ES2320402A1 - Colector de calor solar con concentrador directo por lente fresnel y proteccion por tubo de doble pared con vacio interior. - Google Patents
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- F24S23/30—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses
- F24S23/31—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with lenses having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
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Abstract
Colector de calor solar con concentrador directo por lente Fresnel y protección por tubo de doble pared con vacío interior. Se trata de un sistema formado por un colector de calor solar (1) para la producción de energía a partir de la radiación solar, consistente en una tubería de acero revestida de material absorbente de radiación solar, que está rodeada de sucesivos tubos de cristal de doble pared (2) en cuyo interior se ha producido el vacío, con juntas flexibles (6) en los extremos de los tubos para absorber sus dilataciones y garantizar la estanqueidad. Dispone de un concentrador directo formado por lentes Fresnel (8) en forma de placas longitudinales de generatriz circular, dotadas de un sistema de giro alrededor del colector para orientarse según el movimiento del sol (9). El conjunto está montado sobre una estructura (7) que lo soporta y permite el giro de las lentes.
Description
Colector de calor solar con concentrador directo
por lente Fresnel y protección por tubo de doble pared con vacío
interior.
La presente invención se refiere a un colector
de calor solar que es calentado por los haces de luz que pasan por
un concentrador directo de gran apertura basado en una lente
fresnel, que está dotada de un mecanismo de seguimiento solar. Para
evitar pérdidas térmicas, el colector está protegido por una camisa
transparente consistente en un tubo de doble pared en el que se ha
realizado el vacío en su interior. Se trata de una invención que
pertenece, dentro del área de la termotecnia, al campo de la
producción de energía a partir de la radiación solar.
El aprovechamiento de la energía solar como
fuente de energía es realizada por el hombre desde la antigüedad.
El sol emite una ingente cantidad de energía, una parte de la cual
llega a la Tierra en forma de luz y calor. Desde mediados del siglo
XX se vienen realizando investigaciones para intentar transformar
esa energía en electricidad: así se han desarrollado placas
fotovoltaicas que producen directamente electricidad cuando su
superficie es convenientemente activada por la luz, y distintos
tipos de colectores de calor que concentrando haces de luz sobre
una tubería que contiene un fluido logran alcanzar temperaturas
suficientes como para producir grandes cantidades de vapor de agua
que genera electricidad a través de una turbina, normalmente en un
ciclo de Rankine. Es sobre este último tipo de instalación sobre la
que versa la presente invención.
Dada la baja potencia específica por unidad de
superficie de la radiación solar, para aprovechar esta energía de
manera adecuada es necesario concentrar un gran número de haces de
luz sobre un mismo punto, lo que tradicionalmente se realiza por
medio de espejos orientados sobre un depósito o sobre una tubería a
modo de colector. En este caso la radiación es por concentración
indirecta, ya que para alcanzar su objetivo los rayos han de
rebotar previamente en el espejo.
Recientemente se han empezado a utilizar
concentradores directos planos basados en lentes tipo fresnel. Esta
lente lo que hace es desviar los haces de luz contra un punto o una
línea, consiguiendo un efecto idéntico al de los
espejos.
espejos.
Por otra parte, los colectores solares se suelen
fabricar de acero revestido de un material absorbente de radiación,
y para reducir las pérdidas térmicas se rodea de un tubo,
normalmente de cristal, en el que en ocasiones se practica el
vacío.
El estado de la técnica cuenta con distintos
sistemas patentados internacionalmente encaminados a optimizar la
concentración y aprovechamiento de energía solar en colectores de
calor para la producción de energía eléctrica, así como accesorios
y complementos que vienen reflejados en distintos epígrafes de la
Clasificación Internacional de Patentes.
Existen numerosas referencias de colectores
solares térmicos, recogidos principalmente en el epígrafe F24J2
(Utilización del calor solar, p. ej. colectores de calor solar).
Así, el título F24J 2/04 hace referencia a colectores de calor
solar con el fluido energético circulando a través del colector, el
F24J 2/05 a colectores rodeados de una envolvente transparente, el
F24J 2/06 recoge colectores con elementos de concentración, el F24J
2/08 los que tienen lentes como elementos de concentración, y el
F24J 2/38 los que comportan dispositivos de seguimiento.
En ninguna de estas fuentes consultadas ha
aparecido ningún colector de calor solar como el que se describe a
continuación ni ninguna solución para facilitar de forma efectiva
los problemas descritos.
La patente ES 2155798, "Sistema de aplicación
de lentes de fresnel, concentradoras de radiación solar, para la
producción de vapor de agua" plantea la utilización de lentes
fresnel planas y fijas sobre un bastidor para concentrar la
radiación solar sobre un conjunto de tuberías para obtener vapor de
agua. Al no estar dotada de seguidor solar, el aprovechamiento
energético de la instalación se ve bastante reducido, al igual que
por el hecho de que las tuberías no se encuentren aisladas, lo que
provoca pérdidas térmicas y altas temperaturas sobre la propia
lente, lo cual puede degradarla u obligar a estar fabricada en un
material más resistente y caro.
Existen diversas patentes que plantean
soluciones a colectores de calor solar para múltiples aplicaciones,
tanto domésticas como para aplicación en centrales industriales de
producción energética.
Otras patentes tienen por objeto tuberías de
doble pared con aplicaciones diversas, estando recogidos
principalmente en el epígrafe F16L9/133, así como juntas o empalmes
para dichos tubos, que tienen como epígrafe específico el
F16L37/00. De esta forma podemos presuponer que ciertas partes o
componentes de la presente invención se encuentren en el mercado,
pero no se ha detectado una configuración completa similar y con
los mismos usos en el campo descrito.
El análisis exhaustivo del estado de la técnica,
la vinculación a grupos europeos de I+D+i en áreas de producción de
energía eléctrica a partir de la radiación solar, así como una
importante actividad ingenieril y comercial en este campo, ha
facilitado la comprensión de la idoneidad de la utilización de la
lente fresnel en forma de placa longitudinal de generatriz circular
como concentrador directo de la luz del sol, y de la rentabilidad
del tubo de doble pared con vacío interior como elemento aislante,
así como la implementación de ambas innovaciones en una instalación
versátil.
La invención que se describe a continuación,
aunque simple en apariencia, se ha desarrollado tras numerosos
estudios y pruebas, y tras la comprensión de las posibilidades de
optimización de diversas soluciones previamente planteadas por
ellos mismos y por otros equipos de investigación.
El objetivo general pretendido con la presente
invención es el desarrollo de un dispositivo barato en su
instalación, que minimice las necesidades y gastos de
mantenimiento, que aproveche al máximo la radiación solar y que
resulte rápido y fácil de instalar en cualquier ubicación.
La invención que se propone para satisfacer los
objetivos planteados consiste en un dispositivo formado por un
colector o tubo de conducción del fluido térmico, adecuadamente
tratado para absorber la radiación solar, y que está rodeado por un
tubo de doble pared a modo de camisa protectora. Entre las dos
paredes del tubo se ha practicado el vacío para minimizar las
pérdidas térmicas. Para absorber las dilataciones de los tubos de
doble pared, así como para asegurar la estanqueidad, éstos tienen
en sus extremos juntas flexibles.
El sistema dispone de una lente fresnel que
actúa de concentrador directo. Está construida en forma de placa
longitudinal de generatriz circular, y se encuentra montada sobre
un sistema móvil que gira concéntrico al colector, a modo de
seguidor solar, que permite optimizar el aprovechamiento
energético.
Todo el conjunto está sujeto por una estructura
repartida a lo largo del colector, que soporta tanto el propio
colector, como el tubo de doble capa, además de permitir el giro de
la lente fresnel.
De manera adicional, el tubo de doble pared
puede sustituirse por dos tubos simples, montados de forma
concéntrica, entre los que se practique igualmente el vacío.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, se acompaña como parte integrante
de dicha descripción, un juego de dibujos donde, con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una configuración general del
sistema, consistente en un colector (1) rodeado longitudinalmente
de un tubo de doble pared (2), una lente fresnel longitudinal de
generatriz circular (8) y una estructura (7) en forma de arco que
da soporte al conjunto.
Figura 2.- Muestra un detalle de una sección del
colector de calor (1) con la unión de dos tubos de doble pared (2)
mediante una junta flexible (6). Entre la cara exterior del tubo
(3) y la interior (5) se ha realizado el vacío (4).
Figura 3.- Muestra en esquema el giro de la
lente fresnel (8) alrededor del colector (1) y del tubo de doble
pared (2) según va girando el sol (9).
A la vista de estas figuras puede observarse
cómo una configuración tipo cuenta con un colector de calor solar
(1) consistente en una tubería de acero revestida de material
absorbente de radiación solar se encuentra rodeado de sucesivos
tubos de cristal de doble pared (2) en cuyo interior se ha producido
el vacío, con juntas flexibles (6) en los extremos de los tubos
para absorber sus dilataciones.
Antes de llegar al colector atravesando el tubo
de doble pared, los rayos solares habrán sido orientados a través
de una lente fresnel (8) que hace las veces de concentrador
directo. Esta lente es una placa longitudinal de generatriz
circular dotada de un sistema de giro alrededor del colector de modo
que puede orientarse para seguir el movimiento del sol (9) y así
optimizar el aprovechamiento energético.
Todo el conjunto está montado sobre unos arcos
(7) estructurales que soportan el conjunto y permiten el giro de
las lentes a su alrededor.
Claims (2)
1. Colector de calor solar con concentrador
directo por lente fresnel y protección por tubo de doble pared con
vacío interior, caracterizado por el uso de un concentrador
solar formado por una lente fresnel longitudinal de generatriz
circular (8) montada sobre un sistema móvil (7) de seguimiento solar
que le permite en todo momento concentrar la energía del sol sobre
un colector (1) dispuesto en el interior de uno o dos tubos de pared
simple y concéntricos, entre los que se haya practicado el vacío, o
preferentemente en el interior de un tubo de doble pared (2), entre
cuyas paredes se ha practicado igualmente el vacío.
2. Colector de calor solar con concentrador
directo por lente fresnel y protección por tubo de doble pared con
vacío interior como el descrito en las reivindicación 1,
caracterizado además porque entre los tubos de doble pared
(2) se encuentran juntas flexibles (6) que absorben las dilataciones
y garantizan la estanqueidad del conjunto.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200801127A ES2320402A1 (es) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Colector de calor solar con concentrador directo por lente fresnel y proteccion por tubo de doble pared con vacio interior. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200801127A ES2320402A1 (es) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Colector de calor solar con concentrador directo por lente fresnel y proteccion por tubo de doble pared con vacio interior. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2320402A1 true ES2320402A1 (es) | 2009-05-21 |
Family
ID=40719128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200801127A Pending ES2320402A1 (es) | 2008-04-18 | 2008-04-18 | Colector de calor solar con concentrador directo por lente fresnel y proteccion por tubo de doble pared con vacio interior. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2320402A1 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GR20160100647A (el) * | 2016-12-30 | 2018-10-12 | Αναστασιος Ευστρατιου Βαρδαξογλου | Νεου τυπου ηλιακο θερμικο συστημα |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4010732A (en) * | 1974-06-15 | 1977-03-08 | Agency Of Industrial Science & Technology | Multi-stage system for accumulation of heat from solar radiant energy |
| US4026273A (en) * | 1976-03-08 | 1977-05-31 | University Of Kentucky Research Foundation | Solar fluid heater with electromagnetic radiation trap |
| AU531184B2 (en) * | 1979-03-28 | 1983-08-11 | Robert Joseph Aresty | Solar energy collectors |
| US20050011513A1 (en) * | 2003-07-17 | 2005-01-20 | Johnson Neldon P. | Solar energy collector |
| CN1928457A (zh) * | 2005-09-05 | 2007-03-14 | 徐宝安 | 一种太阳真空换能集热管 |
-
2008
- 2008-04-18 ES ES200801127A patent/ES2320402A1/es active Pending
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|---|---|---|---|---|
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090521 Kind code of ref document: A1 |
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Effective date: 20100706 |