ES1074233U - Concentrador reflector de radiacion solar con sistema de orientacion a dos ejes. - Google Patents

Abstract

1. Concentrador reflector de radiación solar con sistema de orientación a dos ejes, caracterizado por disponer de un sistema de múltiples reflectores planos (1) dispuestos sobre unas vigas inclinadas (2) y que convergen sobre un mismo colector (3). Mediante un sistema biela-manivela motorizado (4) se realiza la orientación en elevación de los reflectores y por el movimiento de la estructura soporte con medas (5) sobre la pista de rodadura (6), la orientación en azimut.2. Concentrador reflector de radiación solar con sistema de orientación a dos ejes, según reivindicación 1, caracterizado porque los reflectores (1) cuentan en sus extremos con unas prolongaciones inclinadas (1a) que enfocan sobre el mismo colector (3) mejorando el índice de concentración.3. Concentrador reflector de radiación solar con sistema de orientación a dos ejes, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los reflectores (1) están ligeramente curvados a fin de aumentar el índice de concentración cobre el colector (3).4. Concentrador reflector de radiación solar con sistema de orientación a dos ejes, según reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque sobre la estructura soporte (5) se disponen de dos o más conjuntos de reflectores (1) y colectores (3).

Description

Concentrador reflector de radiación solar con sistema de orientación a dos ejes.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un concentrador por reflexión para radiación solar, con sistema de orientación en dos ejes perpendiculares y sustentación mediante plataforma rodante sobre superficie horizontal.

La peculiaridad del concentrador estriba en que utiliza un sistema de reflectores múltiples con orientación común en altitud y que convergen sobre un mismo colector, con disposición a lo largo de un plano inclinado para mejorar el aprovechamiento de la radiación, y con sustentación mediante una plataforma rodante que realiza la orientación en azimut con su movimiento sobre una pista horizontal.

Estado de la técnica anterior

La implantación de las energías renovables pasa por hacer mas eficientes los sistemas de producción de las mismas. El rendimiento máximo se obtiene con la orientación completa de los captadores (sistema de seguimiento a dos ejes) y su utilización dependerá de su seguridad y los costes de inversión para los mismos.

Los concentradores con seguimiento a un eje son normalmente reflectores cilindro-parabólicos, siendo los mas utilizados en zonas tropicales, ya que al ser la eclíptica próxima a la vertical del lugar hace solo necesaria su orientación Este-Oeste. De este tipo de concentrador es la patente PCT/IT2002/000360.

Para latitudes superiores el rendimiento baja con aproximadamente el valor del coseno, por lo que es muy interesante conseguir un sistema de seguimiento a dos ejes que sea seguro y no muy costoso. Los mas utilizados son los reflectores de forma parabólica (de sección circular) y el principal problema que presentan es su resistencia al viento, ya que su centro queda muy elevado. Para resolverlo se han ideado soluciones como la de la patente PCT/EP2001/005743 que utiliza solo una sección y rebaja el centro de los empujes del viento.

Otros soluciones pasan por sistemas de concentración por refracción, con altas exigencias de limpieza, como los de las patentes P200703464 y PCT/EP1991/000808.

Explicación de la invención

El objeto de la presente invención es dar una alternativa a los concentradores parabólicos mediante un sistema de perfil bajo, que ofrezca poca resistencia al viento, y que tenga una gran estabilidad.

Para comparar ambas soluciones, se puede analizar el resultado para 200 m^{2} de superficie reflectora. Con el sistema parabólico el centro de empujes se sitúa a unos 8 m de altura, su proyección es de 200 m^{2} y tiene muy mal comportamiento a viento frontal. Con el sistema propuesto será necesario un cuadrado de 17 m de lado cuya parte mas alta estará a 5,8 m, por lo que su proyección no llega a 100 m^{2}, el centro de empujes queda a 2,9 m de altura y las separaciones entre sus elementos le dan un buen comportamiento frente al viento.

El sistema propuesto se compone de:

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Uno o varios conjuntos de varios reflectores longitudinales dispuestos sobre un plano inclinado y que enfocan al mismo colector dentro de cada conjunto. Podrán llevar unas prolongaciones inclinadas en sus extremos para aumentar el índice de concentración.

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Un actuador que mueve una biela a la que quedan fijadas cada una de la manivelas que orientan en altitud al correspondiente reflector. Hay que resaltar que aunque el ángulo de elevación es distinto para cada reflector, las variaciones para mantenerlos enfocados corresponden en todos ellos a la mitad del ángulo vertical recorrido por el Sol.

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Una estructura soporte, que cuenta con ruedas motorizadas y que realiza la orientación en azimut del conjunto.

La estructura soporte utilizada es similar a la de la PCT/ES2008/000128 del mismo inventor. La ventaja de dicha plataforma es su gran estabilidad frente al viento, al disponer de una gran distancia entre sus apoyos. Por otro lado, la orientación en azimut que realizan las ruedas motorizadas que actúan sobre la pista de rodadura, dada su baja velocidad angular, es de gran precisión.

La solución propuesta es válida para sistemas de concentración fotovoltaica y para sistemas de concentración térmica (motor Stirling o generación de vapor).

La disposición de los reflectores sobre un plano de poca inclinación (unos 20º) hace que se tengan alturas mucho menores que con otros sistemas, evitando sombras y permitiendo un mejor aprovechamiento del terreno.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1.- Muestra una perspectiva explosionada de una realización preferida del concentrador solar de la invención, con las cuatro partes que lo componen: El colector, los reflectores, plataforma rodante y la pista de rodadura.

Figura 2.- Es una vista lateral de los reflectores con el sistema de actuación biela-manivela que gira a todos el mismo ángulo, aunque parten de posiciones distintas.

Figura 3.- En este esquema se representa la concentración de las prolongaciones inclinadas.

Exposición detallada de un modo de realización

El número que se da a cada parte del sistema se conserva en todas las figuras y según se muestra en las mismas, el concentrador solar lo constituyen una plataforma y al menos un conjunto de reflectores enfocados a un colector.

En la Figura 1 se muestra una realización preferida del concentrador solar de la presente invención, con una plataforma soporte de base cuadrada (5) que dispone de ruedas en sus esquinas y de las que al menos una es motorizada, para realizar el movimiento de la estructura sobre la pista de rodadura (6) y dejar orientado en azimut el conjunto. La pista (6) tiene forma de corona circular y en su centro se tiene un eje vertical con cimentación al terreno, al cual queda anclada la estructura y obligando a realizar los giros alrededor del mismo.

La parte superior de la estructura soporte (5) forma un plano, con una inclinación de unos 20º. Sobre el mismo se disponen las vigas (2) soporte de los reflectores (1), los cuales guardan una pequeña separación entre ellos a fin de evitar sombras en las posiciones mas bajas del Sol. La orientación en elevación de los reflectores (1) se consigue por un sistema de biela-manivelas (4), que realiza la misma operación que una cortina veneciana al girar todas sus lamas.

En la figura 2 se muestra la orientación de los reflectores (1), realizada de forma que la normal a los mismos sea la bisectriz entre la dirección de los rayos solares y el ángulo reflejado que debe dirigirse al centro del colector (3). Por tener que permanecer constante la dirección de los rayos reflejados, la bisectriz se moverá la mitad del ángulo que se mueva el Sol, igual para todos los reflectores (1) e independientemente de su orientación de partida.

En la figura 3 se muestra como la prolongaciones inclinadas (la) de los extremos de los reflectores (1) incrementan el índice de concentración al aumentar la radiación sin aumentar la superficie del colector (3). Con el mismo fin se pueden utilizar reflectores curvos, con lo que será necesario un colector (3) de igual longitud pero menos ancho.

Toda esta estructura es preferentemente metálica, con perfiles abiertos (laminados o conformados) o huecos en los casos que se puedan dejar sus extremos abiertos para la galvanización, utilizándose uniones atornilladas o mediante orejetas y pasador, haciendo que el conjunto sea desmontable.

La pista de rodadura (6) se realiza con hormigón de poca plasticidad para su puesta en obra sin encofrado y lleva un zuncho de armado. En condiciones favorables, no obstante, el concentrador se puede realizar de grandes dimensiones, incluyendo varios conjuntos de reflectores, y realizando el apoyo directo sobre terreno natural mejorado con cal o cemento.

Claims (4)

1. Concentrador reflector de radiación solar con sistema de orientación a dos ges, caracterizado por disponer de un sistema de múltiples reflectores planos (1) dispuestos sobre unas vigas inclinadas (2) y que convergen sobre un mismo colector (3). Mediante un sistema biela-manivela motorizado (4) se realiza la orientación en elevación de los reflectores y por el movimiento de la estructura soporte con ruedas (5) sobre la pista de rodadura (6), la orientación en azimut.

2. Concentrador reflector de radiación solar con sistema de orientación a dos ejes, según reivindicación 1, caracterizado porque los reflectores (1) cuentan en sus extremos con unas prolongaciones inclinadas (1a) que enfocan sobre el mismo colector (3) mejorando el índice de concentración.

3. Concentrador reflector de radiación solar con sistema de orientación a dos ejes, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los reflectores (1) están ligeramente curvados a fin de aumentar el índice de concentración cobre el colector (3).

4. Concentrador reflector de radiación solar con sistema de orientación a dos ejes, según reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque sobre la estructura soporte (5) se disponen de dos o mas conjuntos de reflectores (1) y colectores (3).