Lentille de Fresnel - four solaire

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thierrych
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Lentille de Fresnel - four solaire

Message par thierrych »

Bonjour,
Je viens d'acheter une lentille de Fresnel de taille 400*320 avec pour objectif de construire un four solaire. j'aimerai savoir si il est possible d' amplifier les rayons du soleil en mettant autour de ma lentille des panneaux réflecteurs ou miroirs. L'objectif final est d'élever la température.
Je sais qu'il existe des lentilles d'un mètre sur un mètre mais je n'avais pas les moyens.
Merci pour vos conseils.
thierry

Bernard (Lyon)
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par Bernard (Lyon) »

Bonjour
Les rayons du soleil arrivent parallèles entre eux, traversent la lentille et se focalisent au foyer F. Donc, il n'y a pas possibilité d'augmenter l'intensité solaire pour une seule lentille.

Par contre, tu peux mettre un, ou des miroirs plans latéraux qui dévieraient les rayons solaires pour les concentrer au même point F avec d'autres lentilles de Fresnel.

Pour être efficace, il te faudra suivre le soleil, sinon la focalisation des lentilles sera rapidement en dehors de la partie que tu veux chauffer.

Qu'il y ait une ou plusieurs lentilles, la faible précision du système necessite une réorientation toutes les 10/15 mn à peu près.

Pour encore gagner en puissance, tu peux construire un miroir parabolique de la taille qye tu veux, mais dans ce cas, la lentille de Fresnel devient inutile.

thierrych
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par thierrych »

Bonjour Bernard,
Merci pour ta réponse, pourrais tu m'expliquer ce que tu as voulu dire ?
"Par contre tu peux mettre un, ou des miroirs plans latéraux qui dévieraient les rayons solaires pour les concentrer au même point F avec d'autres lentilles de Fresnel."
Merci.

Bernard (Lyon)
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par Bernard (Lyon) »

Bonjour

Voici le croquis en PJ.
Fresnel et miroirs .pdf
(13.78 Kio) Téléchargé 18 fois
Les rayons solaires en dehors de la lentille centrale, sont déviés de 90° par des miroirs inclinés à 45°, puis focalisés par d'autres lentilles de Fresnel.
La rotation de la terre se faisant en 24 heures (= 1440 minutes), cela signifie que 1°de rotation se fait en 4 minutes. En supposant que le fond de la casserole fasse à peu près 3°, tu devras changer l'orientation de l'ensemble toutes les 12 minutes à peu près.
La cocotte-minute, c'est ce qui est le mieux pour chauffer. Elle doit être peinte en noire avec une peinture résistante à la chaleur.
Gants protecteurs indispensables par fort soleil.

thierrych
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par thierrych »

Un grand merci Bernard,
je comprends beaucoup mieux, en revanche cela va compliquer mon petit dessin, mais c'est pas grave, c'est faisable.
Avec ma lentille de Fresnel mon point focal est de 500mm, selon vous a quelle distance je devrais placer mon plat , 450mm ou moins ?
Merci.

domwood
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par domwood »

Bonjour

Possibilité de récup de fresnel sur certains postes tv. C'est plus facile si on arrive à demander à un gars qui bosse en SAV d'électroménager.

https://www.youtube.com/watch?v=xExXjXm0YV0

Bernard (Lyon)
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par Bernard (Lyon) »

Le principe de la lentille convergente est de faire une concentration des rayons solaires en un point, le foyer.
C'est au foyer que l'énergie sera la plus élevée, mais ... la lentille ne fait que concentrer les rayons solaires, en aucune façon elle augmente la quantité d'énergie.

Ce qui rentre sur la face avant de la lentille de Fresnel ressort par l'autre face.

De ce fait, la distance n'importe pas vraiment pour chauffer une casserole. Il suffit que la casserole interceptent les rayons, donc qu'elle soit éclairée.
Ce qui compte c'est la surface collectrice, donc la taille de la lentille, ou des lentilles, si on ajoute des miroirs sur les côtés.

A l'inverse de la casserole, si on veut percer une pièce d'acier (si, si ... il y a des vidéos !), il faut bien être précisément au foyer, s'y maintenir et ... bénéficier aussi d'un grand soleil.

thierrych
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par thierrych »

Merci Bernard et Domwood,
je vais m'atteler à la tàche, je vais le faire sur rhino et on verra apres.je reviendrai vers vous plus tard.
Un grand merci.

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mbn du puy
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par mbn du puy »

Toujours intéressant d'expérimenter.

Par four solaire tu entends quoi exactement ? ... un four pour faire cuire des aliments ? pour faire fondre des matériaux, ou autres cuissons à haute température. Bon je pense que c'est le premier cas.

Je dois donc dire que concentrer, n'améliore pas le bilan thermique, le flux étant proportionnel aux surfaces, la lentille n'a qu'un but : réduire les surfaces de réception (en abaissant au passage un peu le rendement).

Le schéma de Bernard, est intéressant, avec 3 lentilles, mais on touche du doigt la géométrie du système, pour faire rentrer le rayonnement, et la complexification pour l'isolation.

Donc à par le fait que 3 miroirs plans comme sur le dessin (mais orientés un peu différemment) apportent la même énergie, c'est aussi une solution un peu plus simple. Les miroirs peuvent être tangents à une parabole pour essayer de fixer les idées

QQ calculs d'ordre de grandeur, avec pas mal d'approximations, pour avoir une idées des puissances, et températures ... ce sera sans dout moins bien que mes chiffres qui ne prennent en compte que la perte de chaleur par rayonnement, la conduction, convection pas pris en comptes, et qq difficultés et de réalisation, et d'isolation. Quand on voit qu'un simple bruleur gaz fait entre 1 et 2 kw, là on a entre 100 et 300 W ...

Bonne suite ...
APER2.JPG
APER2.JPG (38.52 Kio) Vu 366 fois
APER1.JPG
APER1.JPG (56.92 Kio) Vu 366 fois
thierrych a écrit :
ven. nov. 20, 2020 10:37 am
Bonjour,
Je viens d'acheter une lentille de Fresnel de taille 400*320 avec pour objectif de construire un four solaire. j'aimerai savoir si il est possible d' amplifier les rayons du soleil en mettant autour de ma lentille des panneaux réflecteurs ou miroirs. L'objectif final est d'élever la température.
Je sais qu'il existe des lentilles d'un mètre sur un mètre mais je n'avais pas les moyens.
Merci pour vos conseils.
thierry

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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par Bernard (Lyon) »

Bonjour Mbn du Puy

J'apprécie tes interventions très intéressantes (precedemment sur un autre fil avec un dispositif de poursuite astucieux.)

Cependant, ici, je ne comprends pas les 2 colonnes à droite de ton tableau. Cela semble indiquer que la température du four augmente quand la surface collectrice diminue ????

Il faut que je fouille dans mes archives pour retrouver un four solaire intéressant par sa rusticité et son rendement. Lors d'un prochain message peut être ?

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mbn du puy
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par mbn du puy »

Salut Bernard, merci ..

En fait la puissance est donnée par la surface des lentilles, et l'évacuation par rayonnement venant du four dépend de la surface, et de sa température. Mais ce qui arrive doit repartir, une fois stabilisé en température. En effet, pour évacuer la même chaleur, avec une surface plus faible, il faut monter en température. Ici je considère le point focal comme petit devant la surface de rayonnement., ce qui n'est pas faux.

C'est ce qu'indique le calcul, plus on évacue sur une petite surface, pour une même qté de chaleur, plus la température doit monter. Mais le bilan du four reste le même (à qq chose prés, car plus c'est chaud, plus il y a de pertes).

Hormis, le coté instructif de la chose, pour faire cuire, il me semble qu'on a peut d'intérêt à concentrer de la sorte. Un paraboloïde de révolution, ou une approximation par 4 panneau cintrés, me semble assez efficace.

Il y a plus de 6 à 7 ans, avec mon neveu on a réalisé une parabole de 1,2 m de diamètre, mylar alu, couples découpés en contre plaqué ... c'est sympa ...

https://www.dailymotion.com/video/x2qf968

https://www.dailymotion.com/video/x2qf9hb


Bernard (Lyon) a écrit :
sam. nov. 21, 2020 13:54 pm

J'apprécie tes interventions très intéressantes (précédemment sur un autre fil avec un dispositif de poursuite astucieux.)

thierrych
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par thierrych »

Bonjour mbn du puy,
Oui, c'est pour cuire des aliments.
Penses tu que ton dessin permettra d'élever la température du foyer ?
Peux tu m'expliquer le schéma ? ou se situe les lentilles, miroir ?
Bernard, as tu trouvé un four solaire autre qu'une boite plus interessant ?
Merci à vous deux.

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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par mbn du puy »

Le lien de Bernard, montre comment s'y prendre avec 3 lentilles, il faut renvoyer par un miroir pour garder la concentration. Mais les 2 miroirs latéraux devraient être relevés pour permettre de faire une sorte de boite, et donc inclinés aussi pour garder la direction focale.

Mon dessin, avec la parabole, c'est pour illustrer le facteur de concentration de plusieurs miroirs plans. Les tâches solaires de chaque miroir, ont la même dimension de le miroir, mais 3 taches sur une même cible, c'est un flux triple. Je vais faire une vue de dessus pour mieux illustrer encore.
Qd on diminue la taille de chaque miroir, tout en augmentant le nombre pour garder la même puissance, forcément la tâche finale est plus petite, donc plus concentrée, et la température locale, peut augmenter. A la limite, quand les miroirs sont infiniment petits, et en gd nombre, on tend vers la parabole de révolution, dite paraboloïde de révolution.

Mais à surface égale, on a puissance égale, sauf que la concentration si elle est trop diluée donnera une température trop faible.

Les grands fours solaire, dirigent des milliers de miroirs sur une même cible, et multiplie la puissance d'une miroir, par le nombre.

Enfin on peut "facilement" créer un paraboloïde" de révolution en faisant tourner un récipient à vitesse uniforme, axe vertical, avec un liquide. Si ce liquide c'est du plâtre, une fois durci, on a une parfaite parabole. Une vidéo parmi des centaines, et qq équations https://www.bing.com/videos/search?q=li ... &FORM=VIRE

On peut réaliser ça avec des moyens plus simples, en découpant des couples, comme on fait pour la coque d'un bateau, et en les assemblant autour d'un axe. En tendant un film réfléchissant, on obtient une parabole avec un foyer, un peu dispersé, mais une tache de 15 ou 20 cm, ça suffit pour cuire.


thierrych a écrit :
sam. nov. 21, 2020 16:38 pm
Bonjour mbn du puy,
Oui, c'est pour cuire des aliments.
Penses tu que ton dessin permettra d'élever la température du foyer ?
Peux tu m'expliquer le schéma ? ou se situe les lentilles, miroir ?
Bernard, as tu trouvé un four solaire autre qu'une boite plus intéressant ?
Merci à vous deux.
Modifié en dernier par mbn du puy le sam. nov. 21, 2020 21:24 pm, modifié 1 fois.

thierrych
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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par thierrych »

En fait j'ai comme projet de créer un four solaire portable et facile a faire, une lentille de Fresnel c'est tres léger et peu onéreux.
je vais en commander deux autres, mais doivent elles etre de la meme dimension que la première (400*320) et dans ce cas les miroirs devront également etre identique ou puis je utiliser des dimensions inferieur avec pour objectif de réduire les couts.
Merci.

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Re: Lentille de Fresnel - four solaire

Message par mbn du puy »

Thierry comme on voit sur le schéma, les miroirs sont inclinés, ça veut dire surface plus importante. A 45°, c'est 40% de plus, ça dépend de l'angle.

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