Pierre - jan 2020
Héliostats
Les réflecteurs solaires automatisés (héliostats) ne sont pas une invention récente. Le terme "héliostat" a été évoqué pour la première fois par le physicien néerlandais Gravesande en 1742 (hélio pour soleil, stat pour statique). Les premiers héliostats datent donc du 18ème siècle, avant la généralisation des lampes électriques. Ils servaient à obtenir un rayon solaire fixe, pour faire des observations au microscope ou d'autres expériences de physique comme la mesure de la vitesse de la lumière.
En l'absence d'électronique, les inventeurs de l'époque (Silbermann, Foucault, Ekling...) ont exploité le fait que pour un jour donné, le chemin apparent du soleil est compris dans un plan unique. Les héliostats n'avaient qu'un axe de rotation, qui était entrainé par un système d'horlogerie à ressort et qui devait être parallèle à l'axe de rotation de la Terre. L'inclinaison de cet axe était généralement réglable manuellement en fonction de la latitude. Un second réglage permettait l'adaptation aux saisons.
Une fois cela compris, il est aisé de réfléchir les rayons solaires vers le pôle Nord céleste. Pour les réfléchir vers un point choisi, les différents inventeurs ont utilisé plusieurs stratégies. La méthode la plus intuitive consiste à ajouter un second miroir libre, comme illustré par ce bricolage. Cependant, les premiers inventeurs ont préféré utiliser différents systèmes pour contraindre un miroir unique vers la direction de réflexion voulue. Certains héliostats comme celui de Prazmowski ont été conçus pour réfléchir les rayons solaires dans un plan limité. Un second miroir était alors nécessaire.
Pour la petite anecdote, l'héliostat de Silbermann a été conçu par M. Soleil (opticien du Roi) et sa valeur était probablement proche d'un an de salaire pour un ouvrier. L'héliostat de Prazmowski était deux fois moins cher. Aujourd'hui, les collectionneurs s'échangent ces machines entre 1000 et 10000 €.
De nos jours, l'électronique permet de construire des héliostats avec deux axes de rotation, ce qui rend possible l'automatisation sur l'année complète, sans devoir imposer le positionnement de l'installation. C'est le cas pour l'héliostat domestique Helioreflect.
Vitrages réflecteurs solaire
Parmi les inventions anciennes permettant d'améliorer l'éclairage naturel, on trouve aussi les vitrages prismatiques, qui ont été commercialisés aux USA et en Europe à partir de la fin du 19ème siècle. Ils ont notamment été utilisés par des magasins de vêtements, où seule la lumière naturelle permet de distinguer la vraie couleur des habits.
En France, la société continentale des Verres Soleil poussa le concept jusqu'à créer des réflecteurs de lumière disposés en auvent au dessus des fenêtres. Aujourd'hui, on retrouve les verres prismatiques dans certaines briques de verre. Le concept est aussi commercialisé sous forme de films à coller sur les fenêtres.
Crédits images: Trajectoire solaire, Héliostat de Silbermann, Pub Luxfer.
Autres sources: Sur la théorie des héliostats (Bulletin Astronomique, 1884), Héliostat de Silbermann, Maison Soleil, Description détaillée de l'héliostat de Prazmowski (1877), Catalogue héliostat de Prazmowski (1904), Valeur du Franc de l'époque, Société continentale des Verres Soleil.
