ES1284425U - Sistema concentrador y captador de energía solar - Google Patents

Abstract

Sistema concentrador y captador de energía solar, del tipo que utiliza la reflexión y retracción de los rayos solares mediante lentes o espejos, que consiste en unas láminas, placas o bandas longitudinales de plástico transparente, portadoras de unas lentes tipo fresnel lineales, de unos espejos tipo fresnel, de lentes de plástico rellenas con un líquido o de múltiples mini u microláminas de espejos reflectantes lineales integrados en las mismas, soportados periféricamente por unos cables y postes o un armazón, los cuales concentran los rayos solares en un foco o conducto igualmente longitudinal, de sección preferentemente ovoidal o rectangular aplastada que discurren por el suelo, por dicho conducto circula un fluido, que cuando es agua se evapora accionando una turbina y ésta a un generador, o aplicándose a un conducto que discurre paralelo y contiguo con agua salina para su desalación.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema concentrador y captador de energía solar

Campo de la invención

En energías renovables para generación de electricidad de gran potencia y para desalación del agua del mar.

Objeto de la invención

Aportar un sistema concentrador de espejos sencillo, económico y de gran rendimiento.

Aportar un amplio conducto focal que evita tener que direccionar los espejos constantemente.

Estado de la técnica

En la actualidad se concentra y capta gran parte de la energía radiada por el sol mediante centrales con grandes espejos cilindro- parabólicos, y paneles fotovoltaicos cada vez de más bajo coste que, no obstante, aún resultan caros. Los sistemas de desalación son caros y de caro mantenimiento, dejando de funcionar la mayoría con el tiempo. El presente sistema es sencillo, útil y económico y proporciona energía y agua potable a muy bajo coste.

Descripción de la invención

Objetivo de la invención

Obtener energía de forma económica y sencilla.

Usar un sistema práctico, varias veces más sencillo y económico que los existentes, que proporciona gran cantidad de energía permitiendo grandes huertos o plantas termosolares eléctricas, utilizando las mayores lentes lineales existentes.

Contribuir con un sistema, que concentra los rayos solares de forma económica sencilla y útil mediante espejos, lentes plásticas o rellenas de un líquido.

Aprovechar la captación de los rayos solares con la disposición Este-Oeste ya que con grandes inclinaciones (por la mañana y atardecer) a lo único que afecta es al punto en que lo hace longitudinalmente en el conducto focal.

Permitir el uso de lentes, láminas o bandas fijas, que permiten aprovechar los rayos solares incluso con los mayores desvíos que ocurren durante los solsticios.

Obtener agua potable por desalación en gran cantidad y de forma económica.

Contribuir a la protección del medio ambiente y evitar el cambio climático.

Problemas a resolver

El aún elevado coste de las energías renovables actuales y sus equipos. Añadiendo las dificultades para obtener agua potable a partir del agua del mar.

El sistema concentrador y captador de energía solar de la invención, del tipo que utiliza la reflexión o refracción de los rayos solares mediante lentes o espejos, consiste en unas láminas, placas o bandas longitudinales de plástico transparente, portadoras de unas lentes tipo fresnel lineales, de unos espejos tipo fresnel, de lentes de plástico rellenas de un líquido o de múltiples mini o microláminas de espejos reflectantes lineales integrados en las mismas, soportados periféricamente por unos cables y postes o un armazón, los cuales concentran los rayos solares en un foco o conducto igualmente longitudinal, de sección preferentemente ovoidal o rectangular aplastada que discurren por el suelo, (con el fin de efectuar la concentración de menor temperatura pero de gran rendimiento ya que aprovecha todos los rayos solares, no afectando la aberración de las lentes ni necesitando para ello una gran precisión en su funcionameinto). Por dicho conducto circula un fluido, que puede ser agua la cual se evapora accionando dicho fluido una turbina o condensándose para efectuar su desalación. Pueden usarse turbinas de vapor, turbinas axiales o helicoidales, y menos preferentemente motores neumáticos. Las lentes pueden ser segmentos de cilindro o ser de tipo fresnel. Las láminas o bandas pueden ser monopiezas o formadas por múltiples piezas cuadradas o rectangulares adosadas longitudinalmente.

Las placas, láminas o bandas se sujetan horizontales o inclinadas hacia la dirección de la eclíptica, mediante unos postes o barras en los laterales. Estos postes están articulados en su base para permitir la retracción de las placas, bandas, etc., para mantenimiento o para protección del viento.

Los espejos y las lentes de las láminas o bandas tienen una inclinación que va en aumento hacia los laterales respecto al plano vertical de simetría del conducto focal.

Las láminas, bandas, etc. se colocan preferentemente fijas, longitudinalmente en la dirección Este-Oeste, pero pueden ser inclinables lateralmente en función de la época o estación del año, pero permite el uso de espejos fijos. Para el sur de Europa la inclinación suele estar como la latitud, entre 30° y 40°.

Unos actuadores eléctricos retraen las bandas, con unos cables al accionarse unos electroimanes con un sensor formado por una aleta y la acción del viento.

Las láminas o bandas también pueden inclinarse manualmente, con un servomecanismo seguidor del sol mediante un microprocesador o mediante células fotoeléctricas. Con unos actuadores se les puede aplicar tres posiciones o inclinaciones, que corresponden a distintas épocas del año.

Lo conductos deben estar convenientemente aislados térmicamente en especial por su zona inferior. Para la superior es suficiente utilizar el conducto de vidrio.

El agua se introduce en los conductos con unas bombas o desde unos depósitos presurizados alimentados con bombas según se va evaporando. Posteriormente se realimenta al sistema o al depósito condensada, si hay carencia.

En el caso de utilizarse para desalar, el agua salada se evapora usando unos conductos paralelos a los focales y se condensa en unos condensadores.

La protección contra el viento se consigue haciendo que el sistema sea plegable girando los postes los cuales están articulados en su base. También se pueden soltar las láminas o bandas, accionando un actuador y se retraen por la acción de un muelle.

Las láminas, bandas y lentes se pueden fabricar con metacrilato, PMMA, polimetilmetacrilato, poli (metil-2 metilpropenoato), simplemente llamado acrílico, se presenta en gránulos para el proceso de inyección o extrusión y en placas para termoformado o para mecanizado.

El PMMA es un polímero termoplástico altamente transparente. Tiene de densidad la mitad del cristal. Es resistente al rayado. Su transparencia es de alrededor del 93 %. El más transparente de los plásticos. Unas diez a veinte veces más resistente al impacto que el vidrio. Resistente a la intemperie y a los rayos ultravioleta. No hay un envejecimiento apreciable en su exposición exterior. Es muy buen aislante térmico y acústico. No produce gas tóxico al arder. Gran facilidad de mecanizado y moldeo, pero son de material higroscópico. Pueden usarse otros plásticos más económicos, ya que al ser delgados afecta poco la transparencia. Para las lentes se pueden usar líquidos como aceites minerales u otros que admitan altas temperaturas.

Su forma lineal permite su fabricación por extrusión y también con moldes en forma de rodillos que producen una banda continua y enrollable.

Todas las lentes, las de tipo fresnel o las formadas por múltiples lentes de sección de segmento de cilindro, etc. pueden ser huecas y estar rellenas de líquido.

Los espejos pueden ser láminas plásticas aluminizadas, de tereftelato de polietileno metalizado o de plástico PET (Mylar) aluminizado.

El almacenamiento de la energía puede hacerse neumáticamente con recipientes en el fondo del mar o almacenando el calor mediante sales fundidas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una vista esquematizada y seccionada transversalmente de una lámina, placa o banda longitudinal con una lente tipo fresnel con los rayos solares concentrados sobre una zona del conducto focal de sección oval muy amplia que permite la captación de la radiación solar con una gran inclinación aparente del sol respecto al plano equinoccial del lugar. También permite menores alturas.

La figura 2 muestra una vista esquematizada y seccionada transversalmente de una lámina, placa o banda longitudinal con múltiple micro o miniespejos, con los rayos solares concentrados sobre una zona del conducto focal de sección oval muy amplia.

La figura 3 muestra una vista esquematizada, seccionada de un colector de una lámina, placa o banda longitudinal curvada, formada por múltiples lentes.

Las figuras 4, 1419, 20, 24 y 25 muestran vistas seccionadas transversalmente de variantes de conductos focales y sus rayos incidentes.

Las figuras 5, 6 y 18 muestran vistas esquematizadas en planta y parcialmente seccionadas de variantes de plantas concentradoras.

Las figuras 7 a la 10 muestran vistas esquematizadas y seccionadas de variantes de sistemas concentradores.

La figura 11 muestra una vista esquematizada y en perspectiva y parcial de una disposición de una planta solar térmica sobre el terreno.

Las figuras 12 y 13 muestran vistas esquematizadas de dos formas de unión y soporte de las láminas o bandas lateralmente.

La figura 15 y 16 muestran vistas esquematizadas de variantes de sistemas de lentes plásticas rellenas con un líquido.

La figura 17 muestra una vista esquematizada y seccionada parcialmente de un tipo de lente la cual se curva al inflar una zona de la misma.

Las figuras 21 y 22 muestran vistas esquematizadas y parcialmente seccionadas de un sistema de sujeción de espejos.

La figura 23 muestra una vista esquematiza y en planta de la disposición de espejos y su sujeción.

La figura 26 muestra distintas vistas seccionadas de variantes de conductos.

Descripción más detallada de una forma de realización

La figura 1 aporta una posible forma de realización de la invención, con los rayos solares (11) incidiendo sobre la lente formada sobre una lámina, placa o banda transparente (6f), saliendo concentrados (11a) hacia una poción del amplio conducto focal de sección ovoidal (2), que puede ser rectangular. Este tiene mucha mayor superficie, menos concentración, por ello necesita menos precisión y el rendimiento obtenido es el mismo. El conducto es de vidrio, que además de ser aislante térmico añade en su zona inferior externa otro aislante térmico (18) en contacto con el terreno.

La figura 2 muestra los rayos solares (11) incidiendo sobre los espejos (3) soportados integrados en la placa, banda, lámina u hoja transparente (6e), saliendo reflejados (11a) hacia el amplio conducto o foco de sección ovoidal (2), que puede ser rectangular. Este de gran superficie, es menor la concentración, pero necesita menos precisión y el rendimiento obtenido es el mismo. El conducto es de vidrio, que además de ser aislante térmico añade en su zona inferior otro aislante térmico (18) en contacto con el terreno. Como puede observarse los mini o micro-espejos están integrados en la hoja transparente y están formados por delgadas láminas de metales reflectantes.

La figura 3 muestra la placa (6m) arqueada y formada por múltiples lentes soportada de las esquinas y aristas por postes y dispuesta sobre el conducto focal (2).

La figura 4, muestra los rayos solares (11a) concentrados por unas lentes, hacia los conductos focales cilindricos (2i), en este caso los centrales de un grupo de varios conductos adosados lateralmente, también pueden ser los (2j) de sección cuadrada, Porta en zona inferior el aislante térmico (18).

La figura 5 muestra la bomba de agua (29) que alimenta y mantiene presurizado el depósito de agua (14) que comunica y alimenta al conducto focal (2) mediante el conducto (15). Muestra la lámina o banda de tipo fresnel (6f) soportada de sus esquinas y aristas por los postes (5), sobre el conducto focal, el cual descarga el fluido sobre la turbina (7) que acciona el generador eléctrico (8). El fluido después de sobrepasar la turbina se condensa en el condensador (19) y se realimenta por el conducto (12) a través de la válvula de retención (16) que evita el retroceso del fluido.

La figura 6 muestra la bomba de agua (29) que alimenta y mantiene presurizado el depósito de alimentación de agua (14) que comunica y alimenta con el conducto (15) a múltiples conductos focales calentados por las bandas de lentes tipo fresnel (6f) soportada de sus esquinas y aristas por los postes (5). El vapor de agua se descarga sobre la turbina (7) que acciona el generador eléctrico (8 El fluido después de sobrepasar la turbina se condensa en el condensador (19) y se realimenta por el conducto (12) a través de la válvula de retención (16) que evita el retroceso del fluido.

La figura 7 muestra una planta térmica formada por las láminas, placas o bandas de soporte (6f, 6m) que reciben los rayos inclinados (11) del sol de un solsticio. Están protegidas en sus laterales por las rampas de terreno (17).

La figura 8 muestra una planta formada por las láminas, placas o bandas de soporte (6f, 6m) que reciben los rayos inclinados (11) del sol de un solsticio. Están protegidas por un canal realizado en el terreno, quedando las láminas a ras del suelo.

La figura 9 muestra una planta formada por las láminas, placas o bandas de soporte (6f, 6m) alojadas en un canal realizado en la ladera de una montaña, que reciben los rayos perpendiculares (11) de los equinoccios. Están protegidas por un canal (35) realizado en el terreno, quedando las láminas a ras del suelo.

La figura 10 muestra una planta formada por las láminas, placas o bandas de soporte (6f, 6m) alojadas en un canal realizado en la ladera de una montaña, que reciben los rayos inclinados (11) del solsticio de invierno. Están protegidas por un canal (35) realizado en el terreno, quedando las láminas a ras de este.

La figura 11 muestra una planta formada por las bandas (6f) y sus conductos focales (2), soportadas las bandas lateralmente de sus pestañas con los soportes (33).

La figura 12 muestra dos porciones de láminas de lentes fresnel (6f) sujetas por el elemento de soporte (33) de sus pestañas y se fija al terreno con los clavos (32).

La figura 13 muestra dos porciones de láminas o bandas (6f) cuyas pestañas periféricas se sujetan mediante el elemento de soporte (33) y los pasadores (34).

La figura 14 muestra los rayos solares (11) incidiendo sobre una lente (1w) de plástico rellena de líquido, soportada su periferia por las láminas o bandas (6w) saliendo refractados hacia el conducto focal de sección ovoidal (2). El conducto porta un aislante térmico (18), en su zona inferior en contacto con el terreno. La lente puede estar formada solamente por su cara o pared inferior y el líquido.

La figura 15 muestra una planta sobre un canal en la ladera de una montaña, formada por varias bandas (6w) y lentes de líquido (1w), que reciben los rayos solares inclinados de un solsticio y se concentran en los laterales de los conductos focales (2).

La figura 16 muestra una planta formada por múltiples bandas (6w) cada una con una lente inclinada (1w) que concentran los rayos solares en un solsticio. Está formada por las lentes de líquido (1w), que reciben los rayos solares inclinados durante un solsticio y se concentran en los laterales de los amplios conductos focales (2). Sobre una superficie horizontal y protegidas con las rampas del terreno (17).

La figura 17 muestra la lente formada por múltiples minilentes (1w) rellenas de líquido, curvada al inflar la cámara (37) con aire, que concentra los rayos sobre una zona de la lente (2). Este curvado por aire a presión es válido para los otros tipos de lentes o espejos. Puede añadirse unas costillas que se oponen al abombamiento.

La figura 18 muestra la bomba de agua (29) que alimenta y mantiene presurizado el depósito de alimentación de agua (14) que comunica y alimenta por el conducto (15) al conducto focal (2), conducto calentado por la banda tipo fresnel (6f) soportada de sus esquinas y aristas por los postes (5). El vapor de agua se realimenta por el conducto (12) a través de la válvula (12) pasando antes paralelo al conducto (30), en la cámara (31) que porta agua salina para desalar. La figura 19 muestra los espejos (3), el conducto focal (2), el elemento aislante (18) y el sol en la época equinoccial.

La figura 20 muestra los espejos (3), el conducto focal (2), el elemento aislante (18) y el sol en la época de un solsticio.

La figura 21 muestra las traviesas (31) de sujeción de los espejos (3) y que es soportada por los cables (30) y estos de los extremos de unos postes.

La figura 22 muestra las traviesas (31) de sujeción de los espejos (3) soportada por los cables (30). Aquí los espejos se acoplan y sujetan de forma distinta a la fig. 21.

La figura 23 muestra las traviesas (31) de sujeción de los espejos (3) y soportada por los cables (30).

La figura 24 muestra los rayos solares (11) incidiendo sobre los espejos (6f), el conducto focal ovoidal y vertical (2a). Este permite colocar lo espejos más bajos,

La figura 25 muestra los rayos solares (11) incidiendo sobre los espejos (3) soportados integrados en la placa (6c), el conducto focal ovoidal y vertical (2a).

La figura 26 muestra los distintos conductos focales con distintas secciones (2, 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i. 2j, 2k, 2m y 2n) que aportan una gran superficie.

Claims (30)

REIVINDICACIONES

1. Sistema concentrador y captador de energía solar, del tipo que utiliza la reflexión y refracción de los rayos solares mediante lentes o espejos, que consiste en unas láminas, placas o bandas longitudinales de plástico transparente, portadoras de unas lentes tipo fresnel lineales, de unos espejos tipo fresnel, de lentes de plástico rellenas con un líquido o de múltiples mini o microláminas de espejos reflectantes lineales integrados en las mismas, soportados periféricamente por unos cables y postes o un armazón, los cuales concentran los rayos solares en un foco o conducto igualmente longitudinal, de sección preferentemente ovoidal o rectangular aplastada que discurren por el suelo, por dicho conducto circula un fluido, que cuando es agua se evapora accionando una turbina y esta a un generador, o aplicándose a un conducto que discurre paralelo y contiguo con agua salina para su desalación.

2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por usar turbinas de vapor, turbinas axiales o helicoidales y motores neumáticos.

3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las láminas o bandas están arqueadas y portan múltiples lentes o minilentes de sección de segmento de cilindro.

4. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las láminas o bandas son lentes lineales de tipo fresnel.

5 Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las placas, láminas o bandas se sujetan horizontales o ligeramente inclinadas hacia el norte o hacia el mediodía, mediante unos postes o barras en los laterales.

6. Sistema según reivindicación 5, caracterizado porque los postes están articulados en su base para permitir la retracción de las placas o bandas.

7. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las lentes y espejos, bandas o láminas, tienen una inclinación que va en aumento hacia los laterales respecto al plano vertical de simetría del conducto focal.

8. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque se controla la inclinación de las láminas, bandas o lentes con un servomecanismo seguidor del sol que los inclina o desplaza lateralmente en función del día del año mediante un microprocesador o de unas células fotoeléctricas.

9. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque mediante unos actuadores o martinetes se les aplican a las láminas o bandas dos o tres posiciones, correspondientes a distintas épocas del año.

10. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los colectores solares siguen la inclinación del sol mediante células fotoeléctricas.

11. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los conductos están aislados térmicamente en especial por su zona inferior, por la superior con un aislante transparente como el vidrio del conducto.

12. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque unas bombas introducen el agua a presión en unos depósitos presurizados, desde donde se alimentan los conductos focales, lo cual se realiza automáticamente.

13. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el vapor de agua se condensa y se realimenta al sistema mediante un conducto desde la salida de la turbina.

14. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque para la protección contra el viento de cierta intensidad se sueltan automáticamente la láminas o bandas, se acciona un actuador y se retraen por la acción de un muelle.

15. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las láminas, bandas o placas se soportan lateralmente de sus pestañas acopladas con unos pasadores y se sujetan al terreno mediante unos clavos, esparrago o tirafondos.

16. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque unas superficies laterales de lona o plástico en rampa permiten desviar el viento que incide sobre las láminas, placas o bandas.

17. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la lámina, placa o banda o lente se coloca invertida con las lentes, superficie estriada o su relieve hacia la zona inferior.

18. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque porta unos actuadores que sueltan automáticamente la láminas o bandas, las cuales se retraen por la acción de un muelle.

19. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque se usan las láminas o bandas paralelas sobre un canal realizado sobre el terreno, todas ellas sujetas periférica y transversalmente con cables y cordones de refuerzo, añadiendo una cubierta plástica extensible para la lluvia.

20. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las láminas y bandas de lentes y espejos se fabrican de metacrilato (PMMA), de tereftalato de poliestireno (PET) o de polipropileno (PP).

21. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las láminas y bandas de lentes se producen mediante moldes en forma de rodillos.

22. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los micro o miniespejos están integrados en la placa, banda o lámina soporte, y los espejos adoptan una inclinación que va en aumento hacia los laterales respecto al plano vertical de simetría del conducto focal y están formados por ligeras o delgadas láminas o capas de metales reflectantes.

23. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar como espejos unas láminas plásticas aluminizadas, de tereftelato de polietileno metalizado o de espejos plástico PET (Mylar) aluminizado.

24. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los espejos tipo fresnel adoptan una inclinación que va en aumento hacia los laterales respecto al plano vertical de simetría del conducto focal y se soportan mediante unas traviesas (31) y unos cables (30) sujetos de los extremos de unos postes.

25. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los conductos focales (2 y 2a a la 2n) adoptan distintas secciones, todas ellas de gran superficie.

26. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las lentes de plástico son huecas y están rellenas de un líquido.

27. Sistema según reivindicación 26, caracterizado porque la lente está constituida exclusivamente por la pared inferior y el líquido.

28. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las lentes de plástico se sujetan de su periferia mediante cables, postes, varillas o placas.

29. Sistema según reivindicación 3, caracterizado porque las lentes están formadas por múltiples minilentes y una cámara inflable, las cuales se curvan al inflar una de sus cámaras con aire.

30. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque como líquidos para las lentes se pueden utilizar aceites minerales u otros que admitan altas temperaturas.