ES2342780T3 - Modulo colector para la generacion de energia electrica y termica. - Google Patents
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Abstract
El invento trata de un módulo colector solar provisto de al menos un absorbedor anular (5,3) con celdas solares refrigeradas, de un espejo (1) y de un bastidor portante (4), caracterizado porque el espejo (1) conduce las irradiaciones hacia el absorbedor anular (5) con celdas solares, entrecruzándose el cono de radiación, desde el cual se reenvía la radiación del espejo no absorbida hacia un absorbedor central (3).
Description
Módulo colector para la generación de energía
eléctrica y térmica.
El presente invento trata de un módulo colector
solar acoplado a un mecanismo de orientación de dos ejes. Los
colectores están compuestos respectivamente de las unidades básicas,
espejo, absorbedor y bastidor portante con dispositivo que sujeta el
colector.
Colectores de la misma familia están descritos
detalladamente en la solicitud de registro de patente con el número
de referencia WO 2005/003644A (SCRUBEI MARIO). Según el modelo de
colector, la superficie absorbente está cubierta parcialmente ya sea
con una superficie selectiva térmica o parcialmente de manera
adicional con celdas solares. Las celdas solares son irradiadas por
los espejos con elevada intensidad de radiación y refrigeradas
mediante un intercambiador de calor por el que atraviesa un
líquido.
Otro posible modelo está descrito en la patente
US 5882434A (HORNE ET AL). En este caso se conduce la
radiación mediante un espejo semejante a una parábola hacia un
absorbedor anular predispuesto con celdas solares. El absorbedor
está equipado con un sistema refrigerante atravesado por un líquido
con la función de filtrar la radiación y de concentrar
adicionalmente la radiación hacia las celdas solares.
Otro modelo está descrito en la solicitud de
patente DE 19814617 A1 (UHRIG, WERNER). En este caso, el absorbedor
representa un módulo de celdas solar irradiado en la cara posterior
y refrigerado por aire, el cual está antepuesto a un sistema de
espejos con uno y dos desvíos.
Otro modelo está descrito en la solicitud de
patente DE 43 23 103 A1 (GEBHARDT KARIN). En este caso están
previstos en una variante de colector, dos espejos para irradiar un
absorbedor en forma de placas, un cono predispuesto para la
irradiación de la cara orientada al sol y un espejo en forma de
parábola dispuesto hacia atrás para irradiar la cara posterior.
En el caso ideal se aprovecha no sólo la energía
eléctrica, sino también la energía de calor que se produce. De
manera natural se refleja en los paneles solares aproximadamente 50%
de la radiación producida. Para conseguir un buen aprovechamiento
térmico en el caso de colectores con un elevado porcentaje de celdas
solares se debería conducir a otra superficie absorbente la
radiación reflejada de las celdas solares. La decisión sobre si se
deben emplear colectores térmicos con elevadas temperaturas según el
punto fuerte o colectores de celdas solares con aprovechamiento
híbrido es con frecuencia difícil y depende fundamentalmente del
futuro desarrollo en el sector solar.
La tarea fundamental del presente invento
consiste en prever colectores híbridos con aprovechamiento de la
radiación reflejada de las celdas solares para la generación
adicional de calor y electricidad. Además, se debe ofrecer la
posibilidad de poder reequipar fácilmente de manera modular,
colectores térmicos para convertirlos en colectores híbridos.
Esto se consigue según el invento conduciendo la
radiación reflejada sobre un absorbedor anular con celdas solares
refrigeradas, entrecruzándose el cono de radiación. La radiación no
absorbida reflejada en estas celdas solares es conducida a otro
absorbedor situado en el centro.
Se consigue un tipo de construcción modular
estando constructivamente separados el absorbedor anular, compuesto
por celdas solares y un cuerpo refrigerante, y el absorbedor
dispuesto en el centro (absorbedor central).
De manera ideal están conectados en serie
hidráulicamente el absorbedor anular y el absorbedor central, siendo
conducido el reflujo refrigerado al segmento superior del absorbedor
anular. A fin de mantener en lo posible baja la temperatura
refrigerante hacia las celdas solares el absorbedor anular está
térmicamente separado del absorbedor central esencialmente más
caliente. Para logra esto se presta disponer en el medio un anillo
de material sintético con baja capacidad de conducción térmica. De
modo ideal, el absorbedor central está construido como calota
externa, de modo que se puede capturar un elevado porcentaje de
radiación reflejante. Debido a la especial geometría del espejo con
el cono de radiación que se entrecruza según el invento no se
produce ninguna proyección de sombra hacia los paneles solares. Una
ventaja adicional es que el extremo final de espejo, siendo la
altura de espejo la misma, se mueve hacia el exterior, de modo que
el cono de espejo se torna algo más plano, originando de este modo
que llegue más radiación difusa a los absorbedores. Para captar
radiación difusa adicional y mantener reducidas las pérdidas por
errores de orientación se mueve hacia el exterior el extremo inicial
de espejo. De manera ideal se acondiciona el espacio libre con
celdas solares sin dispositivo refrigerante. Otro acondicionamiento
del absorbedor central con celdas solares es imaginable para el caso
en que se empleen celdas solares especiales, que pueden acoger el
espectro de radiación reflejado. En este caso está en primer plano
la generación de energía eléctrica, eventualmente no se aprovecha la
energía térmica, más bien se la debe considerar como gasto
refrigerante neto. Según el invento, con sólo no considerar el
absorbedor anular se puede producir un tipo de colector totalmente
nuevo principalmente para el uso térmico, empleando piezas
constructivas idénticas. En este caso el absorbedor central se
desplaza hacia arriba y se emplaza directamente en el cono de
radiación del cono de espejo. En el caso de requerimientos de
temperatura más elevados se presta cubrir el absorbedor central con
una cúpula de cristal. Según el requerimiento de temperatura se
puede evacuar el recinto interno o llenarlo con vidrio fino. Esto es
válido tanto para el colector térmico como para el colector
híbrido.
Otras características y detalles del presente
invento resultan de la siguiente descripción de figuras:
La figura 1 muestra una representación de un
hidrocolector seccionado. El absorbedor 5 compuesto por cuerpo
refrigerante 5_2 y módulo solar 5_1 es irradiado por un cono de
espejo 1. Un porcentaje de la radiación se absorbe en un absorbedor
anular con celdas solares refrigeradas, el porcentaje restante es
conducido al absorbedor central 3. El módulo solar está extendido
sobre el cuerpo refrigerante 5_2 hacia el exterior y se conecta en
el extremo a una junta de goma 8. El espejo 1 está alojado con
movilidad a través de uno o varios bulones 2_1, los cuales están
sujetos en el absorbedor anular 5. De este modo no están sometidos a
ninguna tensión debida a dilataciones térmicas. Tanto el absorbedor
anular 5 como el absorbedor central 3 están montados sobre un
bastidor portante 4. El bastidor portante 4 tiene la tarea de
separar térmicamente los absorbedores 2,3 y de garantizar la
conexión para el dispositivo de orientación. En el caso mostrado
aquí, el bastidor portante 4 está subdividido en las subunidades
bastidor portante 4_3, anillo de material sintético 4_2 y calota
interna 4_1. Es imaginable emplear una única unidad 4 de material
sintético al mismo tiempo con función portante y de aislamiento. La
figura 2 muestra una representación en sección de un colector
térmico no fatigado. Entre espejo y absorbedor está previsto un
anillo solar 6 plano, sin dispositivo refrigerante. El espejo 1 está
alojado de manera movible sobre tres o varios bulones, los cuales
están fijados sobre el bastidor portante 4. El absorbedor 3 está
cubierto por una cúpula de cristal 7. En el caso de temperaturas de
proceso elevadas, el absorbedor puede estar aislado térmicamente por
vacío en el interior de la cúpula de cristal. Para poder retener
durante un prolongado periodo de tiempo el vacío, se deben
considerar juntas correspondientes 9, 10 y un bastidor portante 4
antidifusión.
En todas las características representadas
esquemáticamente en las figuras se debe tener en cuenta que los
componentes individuales pueden estar fabricados en todas la
diversas variantes y materiales.
Claims (12)
1. El invento trata de un módulo colector solar
provisto de al menos un absorbedor anular (5,3) con celdas solares
refrigeradas, de un espejo (1) y de un bastidor portante (4),
caracterizado porque el espejo (1) conduce las irradiaciones
hacia el absorbedor anular (5) con celdas solares, entrecruzándose
el cono de radiación, desde el cual se reenvía la radiación del
espejo no absorbida hacia un absorbedor central (3).
2. Módulo colector según la reivindicación 1,
caracterizado porque el absorbedor anular (5) con celdas
solares refrigeradas y el absorbedor central (3) están separados
constructivamente.
3. Módulo colector según una de las
reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el absorbedor
central (3) está fabricado como calota externa.
4. Módulo colector según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el espejo (1)
está compuesto por segmentos individuales.
5. Módulo colector según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la superficie
absorbente del absorbedor central (3) está cubierta parcialmente de
manera térmica selectiva y parcialmente provista de celdas
solares.
6. Módulo colector según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el absorbedor
anular (5) está subdividido en las subunidades módulo solar (5_1) y
cuerpo refrigerante (5_2), estando el módulo solar (5_1) fabricado
por encima del cuerpo refrigerante hacia fuera, en forma de cono
plano y conectando al espejo (1) mediante una
junta (8).
junta (8).
7. Módulo colector según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el espejo (1)
está alojado sobre tres o varios bulones, los cuales están fijados,
ya sea sobre el cuerpo refrigerante (5_2) o sobre el bastidor
portante (4).
8. Módulo colector según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el absorbedor
anular (5) y el absorbedor central (3) están conectados en serie
hidráulicamente, siendo conducido el reflujo refrigerado hacia el
segmento superior del absorbedor anular (5).
9. Módulo colector según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el absorbedor
central (3) está cubierto por una cúpula de cristal (7), la cual es
retenida mediante una junta de goma (10) y sellada simultáneamente
contra impurezas.
10. Módulo colector según la reivindicación 9,
caracterizado porque adicionalmente a la junta de goma (10)
está prevista otra junta (9) para impedir la difusión de gas.
11. Módulo colector según una de las
reivindicaciones 1 a 10, siendo el absorbedor central (3) un
absorbedor térmico (3).
12. Módulo colector según una de las
reivindicaciones 1 a 10, estando el absorbedor central (3) provisto
de celdas solares.
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