ES2205092T3 - Dispositivo para proyectar un haz de luz definido sobre una superficie fotosensible. - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO PARA DIRIGIR UN HAZ DE LUZ DEFINIDO SOBRE UN AREA FOTOSENSIBLE, PARTICULARMENTE PARA PROBAR EL RENDIMIENTO DE UN MODULO FOTOVOLTAICO. SEGUN LA INVENCION, EL DISPOSITIVO COMPRENDE, EN UNA ESTRUCTURA DE SOPORTE (1) QUE PUEDE SER GIRADA ALREDEDOR DE UN EJE CENTRAL VERTICAL (4) SEGUN LA POSICION AZIMUTAL EN CURSO DEL SOL: UNA CABINA (7) RECEPTORA DEL MODULO A ENSAYAR CON EL AREA FOTOSENSIBLE (6) EN POSICION HORIZONTAL, ESTANDO SITUADA LA CABINA EN LA PARTE INFERIOR DE LA ESTRUCTURA; UN PRIMER ESPEJO (2) QUE PUEDE SER INCLINADO RESPECTO DEL EJE HORIZONTAL (3) CON OBJETO DE ADAPTAR SU POSICION CONTINUAMENTE A LA POSICION DE ELEVACION DEL SOL, PARA OPTIMIZAR LA INCIDENCIA DE LA LUZ SOLAR SOBRE EL MISMO; Y UN SEGUNDO ESPEJO (5) FIJADO A LA ESTRUCTURA (1) VERTICALMENTE ENCIMA DEL AREA FOTOSENSIBLE (6) DEL MODULO, RECIBIENDO EL HAZ DE LUZ PROCEDENTE DEL PRIMER ESPEJO (2) PARA REFLEJARLO HACIA DICHA AREA (6); ESTANDO AL MENOS UNO DE DICHOS ESPEJOS (2,5) ASOCIADO A UN MECANISMO (8) QUE PERMITE VARIAR LA CONVEXIDAD DEL ESPEJO SEGUN LOS DETECTORES DE LA INTENSIDAD DE LUZ.

Description

Dispositivo para proyectar un haz de luz definido sobre una superficie fotosensible.

La presente invención se refiere a un dispositivo para proyectar un haz de luz definido una superficie fotosensible, en particular para realizar pruebas del rendimiento de un módulo fotovoltaico.

Las pruebas de rendimiento de este tipo necesitan un haz de luz bien definido en términos de intensidad global, distribución de intensidad local y composición espectral. Para los módulos fotovoltaicos de corriente continua CC se prefieren unas fuentes de luz simulada pulsada en lugar de la luz natural del sol debido a su espectro de luz conocido y constante, su intensidad estable durante el ciclo de medición (aproximadamente 2 ms), su disponibilidad durante todo el año y el nivel de temperatura bajo y constante al cual el módulo está sometido durante la prueba de corta duración.

Sin embargo, algunos módulos de nueva tecnología tales como los paneles solares de múltiples junturas o los módulos fotovoltaicos de corriente alterna CA requieren unos ciclos de medición de una duración más prolongada para los cuales una fuente de luz artificial de alta intensidad está disponible solamente a un coste elevado. La patente US nº A-3905352 da a conocer un sistema telescópico para la transferencia de calor solar aprovechable, comprendiendo dicho sistema una pluralidad de espejos movibles.

El objetivo de la presente invención es, por tanto, concebir una fuente de luz intensa que es comparativamente económica, que proporciona una intensidad de luz uniforme y definida sobre una superficie amplia de hasta 4 m^{2} durante unas duraciones de prueba extendidas y que permite que el módulo sometido a la prueba pueda mantener una temperatura baja y controlada.

Este objetivo se logra según la invención por medio del dispositivo tal como se define en la reivindicación 1. Unas formas de realización preferidas de este dispositivo están caracterizadas en las reivindicaciones subordinadas.

A continuación se describirá la invención más detalladamente haciendo referencia al dibujo adjunto que muestra, de forma esquemática, un dispositivo según la invención.

Este dispositivo utiliza el sol como fuente de luz primaria pero evita los inconvenientes de esta elección (un espectro e intensidad variable según la hora del día y la estación del año), proporcionando unos mecanismos de control apropiados.

En los dibujos se muestra una estructura 1 que puede ser girada alrededor de un eje vertical 4 por medio de un motor (no mostrado) según el movimiento relativo del sol con respecto a la ubicación del dispositivo. Esta estructura 1 soporta dos espejos:

- un primer espejo 2 está montado de modo que reciba la luz del sol incidente. Dicho espejo puede ser orientado por medio de un motor (no mostrado) alrededor de un eje horizontal 3 por unos medios de control a fin de permitir un posicionamiento compensatorio continuo respecto al ángulo de elevación del sol. Está mostrado en dos posiciones distintas;

- un segundo espejo 5 está fijado firmemente por encima de un plano horizontal que constituye la superficie fotosensible 6 donde se somete el módulo a prueba. Recibe la luz reflejada por el primer espejo y está fijado y orientado a fin de dirigir la luz incidente hacia la superficie 6, verticalmente.

La superficie fotosensible está dispuesta en el interior de una cámara 7 que comprende un cajón para alojar el módulo que se va a ensayar. Esta cámara está provista de unos medios de estabilización de temperatura que aseguran una temperatura baja definida en la zona 6 durante todos los ciclos de prueba. No se han mostrado estos medios por ser convencionales.

Una persiana 8 protege la estructura de la luz diurna difusa que podría invalidar la prueba aumentando la irradiación de la luz a la que la superficie 6 está expuesta. Esta persiana define la geometría de abertura del primer espejo 2.

Un aspecto esencial de la presente invención es la regulación de la intensidad de luz a la que la superficie 6 está expuesta. Efectivamente, la intensidad de la luz del sol varía respecto a las condiciones meteorológicas y a la evolución del ángulo de elevación según el día y la estación. Para asegurar dicha regulación uno de los espejos, preferentemente el primer espejo 2, está dispuesto en un mecanismo que puede variar la convexidad o la concavidad de la superficie del espejo.

Preferentemente, el otro espejo es plano, pero puede resultar útil modificar la convexidad de ambos espejos.

Un mecanismo de este tipo es conocido y, en una primera forma de realización, comprende una cámara hermética al gas 9 que presenta una forma circular y cilíndrica. Una de sus superficies exteriores circulares es elástica y constituye o soporta el espejo. Esta superficie puede presentar una concavidad o convexidad mayor o menor, según la presión del gas abastecido a la cámara. Esta presión es preferentemente una presión de vacío, pero también puede ser una alta presión. Los medios de abastecimiento del gas no han sido mostrados porque son convencionales.

En otra forma de realización, este mecanismo comprende una pluralidad de varillas impulsoras de las que cada una está asociada a una subzona del espejo y a unos accionadores electromecánicos individuales.

La composición espectral de la luz proporcionada por la luz del sol puede con facilidad estar adaptada a los requisitos por la interposición de unos filtros apropiados en la trayectoria vertical del haz de luz.

Asimismo, por ejemplo, una luz monocromática de una longitud de onda deseada puede utilizarse para unas pruebas para estudiar el rendimiento de un módulo en función de la longitud de onda.

Todos los movimientos necesarios para ajustar el dispositivo al ángulo de elevación y azimut del sol y para regular la intensidad de luz por medio de la convexidad del espejo variable están controlados según los requisitos del usuario por medio de un microprocesador que recibe unas señales de medición a partir de unos detectores apropiados.

Un prototipo del dispositivo presenta una altura global de aproximadamente 10 m y las superficies de los espejos o las secciones transversales del haz son de aproximadamente 4 m^{2}.

El dispositivo según la invención proporciona una luz apta para pruebas durante varias horas al día con luz solar y durante todo el año. Si en verano la intensidad de la luz del sol es más elevada el mecanismo de control de la convexidad amplia el haz, y por consiguiente solamente una parte del haz incidente hiere la superficie 6. Al contrario, en invierno o durante unas condiciones meteorológicas nubladas la sección del haz es reducida por el mecanismo para concentrar toda la energía de la luz incidente en dicha superficie o incluso solamente en una zona central de la misma que en este caso constituye una zona reducida de prueba.

Cualesquiera que sean las condiciones, la distribución de la energía es uniforme sobre la superficie correspondiente de prueba debido a que la reflexión de la luz es prácticamente afocal, siendo la longitud focal del espejo variable demasiado larga en comparación con las dimensiones del dispositivo.

Claims (5)

1. Dispositivo para dirigir un haz de luz definido sobre una superficie fotosensible, en particular para efectuar pruebas referentes al rendimiento de un módulo fotovoltaico, de tal modo que, en una estructura de soporte (1) que puede ser girada alrededor de un eje central vertical (4) según la posición azimutal actual del sol, comprende:

- una cámara (7) para recibir un módulo que se va a probar con la superficie fotosensible (6) de dicho módulo en una posición horizontal, estando dicha cámara dispuesta en la parte inferior de la estructura,

- un primer espejo (2) que puede ser orientado alrededor de un eje horizontal (3) para adaptar su posición de manera continua a la posición de elevación del sol y para optimizar la incidencia de la luz del sol sobre el mismo,

- un segundo espejo (5) fijado a la estructura (1) verticalmente por encima de la superficie fotosensible (6) del módulo y que recibe el haz de luz del primer espejo (2) para reflejarlo hacia dicha superficie (6), y

- unos detectores de la intensidad del sol,

estando por lo menos uno de dichos espejos (2, 5) asociado a un mecanismo (8) que permite que sea variada la convexidad del espejo en función de dichos detectores de la intensidad del sol.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que la cámara (7) está provista de medios de estabilización de la temperatura.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, en el que un microprocesador puede recibir unas señales desde los detectores de la intensidad del sol y puede proporcionar controles al mecanismo de variación de la convexidad.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el primer espejo (2) está asociado al mecanismo de variación de la convexidad mientras que el segundo espejo (5) es plano.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo espejo (5) está asociado al mecanismo de variación de la convexidad mientras que el primer espejo (2) es plano.