18 - LE SOLAIRE THERMODYNAMIQUE
377
une taille de champ donné) qui peuvent être déterminants aux basses latitudes.
C'est la solution mise en œuvre à Barstow ou à Nio pour des latitudes proches de
35°, mais également à Shchelkino implantée plus haut que Thémis en latitude (à
45°), ce qui montre bien que les optima recherchés ne sont pas déterminés avec
une rigueur mathématique.
La technologie
On va donc mettre en œuvre ici des héliostats qui sont des miroirs plans animés
d’un mouvement continu obtenu à partir d’une double rotation.
La première question qui se pose lors de leur conception est celle de leur taille. Sur
le plan optique, on peut démontrer que les performances d’une pseudo-parabole
s’améliorent avec la finesse de son découpage en miroirs élémentaires. On a donc
de ce point de vue intérêt à construire des héliostats de petite taille. Du point de
vue structurel, les petits héliostats sont également avantageux dans la mesure où
les efforts qu’ils supportent (et qui sont essentiellement ceux dus au vent) sont
proportionnels au cube des dimensions linéaires de l’appareil : cela signifie qu’ils
augmentent proportionnellement plus vite que la surface développée, et donc que
la rigidité de la structure (pour une tolérance donnée sur sa déformation relative)
doit augmenter avec la taille. Autrement dit, les petits héliostats peuvent être construits plus « souples » que les grands et mettre en œuvre moins de matériau au
mètre carré. De ce point de vue, ils devraient être plus économiques.
Comme souvent, ce point de vue ne peut guère s’exprimer dans la pratique car il
est contrarié par deux séries de contraintes : le coût relatif (rapporté au mètre carré
de miroir) de l’héliostat est au contraire bien plus favorable aux grandes tailles en
ce qui concerne leur fondation, et plus encore leur motorisation et leur commande.
Dans la pratique, depuis 25 ans, c’est la recherche des grandes tailles d’héliostat
qui a primé (on propose en général des tailles supérieures à 50 m
2 ), justifiée surtout
par le fait qu’on n'a pas trouvé le moyen de mettre en œuvre des motorisations et
des commandes bon marché. Des innovations sur ce plan pourraient amener à un
renversement de tendance et à la conception de petits héliostats (c’est-à-dire de
moins de 10 m
2 ) à manœuvre rapide et à commande simplifiée (c’est-à-dire sans
les gestions de trajectoire qu’il est indispensable de prévoir pour gérer les transitoires des grands héliostats lents à la manœuvre).
Ce choix étant fait, on détermine le système d’axes de l’héliostat. Théoriquement
toutes les configurations sont possibles. Dans la pratique seule la configuration
« altazimutale » (un axe vertical et un axe horizontal) a été utilisée en raison de sa
facilité de construction. La configuration « équatoriale » (un axe parallèle à l’axe du
monde et un axe perpendiculaire) garde néanmoins des partisans dans la mesure
où elle simplifie le mouvement (une rotation de vitesse uniforme de l’axe principal
et une rotation très lente, qui peut à la rigueur rester manuelle, de l’autre).
377
une taille de champ donné) qui peuvent être déterminants aux basses latitudes.
C'est la solution mise en œuvre à Barstow ou à Nio pour des latitudes proches de
35°, mais également à Shchelkino implantée plus haut que Thémis en latitude (à
45°), ce qui montre bien que les optima recherchés ne sont pas déterminés avec
une rigueur mathématique.
La technologie
On va donc mettre en œuvre ici des héliostats qui sont des miroirs plans animés
d’un mouvement continu obtenu à partir d’une double rotation.
La première question qui se pose lors de leur conception est celle de leur taille. Sur
le plan optique, on peut démontrer que les performances d’une pseudo-parabole
s’améliorent avec la finesse de son découpage en miroirs élémentaires. On a donc
de ce point de vue intérêt à construire des héliostats de petite taille. Du point de
vue structurel, les petits héliostats sont également avantageux dans la mesure où
les efforts qu’ils supportent (et qui sont essentiellement ceux dus au vent) sont
proportionnels au cube des dimensions linéaires de l’appareil : cela signifie qu’ils
augmentent proportionnellement plus vite que la surface développée, et donc que
la rigidité de la structure (pour une tolérance donnée sur sa déformation relative)
doit augmenter avec la taille. Autrement dit, les petits héliostats peuvent être construits plus « souples » que les grands et mettre en œuvre moins de matériau au
mètre carré. De ce point de vue, ils devraient être plus économiques.
Comme souvent, ce point de vue ne peut guère s’exprimer dans la pratique car il
est contrarié par deux séries de contraintes : le coût relatif (rapporté au mètre carré
de miroir) de l’héliostat est au contraire bien plus favorable aux grandes tailles en
ce qui concerne leur fondation, et plus encore leur motorisation et leur commande.
Dans la pratique, depuis 25 ans, c’est la recherche des grandes tailles d’héliostat
qui a primé (on propose en général des tailles supérieures à 50 m
2 ), justifiée surtout
par le fait qu’on n'a pas trouvé le moyen de mettre en œuvre des motorisations et
des commandes bon marché. Des innovations sur ce plan pourraient amener à un
renversement de tendance et à la conception de petits héliostats (c’est-à-dire de
moins de 10 m
2 ) à manœuvre rapide et à commande simplifiée (c’est-à-dire sans
les gestions de trajectoire qu’il est indispensable de prévoir pour gérer les transitoires des grands héliostats lents à la manœuvre).
Ce choix étant fait, on détermine le système d’axes de l’héliostat. Théoriquement
toutes les configurations sont possibles. Dans la pratique seule la configuration
« altazimutale » (un axe vertical et un axe horizontal) a été utilisée en raison de sa
facilité de construction. La configuration « équatoriale » (un axe parallèle à l’axe du
monde et un axe perpendiculaire) garde néanmoins des partisans dans la mesure
où elle simplifie le mouvement (une rotation de vitesse uniforme de l’axe principal
et une rotation très lente, qui peut à la rigueur rester manuelle, de l’autre).