ES1292104U - Sistema concentrador y captador de energía solar - Google Patents

Abstract

Sistema concentrador y captador de energía solar, del tipo que utiliza la reflexión y refracción de los rayos solares mediante lentes, consiste en unas láminas, placas o bandas longitudinales de plástico transparente, portadoras de unas lentes lineales o múltiples mini o microláminas reflectantes lineales integradas en las mismas, soportadas periféricamente por unos cables y postes o un armazón, las cuales concentran los rayos solares en un foco o conducto igualmente longitudinal, de sección preferentemente ovoidal o rectangular aplastada, por dicho conducto circula un fluido, preferentemente agua, el cual se evapora accionando una turbina o condensándose para efectuar su desalación.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema concentrador y captador de energía solar

Campo de la invención

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

Objetivo de la invención y ventajas

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, 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 y ventajas.

Obtener energía de forma económica y sencilla.

Usar un sistema práctico, que proporciona gran cantidad de energía y puede ser hasta varias decenas de veces más sencillo y económico que los sistemas existentes.

Contribuir con un sistema, que concentra los rayos solares de forma económica sencilla y útil. Obtener agua potable por desalación, en gran cantidad y de forma económica.

Contribuir en alto grado a la protección del medio ambiente y evitar el cambio climático. Podría ser uno de los mejores sistemas para solucionar este problema.

Aporta las mayores lentes lineales existentes. Sus dimensiones prácticamente no tienen límite.

Problemas a resolver.

El elevado coste de las energías alternativas actuales y los equipos para obtenerlas. 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 qué 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 lineales o múltiples mini o microláminas reflectantes lineales integradas en las mismas, soportadas periféricamente por unos cables y postes o un armazón, las 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 funcionamiento). 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 tener forma de segmento de cilindro o ser de tipo fresnel. Como espejos pueden usarse láminas plásticas aluminizadas.

Las placas, láminas o bandas se sujetan horizontal o ligeramente inclinadas hacia la dirección del sol, 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.

Las lentes de las placas, bandas o láminas, tienen una inclinación que va en aumento hacia los laterales respecto al plano vertical de simetría del conducto focal. Los colectores solares se colocan preferentemente fijos, longitudinalmente en la dirección Este-Oeste, pero pueden ser inclinables lateralmente en función de la época o estación del año. Si bien las dos mitades en que se divide cada una de las bandas permite aprovechar la energía cuando el sol tiene incluso una inclinación aparente de hasta 23°, respecto al cénit de la zona.

Unos actuadores eléctricos pueden retraer las bandas o placas, mediante unos cables al accionarse unos electroimanes mediante un sensor formado por una aleta y la acción del viento.

Las láminas o bandas también pueden colocarse en esas mismas posiciones y poder girarse o inclinarse manualmente o bien con un servomecanismo seguidor del sol o que se desplacen lateralmente en función del día del año mediante un microprocesador. También puede seguirse la inclinación del sol mediante células fotoeléctricas. Mediante unos actuadores o martinetes se les puede aplicar dos o tres posiciones, correspondientes a distintas épocas del año. Solo sería necesario corregir la latitud en dos o tres ocasiones.

Los conductos deben estar convenientemente aislados térmicamente en especial por su zona inferior.

El agua se introduce automáticamente en los conductos desde unos depósitos según se va evaporando. Posteriormente se condensa y se realimenta al sistema o depósito si hay carencia de la misma.

En el caso de utilizarse para desalar, el agua se evapora en los conductos focales y se condensa en unos condensadores desde donde se almacena o utiliza.

La protección contra el viento se consigue haciendo que el sistema sea plegable girando los postes los cuales están articulados en su base.

Para la protección contra el viento de cierta intensidad se pueden soltar automáticamente las láminas o bandas. Se acciona un actuador y se retraen por la acción de un muelle.

El sistema se puede utilizar con un canal realizado en el terreno, de este modo no sobresale y queda más protegido de los vientos.

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. Los gránulos de acrílico son un material higroscópico, siendo necesario secarlo antes de procesarlo.

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

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 el conducto focal de sección oval.

La figura 2 muestra una vista esquematizada y seccionada transversalmente de una lámina, placa o banda longitudinal con múltiples micro o mini-espejos, con los rayos solares concentrados sobre el conducto focal.

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

La figura 4 muestra una vista esquematizada y seccionada transversalmente de un sistema con múltiples subsistemas concentradores.

Las figuras 5, 6 y 7 muestran vistas esquematizadas y en planta de variantes de sistemas concentradores.

La figura 8 muestra una vista esquematizada y seccionada transversalmente con un sistema de sujeción de las láminas o bandas.

La figura 9 muestra una vista esquematizada y seccionada transversalmente con una forma de aplicación sobre el terreno.

La figura 9a muestra una lámina, banda o placa sobre un canal realizado en el terreno.

La figura 10 muestra una vista esquematizada y en perspectiva de una lámina o banda tipo fresnel lineal, con el conducto y rayos solares incidentes.

La figura 11 muestra una vista esquematizada y en perspectiva de una lámina o banda con múltiples lentes lineales formando un arco.

La figura 12 muestra una vista esquematizada de un terreno cubierto con múltiples sistemas de láminas o bandas concentradoras.

La figura 13 muestra una vista esquematizada de un sistema de fabricación de las láminas, placas o bandas.

La figura 14 muestra el rodillo que da forma a la banda tipo fresnel.

La figura 15 muestra el rodillo que da forma a la banda arqueada de múltiples lentes de sección de segmento de cilindro.

Descripción más detallada de una forma de realización de la invención

La figura 1 aporta una posible forma de realización, con los rayos solares (11) incidiendo sobre la lente (6f) formando una lámina, placa o banda transparente, saliendo concentrados (11a) hacia el conducto o foco de sección ovoidal (2), que puede ser rectangular. Este tiene mucha mayor superficie, menos concentración, pero necesita menos precisión y el rendimiento obtenido es el mismo. El conducto porta un aislante térmico (18), en especial en su zona inferior en contacto con el terreno.

La figura 2 aporta una posible forma de realización, con 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 conducto o foco de sección ovoidal (2), que puede ser rectangular. Este de gran superficie, menos concentración, pero necesita menos precisión y el rendimiento obtenido es el mismo. El conducto porta un aislante térmico (18), en especial en su zona inferior en contacto con el terreno. Como puede observarse los mini o micro-espejos están integrados en la hoja transparente y están formados por ligeras o delgadas láminas o capas de metales reflectantes.

La figura 3 muestra la placa (6m) arqueada y formada por múltiples lentes soportada de las esquinas y aristas por los postes (5) y dispuesta sobre el conducto focal (2).

La figura 4, muestra los rayos solares (11) incidiendo sobre los espejos (1) soportados integrados en la placa, banda, lámina u hoja (6), saliendo desviados hacia múltiples conductos focales ovoidales (2). Las placas, bandas, etc., se soportan con los postes (5).

La figura 5 muestra el depósito de alimentación 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 realimenta por el conducto (12), pudiendo hacerlo opcionalmente a través del condensador (17) al extremo del conducto focal (2) o al depósito. La válvula de retención (16) evita el retroceso del fluido.

La figura 6 muestra la placa soporte (6) soportada de sus esquinas y aristas por los postes (5), sobre los conductos focales (2), Los cuales descargan el fluido de forma conjunta sobre la turbina (7) que acciona el generador eléctrico (8).

La figura 7 muestra la lámina, placa o banda de soporte (6f) soportada de sus esquinas por los postes (5), sobre el conducto focal (2c), en circuito cerrado, el cual desemboca sobre la turbina (7) que acciona el generador eléctrico (8). El fluido después de sobrepasar la turbina se realimenta al conducto. La lámina se puede disponer solamente sobre la mitad del circuito o conducto. Puede añadirse una válvula de retención o paso único.

La figura 8 muestra la lámina o banda (6f) está soportada por los postes (5) articulados y giratorios (9) alrededor de los extremos inferiores de los postes. Las lentes o espejos de las láminas refractan o reflejan los rayos solares hacia el conducto focal (2). Las superficies laterales (14) en rampa, de lona o plástico permiten desviar el viento.

La figura 9 muestra la lámina o banda (6f) soportada por los postes (5) articulados y giratorios alrededor de los extremos inferiores de los postes. Los espejos o lentes reflejan o refractan los rayos solares hacia el conducto focal (2). La lámina o banda (6f) se coloca inclinada para que el agua se deslice con facilidad y para que se dirijan con más verticalidad los rayos solares.

La figura 9a muestra la lámina, banda o placa tipo fresnel lineal (6f) a ras del terreno (30), que concentra los rayos solares sobre el conducto focal oval (2) con la cubierta aislante (18) térmicamente en la zona inferior y que en la superior puede portar un aislante que permite la entrada de la radiación solar pero no permite la radiación térmica del interior. Por ejemplo, de vidrio. La placa (6f) se coloca invertida para evitar que la suciedad externa se incruste en su relieve, la cual resulta difícil de eliminar. Puede añadir una cubierta plástica extensible para en caso de lluvia. También puede retraerse la lámina o banda. Pueden usarse varias láminas o bandas paralelas y todas ellas sujetas periférica y transversalmente con cables y cordones de refuerzo.

La figura 10 muestra la lámina, lámina o banda (6f) tipo fresnel, que concentra los rayos solares en el conducto focal (2) de sección ovoidal.

La figura 11 muestra la lámina, placa o banda (6m) arqueada y formada por múltiples lentes de sección de segmento de cilindro, que concentra los rayos solares en el conducto focal (2) de sección ovoidal.

La figura 12 muestra una granja solar formada por las láminas, placas o bandas (6f) utilizando lentes tipo fresnel con sus conductos focales (2).

La figura 13 muestra los rodillos (21 y 22) entre los cuales con la tobera (20) se aplica el acrílico, entre los rodillos (22 y 23) se reduce su grosor. Los rodillos 24, 25 y 26) aplican la lámina o banda (6f, 6m) entre el rodillo (27) y el (28f, 28m) el cual proporciona el relieve superficial de las lentes lineales. Para evitar su deformación mediante los últimos rodillos o unas corrientes de aire se les aplica frió para producir su enfriamiento.

La figura 14 muestra el rodillo (28f) el cual aplica la forma o relieve de una lente fresnel lineal a una de las superficies de las láminas o bandas.

La figura 15 muestra el rodillo (28m) el cual aplica la forma arqueada o relieve de múltiples lentes de sección de segmento de cilindro a una de las superficies de las láminas o bandas.

Claims (29)

REIVINDICACIONES

1. Sistema concentrador y captador de energía solar, del tipo que utiliza la reflexión y refracción de los rayos solares mediante lentes, consiste en unas láminas, placas o bandas longitudinales de plástico transparente, portadoras de unas lentes lineales o múltiples mini o microláminas reflectantes lineales integradas en las mismas, soportadas periféricamente por unos cables y postes o un armazón, las cuales concentran los rayos solares en un foco o conducto igualmente longitudinal, de sección preferentemente ovoidal o rectangular aplastada, por dicho conducto circula un fluido, preferentemente agua, el cual se evapora accionando una turbina o condensándose para efectuar su desalación.

2. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas usadas son una de las siguientes: turbinas de vapor, turbinas axiales o turbinas helicoidales.

3. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las láminas o bandas están arqueadas y portan múltiples lentes 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 horizontal o ligeramente inclinadas hacia la latitud del sol, mediante unos postes o barras en los laterales.

6. Sistema según reivindicación 5, caracterizado porque los postes están articulados en su base.

7. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque las lentes de las láminas, placas o bandas, 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 los colectores solares se colocan preferentemente fijos, longitudinalmente en la dirección Este-Oeste.

9. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los colectores solares, son inclinables lateralmente en función de la época o estación del año.

10. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque unos actuadores eléctricos retraen las bandas o placas, con unos cables al accionarse unos electroimanes mediante un sensor formado por una aleta y la acción del viento.

11. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los colectores solares se giran o inclinan manualmente.

12. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los colectores solares se accionan con un servomecanismo seguidor del sol o se desplazan lateralmente en función del día del año y de la zona mediante un microprocesador.

13. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los colectores solares siguen la inclinación del sol mediante células fotoeléctricas o se les aplican dos o tres posiciones o inclinaciones mediante unos actuadores.

14. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque la lámina, placa o banda se coloca invertida para evitar que la suciedad externa se incruste en su relieve.

15. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los conductos se aíslan térmicamente por su zona inferior y por la superior mediante un aislante térmico transparente, que permite la entrada de la radiación solar pero evita la salida de la energía calorífica.

16. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el agua salada se evapora y condensa y se almacena en depósitos.

17. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los postes están articulados en su base, permitiendo ser girados y las láminas, placas o bandas plegadas para protección contra el viento.

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

19. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque se usan una o varias 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, polimetilmetacrilato, poli (metil-2 metilpropenoato) o acrílico.

21. Sistema según reivindicación 20, caracterizado porque el acrílico se presenta en gránulos para el proceso de inyección, permitido por su forma lineal y produciendo una banda continua y enrollable.

22. Sistema según reivindicación 20, caracterizado porque el acrílico se presenta en gránulos para el proceso de extrusión mediante moldes en forma de rodillos, permitido por su forma lineal y produciendo una banda continua y enrollable.

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

24. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque los micro o mini-espejos o láminas están integrados en la placa, banda o lámina soporte, con 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.

25. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar como espejos unas láminas plásticas aluminizadas.

26. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizarse espejos de tereftalato de polietileno metalizado.

27. Sistema según reivindicación 1, caracterizado por utilizar para los espejos plástico PET (Mylar) aluminizado.

28. Sistema según reivindicación 1, caracterizado porque el vapor de agua se produce introduciendo el agua en los conductos automáticamente desde unos depósitos según se va evaporando, el vapor se aplica a la turbina o se condensa y se realimenta al sistema o depósito.

29. 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.