ES2274693B1 - Central energetica de energia alternativa. - Google Patents

Abstract

Central energética de energía alternativa. El objeto de esta invención consiste en sistema rastreador solar compuesto por casquete esférico (1) de 0 a 100 metros de diámetro, con fuste (2), de 0 a 100 de longitud, perpendicular a la base del casquete y, en cuya cima se ubica un esferoide (3) donde se produce la concentración y transferencia de energía. Este conjunto se soporta sobre tanque solar (16) con solución acuosa de MgC12 (18). Cada rastreador solar posee un sistema móvil compuesto por cuatro torres (6), cables tensores (7) y servomotores, que lo hace bascular con un ángulo sólido de 20° hacia naciente y 20° hacia poniente. En el esferoide (3), que está compuesto exteriormente de carburo de zirconio y recubierto interiormente de una capa de grafito, es donde se transfiere y concentra la energía. Aquí se ubica una lente Fresnel (11), mediante la cual se consigue una gran concentración de energía cuántica y electromagnética. La energía concentrada en la lente, mediante cañón de sílicede alta resistencia, y a través del fuste (2), se conduce hasta un crisol de evaporación de silicio (17) para obtener silicio puro. La energía refractada por la lente es absorbida y radiada por el grafito, calentando el fluido transmisor que es conducido, a través del fuste (2), hasta las turbinas (8) para la producción de energía eléctrica.

Description

Central energética de energía alternativa.

Central termoeléctrica solar.

Objeto de la invención

El estudio técnico del diseño se refiere a la obtención de energías limpias renovables, sin contaminación del medioambiente, utilizando la energía solar en todo su espectro.

El objeto es conseguir una central energética que abastezca de energía eléctrica a la región geográfica donde se ubique, aprovechando el remanente energético para la obtención de silicio puro (paneles solares fotovoltaicos) e hidrógeno, mediante concentradores-rastreadores solares.

Esta central se proyecta como una forma de obtención de energía alternativa, ya que la materia prima seria la energía solar, por lo que no tendría una repercusión negativa desde el punto de vista medioambiental ni de la seguridad.

Antecedentes de la invención

Hoy en día, la principal fuente de energía es el petróleo, una materia prima no renovable y en cuya transformación y utilización se agrede, de forma directa, al medioambiente. De la condición de no renovable se deriva el hecho de la imparable subida del precio del barril petróleo; en lo que al medioambiente se refiere, la transformación del petróleo en sus derivados conlleva un importante daño ecológico, debido a la gran cantidad de agentes contaminantes que se generan en su transformación y en la utilización final de los combustibles obtenidos (gasolina, gas-oil, GLP, etc...) para la obtención de energía.

Descripción de la invención Central termoeléctrica solar

La central energética que se propone resuelve, de forma plenamente satisfactoria, la problemática anteriormente expuesta, produciendo una gran cantidad de energía a partir de la energía solar (coste 0) y sin repercutir negativamente en el medioambiente.

La invención consta de un casquete esférico, de 0 a 100 metros de diámetro, recubierto de material reflectante (espejo), con curvatura igual a la del casquete, consiguiendo, así, la reflexión de la energía solar y su concentración en un punto (foco), que coincide con el radio del casquete. El casquete se apoya en una rótula y se sujeta mediante 4 torres metálicas provistas de los servomecanismos correspondientes, lo que hace posible el movimiento del casquete con un ángulo sólido de 20º hacia naciente y 20º hacia poniente, optimizando la captación de energía solar.

Cada espejo posee un fuste de 0 a 100 metros de longitud, colocado perpendicularmente en el centro de la base del casquete, en el que se ubican las conducciones por las que circula la energía cuántica y electromagnética concentrada y el vapor producido para la producción de energía eléctrica. En la cima del fuste se ubica un esferoide intercambiador de energía, cuyo exterior es de carburo de zirconio y su recubrimiento interior es de grafito. El esferoide contiene gas helio a baja presión.

El punto focal, o foco, está situado en el interior de este esferoide, y sobre este foco se coloca una lente Fresnel que, mediante reflexión, reconduce la energía cuántica y electromagnética de gran densidad, a través de un tubo de sílice concéntrico al fuste, hasta un crisol de evaporación donde se alcanza una temperatura superior a la temperatura de evaporación del Silicio.

Esto nos permite, siguiendo el método Czochralski, obtener monocristales de silicio puro, que se utilizarían en la producción de paneles solares fotovoltaicos.

El grafito que recubre interiormente el esferoide actúa como un cuerpo negro, absorbiendo la energía refractada por la lente y radiándola al interior del esferoide. Esta energía térmica es absorbida por el fluido intercambiador que circula por el circuito que recubre la superficie interior del esferoide. Este fluido es conducido, mediante tuberías aisladas térmicamente, a través del fuste, hasta la zona de turbinas para la producción de energía eléctrica.

Cada paraboloide descansa sobre un tanque solar rectangular que contiene una disolución salina (MgCl_{2}), apoyado en una rótula, situada en su centro, para que pueda girar hacia naciente y poniente. Esta solución hace que el peso de la estructura quede contrarestado con el empuje del agua. En el momento del giro, se abren unas válvulas situadas en la estructura del casquete esférico, para controlar el empuje y que no se deforme la estructura. El exceso de calor, sumado a la energía captada del exterior y almacenada en el tanque solar elevará la temperatura de la disolución hasta 80-90ºC, con lo que entraría en funcionamiento el segundo ciclo, consiguiendo que en los momentos de baja o nula radiación solar, la disolución transmita energía al casquete para seguirla reflejando al foco.

Cada unidad gira con un ángulo sólido de 20º a izquierda y derecha, según movimiento solar, optimizando así la captación de energía proveniente del astro rey.

La capacidad de producción energética de cada espejo es de 7.500 kW/día, para el diámetro de 100 metros.

Los materiales a utilizar en los puntos críticos son carburo de zirconio (CZr) y grafito, y las lentes de reflexión Fresnel.

Todos los elementos metálicos están protegidos ante la corrosión.

Los lugares óptimos de ubicación serían los lugares donde la radiación solar sea superior a 3,5 kW/día y media anual superior a 4,6 kW/día.

Nota importante

Esta energía, para ser transportada por cualquier territorio y no alterar el medioambiente, es condición necesaria y suficiente, utilizar el conductor de energía eléctrica, patentado y con expediente n° P200501210.

Descripción de los dibujos

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña como parte integrante de dicha descripción un juego de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra la sección longitudinal de un casquete esférico (1), con su fuste (2) y esferoide (3) situado en el extremo superior del fuste, y la representación de la incidencia de la radiación solar (4) en el foco (5), debido a la curvatura del material reflectante que recubre el casquete. Muestra, a su vez, dos de las cuatro torres (6) del sistema de sujeción y movimiento, con los cables tensores de acero (7) correspondientes, unidos al fuste y al casquete. En la parte inferior izquierda, bajo el casquete, se ubica la zona de turbinas y generadores (8), así como el crisol de evaporación de Silicio (17). Se observa que el conjunto descansa sobre un tanque (16) que contiene una disolución salina (MgCl_{2}) (18), apoyado en una rótula (20), situada en su centro, para que pueda girar hacia naciente y poniente. La solución salina hace que el peso de la estructura quede contrarestado con el empuje del agua. En el momento del giro, se abren unas válvulas (15) situadas en la estructura del casquete esférico, para controlar el empuje y que no se deforme la estructura

Figura 2.- Muestra la vista en planta del sistema (casquete esférico (1), fuste (2) y esferoide (3)), y la situación de las 4 torres metálicas (A, B, C y D), que sujetan y guían al sistema, mediante cables tensores de acero (7) y servomotores, para controlar su movimiento, optimizando, así, la captación de radiación solar al girar 20º hacia naciente y 20º hacia poniente.

Figura 3.- Muestra en detalle el esferoide, compuesto por una pantalla exterior de carburo de zirconio (9), recubierto interiormente de grafito (10). En su interior se sitúa la lente Fresnel (11), situada sobre el foco (5), encargada de concentrar y reflejar la energía solar. La energía concentrada de alta densidad (21) es enviada, a través del fuste (2), mediante el tubo de sílice (19), hasta el crisol de evaporación de
silicio.

Por el interior del serpentín intercambiador de tubos (12), circula el fluido transmisor a baja temperatura (13) y a alta temperatura (14), encargado de mover las turbinas. El hueco interior del esferoide contiene gas helio a baja presión.

Claims (5)

1. Sistema de transferencia de energía, consistente en rastreador solar compuesto por casquete esférico de 0 a 100 metros de diámetro, fuste de 0 a 100 metros de altura, esferoide y sistemas de sujeción y movimiento.

2. Sistema de transferencia de energía según reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el casquete esférico está recubierto interiormente de material altamente reflectante (desde vidrio hasta plata), con la particularidad de que este material reflectante posee la misma curvatura que el casquete, con lo que conseguimos, según el principio de reflexión, que la radiación captada del sol se concentre en un punto (foco).

3. Sistema de transferencia de energía según reivindicaciones anteriores, caracterizado por fuste compuesto por dos tubos concéntricos de acero de alta resistencia. En el espacio anular comprendido entre los dos tubos se colocan las conducciones de agua y vapor, separadas mecánicamente. En el espacio interior se coloca el tubo de sílice (cañón) destinado al paso de energía cuántica y electromagnética, concentrada y de alta densidad, dirigida al crisol de evaporación de silicio.

4. Sistema de transferencia de energía según reivindicaciones anteriores, caracterizado por esferoide compuesto por una pantalla exterior de carburo de zirconio y recubierto interiormente de grafito, el cual actúa como cuerpo negro, reflejando la energía absobida. En el interior de este esferoide se sitúa una lente Fresnel, ubicada sobre el foco.

Esta lente Fresnel concentra y refleja la energía cuántica y electromagnética, la cual es conducida, a través del tubo de sílice (cañón), por el interior del fuste, hasta el crisol de evaporación de silicio para la obtención de Silicio puro. El hueco interior del esferoide contiene gas helio a baja presión. La energía radiada por el grafito es absorbida por el fluido transmisor que circula por un serpentín intercambiador que recubre interiormente el esferoide. Dicho serpentín está unido a las conducciones de fluido a alta y baja temperatura, en su salida y entrada, respectivamente, ubicadas a través del fuste y que transportan el fluido hasta las turbinas para la producción de energía eléctrica, retornándolo al esferoide para su recalentamiento en un circuito cerrado.

5. Sistema de transferencia de energía según reivindicaciones anteriores, caracterizado por sistema de sujeción y movimiento, el cual permite el movimiento del conjunto del sistema, formado por paraboloide, fuste y esferoide. Este movimiento sigue la trayectoria solar y se realiza mediante tones, cables de acero y servomotores, controlados por central informatizada, lo que hace girar al sistema con un ángulo sólido de 20º hacia poniente y 20º hacia naciente, optimizando la captación de la energía solar.