ES2221789A1 - Generador solar termico-fotovoltaico de concentracion por reflexion solar. - Google Patents
Generador solar termico-fotovoltaico de concentracion por reflexion solar.Info
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Abstract
Generador solar térmico-fotovoltaico de concentración por reflexión solar que consiste en una estructura (2), formada en material metálico en la que se incorporan espejos concentradores (3) que reflejan los haces a un disipador (9) existente en la parte superior portador de células fotovoltaicas, disponiendo de un dispositivo actuador (7) de seguimiento diario y un dispositivo actuador (8) de seguimiento estacional, presentando un pilar de soporte (5).
Description
Generador solar
térmico-fotovoltaico de concentración por reflexión
solar.
La presente memoria descriptiva se refiere a una
solicitud de una Patente de Invención correspondiente a un generador
solar térmico-fotovoltaico de concentración por
reflexión solar basado en espejos planos montados formando un
conjunto de espejos de Fresnel, orientable al sol con uno o dos
ejes, lo que simplifica su construcción frente a los otros
conocidos.
La invención incorpora igualmente como ventaja,
uniformidad de flujo lumínico y el hecho de que el conjunto donde
se montan los espejos, presenta una superficie de poco espesor y con
una gran aerodinámica cuando se posiciona en el plano horizontal,
lo que le confiere poca resistencia ante la acción del viento,
frente a los existentes, dotándole de una mejor estabilidad y de la
posibilidad de montar baterías de generadores concentradores sin
peligro de que las fuerzas producidas por el viento originen daños
en su estructura, todo ello basado en un sistema modular y
autónomo.
Esta invención tiene su aplicación dentro de la
industria dedicada a la fabricación de generadores solares.
Por parte del solicitante se tiene conocimiento
de la existencia en la actualidad de las Patentes de Invención US
4.088.120, US 4.784.700 y US 6.485.152.
En el primer expediente se describe y reivindica
un concentrador y colector térmico que comprende, un medio
concentrador de radiación solar y un medio colector de radiación,
incluyendo una funda que encierra en su interior un medio apropiado
para absorber y una abertura para transmitir la energía solar
térmica, desde dicho medio concentrador al medio absorbedor. Dicho
medio concentrador comprende columnas de soporte lateral y medios
para controlar adecuadamente una pluralidad de superficies
reflectivas elongadas montadas en las columnas de soporte
lateral.
En otro caso, se describe un concentrador
puntual que comprende un reflector primario, teniendo una obertura
central y tiras reflectoras cilindro parabólicas que dirigen el
flujo solar hacia diferentes líneas en longitudes focales
seleccionadas, constituyendo únicamente un concentrador
fotovoltaico puntual.
En el último caso se describe una estructura en
bandas parabólicas provista de medios de seguimiento que incorpora
un cuerpo de soporte o mástil y ruedas que actúan como elementos de
soporte adicionales en el perímetro de la zona central de
soporte.
En síntesis, estos generadores solares de
concentración se basan en la incorporación de espejos curvados que
montados en distintas posiciones reflejan el sol sobre un
concentrador, en el que se produce energía calorífica, o de forma
puntual sobre un conjunto de células fotovoltaicas que producen la
energía eléctrica.
Sin embargo, por parte del solicitante se
desconoce la existencia en la actualidad de una invención que
presente las características que se describen en esta memoria.
El generador solar
térmico-fotovoltaico de concentración por reflexión
solar que la invención propone presenta, entre otras ventajas, el
hecho de que el sistema de concentración está basado en espejos
planos de anchura variable, que depende de su posición, de forma
que esta anchura disminuye cuando se alejan del centro del conjunto
de espejos, e igualmente separados los espejos entre sí por una
distancia variable que aumenta cuando se aleja del centro,
simplificando su construcción frente a otros generadores
conocidos.
El conjunto va provisto de dos dispositivos
actuadores que permiten su posicionamiento y giro en dos planos,
uno de ellos para que se coloque con la inclinación correspondiente
al plano de la eclíptica, que dependerá lógicamente de la época del
año, y el otro que permite el giro del concentrador para el
seguimiento del sol en su giro diario, de forma que los rayos
solares incidan de forma perpendicular al plano de los espejos.
Para este posicionamiento inicial y para el
seguimiento del sol a lo largo del día, se dispone de un sistema
electrónico de regulación y control de este conjunto.
El conjunto de dispositivos actuadores, permiten
mediante el control de un sistema de medición del viento, que
cuando éste alcance un valor determinado, el conjunto se coloque en
la posición en la cual la carga eólica sobre la superficie
disminuye, y de esta manera minimizar o evitar que sufra daños.
La invención incorpora una plataforma sobre la
cual se montan unos espejos planos paralelos, pero con la
inclinación pertinente, formando un conjunto de espejos de Fresnel
de forma que todos los rayos del sol que inciden sobre ellos se
reflejan y concentran en una banda paralela a los espejos.
Estos espejos, de vidrio con bajo contenido de
hierro y aditivados con cerio, permiten la absorción de la luz
ultravioleta, lo que facilita el hecho de que no se dañen los
materiales donde inciden los rayos solares.
En esta banda de concentración, se colocan una
pluralidad de células fotovoltaicas que recogen toda la energía
solar reflejada por los espejos y el conjunto donde se montan las
células tienen una configuración apropiada y como característica.
primordial debe indicarse que incorpora en su interior medios de
refrigeración formados por la circulación de un líquido por su
interior a través de unos tubos, o bien por circulación directa del
líquido refrigerante en su interior.
El conjunto colector-absorbedor
donde se montan las células es una base de aluminio, cobre u otro
material que puede presentar cualquier configuración,
preferentemente rectangular, estando provisto de unas hendiduras
longitudinales que permiten que los conductores que realizan la
unión eléctrica entre las diferentes células no hagan contacto con
la pieza de soporte.
Entre las células y la pieza absorbente se
coloca una superficie de revestimiento de materia]. aislante
eléctrico, configurado como un buen conductor térmico.
Sobre las células y en la obertura de entrada
del flujo energético se coloca un vidrio con cubrimiento
antireflectante, aditivado con cerio y con bajo contenido en
hierro.
Respecto a los dispositivos actuadores, debe
reiterarse que la estructura utiliza dos actuadores lineales que
pueden ser tanto motores como pistones hidráulicos, para el
seguimiento estacional del sol y el movimiento diario.
La irradiancia medida en el foco es mucho mayor
respecto al plano de los reflectores.
La utilización de láminas planas como
reflectores, y una corta distancia entre éstas y el foco produce
una uniformidad de flujo radiativo en el foco.
La concentración óptima es de 15 soles, pero
ésta puede variar entre 5 y 30 soles, teniendo en cuenta que una
mayor concentración solar produce un mayor rendimiento de las
células.
La temperatura de funcionamiento del conjunto
concentrador es controlada mediante el líquido de refrigeración,
obteniendo la temperatura idónea para un mejor rendimiento de las
células, teniendo en cuenta que a una menor temperatura de las
células se obtiene un mayor rendimiento de éstas.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos
en los cuales con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha
representado lo siguiente:
La figura número 1.- Representa una vista en
perspectiva por la zona inferior del objeto de la invención
correspondiente a un generador solar
térmico-fotovoltaico de concentración por reflexión
solar.
La figura número 2.- Muestra una vista superior
del objeto representado en la figura número 1.
La figura número 3.- Corresponde a una vista
simplificada del conjunto colector-absorbedor donde
se montan las células.
La figura número 4.- Muestra por último, de una
forma esquematizada cómo son recibidos los rayos solares incidentes
y posteriormente reflejados hacia el concentrador.
A la vista de estas figuras, puede observarse
cómo el generador solar (1) térmico-fotovoltaico de
concentración por reflexión solar está constituido a partir de
pieza (10), que se fija a la base, de la cual se fija el pilar (5),
incorporando en la parte superior una estructura metálica (2)
regulada por unos ejes (4) accionados por un motor (7) de
seguimiento diario y un motor (8) de seguimiento estacional, con
objeto de mantener en todo momento la estructura portadora de los
espejos (3) en una posición óptima para recibir los rayos
solares.
En la parte superior central de la estructura
metálica (2) se ha previsto un colector-absorbedor
de concentración (9) que soporta las células fotovoltaicas, sobre
cuya zona inferior los rayos solares concentrados en los espejos
planos situados en horizontal y en paralelo, ligeramente inclinados
consiguen que estos rayos solares sean recibidos por las células
(18) y (18') protegidas por vidrios (16), presentando en la parte
superior de las células (18) un cuerpo de aluminio, cobre u otro
material (14), el cual dispone en su cara inferior de ranuras (15),
(15') y (15''), etc., en las que se sitúan los extremos de las
células (18), formando canalizaciones adecuadas, presentando en la
parte superior entre el cuerpo absorbente(14) y las células
(18) Y (18') recubrimientos (17) y (17') de material aislante
eléctrico, que presenta como característica fundamental el hecho de
ser un buen conductor térmico.
Sobre la superficie superior del
absorbente(14) se incorpora un cuerpo aislante (11) que
incorpora canalizaciones (13) y (13') situadas longitudinalmente,
que pueden o no incorporar cuerpos tubulares (12) y (12'),
circulando por el interior de las canalizaciones o bien por el
interior de las conducciones, el líquido de refrigeración.
Debe indicarse que consecuentemente, a tenor de
la actuación del concentrador como en el cuerpo formado por la
superficie del absorbente (14) y el material aislante (11) presenta
canalizaciones (13) y (13') en el interior de las cuales circula un
fluido, que al margen de actuar como refrigerante, presenta una
temperatura elevada a tenor de la actuación de la invención,
pudiendo utilizarse para producir calor, el cual se obtiene con la
colaboración del concentrador por la acción del sol, y este calor
es extraído de los tubos refrigerantes (12) y (12') o bien (13) y
(13') y aprovechado posteriormente en una aplicación necesaria o
requerida en alguna instalación.
Tal y como se muestra en la figura número 4, se
observa cómo el concentrador (9) a tenor de la radiación solar
producida por los rayos incidentes (21), recibe los rayos
reflejados (22) por la colaboración de los espejos situados en
horizontal y paralelo, ligeramente inclinados, los cuales son
totalmente planos, logrando que los rayos (22) sean receptados por
el colector-absorbedor (9) y las células
fotovoltaicas (18) y (18').
Claims (4)
1. Generador solar
térmico-fotovoltaico de concentración por reflexión
solar, destinado a la obtención de energía eléctrica y térmica a
partir de los rayos del sol, caracterizado por estar
constituido a partir de una pluralidad de espejos (3) de Fresnel
totalmente planos, ligeramente inclinados e incorporados sobre una
estructura metálica (2), que se encuentra situada sobre un pilar
(5) que dispone en la parte inferior de una placa de fijación (10),
actuando sobre unos ejes (4) situados en la parte inferior de la
estructura, un dispositivo actuador (7) de seguimiento diario y un
dispositivo actuador (8) de seguimiento estacional que posiciona la
estructura acorde con la incidencia de los rayos solares, teniendo
en la zona correspondiente a la estructura, espejos (3)
concentradores que reflejan los rayos sobre un colector absorbedor
(9) fijado transversalmente en la zona central de la estructura
metálica (2), presentado una pieza transversal portadora de las
piezas (18) y (18') receptora de los haces de rayos solares
obtenidos por los espejos (3), disponiendo en la parte inferior el
colector portador de las células (18) y (18').
2. Generador solar
térmico-fotovoltaico de concentración por reflexión
solar, según la primera reivindicación, caracterizado porque
el colector concentrador portador de las células fotovoltaicas (18)
y (18') presenta en la parte inferior una obertura óptica cubierta
con un vidrio (16) antireflectante aditivado con cerio y con bajo
contenido en hierro, estando las células fotovoltaicas (18) y (18')
en la parte central superior protegidas por una superficie de
material aislante eléctrico (17) y (17'), el cual está situado en la
parte inferior de un cuerpo absorbedor (14) que incorpora
longitudinalmente ranuras paralelas (15), (15') y (15''),
disponiendo sobre la superficie del cuerpo absorbedor (14) un
revestimiento aislante térmico (11) dotado de perforaciones o
canalizaciones longitudinales y paralelas (13) y (13'), que pueden
incorporar en su interior o no conducciones (12) y (12') a través
de las cuales pasa un líquido.
3. Generador solar
térmico-fotovoltaico de concentración por reflexión
solar, según la primera reivindicación, caracterizado porque
a través de las perforaciones o canalizaciones longitudinales v
paralelas (13) y (13') pasa un líquido
caloportador-refrigerante.
4. Generador solar
térmico-fotovoltaico de concentración por reflexión
solar, según la segunda reivindicación, caracterizado porque
el líquido caloportador-refrigerante que pasa a
través de las canalizaciones (13) y (13') o de las conducciones
(12) y (12') puede ser aplicado para su aprovechamiento térmico como
un fluido productor de calor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200300533A ES2221789B1 (es) | 2003-03-05 | 2003-03-05 | Generador solar termico-fotovoltaico de concentracion por reflexion solar. |
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| ES200300533A ES2221789B1 (es) | 2003-03-05 | 2003-03-05 | Generador solar termico-fotovoltaico de concentracion por reflexion solar. |
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|---|---|
| ES2221789A1 true ES2221789A1 (es) | 2005-01-01 |
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|---|---|---|---|
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