi cylindrique externe est constituée de différents dispositifs concentrateurs primaires 61 juxtaposés parallèlement les uns aux autres. Ce capteur 57 cylindrique de révolution peut lui-même faire office de zone de focalisation 25 pour une (ou plusieurs) autre(s) spirale(s) 21 de plus grande taille (pouvant être qualifiée d'ordre supérieur par rapport aux spirales des dispositifs concentrateurs primaires 61).

Dans l'exemple de la figure 6, il est prévu une spirale 21 de grande taille d'ouverture voisine de nπD, avec D le diamètre de chaque dispositif concentrateur primaire 61 du capteur 57 et n le nombre de dispositifs concentrateurs primaires 61 du capteur 57. Cette spirale 21 comprend une portion proximale 31 en développante de l'enveloppe cylindrique de révolution du capteur 57, la portion proximale 31 étant prolongée par une portion médiane 34 qui est en forme de développante de la portion proximale 31. Comme des poupées gigognes, de telles spirales de grande taille peuvent elles-mêmes être regroupées de manière concentrique afin d'être associées à une (ou plusieurs) spirale(s) de plus grande taille.

En variante non représentée, le capteur 57 de la figure 6 peut être remplacé par un capteur doté de cellules photovoltaïques. Ainsi on forme un dispositif concentrateur de rayonnement solaire comprenant un dispositif réfléchissant ledit rayonnement et le focalisant en au moins une zone 25 de focalisation, faisant office de collecteur d'énergie caractérisé en ce que :

- le dispositif réfléchissant comprend au moins une portion dite portion 31 proximale, s'étendant à partir d'une zone 25 de focalisation, chaque portion 31 proximale présentant une surface réfléchissante concave dont les normales sont tangentes à la surface d'enveloppe théorique de la (des) zone(s) 25 de focalisation,

- au moins une zone 25 de focalisation comprend des cellules photovoltaïques. Comme représenté sur les figures 8a et 8b, les spirales réfléchissantes 21 peuvent être associées à des miroirs 41 extérieurs pour augmenter le taux de concentration et permettre la juxtaposition de plusieurs concentrateurs 60, 61 sans rien perdre du flux reçu sur une surface quelconque.

Comme représenté sur la figure 8a, les miroirs 41 peuvent prolonger les spirales réfléchissantes 21 d'un dispositif concentrateur 60 tel que représenté figure 4. Les miroirs 41 peuvent alors être de forme parabolique dans une portion médiane 44, afin de focaliser les rayons d'incidence minimale et maximale aux deux extrémités de la portion proximale 31 des spirales réfléchissantes 21, et plans dans une portion distale 47, afin de renvoyer avec une incidence maximale les rayons d'incidence minimale et inversement.

Dans l'exemple représenté figure 8b, les portions proximales 31 des spirales réfléchissantes 21 sont interrompues à leur point passant par une tangente à la zone de focalisation 25 parallèle à un rayon solaire d'incidence maximum susceptible d'être capté. La forme des miroirs 41 dans leur portion médiane 44 est alors choisie pour que la réflexion d'un rayon d'incidence maximale tangente le(s) tube(s) cylindrique(s) 26.

Un tube 51 avec miroirs en spirales peut faire un ou plusieurs aller(s) et retour(s) dans un collecteur ayant la forme d'un caisson parallélépipédique transparent 52 (figures 9 et 10), afin de faciliter sa mise sous vide en éliminant les problèmes de dilatation différentielle. La forme des miroirs 41 paraboliques dans la zone médiane 44 doit alors être adaptée pour que la réflexion d'un rayon d'incidence maximale ou minimale soit tangente à la portion de tube cylindrique de révolution la plus éloignée et non pas la plus proche.

Des dispositifs concentrateurs selon l'invention et/ou des capteurs sur l'invention peuvent aussi être rassemblés en ensembles capteurs d'ordre supérieur se présentant sous la forme de panneaux modulaires de couverture jointifs assurant tout à la fois la collecte de l'énergie, l'isolation et le revêtement de murs extérieurs et/ou de toitures d'immeubles.

La figure 11 représente un exemple de deux dispositifs 62 concentrateurs selon l'invention juxtaposés avec leurs axes parallèles et avec leurs plans médians 63 parallèles inclinés par rapport à un plan 64 tangent aux deux zones de focalisation cylindriques. Il est à noter que les zones de focalisation 25 peuvent être formées soit par de simples tubes collecteurs, soit par des cellules photovoltaïques, soit par des capteurs 57 cylindriques selon l'invention, soit même par une combinaison de collecteurs de différents types. La figure 12 représente par exemple le cas d'un mur vertical

70 doté du côté extérieur d'un garnissage 71 isolant recevant une pluralité de dispositifs concentrateurs selon l'invention tels que ceux qui sont représentés figures 8a, 8b, 9, mais dont les dispositifs réfléchissants sont interrompus de façon à ce que leurs extrémistes aboutissent à une paroi 72 plane transparente externe qui les recouvre. Les différents dispositifs concentrateurs sont disposés parallèlement les uns aux autres, avec l'axe des tubes cylindriques 26 globalement horizontal, et avec les surfaces réfléchissantes orientées de telle sorte que les plans médians des dispositifs concentrateurs soient orientés vers le Soleil, notamment avec un angle par rapport à l'horizontale correspondant à la hauteur maximum du Soleil au lieu considéré. L'ensemble constitue donc un panneau capteur 77 plan mural selon l'invention.

L'orientation de chaque dispositif concentrateur (c'est-à-dire de son plan médian) ainsi que l'ouverture de son dispositif réfléchissant recevant le rayonnement solaire peuvent faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation. Dans une première variante, ces paramètres sont adaptés pour que le rayonnement solaire soit capté pour la totalité de la plage d'incidence solaire. Dans une autre variante, ces paramètres sont adaptés pour que seulement une partie de la plage d'incidence solaire soit captée.

Un fluide caloporteur peut circuler, en parallèle ou en série, dans les différents tubes cylindriques de révolution 26 des différents dispositifs concentrateurs réunis sur ce mur 70. Ce fluide caloporteur peut être intégré dans une installation de chauffage pour le bâtiment ou pour la production d'eau chaude à usage domestique ou industriel.

Il est à noter que rien n'empêche de remplacer chaque tube cylindrique 26 d'un tel panneau capteur 77, par un capteur 57 selon l'invention cylindrique de révolution tel que décrit ci-dessus.

Le coefficient de concentration est multiplié par un facteur qui est l'inverse du cosinus de la latitude du lieu d'implantation, dans le cas d'une surface verticale, et l'inverse du sinus de la latitude du lieu d'implantation dans le cas d'une surface horizontale. A titre indicatif, dans le cas d'une surface horizontale ou verticale située en France, le taux de concentration, défini comme la largeur du flux entrant dans le dispositif et le diamètre du tube, est supérieur à 9, et peut même être supérieur à 11 sous les tropiques ou en acceptant une perte limitée du flux (par exemple aux heures chaudes en été sur une surface verticale). Dans le cas d'un dispositif utilisant des cellules photovoltaïques, ce taux de concentration, défini alors comme la largeur du flux entrant et la largeur de la surface utilisée par les cellules, est supérieur à une valeur de l'ordre de 3. On peut donc réduire d'autant le nombre de cellules pour une même surface couverte, et améliorer leur rendement en les refroidissant.

Afin d'assurer une captation optimale du flux solaire reçu avec un taux de concentration maximal (rapport entre le flux entrant et celui qui atteint la zone de focalisation 25, notamment le tube 26 collecteur dans lequel circule le fluide caloporteur) le concentrateur 10 est avantageusement orienté vers le sud.

Les dispositifs concentrateurs selon l'invention peuvent être dimensionnés et orientés pour une plage d'incidence solaire volontairement limitée afin d'augmenter leur taux de concentration durant une partie de l'année (en hiver par exemple pour le chauffage à partir d'une surface verticale) et réfléchir une partie du flux reçu le reste de l'année (par exemple aux heures chaudes en été pour refroidir l'habitat).

Un dispositif concentrateur et/ou un capteur selon l'invention peut être réalisé au moyen de miroirs souples, éventuellement gonflables afin de pouvoir être déployé à partir d'un camion ou d'un conteneur comprenant également le système de conversion en énergie électrique (machine thermique et alternateur).

Le collecteur formant la zone de focalisation 25 peut être formé d'une surface plane rectangulaire couverte de cellules photovoltaïques 55 comme représenté sur les figures 13a et 13b. Ce collecteur 55 est de préférence doté d'un circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide caloporteur afin d'éviter une surchauffe des cellules (moins de 70⁰C) photovoltaïques et d'améliorer leur rendement.

Les deux portions proximales 31 sont en forme de développante de cette surface, c'est-à-dire en pratique en forme de portion (arc) de cercle, et sont prolongées par des miroirs 41 de forme parabolique qui focalisent les rayons d'incidence minimale ou maximale aux extrémités de la surface de cellules photovoltaïques 55. Les figures 13a et 13b illustrent le cheminement de rayons solaires selon différentes incidences avec un tel dispositif selon l'invention. Un concentrateur selon l'invention peut être utilisé avec des cellules photovoltaïques placées sur un collecteur à faces planes, à l'intérieur duquel circule un fluide caloporteur, afin :

- de réduire significativement le nombre de cellules photovoltaïques nécessaires à l'exploitation d'une surface éclairée, - d'améliorer le rendement des cellules photovoltaïques en les refroidissant,

- de valoriser la chaleur récupérée,

- de limiter la perte de rendement des cellules photovoltaïques aux fortes incidences en réorientant les flux reçus. Dans une même zone de focalisation 25, des collecteurs à cellules photovoltaïques peuvent ainsi être placés à proximité de collecteurs à tube(s) afin que le fluide caloporteur circulant dans chaque tube soit utilisé pour refroidir les cellules photovoltaïques, pour augmenter le rendement de ces cellules tout en subissant un préchauffage, avant de transiter par chaque tube pour y être réchauffé. Par exemple, une plaque plane de cellules photovoltaïques peut recouvrir l'une des faces planes d'un caisson collecteur à tube de circulation d'un fluide caloporteur, ce tube présentant une forme de serpentin cheminant dans le caisson pour optimiser les échanges.

La figure 14 illustre un mode de réalisation dans lequel un dispositif concentrateur conforme à la figure 9 reçoit du rayonnement en provenance de miroirs plans 42, ces derniers pouvant d'ailleurs être motorisés et mobiles, asservis en position par une unité de commande en fonction de la position du soleil.

Un dispositif concentrateur et/ou un capteur selon l'invention peut être employé sur divers systèmes spatiaux pour fournir de l'énergie avec ou sans contrôle de l'orientation solaire.

Un dispositif concentrateur et/ou un capteur selon l'invention peut être employé pour chauffer et désaliniser l'eau de mer par évaporation.

Un dispositif concentrateur et/ou un capteur selon l'invention peut être utilisé comme collecteur dans une centrale utilisant des miroirs mobiles asservis.

Des rangées de concentrateurs et/ou de capteurs selon l'invention, permanents ou déployables à la fin des moissons, peuvent être installées sur des terrains agricoles comme schématisé figure 15, à distance suffisante les uns des autres pour ne pas s'ombrer mutuellement en hiver ou gêner les travaux des champs, afin de produire de l'énergie à bas coût et en très grande quantité tout en préservant l'essentiel des surfaces cultivées à des fins alimentaires.

Outre la production d'énergie, des champs de concentrateurs solaires de grande taille peuvent être utilisés pour modifier localement le climat par génération d'un point froid à la surface du globe terrestre. Ils peuvent ainsi être utilisés à la surface de glaciers pour limiter leur fonte ou dans des zones désertiques pour augmenter localement la pluviométrie. Selon certains modes de réalisation possibles de l'invention, les surfaces réfléchissantes sont réalisées en feuille métallique polie. Chaque tube cylindrique de révolution transparent est en verre et entoure un tube de cuivre noir.

Le circuit du fluide caloporteur est réalisé à travers plusieurs tubes concentriques afin de s'affranchir de la différence des coefficients de dilatation des matériaux.

Les dispositifs concentrateurs et capteurs -notamment en forme de panneaux- selon l'invention sont particulièrement avantageusement destinés au chauffage et à la production d'électricité et d'eau chaude :

- à usage domestique (toits d'immeubles et de maisons individuelles),

- à usage industriel et urbain par l'utilisation de toute surface inutilisée exposée au sud (façades et toits d'usine, murs anti-bruit d'autoroute, bords de lignes TGV, etc.),

- à la réalisation de centrales électriques et d'usines de désalinisation et de purification de l'eau notamment implantées dans les pays ensoleillés, chauds et désertiques,

- à la réalisation de générateur électrique sur des systèmes spatiaux, de faible à très grand puissance (centrale électrique spatialisée).

- à la réalisation de mini-centrales électriques mobiles déployables en temps de crise afin de répondre à des besoins militaires ou de sécurité civile.

Un capteur selon l'invention peut être monté sur un système spatial tel qu'un remorqueur solaire, susceptible d'être utilisé pour des vols de longues durées (Mars) ou pour tout autre usage (livraison de matériel à une station spatiale ou lunaire, réparation de satellite en orbite, récupération de débris spatiaux, etc.).

Basé sur la captation d'une grande quantité d'énergie solaire

(de l'ordre d'un mégawatt environ) associée à un moyen propulsif (avec ou sans conversion préalable du flux solaire en électricité), ce remorqueur se présente comme le troisième étage d'un lanceur par exemple de type Ariane 5. Il est piloté en roulis afin d'être orienté grossièrement par rapport au Soleil. La captation de l'énergie s'effectue au moyen de miroirs souples déployables qui concentrent la totalité du flux solaire reçu selon divers angles d'incidence vers un capteur 75 cylindrique de révolution formant par exemple le corps d'un étage de lanceur. Deux miroirs 41 primaires formant des surfaces réfléchissantes similaires à la figure 8b prolongent deux portions proximales 31 de surfaces réfléchissantes 21, de façon à concentrer le flux reçu par une surface d'environ 1000 m² vers la surface du capteur 75 cylindrique de révolution selon l'invention tel que représenté figures 16 et 17, dont les dimensions sont par exemple de 5 mètres de diamètre et 20 mètres de longueur environ (équivalent au troisième étage d'Ariane 5).

Le capteur 75 est formé d'une juxtaposition de dispositifs concentrateurs 61 selon l'invention comme décrit ci-dessus en référence aux figures 5 et 6, et les différents tubes 26 dans lequel circule le fluide caloporteur sont montés en série comme représenté sur la figure 16 de sorte que le fluide caloporteur chemine à la surface cylindrique du capteur 75 (plusieurs allers et retours sur toute la hauteur du cylindre).

Des exemples de formes des miroirs 41 primaires sont présentés en figures 20 et 21 dans le cas d'un pilotage du remorqueur en roulis de plus ou moins 10° (figure 20) et respectivement de plus ou moins 20° (figure 21) par rapport au Soleil ; les miroirs 41 étant d'autant plus ouverts que le pilotage en roulis est précis.

La forme des miroirs 41 primaires dans leur portion proximale, qui ne peut être atteinte par un rayon d'incidence maximale, est la même que celle d'une portion proximale 31 d'une surface réfléchissante 21 selon l'invention, en développante de cercle. En portion médiane, sa forme est telle qu'un rayon d'incidence maximale se réfléchit sur sa surface de manière à être tangent à l'enveloppe théorique cylindrique du capteur 75. Les miroirs 41 primaires sont fermés à leurs deux extrémités axiales par deux miroirs plans 45 afin de réfléchir la totalité du flux reçu en entrée vers le capteur 75 (figures 22 et 23). Le miroir plan supérieur peut être remplacé par un miroir parabolique pour augmenter la surface d'entrée S du miroir primaire. Ce miroir est alors dimensionné pour que la totalité du flux solaire atteigne l'enveloppe du capteur 75 cylindrique, après une éventuelle réflexion sur le miroir plan inférieur, en considérant un angle de garde minimal α entre la trajectoire du remorqueur et la direction du Soleil ; le flux capté par le miroir étant proportionnel à S.sin (α).

La portion proximale de chaque miroir 41 primaire doit supporter des flux solaires sensiblement supérieurs à ceux de sa portion médiane. Par ailleurs la surface opposée au Soleil dans cette zone est utilisée comme radiateur associé à une boucle fluide afin de disposer d'une source froide et refroidir les équipements du remorqueur placés à l'intérieur du cylindre. Outre le système propulsif, ce même cylindre peut contenir des satellites ou de la charge utile au lancement.

Le centre de gravité des miroirs 41 primaires doit se trouver à proximité du centre du capteur 75 cylindrique de révolution. Chaque miroir 41 primaire peut être formé d'une surface réfléchissante souple en portion médiane et semi rigide en portion proximale, de façon à épouser parfaitement la forme du capteur 75 cylindrique avant son déploiement ; ce dernier pouvant se faire par gonflage ou dispositif à mémoire de forme. La figure 18 représente schématiquement un exemple d'utilisation d'un capteur 75 cylindrique selon l'invention à bord d'un satellite entraîné en rotation propre et à orbite équatoriale, à titre de générateur énergie électrique. La figure 19 représente schématiquement un exemple d'utilisation du capteur 75 cylindrique selon l'invention à bord d'un satellite en orbite inclinée, le capteur 75 cylindrique pouvant contribuer à l'orientation du satellite par gradient de gravité.

L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation et d'autres applications que celles mentionnées ci-dessus. En particulier, les surfaces réfléchissantes ainsi que chaque zone de focalisation, peuvent présenter une forme autre que cylindrique au sens mathématique du terme, notamment être, des surfaces symétriques de révolution non cylindriques (engendrées par la rotation d'une section droite en forme de développante autour d'un axe fixe), gauches ou quelconques (les portions proximales constituant cependant des développantes de l'enveloppe théorique d'au moins une zone de focalisation).