ES2325975B2 - Colimador solar para enfoque de un colector cilindro-parabolico y procedimiento para orientar un colector cilindro-parabolico. - Google Patents

Abstract

Colimador solar para enfoque de un colector cilindro-parabólico y procedimiento para orientar un colector cilindro-parabólico.

Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico y procedimiento para orientar un colector (1) cilindro parabólico. El colimador asegura una precisión de enfoque del colector (1) hacia el sol determinada. El colimador tiene fotodiodos (4, 12, 6, 13,8, 15) dispuestos en una regleta (5) paralela al eje focal (2): un fotodiodo de anverso (4, 12) está colocado en una cara iluminada por el sol; un fotodiodo de reverso (8, 15) está colocado en una cara no iluminada por el sol; un fotodiodo encapsulado (6, 13) está colocado en una cara iluminada por el sol dentro de un receptáculo (7, 14). El procedimiento para orientar un colector (1) cilindro-parabólico verifica experimentalmente que la radiación solar recibida en el colector (1) cilindro-parabólico llega en dirección apropiada.

Description

Colimador solar para enfoque de un colector cilindro-parabólico y procedimiento para orientar un colector cilindro-parabólico.

Campo de la invención

La invención se encuadra en los aparatos de concentración de luz solar por medio de espejos cilindro-parabólicos. En la línea focal de estos espejos se ubica un tubo absorbedor de energía solar, en el caso de las aplicaciones térmicas, o una banda de células fotovoltaicas, en el caso de producción directa de electricidad, por efecto fotovoltaico.

En todo caso, e independientemente del dispositivo de conversión o captación de energía que se ubique en la línea focal, lo que resulta crítico para efectuar la concentración de la luz solar es que el espejo cilindro-parabólico esté bien enfocado al sol, lo cual significa que el sol (como punto imaginario, aunque su anchura visual no es puntual, sino de medio grado sexagesimal) esté en el plano imaginario constituido por extensión hacia el infinito del plano longitudinal de simetría del espejo, que a su vez contiene al eje focal.

Antecedentes de la invención

Los colectores cilindro-parabólicos se montan típicamente en la línea del meridiano, o configuración norte-sur (N-S) en la cual el eje focal coincide con el meridiano local. El colector gira en este caso desde su apertura óptica al Este, a la apertura hacia el Oeste, según avanza el día. Al pasar el sol por el mediodía local, estará en el sur (S) en las localizaciones del hemisferio Norte, y en el norte (N) en las del Sur.

Para enfocar los colectores basta tener un reloj local bien calibrado, para lo cual podría servir un reloj de sol bien graduado, pues su sombra marcaría el azimut local del sol, que serviría para enfocar los colectores. El enfoque se daría cuando el plano formado por la aguja vertical del reloj de sol y su sombra, coincidiera con el plano de simetría del colector. Esta coincidencia geométrica no es fácil de precisar por métodos científicos, aunque sirve para una colimación grosera hecha a ojo.

En el caso de usar relojes mecánicos o electrónicos, en función de la fecha dentro del año, cabe tener tablas que indican la posición del sol, y por tanto la orientación que hay que dar a los colectores (es decir, la inclinación de su plano de simetría).

Además del montaje anterior (y en función, por ejemplo, de la orografía del terreno y las bancadas horizontales que queda realizar) los colectores pueden disponerse en sentido del paralelo, de tal manera que la línea focal vaya de este a oeste (E-W). En este caso, la inclinación de los colectores no va, como en el montaje N-S, desde 90 grados sexagesimales hacia el Este, hasta 90 grados hacia el Oeste, sino desde la horizontal hacia el sur hasta la vertical o una pequeña caída hacia el norte. Esta última sólo se requiere hacia el final de la primavera y principio del verano (en el hemisferio Norte) y para las horas de poco después del amanecer a poco antes del atardecer, pero son horas de muy baja iluminación solar directa (por la atenuación atmosférica) por lo que puede decirse que en los montajes E-W, la inclinación del plano de simetría oscila, para el enfoque al sol, entre la horizontal hacia el sur y la vertical. En este caso, la variable de posición solar que sirve para efectuar el enfoque es la altura astronómica (elevación del Sol desde el horizonte local) lo cual también cabe determinarlo con un reloj acompasado al tiempo del emplazamiento.

Como antecedente especialmente relevante hay que señalar US 4,297,572, que usa así mismo fotodiodos dispuestos en una regleta dentro de un receptáculo, pero éste tiene características sustancialmente distintas en su caso, pues no usa la anchura y longitud radial del receptáculo como dimensiones esenciales para verificar la colimación del colector al sol, sino que su receptáculo es de gran apertura (de 60º sexagesimales, como puede verse en su figura 12) y la posición del sol, y la del colector respecto a él, se realiza geométricamente por medio de dos ranuras superiores por donde puede entrar la radiación solar (según se desprende de sus reivindicaciones y se muestra significativamente en la figura 13) aunque adicionalmente se realiza un tratamiento electrónico de las diversas señales fotovoltaicas generadas en la pluralidad de fotodiodos que aloja en su receptáculo.

Descripción de la invención

Como introducción a la descripción de la invención, se plantea el problema técnico a resolver.

En principio, la precisión actual de los datos astronómicos es tal que el enfoque basado en las coordenadas del emplazamiento y la hora diaria y el calendario, son suficientes para efectuar el enfoque. Sin embargo, de haber errores de cualquier tipo, que estén produciendo un enfoque no perfecto de un colector, la deficiencia no se observa directamente. En algunos casos puede inferirse que hay dicha deficiencia porque la energía obtenida sea menor que la esperada, o porque la energía absorbida en un colector sea inferior a la de colectores vecinos.

La invención aquí propuesta pretende resolver el problema de saber si un colector está en su posición óptima de enfoque, o podría obtener aún mejor captación de energía, enfocando mejor. De esa manera, aunque el enfoque primario se realizara por métodos cronológico-astronómicos, se podría certificar la buena precisión de dicho enfoque, o mejorarlo si cabe, mediante una medida experimental in-situ.

La invención se basa en determinar experimentalmente la intensidad de la radiación solar directa, medida en vatios por metro cuadrado (W/m^{2}) y comprobar que ésta es exactamente la que incide sobre el colector cilindro-parabólico en paralelo al plano de simetría, pues entonces la radiación reflejada por el espejo cilindro-parabólico se concentrará sobre el eje focal.

Para medir la radiación solar se usará un número de fotodiodos calibrados, de iguales medidas y prestaciones, en los diversos lugares del montaje que constituye la invención, haciendo falta tres fotodiodos como mínimo, aunque para evitar interferencias de sombras, en el montaje general se usan cinco.

Los fotodiodos van montados en una bandeja longitudinal o regleta situada no necesariamente sobre el eje focal, aunque en disposición paralela al mismo. Además, el plano de la regleta debe ser perpendicular al plano de simetría del colector. Uno de los fotodiodos no lleva interferencia ni sombreado ninguno, por lo que recibe toda la luz solar, tanto directa como difusa. Otro se coloca en sombra, para que el sol no le dé directamente, por lo que sólo recibe la radiación difusa. A estos efectos, se puede poner justo en la parte de debajo de la propia bandeja donde van los fotodiodos que sí deben recibir la radiación directa. Además del primero de los descritos, habrá otro que irá emplazado de forma semejante y paralela al primero, pero embebido entre dos pequeñas paredes semicirculares que son paralelas al plano de simetría del colector, y se asientan sobre la regleta. Como se verá con mayor claridad en la explicación de los dibujos adjuntos, cuando el fotodiodo embebido en el receptáculo de paredes paralelas dé la misma señal de intensidad de radiación recibida (en W/m^{2}) que el valor de la radiación directa, determinado éste experimentalmente como diferencia de las medidas de los otros dos fotodiodos, es que el enfoque es perfecto. Caso de no ser así, se sabrá en qué cantidad de radiación está afectando el desenfoque, y así mismo se podrá girar el colector para maximizar la radiación recibida.

Para aplicar la invención se habrá de partir de un fotodiodo tipo de características conocidas, como las representadas en la figura 1. Al aumentar la intensidad de luz recibida, la potencia suministrada se incrementa (aunque no linealmente) para lo cual el circuito del fotodiodo se cierra eléctricamente con una carga permanente resistiva, de modo que el producto de la diferencia de potencial por la intensidad proporciona una medida absolutamente fiable de la potencia, al ser la electricidad de corriente continua.

Es importante tener en cuenta que los fotodiodos pierden rendimiento de generación de electricidad cuando se calientan, por lo que habrá que registrar la temperatura de los mismos, por si las diferencias fueran significativas, y hubiera que efectuar las correcciones pertinentes, que se muestran genéricamente en la figura 1, al tener que inferir la intensidad I (W/m^{2}) a partir de la potencia medida, usando la curva de temperatura que corresponda.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 presenta, como ya se ha dicho, las curvas características del fotodiodo tipo usado en la invención.

En la figura 2 se muestra una vista superior de un colector cilindroparabólico (a la izquierda) mientras que a la derecha está el dispositivo objeto de la invención, en una vista asimismo superior. Los elementos que se ven en ella son los siguientes:

1.

Espejo cilindro-parabólico del colector.

2.

Eje focal del cilindro parabólico. El plano de simetría del espejo corresponde en este caso al plano que contiene a la línea focal y es perpendicular al plano del dibujo.

3.

Tubo absorbedor de la radiación, en las aplicaciones termosolares, o bandeja de ubicación de los fotodiodos (por la parte que mira al espejo) en las aplicaciones fotovoltaicas.

4.

Fotodiodos de captación de la radiación solar total.

5.

Regleta sobre la que se sitúan los fotodiodos 4. La regleta debe montarse en un plano perpendicular al plano de simetría, y debe estar en la misma dirección, o en paralelo, al eje focal 2.

6.

Fotodiodo igual a los fotodiodos 4, pero emplazado dentro de un receptáculo de paredes interiores negras (absorbentes de radiación) con abertura óptica a lo largo de todo el semicírculo que conforman las paredes del receptáculo.

7.

Paredes del receptáculo. Deben ser de un material de alta conductividad, para evacuar bien el calor, e interiormente deben ir pintadas de negro para tener una reflectividad prácticamente nula.

La figura 3, representa una ampliación detallada de la invención, en un alzado lateral a la izquierda, y en un perfil transversal a la derecha, y en ella se aprecian los elementos 4 a 7 de la figura anterior, más los siguientes.

8.

Fotodiodos iguales a los fotodiodos 4, pero ubicados en la parte baja de la bandeja 5, de tal manera que no incide sobre ellos la radiación directa del sol, pero sí la difusa.

9.

Estructura soporte del conjunto

10.

Larguero del armazón del colector, que debe ser paralelo a su eje focal.

11.

Cubierta transparente del receptáculo semicilíndrico, formado por las dos paredes 7, que asientan en la bandeja 5. La cubierta se ha de poner para evitar el ensuciamiento interior por polvo, que puede depositarse en esta cubierta, la cual se puede limpiar cuando convenga.

La figura 4 representa una ampliación aún mayor de los fotodiodos montados para la invención, que conviene tengan al menos tres facetas, para recibir la luz desde varías direcciones, pues el sol ocupará alturas y azimuts muy diferentes de un momento a otro. Tanto los fotodiodos 4, como el 6 y los 8, han de ser iguales en forma, tamaño, material y circuito resistivo. Los fotodiodos 4 han de estar ubicados paralelamente al fotodiodo 6. En muchas situaciones solares, ambos fotodiodos 4 recibirán sol sin sombra, por lo que sus lecturas de potencia serán iguales. En otros casos, alguno de ellos puede recibir sombra del propio receptáculo 7, y dará menor lectura, por lo que no se usará para el enfoque. Los fotodiodos 8 se pondrán en proximidad a los 4 correspondientes, pero por debajo de la bandeja 5. Todos los fotodiodos no encapsulados en el receptáculo, deben ir forrados con la misma cubierta transparente que recubre la abertura del receptáculo.

Es importante señalar una especificación constructiva del receptáculo en el que va embebido el fotodiodo 6. Dicho fotodiodo tendrá una anchura "a", que será igual al espacio existente entre las paredes semicirculares del receptáculo 7. Estas paredes tendrán un radio "R" que no debe elegirse a discreción, sino teniendo en cuenta su cometido. Para ello se ha de considerar que el sol es, desde nuestra visual, un disco con un arco diametral de 32 minutos sexagesimales, es decir 0,00931 radianes. Así pues, y teniendo en cuenta las tolerancias de montaje, la relación constructiva idónea entre la mencionada anchura "a" y el radio "R" de las paredes debe ser

a = 0,01 R

La invención se puede aplicar con mayores valores de la relación (a/R) aunque su precisión de enfoque decrecerá (lo cual puede ser aceptable si las tolerancias de fabricación y montaje de los espejos y el tubo no son pequeñas. Como valor máximo de esa relación se prescribe 0,033.

Las figuras 5, 6 y 7 corresponden a una simplificación de la invención para el caso de que el montaje de los colectores sea en eje N-S, es decir, según el meridiano local. En tal caso, y para el hemisferio Norte, las posiciones del sol cuando interesa un buen enfoque están en el lado sur, pues en el lado norte sólo 1 estarán a primeras horas del alba, y a última hora del día, sólo a finales de primavera y principios de verano, pero entonces su irradiación sobre los colectores será muy débil. En este montaje N-S, en vez de utilizar un receptáculo semicircular para instalar en su seno el fotodiodo de colimación, se puede usar un cuarto de circunferencia, cerrando con una pared negra el receptáculo por su cara norte. Eso es lo que se expone en la figura 5, donde se señala que el montaje del eje focal, 2, es N-S, y donde además se aprecian los nuevos elementos siguientes:

12.

Fotodiodo exento, sin sombras, que recibe luz solar directa y difusa.

13.

Fotodiodo ubicado en el interior del receptáculo de colimación, cuyas paredes han de ser paralelas al plano de simetría del espejo.

14.

Paredes del receptáculo, paralelas al plano de simetría del espejo, y pintadas interiormente de negro, para impedir la reflexión de la luz.

La figura 6 es una ampliación del dispositivo de la invención, mostrando en la parte izquierda el alzado lateral, y en la parte derecha el perfil transversal. Aparecen en la figura varios elementos constructivos ya presentados anteriormente como la bandeja longitudinal o regleta de ubicación de los fotodiodos, 5, que debe ser paralela al eje focal del colector y perpendicular al plano de simetría del colector, y el armazón 9 que la liga al larguero 10 de montaje. Otros elementos han sido introducidos en la figura anterior, como los fotodiodos 12 y 13, y las paredes, 14, del receptáculo donde se aloja el fotodiodo 13. Como elementos nuevos aparecen:

15.

Fotodiodo ubicado por debajo de la bandeja 5, que sólo recibe radiación difusa.

16.

Cubierta transparente del receptáculo, asentada sobre las paredes 14.

La figura 7 no introduce ningún elemento nuevo, sino que expone ampliadamente como se configuran los fotodiodos, que deben ser iguales entre sí. En este caso, no hay facetas del mismo apuntando a la cara norte, dada la configuración del montaje en este caso, presentado en la figura 5.

Descripción de una realización preferida de la invención

El colector cilindro-parabólico 1 se orienta para su enfoque según las técnicas habituales, que descansan en el conocimiento exacto (en realidad, con una precisión mejor que medio grado sexagesimal) de la posición del sol, por cronología astronómica. También cabe orientarlo aproximadamente por mera visual geométrica, con una alidada de visor atenuado.

Mediante la invención aquí propuesta, se puede verificar experimentalmente que la radiación solar recibida en el espejo (1), llega en la dirección apropiada, en paralelo al plano de simetría del espejo, para que sea concentrada sobre el eje focal (2). Para ello se determina el valor de la radiación directa del sol, en W/m^{2}, mediante la diferencia entre la medida del fotodiodo que recibe la radiación total, que es el fotodiodo (4) que no tenga sombras del propio receptáculo (7), y la medida del que recibe sólo difusa, que es el fotodiodo (8) próximo al anterior, pero por la cara opuesta. En esta determinación es fundamental tener en cuenta las temperaturas de los fotodiodos en cuestión, que se han de conocer mediante los termopares pegados a ellos. En cada caso, el valor de la radiación solar se ha de determinar a partir de la curva de temperatura correspondiente, en función de la potencia eléctrica generada, y medida, en el fotodiodo en cuestión. La diferencia de radiación así determinada es el valor de referencia, contra el cual se ha de comparar el valor de la medida del fotodiodo encapsulado (6) en el receptáculo (7) de paredes paralelas al plano de simetría del espejo, situado en la regleta de apoyo (5) de los fotodiodos. En esta última medida se ha de utilizar la curva correspondiente de las características de los fotodiodos, en función de la temperatura que mida el termopar pegado al centro del receptáculo. Cuando ambas medidas coincidan dentro de las tolerancias de la óptica geométrica del colector, la inclinación del espejo (1), que es la de su plano de simetría, será la correcta. Si no hay coincidencia, se ha de ir variando gradualmente la inclinación del colector, para encontrar la posición en la que se verifica la igualdad de valores de la radiación directa determinada por los dos procedimientos descritos, dentro de los márgenes de las tolerancias de las sensibilidades de los fotodiodos, y la tolerancia asociada a que el sol tiene un tamaño aparente, desde la Tierra, de 32 minutos de arco sexagesimal. Con este método de verificación experimentarse logra garantizar el correcto funcionamiento de los colectores, para maximizar la captación de energía solar.

Para efectuar el montaje, sobre una bandeja longitudinal o regleta rígida (5) se han de fijar los fotodiodos antedichos, tanto los que reciben la irradiación total, (4, 12) como los que sólo reciben la difusa (8, 15) y el que va a quedar encapsulado (6, 13) por el receptáculo de paredes paralelas (7, 14) al plano de simetría del colector. Para ello se utilizan fotodiodos cuyas curvas características de relación entre la irradiación recibida y la potencia eléctrica generada sobre un circuito resistivo dado, son conocidas en función de la temperatura. En el montaje general, dichos fotodiodos se ubican sobre la bandeja longitudinal o regleta (5) paralela al eje focal del colector (2), de tal modo que tres de ellos (los 4 y el 6) queden por la cara que va a ser iluminada por el sol, y dos (los 8) por su reverso; y encapsulando el intermedio de los tres primeros diodos (6) en el centro un receptáculo (7) de paredes planas paralelas al plano de simetría del colector, teniendo dichas paredes forma semicircular, y estando pintadas interiormente de negro, y quedando ubicado el fotodiodo (6) en el centro del receptáculo (7) asentado sobre la regleta (5).

Hay que precisar que el receptáculo (7, 14) de alojamiento del diodo (6, 13) que sólo ha de recibir la radiación solar directa, tiene una anchura interior igual a la de dicho fotodiodo, teniendo sus paredes paralelas semicirculares un radio entre 30 y 100 veces el valor de la anchura, correspondiendo la mayor precisión a la relación mayor, y estando la parte exterior de la apertura del receptáculo cubierta por un material transparente (11), para facilidad de limpieza y para impedir el ensuciamiento del interior del receptáculo; y estando los demás fotodiodos forrados con una cubierta del mismo material y espesor que la cubierta transparente del receptáculo; y teniendo que ser iguales entre sí, en tamaño, forma, material y circuito resistivo todos los fotodiodos (4, 6 y 8), que deben tener facetas o caras en número igual o superior a tres, cubriendo con sus caras los 180 grados sexagesimales de la semicircunferencia, y con unas dimensiones transversales y longitudinales similares a la anchura anteriormente dicha.

En los montajes de los colectores en disposición norte-sur, es decir, coincidiendo el eje focal del colector con el meridiano local, se puede sustituir el montaje general anteriormente descrito por un dispositivo con sólo tres fotodiodos (12, 13 y 15) y un receptáculo de sólo un cuadrante circunferencial (14), siguiendo éste las prescripciones de los párrafos anteriores en cuanto a color negro del interior de sus paredes y tamaño radial de las mismas, y estando orientado al sur en su apertura con la cubierta transparente (16) en los montajes del hemisferio Norte (y al norte en los del hemisferio Sur). Los diodos no encapsulados, 12 y 15, serán iguales en forma, tamaño, material y circuito resistivo que el encapsulado, 13, e irán forrados con la misma cubierta transparente que cubre la abertura del receptáculo 14. El procedimiento de colimación del colector al sol, es decir, de hallar la inclinación precisa del plano de simetría, es el mismo que el del montaje general.

En definitiva, para la resolución del problema identificado de asegurar experimentalmente la buena orientación de los colectores cilindro-parabólicos de concentración de la radiación solar, se ha ideado una invención que se materializa en un montaje general, o en un montaje simplificado para los colectores situados con el eje focal en dirección norte-sur, más un procedimiento de uso de estos montajes, que se expresa a continuación:

Para asegurar una precisión determinada de enfoque del colector (1) hacia el sol, se monta el colimador con una pluralidad de fotodiodos (4, 12, 6,13, 8, 15) cuyas curvas características de relación entre irradiación recibida y potencia eléctrica generada sobre un circuito resistivo dado, son conocidas en función de la temperatura. Los fotodiodos (4, 12, 6, 13, 8, 15) están dispuestos en una regleta (5) paralela al eje focal (2) del colector y en plano perpendicular al plano longitudinal de simetría del colector, siendo la disposición de los fotodiodos la siguiente:

-

fotodiodos de anverso (4, 12) colocados en la cara superior de la regleta, iluminada por el sol;

-

fotodiodos de reverso (8,15) colocados en la cara no iluminada por el sol;

-

un fotodiodo encapsulado (6, ó 13) colocado en la cara de la regleta (5) iluminada por el sol, dentro de un receptáculo (7, ó 14) que tiene paredes planas paralelas al plano longitudinal de simetría, teniendo dichas paredes forma de sector circular y un recubrimiento interno de reflectividad nula, y estando dichas paredes asentadas en pié sobre la regleta 5.

El receptáculo (7) tiene una anchura interior, a, igual a la del fotodiodo encapsulado (6, 13), teniendo las paredes un radio R comprendido entre 30 y 100 veces el valor de la anchura, 30a<R<100a.

La parte exterior de la apertura del receptáculo (7) está cubierta por un material transparente (11, 16), para facilidad de limpieza y para impedir un ensuciamiento del interior del receptáculo.

Los fotodiodos de anverso (4, 12) y los fotodiodos de reverso (8, 15) están forrados con la misma cubierta de un material transparente (11, 16) usada para cerrar la apertura del receptáculo (7, 14).

Los fotodiodos (4, 6, 8) son iguales entre sí en tamaño, forma, material y circuito resistivo, y tienen al menos tres facetas conformadas para cubrir 180 grados sexagesimales de una semicircunferencia; y tienen dimensiones transversales y longitudinales del orden de magnitud de la anchura interior, a.

Para el montaje simplificado en colectores con eje focal Norte-Sur, los fotodiodos (12, 13, 15) son iguales entre sí en tamaño, forma, material y circuito resistivo, y tienen al menos tres facetas conformadas para cubrir 90 grados sexagesimales de un cuarto de circunferencia; y tienen dimensiones transversales y longitudinales del orden de magnitud de la anchura interior, a.

Tanto los fotodiodos del anverso (4,12) como los fotodiodos del reverso (8, 15), están provistos de, un termopar o medidor de temperatura, pegado a él, habiendo otro termopar pegado a la parte central del receptáculo, dentro del cual se aloja el fotodiodo encapsulado (6,13).

En el procedimiento de colimación se registran las temperaturas de cada termopar, para utilizar en cada fotodiodo la curva característica de relación de potencia eléctrica generada respecto de radiación recibida, correspondiente a su temperatura.

En el montaje del colector (1) en disposición norte-sur, es decir, coincidiendo el eje focal (2) con el meridiano local, puede montarse la opción que comprende tres fotodiodos (12, 13 y 15), siendo uno de ellos de anverso (12), otro de reverso (15), y un fotodiodo encapsulado (13) en un receptáculo (14) de forma de cuadrante circunferencial.

En el caso del montaje simplificado Norte-Sur, la apertura con la cubierta transparente (16) está orientada:

al sur en montajes en el hemisferio Norte;

al norte en montajes en el hemisferio Sur.

El colimador anteriormente descrito se utiliza mediante un procedimiento para orientar un colector (1) cilindro-parabólico, verificando experimentalmente que la radiación solar recibida en el colector (1) cilindro-parabólico llega en dirección apropiada, paralela a su plano longitudinal de simetría, para que sea concentrada sobre el eje focal (2). Ello se verifica mediante las fases siguientes

a)

determinar el valor de la radiación directa del sol, mediante una diferencia entre la medida del fotodiodo de anverso (4, ó 12) configurado para recibir I radiación total, y la medida del fotodiodo de reverso (8, ó 15) que recibe sólo radiación difusa, siendo la diferencia el valor de referencia;

b)

determinar la medida del fotodiodo encapsulado (6, ó 13) y compararla con la del valor de referencia anterior, considerando que el colector está bien orientado si ambas medidas coinciden dentro de los márgenes de las tolerancias de las sensibilidades de los fotodiodos, y la tolerancia asociada a que el sol tiene un tamaño aparente, desde la Tierra, de 32 minutos de arco sexagesimal;

c)

en caso de no coincidencia, variar gradualmente la inclinación del colector (1) cilindro-parabólico hasta encontrar la posición en la que se verifica la igualdad del valor de referencia con el valor de medida del fotodiodo encapsulado (6, ó 13) dentro de los márgenes antedichos.

Claims (10)

1. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico, para asegurar una precisión determinada de enfoque del colector (1) hacia el sol, comprendiendo el colimador una pluralidad de fotodiodos (4, 12, 6, 13, 8, 15) cuyas curvas características de relación entre irradiación recibida y potencia eléctrica generada sobre un circuito resistivo dado, son conocidas en función de la temperatura, estando los fotodiodos (4, 12, 6, 13, 8, 15) dispuestos en una regleta (5) paralela al eje focal (2) del colector y en plano perpendicular al plano longitudinal de simetría del colector; caracterizado porque, la disposición de los fotodiodos es la siguiente:

-

fotodiodos de anverso (4, 12) colocados en la cara superior de la regleta, iluminada por el sol;

-

fotodiodos de reverso (8,15) colocados en la cara no iluminada por el sol;

-

un fotodiodo encapsulado (6, ó 13) colocado en la cara de la regleta (5) iluminada por el sol, dentro de un receptáculo (7, ó 14) que tiene paredes planas paralelas al plano longitudinal de simetría, teniendo dichas paredes forma de sector circular y un recubrimiento interno de reflectividad nula, y estando dichas paredes asentadas en pié sobre la regleta 5, teniendo el receptáculo (7) una anchura interior, a, igual a la del fotodiodo encapsulado (6, 13), y teniendo las paredes del receptáculo un radio R comprendido entre 30 y 100 veces el valor de su anchura interior a, 30a<R<100a.

2. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico según cualquiera de (a reivindicación 1, caracterizado porque la parte exterior de la apertura del receptáculo (7) está cubierta por un material transparente (11, 16), para facilidad de limpieza y para impedir un ensuciamiento del interior del receptáculo.

3. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque los fotodiodos de anverso (4, 12) y los fotodiodos de reverso (8, 15) están forrados con la misma cubierta de un material transparente (11, 16) usada para cerrar la apertura del receptáculo (7, 14).

4. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque los fotodiodos (4, 6, 8) son iguales entre si en tamaño, forma, material y circuito resistivo, y tienen al menos tres facetas conformadas para cubrir 180 grados sexagesimales de una semicircunferencia; y tienen dimensiones transversales y longitudinales del orden de magnitud de la anchura interior, a.

5. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque para el montaje simplificado en colectores con eje focal Norte-Sur, los fotodiodos (12, 13, 15) son iguales entre sí en tamaño, forma, material y circuito resistivo, y tienen al menos tres facetas conformadas para cubrir 90 grados sexagesimales de un cuarto de circunferencia; y tienen dimensiones transversales y longitudinales del orden de magnitud de la anchura interior, a.

6. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque tanto los fotodiodos del anverso (4,12) como los fotodiodos del reverso (8, 15), están provistos de un termopar o medidor de temperatura, pegado a él, habiendo otro termopar pegado a la parte central del receptáculo, dentro del cual se aloja el fotodiodo encapsulado (6,13).

7. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque en el procedimiento de colimación se registran las temperaturas de cada termopar, para utilizar en cada fotodiodo la curva característica de relación de potencia eléctrica generada respecto de radiación recibida, correspondiente a su temperatura.

8. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico según cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque en el montaje del colector (1) en disposición norte-sur, es decir, coincidiendo el eje focal (2) con el meridiano local, puede montarse la opción que comprende tres fotodiodos (12, 13 y 15), siendo uno de ellos de anverso (12), otro de reverso (15), y un fotodiodo encapsulado (13) en un receptáculo (14) de forma de cuadrante circunferencial.

9. Colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico según la reivindicación 8, caracterizado porque en el caso del montaje simplificado Norte-Sur, la apertura con la cubierta transparente (16) está orientada:

al sur en montajes en el hemisferio Norte;

al norte en montajes en el hemisferio Sur.

10. Procedimiento para orientar un colector (1) cilindro-parabólico verificando experimentalmente que la radiación solar recibida en el colector (1) cilindro-parabólico llega en dirección apropiada, paralela a su plano longitudinal de simetría, para que sea concentrada sobre el eje focal (2); lo cual se verifica mediante el colimador solar para enfoque de un colector (1) cilindro-parabólico de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque el procedimiento comprende:

a)

determinar el valor de la radiación directa del sol, mediante una diferencia entre la medida del fotodiodo de anverso (4, ó 12) configurado para recibir radiación total, y la medida del fotodiodo de reverso (8, ó 15) que recibe sólo radiación difusa, siendo la diferencia el valor de referencia;

b)

determinar la medida del fotodiodo encapsulado (6, ó 13) y compararla con la del valor de referencia anterior, considerando que el colector está bien orientado si ambas medidas coinciden dentro de los márgenes de las tolerancias de las sensibilidades de los fotodiodos, y la tolerancia asociada a que el sol tiene un tamaño aparente, desde la Tierra, de 32 minutos de arco sexagesimal;

c)

en caso de no coincidencia, variar gradualmente la inclinación del colector (1) cilindro-parabólico hasta encontrar la posición en la que se verifica la igualdad del valor de referencia con el valor de medida del fotodiodo encapsulado (6, ó 13) dentro de los márgenes antedichos.