ES2344287B1 - Captador de energia solar termica y fotovoltaica concentrada. - Google Patents
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Abstract
Captador de energía solar térmica y fotovoltaica
concentrada cuyo objeto es la captura simultánea de energía solar
térmica y fotovoltaica contenida en el espectro solar, por medio de
un conjunto compuesto por dos módulos, en donde el primero consiste
en un intercambiador térmico que captura la energía térmica del
espectro solar, y el segundo en un módulo fotovoltaico que captura
la energía luminosa contenida en el espectro solar. El módulo
captador de la energía térmica es transparente a la luz y por tanto
permite el paso de la energía del espectro solar perteneciente a la
banda visible, con lo que la energía fotovoltaica contenida en la
banda visible del espectro es capturada por el módulo fotovoltaico
después de atravesar el módulo de captación térmica.
Description
Captador de energía solar térmica y fotovoltaica
concentrada.
El objeto del "Captador de energía solar
térmica y fotovoltaica concentrada" es la captura simultánea de
energía solar térmica y fotovoltaica contenida en el espectro solar,
por medio de un conjunto compuesto por dos módulos, en donde el
primero se caracteriza por capturar la energía térmica del espectro
solar, mientras que el segundo se caracteriza por capturar la
energía luminosa contenida en el espectro solar susceptible de
producir energía fotovoltaica. El módulo captador de la energía
térmica es transparente a la luz y por tanto permite el paso de la
energía del espectro solar perteneciente a la banda visible, con lo
que la energía fotovoltaica contenida en la banda visible del
espectro es capturada después de atravesar el módulo de captación
térmica.
La energía térmica queda retenida en el primer
módulo atravesado por el haz de rayos solares concentrados, mientras
que la energía luminosa queda retenida en el módulo foto voltaico
adyacente al primero. La energía térmica no alcanza el módulo foto
voltaico porque ha sido capturada por un fluido transparente gaseoso
o líquido que circula por el módulo transparente destinado a la
captación de energía térmica. Con la innovación propuesta se
incrementa la eficiencia del proceso de captura de la energía
solar.
Como resultado de un minucioso rastreo sobre el
estado de la tecnología relacionada con los diferentes tipos de
captura de energía solar concentrada, se distinguen dos grupos:
(a) Concentradores destinados exclusivamente a
la captura de energía solar térmica.
(b) Concentradores de captura exclusiva de
energía solar fotovoltaica.
\vskip1.000000\baselineskip
Entre los concentradores de energía térmica se
halla una familia de modelos que se distinguen por la intensidad de
concentración y las aplicaciones de la energía térmica, operando con
temperaturas que superan los mil grados Celsius.
Entre los concentradores de energía fotovoltaica
solar se hallan las aplicaciones de uso individual y aquellas
constituidas por baterías de módulos a gran escala, alcanzando en la
actualidad índices de concentración de unos 250 soles.
Entre los modelos patentados más destacables del
estado de la tecnología relacionada con la captación y el
aprovechamiento de la energía solar, se hallan los siguientes:
Concentrador solar
cilíndrico-parabólico con superficie reflectora
pretensada.
ES2116911, IPC: F24J2/14
\vskip1.000000\baselineskip
Concentrador solar parabólico formado por lentes
segmentadas.
ES2161646, IPC: F24J2/10; F24J2/12 (+1)
\vskip1.000000\baselineskip
Módulo orientable concentrador de radiación
solar sobre receptor estático.
ES2155403, IPC: F24J2/54
\vskip1.000000\baselineskip
Plataforma para el aprovechamiento de la energía
solar.
OEPM:e91908601
\vskip1.000000\baselineskip
Concentrador solar parabólico formado por lentes
segmentadas.
OEPM: p200001207
\vskip1.000000\baselineskip
Módulo de energía solar.
ES 2 229 950 A1
\vskip1.000000\baselineskip
Películas fotovoltaicas heterolaminares.
ES 2 238 170 A1
\vskip1.000000\baselineskip
Sistemas de captación de energía solar.
ES 2 277 806 T1
\vskip1.000000\baselineskip
Procedimiento de depósito de una capa de óxido
sobre sustrato y célula fotovoltaica usando dicho sustrato.
ES 2 274 069 T3
\vskip1.000000\baselineskip
En el estado actual de la tecnología no se
conocen concentradores mixtos de energía solar, es decir
concentradores en los que se capture la energía térmica y
fotovoltaica simultáneamente.
\vskip1.000000\baselineskip
Para iniciar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integral de la misma, un juego de figuras en
el que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo
siguiente:
Figura 1. Aspecto del concentrador parabólico
y los módulos de captura simultánea de energía térmica y
fotovoltaica.
- 1.
- Haz de energía solar incidente
- 2.
- Haz de energía solar reflejada
- 3.
- Concentrador parabólico de energía solar
- 4.
- Módulo de captación de energía solar térmica concentrada
- 5.
- Módulo de captación de energía solar fotovoltaica concentrada
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 2. Módulo captador de energía solar
térmica y fotovoltaica concentrada de pocos pasos para líquido
(agua)
- 2.
- Haz de energía solar reflejada
- 4.
- Módulo de captación de energía solar térmica concentrada
- 5.
- Módulo de captación de energía solar fotovoltaica concentrada
- 10.
- Placas transparentes de vidrio para delimitar los pasos en zig-zag y guiar el fluido a calentar
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 3. Módulo captador de energía solar
térmica y fotovoltaica concentrada de muchos pasos para gas
(aire)
- 2.
- Haz de energía solar reflejada
- 4.
- Módulo de captación de energía solar térmica concentrada
- 5.
- Módulo de captación de energía solar fotovoltaica concentrada
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 4. Aspecto tridimensional del módulo
captador de energía solar térmica y fotovoltaica concentrada
- 2.
- Haz de energía solar reflejada
- 4.
- Módulo de captación de energía solar térmica concentrada
- 5.
- Módulo de captación de energía solar fotovoltaica concentrada
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 5. Módulo captador de energía solar
térmica y fotovoltaica concentrada con una etapa de intercambio
térmico gas/líquido
- 2.
- Haz de energía solar reflejada
- 4.
- Módulo de captación de energía solar térmica concentrada
- 5.
- Módulo de captación de energía solar fotovoltaica concentrada
- 6.
- Intercambiador de calor gas/líquido (aire/agua)
- 7.
- Bomba de circulación de aire
- 8.
- Bomba de circulación de líquido
- 9.
- Conducto de salida del líquido caliente a utilización
\vskip1.000000\baselineskip
El captador de energía solar térmica y
fotovoltaica concentrada recibe un haz de energía solar reflejado
sobre una superficie parabólica y lo convierte en energía térmica y
fotovoltaica simultáneamente, siendo aprovechada de modo
independiente en forma de energía térmica y eléctrica.
El "Captador de energía solar térmica y
fotovoltaica concentrada" está constituido por un conjunto
compuesto por dos módulos mostrados en la figura 1 ubicados en el
foco de la parábola del concentrador parabólico de energía solar
(3):
(a) Módulo de captación de energía solar térmica
concentrada (4)
(b) Módulo de captación de energía solar
fotovoltaica concentrada (5)
\vskip1.000000\baselineskip
El módulo de captación de energía solar térmica
concentrada (4) según se muestra en las figuras 2 y 3, consiste en
un calentador de material transparente para fluidos (líquidos o
gaseosos, como aire o un gas inerte) en forma de paralelepípedo, por
el que circula el fluido a calentar en varios pasos en
zig-zag sobre planos paralelos y transversales o
normales a la dirección de incidencia del haz reflejado de energía
solar. Las superficies (10) de las figuras 2 y 3, limitadoras del
conducto que permite el paso en zig-zag del fluido
por el calentador, son de material transparente (vidrio resistente a
las altas temperaturas).
El módulo captador de energía térmica (4)
realiza dos funciones:
- La función de captura de la energía térmica
contenida en el haz concentrado de energía solar.
- La función de protección contra el
calentamiento excesivo del módulo fotovoltaico (5).
Este captador o intercambiador (4) de calor,
está caracterizado por ser transparente a la luz, de tal manera que
la radiación solar infrarroja es interceptada y capturada por el
fluido circulante (aire o un gas inerte), pero permite el paso de la
luz contenida en el haz del espectro solar hasta el módulo
fotovoltaico de alta eficiencia (5) responsable de convertir la
energía luminosa en energía eléctrica.
\vskip1.000000\baselineskip
El módulo (4) captador de energía térmica adopta
dos configuraciones básicas alternativas según sea para gas o
líquido:
- La configuración para operar con gases
(preferentemente aire) caracterizado por un alto número de pasos
delimitados por las placas transparentes (10), según se muestra en
la figura 3.
- La configuración para operar con líquidos
(preferentemente agua destilada o ultra- pura), según se muestra en
la figura 2, caracterizado por un bajo número de pasos delimitados
por las placas transparentes (10) como consecuencia del alto valor
del calor específico del líquido (agua) frente al del gas
(aire).
El módulo de captación de energía solar
fotovoltaica concentrada (5) está construido de forma rectangular y
es el responsable de capturar la energía concentrada del espectro
solar visible que atraviesa el módulo transparente (4). El módulo de
captación de energía fotovoltaica (5) está construido por células
fotovoltaicas de alta eficiencia (silicio policristalino) u otras
tecnologías fotovoltaicas capaces de operar con alto rendimiento en
niveles de concentración superiores a 250 soles.
En modo de operación normal, la energía
incidente (1) de la radiación solar de la figura 1 es reflejada por
la superficie parabólica (3) concentrando el haz de energía (2)
sobre un foco de la parábola, en donde se ubica el captador
simultáneo de energía térmica (4) y fotovoltaica (5), interceptando
y reteniendo o capturando la energía contenida del haz de energía
solar reflejada (2).
El citado captador intercepta el haz de energía
solar concentrada reteniendo la energía del haz mediante dos módulos
(4) y (5) figura 1. El primer módulo (4) construido de material
transparente y resistente a altas temperaturas, captura la energía
contenida en la banda infrarroja, mientras que la banda visible del
haz de energía (luz visible y ultravioleta) es capturada y
convertida en energía eléctrica por el módulo adyacente (5)
responsable de capturar la energía fotovoltaica concentrada.
Dependiendo de los usos que se desee de la
energía térmica capturada, se puede dotar al sistema de un segundo
intercambiador (aire/agua aire/aceite térmico) para aprovechar la
energía térmica de acuerdo a las aplicaciones deseadas.
\vskip1.000000\baselineskip
En la figura 5 se muestra la configuración
preferida del captador de energía solar térmica y fotovoltaica
concentrada.
Se halla constituido por el módulo transparente
de captación de energía térmica (4), el módulo de captación de
energía fotovoltaica (5), un módulo de intercambio de calor (6)
responsable de transferir la energía térmica desde el circuito
primario de gas (aire) al secundario de líquido (agua o un fluido
térmico como el aceite térmico). El módulo de intercambio de calor
(6) consiste en un intercambiador de calor para ser aplicado a un
ciclo termodinámico de utilidad industrial tanto para generar
electricidad como para agente de transferencia térmica.
Claims (2)
1. Captador de energía solar térmica y
fotovoltaica concentrada, caracterizado por estar constituido
por dos módulos ubicados en el foco de la parábola del
concentrador:
(a) Módulo de captación de energía solar térmica
concentrada (4) que consiste en un calentador de material
transparente para fluidos (líquidos o gaseosos, como aire o un gas
inerte) en forma de paralelepípedo, por el que circula el fluido a
calentar en varios pasos en zig-zag sobre planos
paralelos normales a la dirección de incidencia del haz de energía
solar reflejado.
(b) Módulo de captación de energía solar
fotovoltaica concentrada (5) construido de forma rectangular por
células fotovoltaicas de alta eficiencia (silicio policristalino) u
otras tecnologías fotovoltaicas capaces de operar con alto
rendimiento en niveles de concentración superiores a 250 soles,
responsable de capturar la energía concentrada del espectro solar
visible que atraviesa el módulo transparente (4).
\vskip1.000000\baselineskip
2. Captador de energía solar térmica y
fotovoltaica concentrada, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque el haz concentrado de energía solar es
interceptado por el módulo de captación de energía térmica
concentrada y posteriormente por el módulo de energía solar
fotovoltaica concentrada.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200802012A ES2344287B1 (es) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | Captador de energia solar termica y fotovoltaica concentrada. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200802012A ES2344287B1 (es) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | Captador de energia solar termica y fotovoltaica concentrada. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2344287A1 ES2344287A1 (es) | 2010-08-23 |
| ES2344287B1 true ES2344287B1 (es) | 2011-06-06 |
Family
ID=42538004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| ES200802012A Active ES2344287B1 (es) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | Captador de energia solar termica y fotovoltaica concentrada. |
Country Status (1)
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|---|---|
| ES (1) | ES2344287B1 (es) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4278829A (en) * | 1979-03-12 | 1981-07-14 | Powell Roger A | Solar energy conversion apparatus |
| DE3109284A1 (de) * | 1981-03-11 | 1982-09-30 | Interatom Internationale Atomreaktorbau Gmbh, 5060 Bergisch Gladbach | "sonnenkraftwerk mit fotovoltaischen zellen" |
| ES2046105B1 (es) * | 1992-02-18 | 1996-07-16 | Fraunhofer Ges Forschung | Equipo de transformacion de energia solar. |
| FR2779275A1 (fr) * | 1998-05-15 | 1999-12-03 | Girayrd Garabedian | Recipient transparent vide d'air, enveloppant un dispositif photovoltaique et un capteur thermique. recipient servant aussi d'isolant thermique pour toiture |
-
2008
- 2008-07-02 ES ES200802012A patent/ES2344287B1/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2344287A1 (es) | 2010-08-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20100823 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2344287 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20110606 |