ES2334962B1 - Dispositivo de generacion de energia solar por concentracion con elemento optico de fresnel. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de generación de energía solar por
concentración con elemento óptico de Fresnel.
La invención se refiere a un dispositivo (1) de
generación de energía solar por concentración con elemento óptico de
Fresnel (2) prismático con colector lineal (3), cuya estructura de
soporte comprende dos placas (4, 5) paralelas unidas un primer (6),
un segundo (7) y un tercer perfil (8) provistos cada uno de un
alojamiento longitudinal, y dispuestos de modo que el primero (6) y
el segundo (7) constituyen dos marcos laterales de la lente y el
tercero (8) constituye el soporte del colector lineal (3),
comprendiendo dichas placas sendas ranuras (9, 10) de encaje de los
otros dos lados del elemento óptico de Fresnel (2), de modo que
mantienen la curvatura del elemento óptico, lográndose una gran
simplicidad estructural y un montaje y desmontaje versátil y
rápido.
Description
Dispositivo de generación de energía solar por
concentración con elemento óptico de Fresnel.
La presente invención se refiere a un
dispositivo de generación de energía solar por concentración con
elemento óptico de Fresnel, de refracción o de reflexión, de gran
simplicidad estructural y de montaje y desmontaje versátil y
rápido.
Es conocida la utilización de lentes o
reflectores de Fresnel lineales para la concentración de la energía
solar, por ejemplo a través de la patente ES473357, en la que se
describe una lente prismática para su uso en colectores solares que
reduce al mínimo la distancia focal, y por lo tanto la profundidad
total de las unidades, y consecuentemente los materiales necesarios
para la estructura de soporte.
En general, se emplean lentes planas obtenidas
por prensado, procedimiento que proporciona bordes afilados y un
buen acabado superficial, y por lo tanto, una buena transmisión,
pero todo ello a expensas de obtener una lente plana que implica
longitudes focales elevadas.
Una forma de reducir la distancia focal para
aumentar la compacidad es emplear procedimientos de fabricación que
suministran lentes laminares curvadas, aunque lamentablemente,
estos procedimientos resultan actualmente muy costosos.
Por otro lado, son usuales en el sector las
estructuras de soporte de lentes y colectores complejas, de
complicado montaje y fabricación, que suponen costes elevados tanto
en la fabricación, el montaje y asimismo en las operaciones
posteriores de ajuste, y de mantenimiento, en especial las
operaciones de sustitución de elementos ópticos.
Por lo tanto, es evidente la necesidad de
disponer de estructuras de soporte que dé solución a los
inconvenientes mencionados.
La invención resuelve los problemas mencionados
proponiendo un dispositivo de generación de energía solar por
concentración con elemento óptico de Fresnel prismático y provisto
de un colector lineal dispuesto en el foco lineal del elemento
óptico de Fresnel, que se caracteriza por el hecho de que la
estructura de soporte comprende dos placas paralelas unidas por al
menos un primer, un segundo y un tercer perfil provistos cada uno
de un alojamiento longitudinal paralelos entre sí y perpendiculares
a las placas, y dispuestos de modo que el primero y el segundo
constituyen los dos marcos laterales de la lente según la dirección
longitudinal del elemento óptico de Fresnel y el tercero constituye
el soporte del colector lineal, y por el hecho de que dichas placas
comprenden sendas ranuras de encaje de los otros dos lados del
elemento óptico de Fresnel, de modo que mantienen una curvatura
determinada del elemento óptico de Fresnel cuando este está
dispuesto en la estructura.
Esta estructura permite una utilización óptima
de las lentes planas de Fresnel al unificar la operación de
curvado de la lente y las operaciones de transporte, ensamblado e
instalación, minimizando los costes y haciéndolas viables
económicamente.
Además, posibilita una fácil y rápida
sustitución de cualquiera de los elementos funcionales, ya sea el
elemento óptico de Fresnel o el colector lineal.
Por otro lado, la estructura obtenida presenta
poca resistencia al viento, con lo cual es poco sensible a la acción
del viento.
Preferentemente, las placas tienen una forma
aproximada de triángulo con los vértices redondeados, forma justa y
necesaria para soportar las dos partes principales, es decir una
amplia en la que está dispuesta la ranura para el elemento óptico
concentrador de Fresnel y otra parte estrecha suficiente para el
soporte de los extremos del perfil destinado al colector.
Ventajosamente, el tercer perfil es un perfil en
"U" en cuya concavidad se aloja el colector, de modo que se
aprovecha la forma del perfil para dos funciones, una estructural
debido al buen comportamiento a flexión de los perfiles o vigas de
este tipo, y otra de soporte y alojamiento del colector.
Preferentemente, los perfiles y dichas placas
son metálicas o de plástico.
Ventajosamente, las ranuras se obtienen por
vaciado mediante técnica de corte por control numérico, ya sea al
láser o al oxicorte, técnicas que permiten una precisión suficiente
para dar la forma deseada al elemento concentrador de Fresnel.
\newpage
Más preferentemente, el elemento óptico de
Fresnel es una lente de Fresnel de refracción o una superficie de
Fresnel reflectora. En el primer caso, la lente se encontrará
interpuesta entre el foco de radiación (es decir el Sol) y el
colector, y en el segundo caso, será el colector el que quede
interpuesto. De este modo, la misma estructura se puede emplear
para los dos tipos de dispositivos de generación de energía solar
sin necesidad de realizar ninguna modificación.
Más ventajosamente, las placas comprenden unas
aberturas en la parte central, de modo que la placa resultante
presenta dos brazos laterales unidos por unos travesaños
transversales, reduciéndose su peso y mejorando su
manejabilidad.
Más preferentemente, el colector solar es
térmico, fotovoltaico y/o térmico y fotovoltaico.
Más ventajosamente, dicho tercer perfil es un
perfil en "U" cuyos laterales se extienden longitudinalmente
para constituir dos pestañas destinadas a encajarse en dos
aberturas situadas en correspondencia en dichas placas, siendo
dichas aberturas de longitud mayor a la anchura de dichas pestañas
para ajustar la distancia del perfil al elemento óptico de Fresnel,
y por lo tanto situar en el foco de la lente el colector solar.
Asimismo, la invención se refiere a un
procedimiento de montaje de un dispositivo de generación de energía
solar por concentración con elemento óptico de Fresnel prismático y
provisto de un colector lineal dispuesto en el foco lineal de la
lente, que se caracteriza por el hecho de que comprende las etapas
de:
- -
- obtener dos placas metálicas o plásticas paralelas provistas de sendas ranuras de encaje el elemento óptico de Fresnel,
- -
- unir las placas metálicas o plásticas mediante al menos un primer, un segundo y un tercer perfil provistos cada uno de un alojamiento longitudinal paralelos entre sí y perpendiculares a las placas, de modo que las placas quedan paralelas y quedando dispuestos el primero y el segundo de los perfiles con sus extremos dispuestos a proximidad de los extremos de las ranuras y con los alojamientos dispuestos para que se encajen en su interior los lados del elemento óptico de Fresnel y constituyan sus dos marcos laterales según su dirección longitudinal cuando este se inserte por las ranuras y el tercero dispuesto de modo que constituye el soporte del colector lineal,
- -
- introducir por una de las ranuras el elemento óptico de Fresnel, de modo que este adopte la curvatura de la ranura hasta que ambos extremos queden alojados en las ranuras,
- -
- unir con adhesivo flexible, preferentemente silicona, los cantos del elemento óptico de Fresnel a las dos ranuras y al primer y al segundo perfil,
- -
- y finalmente disponer el colector solar en el alojamiento del tercer perfil.
Por lo tanto, el procedimiento de la invención
resuelve los problemas de la técnica mencionados en los
antecedentes con un procedimiento de montaje muy sencillo y
fiable.
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto
se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo
a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico
de realización del dispositivo de la invención.
La figura 1 es una vista en perspectiva en
despiece del dispositivo objeto de la invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva del
dispositivo objeto con lente de Fresnel de la invención cuando está
montado.
La figura 3 es una vista en perspectiva en la
que se aprecian los diferentes elementos que componen el
dispositivo.
La figura 4 es una vista en perspectiva de un
dispositivo de la invención que emplea un elemento óptico de
Fresnel de reflexión.
Tal como se aprecia en las figuras 1 y 2, según
una realización preferida, la invención se refiere a un dispositivo
de generación de energía solar por concentración con elemento
óptico de Fresnel 2 prismático y provisto de un colector lineal 3
dispuesto en el foco lineal del elemento óptico de Fresnel 2.
Este se caracteriza por el hecho de que la
estructura de soporte comprende dos placas 4, 5 paralelas unidas
por al menos un primer 6, un segundo 7 y un tercer perfil 8
provistos cada uno de un alojamiento longitudinal paralelos entre
sí y perpendiculares a las placas, y dispuestos de modo que el
primero 6 y el segundo 7 constituyen los dos marcos laterales de la
lente según la dirección longitudinal del elemento óptico de
Fresnel 2 y el tercero 8 constituye el soporte del colector lineal
3, y por el hecho de que dichas placas comprenden sendas ranuras 9,
10 de encaje de los otros dos lados del elemento óptico de Fresnel
2, de modo que mantienen una curvatura determinada elemento óptico
de Fresnel cuando este está dispuesto en la estructura.
Las principales características de la invención
son su simplicidad y robustez estructural, su poca resistencia al
viento y muy especialmente que permite realizar la operación de
curvado de la lente durante el montaje. Asimismo, permite montar y
desmontar muy fácilmente los elementos del dispositivo, y muy
especialmente la lente y el colector, ya sea para operaciones de
mantenimiento y limpieza como para operaciones de recambio.
Por otro lado, según una realización preferida,
las placas 4 y 5 tienen una forma aproximada de triángulo con los
vértices redondeados, en especial con su parte central semejante a
una raqueta de tenis.
Para ofrecer un buen soporte al colector, el
mencionado tercer perfil 8 es un perfil en "U" en cuya
concavidad se aloja el colector 3. Los extremos de dicho perfil
están desprovistos de alma, de modo que el perfil acaba en dos
pestañas paralelas, que facilitan su fijación en las placas 4 y 5,
en especial gracias a dos ranuras correspondientes practicadas en
dichas placas. Estas ranuras están concebidas con una altura
ligeramente mayor que la altura de las mencionadas pestañas
paralelas, entendiéndose estas alturas como dirigidas en la
dirección general de los rayos. Esto permite un ajuste de la
distancia del soporte del colector (y por lo tanto del propio
colector) a la lente, de modo que una vez montado, se puede
optimizar el posicionamiento del colector respecto a la lente y por
lo tanto el rendimiento energético.
Por lo que respecta al material empleado para
las distintas piezas de soporte, estas son preferentemente
metálicas, aunque también pueden ser de otros materiales que
ofrezcan una resistencia suficiente para su función, como por
ejemplo plástico o bien materiales composite.
El óptimo posicionamiento y curvado de la lente
en la estructura se logra con un control preciso de la forma de
las ranuras durante el proceso de fabricación de las placas 4 y 5,
en especial realizando dichas ranuras por vaciado mediante técnica
de corte por control numérico, ya sea al láser o al oxicorte.
También podrá apreciarse que la estructura de la
invención puede utilizarse tanto como soporte para una óptica de
refracción como para una de reflexión, siendo para ello únicamente
necesario sustituir una lente por un espejo de tipo Fresnel, tal
como se aprecia en la figura 4.
Tal como se aprecia en las figuras, las placas
comprenden unas aberturas 11 en la parte central, de modo que la
placa resultante presenta dos brazos laterales unidos por unos
travesaños transversales, resultando en una forma aproximada de
soporte de raqueta de tenis.
Al tratarse de un dispositivo de generación de
energía solar por concentración, se puede emplear como sistema
fotovoltaico, térmico o híbrido. Sin embargo, con la tecnología
actual, su aplicación óptima se encuentra con generación combinada
de energía fotovoltaica y térmica, aprovechando la energía térmica
extraída por un fluido caloportador de las células fotovoltaicas,
para aumentar el rendimiento de estas.
La invención permite un procedimiento de montaje
de un dispositivo 1 extremadamente simple.
Concretamente, el procedimiento de montaje del
comprende las etapas de:
- -
- obtener dos placas metálicas o plásticas 4, 5 paralelas provistas de sendas ranuras 9, 10 de encaje el elemento óptico de Fresnel 2,
- -
- unir las placas metálicas o plásticas 4, 5 mediante al menos un primer 6, un segundo 7 y un tercer perfil 8 provistos cada uno de un alojamiento longitudinal paralelos entre sí y perpendiculares a las placas, de modo que las placas quedan paralelas y quedando dispuestos el primero 6 y el segundo 7 de los perfiles con sus extremos dispuestos a proximidad de los extremos de las ranuras y con los alojamientos dispuestos para que se encajen en su interior los lados del elemento óptico de Fresnel y constituyan sus dos marcos laterales según su dirección longitudinal 2 cuando este se inserte por las ranuras y el tercero 8 dispuesto de modo que constituye el soporte del colector lineal 3,
- -
- introducir por una de las ranuras 9, 10 el elemento óptico de Fresnel, de modo que este adopte la curvatura de la ranura hasta que ambos extremos queden alojados en las ranuras,
- -
- unir con adhesivo flexible, preferentemente silicona, los cantos del elemento óptico de Fresnel a las dos ranuras y al primer y al segundo perfil,
y finalmente disponer el colector solar en el
alojamiento del tercer perfil 8.
Este procedimiento hace innecesario el uso de
ningún aparato de medición para asegurar el correcto
posicionamiento del elemento concentrador respecto del elemento
absorbedor.
Asimismo, se puede apreciar, especialmente en la
figura 3, que el las piezas que componen el dispositivo se pueden
empaquetar y expedir muy fácilmente debido a la forma
aproximadamente plana y laminar de las piezas sueltas, reduciéndose
por lo tanto los costes tanto en el transporte, el ensamblaje, y el
mantenimiento.
Claims (10)
1. Dispositivo (1) de generación de energía
solar por concentración con elemento óptico de Fresnel (2)
prismático y provisto de un colector lineal (3) dispuesto en el
foco lineal del elemento óptico de Fresnel (2),
caracterizado por el hecho de que la estructura de soporte
comprende dos placas (4, 5) paralelas unidas por al menos un primer
(6), un segundo (7) y un tercer perfil (8) provistos cada uno de un
alojamiento longitudinal paralelos entre sí y perpendiculares a las
placas, y dispuestos de modo que el primero (6) y el segundo (7)
constituyen los dos marcos laterales de la lente según la dirección
longitudinal del elemento óptico de Fresnel (2) y el tercero (8)
constituye el soporte del colector lineal (3), y por el hecho de
que dichas placas comprenden sendas ranuras (9, 10) de encaje de
los otros dos lados del elemento óptico de Fresnel (2), de modo que
mantienen una curvatura determinada del elemento óptico de Fresnel
cuando este está dispuesto en la estructura.
2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dichas placas tienen una
forma aproximada de triángulo con los vértices redondeados.
3. Dispositivo (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho tercer perfil (8) es
un perfil en "U" en cuya concavidad se aloja el colector
(3).
4. Dispositivo (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dichos perfiles y dichas
placas son metálicas o de plástico.
5. Dispositivo (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dichas ranuras (9, 10) se
obtienen por vaciado mediante técnica de corte por 5 control
numérico, ya sea al láser o al oxicorte.
6. Dispositivo (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el elemento óptico de
Fresnel es una lente de Fresnel de refracción o una superficie de
Fresnel reflectora.
7. Dispositivo (1) según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que dichas placas comprenden
unas aberturas (11) en la parte central, de modo que la placa
resultante presenta dos brazos laterales unidos por unos travesaños
transversales.
8. Dispositivo (1) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicho colector solar es térmico, fotovoltaico y/o térmico y
fotovoltaico.
9. Dispositivo (1) según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho tercer perfil es un
perfil en "U" cuyos laterales se extienden longitudinalmente
para constituir dos pestañas destinadas a encajarse en dos
aberturas situadas en correspondencia en dichas placas, siendo
dichas aberturas de longitud mayor a la anchura de dichas pestañas
para ajustar la distancia del perfil al elemento óptico de Fresnel,
y por lo tanto situar en el foco de la lente el colector solar.
10. Procedimiento de montaje de un dispositivo
(1) de generación de energía solar por concentración con elemento
óptico de Fresnel (2) prismático y provisto de un colector lineal
(3) dispuesto en el foco lineal de la lente, caracterizado
por el hecho de que comprende las etapas de:
- -
- obtener dos placas metálicas o plásticas (4, 5) paralelas provistas de sendas ranuras (9, 10) de encaje el elemento óptico de Fresnel (2),
- -
- unir las placas metálicas o plásticas (4, 5) mediante al menos un primer (6), un segundo (7) y un tercer perfil (8) provistos cada uno de un alojamiento longitudinal paralelos entre sí y perpendiculares a las placas, de modo que las placas quedan paralelas y quedando dispuestos el primero (6) y el segundo (7) de los perfiles con sus extremos dispuestos a proximidad de los extremos de las ranuras y con los alojamientos dispuestos para que se encajen en su interior los lados del elemento óptico de Fresnel y constituyan sus dos marcos laterales según su dirección longitudinal (2) cuando este se inserte por las ranuras y el tercero (8) dispuesto de modo que constituye el soporte del colector lineal (3),
- -
- introducir por una de las ranuras (9, 10) el elemento óptico de Fresnel, de modo que este adopte la curvatura de la ranura hasta que ambos extremos queden alojados en las ranuras,
- -
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ES2334962A1 ES2334962A1 (es) | 2010-03-17 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US4069812A (en) * | 1976-12-20 | 1978-01-24 | E-Systems, Inc. | Solar concentrator and energy collection system |
US5255666A (en) * | 1988-10-13 | 1993-10-26 | Curchod Donald B | Solar electric conversion unit and system |
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2008
- 2008-07-16 ES ES200802110A patent/ES2334962B1/es not_active Withdrawn - After Issue
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Date of ref document: 20100317 Kind code of ref document: A1 |
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FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20110801 |