ES2355883A1 - Equipo fotovoltaico de generación de energía eléctrica por concentración con reflectores en forma de mariposa. - Google Patents
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Abstract
La presente invención proporciona un equipo fotovoltaico de generación de energía eléctrica por concentración con reflector en forma de mariposa, que se compone del conjunto de células solares (1) y su soporte (2), el conjunto de reflectores (4) y su bastidor (5) y el mecanismo de seguimiento del sol automático, estando dichos conjuntos de reflectores (4) y dichos conjuntos de células solares (1) respectivamente en dos grupos, y montados respectivamente a ambos lados de la línea del eje de dicho bastidor (5) (o la línea del eje del soporte), y la luz reflejada desde cada fila de reflectores (4) se proyecta en el conjunto de células solares (1) en el lado correspondiente, a una anchura igual o ligeramente superior a la de la célula solar iluminada.
Description
Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflectores en forma de
mariposa.
Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa.
La presente invención se refiere a un equipo
fotovoltaico para generación de energía eléctrica en el campo de la
utilización de la energía solar, en particular un equipo
fotovoltaico de generación de energía eléctrica por concentración
con reflector dispuesto en forma de mariposa.
La energía constituye un factor importante para
el desarrollo de la economía nacional y para la mejora del nivel de
vida de la población. Con el continuo y rápido crecimiento de la
economía, los recursos limitados de energía procedente de los
combustibles fósiles y los problemas medioambientales que conlleva
su desarrollo y utilización se están convirtiendo en un factor de
restricción cada vez mayor para el desarrollo sostenible de la
economía y de la sociedad. La aceleración del desarrollo y de la
utilización de las energías renovables constituye una solución
importante para los problemas energéticos y medioambientales. La
energía solar es una energía limpia inagotable que no contamina, y
la generación de energía eléctrica fotovoltaica constituye una de
las fuentes de energía renovables que se desarrolla más rápidamente,
y constituye también un área importante para el desarrollo en varios
países.
En los sistemas fotovoltaicos de generación de
energía eléctrica convencionales, las células fotovoltaicas solares
están montadas normalmente de un modo fijo, y sus precios están a un
nivel alto, lo que origina que se dificulte su popularización para
amplios ámbitos de aplicación. Para aumentar adicionalmente la
relación entre prestaciones y precio de los dispositivos de
generación de energía eléctrica fotovoltaicos sobre la base de la
característica de que la corriente de salida de la célula solar es
proporcional a la intensidad de iluminación recibida en unas
condiciones dadas, el personal técnico en varios países ha tratado
de aumentar la intensidad de la radiación de la energía solar
recibida por las células solares haciendo seguimiento del sol y
concentrando la luz solar, de modo que la misma cantidad de material
semiconductor puede producir más energía eléctrica, y haciéndolo
así, el coste del dispositivo añadido para el seguimiento del sol y
para la concentración es mucho menor que el de las células solares
ahorradas, lo que significa que se emplean materiales ordinarios
para reemplazar a los caros materiales semiconductores, y por
consiguiente el coste de los sistemas fotovoltaicos de generación de
energía eléctrica se ha reducido en gran medida.
Los sistemas fotovoltaicos existentes de
generación de energía eléctrica por concentración pueden
clasificarse en dos tipos según el modo de concentración de la luz
solar: uno es el tipo de concentración por refracción que utiliza
lentes Fresnel (tales como el generador solar por concentración y
seguimiento, véase la patente número CN97204018.8), con
inconvenientes tales como una homogeneidad de la intensidad luminosa
bastante deficiente, dificultad para aumentar el factor de
transmisión y un alto coste de fabricación; el otro tipo es el de
concentración por reflexión con una paraboloide grande, con la
ventaja de una alta eficiencia de la reflexión y los inconvenientes
de una gran dificultad de fabricación y un alto coste, grandes
espejos reflectantes con alta probabilidad de sufrir rotura y poca
resistencia al viento del cuerpo global. Se puede constatar
fácilmente que, con las tecnologías existentes, es difícil reducir
el coste de los concentradores, lo que origina que la mejora de la
relación entre las prestaciones y el precio del sistema en su
globalidad, sea reducida, haciendo que sea difícil demostrar las
ventajas de los sistemas fotovoltaicos de generación de energía
eléctrica por concentración.
Los sistemas fotovoltaicos de generación de
energía eléctrica por concentración actualmente existentes pueden
clasificarse también en función del tipo de mecanismo automático de
seguimiento del sol, como mecanismo de seguimiento del sol
unidimensional con sólo un eje de rotación y como mecanismo de
seguimiento del sol bidimensional con dos ejes de rotación que
interseccionan. El primero precisa solamente un dispositivo motor de
seguimiento controlado por un circuito de control, y por tanto con
un coste relativamente bajo, pero que sólo se puede alinear con el
sol en una dirección, siendo incapaz de asegurar que las células
solares se alineen con el sol en unas posiciones óptimas en todas
las estaciones del año, y por consiguiente siempre hay algo de
pérdida de energía solar; este último requiere dos dispositivos
motores de seguimiento, haciendo así posible que las células solares
se alineen con el sol adecuadamente en todo momento, sin embargo, en
la presente versión técnica, la estructura de "columna simple"
se utiliza ampliamente, siendo el coste bastante alto y por
consiguiente su popularización queda bastante restringida.
Las instalaciones de grupos de células solares
operan en condiciones de luz intensa y de corriente alta, y el
aumento de su temperatura de funcionamiento origina una reducción de
sus prestaciones, y por consiguiente, la estructura de los
disipadores juega un papel clave en la reducción de temperatura de
las células por concentración. Hay disipadores de tipo activo y de
tipo pasivo. Un disipador activo refrigera los conjuntos de células
solares evacuando el calor producido durante su funcionamiento con
un ventilador, haciendo circular agua u otro fluido, mientras que en
la refrigeración pasiva, el disipador disipa directamente el calor
producido, desde el conjunto de células solares a la atmósfera. En
la investigación y comparaciones, el solicitante ha constatado que
la tecnología actualmente existente presenta los problemas
siguientes: la tecnología de disipación de calor no es muy fiable, o
el coste es muy alto, lo que da como resultado una baja relación
entre prestaciones y precio del sistema, lo que hace impracticable
la introducción temprana de la fase de producción en escala.
A causa de los inconvenientes anteriormente
mencionados con los sistemas fotovoltaicos de generación de energía
eléctrica por concentración, hasta la fecha sólo hay un pequeño
número de sistemas fotovoltaicos de generación de energía eléctrica
por concentración experimentales y de demostración en
funcionamiento. Estos inconvenientes constituyen restricciones
importantes para la popularización y aplicación de este tipo de
sistemas fotovoltaicos de generación de energía eléctrica.
Un primer objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa utilizando un reflector de concentración que sea fácil de
fabricar a bajo coste, para aumentar la relación entre prestaciones
y coste del dispositivo en su globalidad.
Un segundo objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa con una buena estructura de protección contra el viento,
para mejorar las prestaciones antiviento de la estructura
global.
global.
Un tercer objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa que pueda asegurar el alineamiento del conjunto de células
solares por concentración con el sol a través de la mejora del
mecanismo de seguimiento del sol, que presente una buena eficiencia
de costes con una buena aplicabilidad.
Un cuarto objetivo de la presente invención es
proporcionar un dispositivo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa con un sistema de disipación de calor que tenga un coste
bajo y una alta capacidad de disipación del calor a través del
diseño optimizado del sistema de disipación de calor, para asegurar
la demanda de disipación de calor de las células solares bajo
múltiples condiciones de concentración.
Para hacer realidad los objetivos anteriormente
mencionados, el plan técnico de la presente invención es: un
dispositivo fotovoltaico de generación de energía eléctrica por
concentración con reflector dispuesto en forma de mariposa,
consistente en el conjunto de células solares, el soporte para el
montaje del conjunto de células solares y el mecanismo de
seguimiento automático del sol, comprendiendo el conjunto de células
solares un cierto número de células solares, comprendiendo también
el dispositivo el conjunto de reflectores y su bastidor, y dichos
conjuntos de reflectores se encuentran en dos grupos, dispuestos a
ambos lados del eje de dicho bastidor en un patrón simétrico, y cada
grupo consiste en por lo menos dos filas de reflectores, y dicho
bastidor está conectado de forma fija con dicho soporte; y dichos
conjuntos de células solares se encuentran también en dos grupos,
dispuestos a ambos lados del eje de dicho soporte en un patrón
simétrico con ángulos dados, y encarados a los conjuntos de
reflectores; y la luz reflejada desde cada fila de reflectores se
proyecta en la célula solar del lado correspondiente, a una anchura
igual o ligeramente mayor que la de la célula solar iluminada.
En la presente invención se emplean reflectores
planos comunes o reflectores curvos con un radio de curvatura
bastante grande, en lugar de concentradores que ofrecen gran
dificultad a la fabricación, tales como las lentes Fresnel y los
reflectores de paraboloide. Con un diseño estructural ingenioso, la
luz procedente de cada fila de reflectores se proyecta
homogéneamente en las células solares del lado correspondiente, a
una anchura ligeramente superior a la de esta célula solar,
realizando por consiguiente la función de concentración de la luz,
con las ventajas de un proceso de fabricación simple y bajo
coste.
En la presente invención, se proporciona un
espacio entre los bordes adyacentes de filas adyacentes de
reflectores en dicho conjunto de reflectores, para permitir que el
viento pase a través de dichos espacios, aumentando así sus
prestaciones antiviento.
En la presente invención, mientras se asegura
que la luz incidente y la luz reflejada no resulten bloqueadas por
dicha fila adyacente de reflectores, y dichos espacios están
formados en la dirección de la luz reflejada desde la fila de
reflectores en el lado distante del eje de dichas filas adyacentes
de reflectores. De este modo, el área del conjunto de reflectores
montados en el mismo espacio de área permanece básicamente
invariado, mientras que el espacio del viento se mantiene, de modo
que las dimensiones totales del dispositivo de generación de energía
eléctrica no aumentarán a la vez que se mejoran las prestaciones
antiviento. Las maneras de disponer los reflectores en las células
solares por concentración en la presente invención pueden adoptar
varias formas diferentes, tales como disposiciones oblicuas,
horizontales o curvadas.
Cada fila de reflectores en la presente
invención puede formarse mediante dos o más reflectores dispuestos
en su dirección longitudinal.
En la presente invención, se forma un espacio
bastante grande entre los bordes adyacentes de dichos dos conjuntos
de reflectores dispuestos a ambos lados de la línea del eje del
bastidor, de modo que permite que una gran cantidad de aire circule
a través de él, mejorando en gran medida las prestaciones antiviento
del dispositivo en su globalidad.
Los dos conjuntos de células solares en la
presente invención están montados a ambos lados de la línea del eje
del soporte, o del bastidor en un patrón simétrico, y las partes
traseras de estos dos conjuntos de células solares forman un ángulo
dado (0º\leq\alpha<180º) para reducir la inclinación de los
conjuntos de reflectores, haciendo un uso pleno de las superficies
de reflexión de la luz teóricamente, aumentando por consiguiente el
factor de utilización de los reflectores.
De este modo, en comparación con los sistemas
fotovoltaicos fijos de generación de energía eléctrica, la presente
invención utiliza concentradores que consisten en reflectores
fáciles de fabricar a bajo coste para hacer el seguimiento del sol,
que no sólo aumentan la intensidad lumínica de la luz solar que
reciban las células solares, de modo que sólo se usa una fracción de
las células solares que se utilizaría en un sistema de generación de
energía eléctrica fotovoltaico fijo para obtener la misma cantidad
de energía eléctrica, sino que además, el coste del mecanismo
añadido para el seguimiento del sol y para la concentración es mucho
menor que el de las células solares ahorradas, por consiguiente, se
ha reducido sustancialmente el coste total y se ha aumentado la
relación entre prestaciones y precio.
Debe mencionarse que, en los sistemas
fotovoltaicos de generación de energía eléctrica por concentración
con reflectores en forma de mariposa de la presente invención, los
conjuntos de reflector dispuesto están dispuestos en dos grupos a
ambos lados del eje del bastidor, en forma de alas de mariposa. Esto
hace que no sólo presenten un aspecto atractivo y limpio, sino que
además, puesto que su estructura de soporte del bastidor permite un
espacio bastante grande para el aire del viento, y un espacio
apropiado se puede formar también en los conjuntos de reflectores,
las prestaciones antiviento del sistema han mejorado
considerablemente. Además, los conjuntos de células solares están
encarados a los reflectores y sus superficies iluminadas están
básicamente encaradas hacia abajo, lo que permite, por consiguiente,
evitar la deposición de suciedad como el polvo o los excrementos de
pájaros, y no se formarán puntos calientes que originarían un efecto
de isla. Esto significa que la duración del conjunto de las células
solares puede alargarse. En otras palabras, puede generar más
electricidad y producir más beneficios económicos.
La presente invención adopta un mecanismo
bidimensional automático de seguimiento del sol, en el que se pueden
montar una o más células solares por concentración, y dicho
mecanismo de accionamiento comprende el mecanismo de accionamiento
para el ángulo de elevación y el mecanismo de accionamiento para el
ángulo azimutal.
De este modo, las células solares por
concentración están dirigidas siempre hacia el sol por la acción del
mecanismo de accionamiento, permitiendo un funcionamiento pleno de
las células solares.
Cuando las células solares están iluminadas por
la luz concentrada, su temperatura aumentará, lo que reducirá
directamente la cantidad de energía eléctrica generada por ellas. En
la presente invención, las placas de base de las células solares son
placas metálicas con disipación de calor o aletas de refrigeración,
en lugar de TPT o PVF convencionales, y también es posible la
utilización de disipadores de calor tipo caja o un conducto de aire
para obtener una disipación de calor activa.
En general, en comparación con los planes
técnicos ya existentes, la presente invención ha hecho realidad los
objetivos de una fabricación fácil y un bajo coste de los
concentradores y del mecanismo automático de seguimiento del sol,
con un diseño estructural muy racional, y puede aumentar la relación
entre prestaciones y precio y facilitar la popularización y
aplicación de sistemas fotovoltaicos de generación de energía
eléctrica.
La presente invención se describe adicionalmente
con las siguientes figuras y formas de realización habituales.
La figura 1 es el diagrama esquemático de una
estructura en la forma de realización I de la presente
invención.
La figura 2 es el diagrama esquemático del
conjunto de reflectores con reflectores curvados en la forma de
realización I de la presente invención.
La figura 3 es el diagrama esquemático del
modelo óptico de la presente invención.
La figura 4A es el diagrama esquemático de la
estructura de disposición lineal entre filas adyacentes de
reflectores con espacio en la forma de realización I de la presente
invención.
La figura 4B es el diagrama esquemático de la
estructura de disposición oblicua entre filas adyacentes de
reflectores con espacio en la forma de realización I de la presente
invención.
Las figuras 5A y 5B son los diagramas
esquemáticos del principio óptico de dos conjuntos de células
solares colocados a diferentes ángulos de la presente invención.
La figura 6 es el diagrama esquemático de la
estructura de disipación de calor por aletas de refrigeración
utilizada para las células solares en la presente invención.
La figura 7 es el diagrama esquemático de la
estructura de disipación por caja de refrigeración utilizada para
las células solares en la presente invención.
La figura 8A es el diagrama esquemático de la
estructura de conexión en serie del conjunto de células solares por
concentración de la presente invención.
La figura 8B es el diagrama esquemático del
mecanismo de accionamiento del ángulo de elevación en la forma de
realización I de la presente invención.
La figura 9 es el diagrama esquemático del
mecanismo de seguimiento del ángulo azimutal en la figura 1 de la
forma de realización I.
La figura 10 es el diagrama esquemático de otro
mecanismo de accionamiento del ángulo de elevación en la forma de
realización I.
La figura 11 es el diagrama esquemático de una
estructura en la forma de realización II de la presente
invención.
La figura 12 es el diagrama esquemático de otra
estructura de forma de realización en la forma de realización II de
la presente invención.
La figura 13 es el diagrama esquemático de la
estructura de vista superior de la figura 12 de la presente
invención.
La figura 14 es el diagrama esquemático de la
estructura de refrigeración por conducto de aire en la forma de
realización III de la presente invención.
La figura 15 es el diagrama esquemático de la
estructura de refrigeración por conducto de aire en la forma de
realización IV de la presente invención.
La figura 16 es el diagrama esquemático de la
estructura en la forma de realización V de la presente
invención.
La figura 17 es la vista lateral de la figura
16.
La figura 18 es la vista localmente ampliada de
la figura 17.
La figura 19 es la vista localmente ampliada de
la forma de realización V de la presente invención.
Las figuras 18A, 19B corresponden a respectivas
vistas localmente a mayor escala de las figuras 18 y 19 para mayor
claridad.
La figura 20 es el diagrama esquemático de la
estructura de la forma de realización VI de la presente
invención.
Forma de realización
I
Esta forma de realización destaca el método de
concentración y el sistema de seguimiento automático del sol
bidimensional, tal como se detalla a continuación:
Tal como se ilustra en la figura 1, el
dispositivo fotovoltaico de generación de energía eléctrica por
concentración con reflector dispuesto en forma de mariposa en esta
forma de realización consiste en el conjunto de células solares 1,
el soporte 2 para montar el conjunto de células solares 1 y el
mecanismo automático de seguimiento del sol. Además, este
dispositivo comprende también el conjunto de reflectores 4 y su
bastidor 5; y dicho conjunto de reflectores 4 está compuesto por 4
filas de reflectores, que están dispuestos en dos grupos y se
prolongan a ambos lados del eje del bastidor 5 dispuesto en una
forma de mariposa en un patrón simétrico. El bastidor 5 está
conectado fijamente con el soporte 2, el conjunto de células solares
1 se encuentra también en dos grupos, montados a ambos lados del eje
del soporte 2, o del bastidor en un patrón simétrico, la luz
reflejada de cada fila de reflectores se proyecta sobre las células
solares en el lado correspondiente, con una anchura igual o
ligeramente superior a la de las células solares iluminadas.
En la presente invención, los reflectores que
forman dicho conjunto de reflectores 4 pueden ser, o bien
reflectores planos comunes (como se representa en la figura 1), o
bien reflectores curvados con un radio de curvatura bastante grande
(como se representa en la figura 2). La descripción siguiente está
basada principalmente en los reflectores planos.
En la presente invención, un cierto número de
filas de reflectores planos comunes o reflectores curvados de bajo
coste se utiliza para realizar la función de concentración en lugar
de lentes Fresnel y reflectores en paraboloide que son difíciles de
fabricar, con las ventajas obvias de la fabricación simple y el
coste bajo, aumentando así en gran medida la relación entre
prestaciones y precio del equipo en su globalidad, y ofreciendo
condiciones favorables para la popularización y aplicación de los
dispositivos fotovoltaicos de generación de energía eléctrica.
Tomemos como ejemplo una relación entre el
diámetro de recepción de luz del reflector plano y la anchura del
conjunto de células solares de 6:1. Con una eficiencia de reflexión
total del 80%, la relación entre intensidad de luz y concentración
es de 4,8:1. De este modo, si un dispositivo de generación de
energía eléctrica fotovoltaico de placa plana de tipo fijo ordinario
con potencia de generación de pico de 100 kW requiere 625 metros
cuadrados de célula solar con una eficiencia de conversión
fotoeléctrica del 16%, para tener la misma capacidad de generación
de energía eléctrica, el dispositivo de generación de energía
eléctrica fotovoltaico por concentración con reflectores de la
presente invención requiere 130 metros cuadrados de células solares,
sólo 1/4,8 de la del dispositivo de generación de energía eléctrica
fotovoltaico de placa plana de tipo fijo ordinario. Obviamente, se
ha ahorrado una gran cantidad de material semiconductor, y el coste
de los componentes añadidos para concentración y seguimiento del sol
será sólo de 1/3 del coste ahorrado de las células solares de
producción a escala, por consiguiente, la relación entre
prestaciones y precio del sistema ha mejorado considerablemente.
En esta forma de realización, para permitir que
la luz reflejada desde cada fila de reflectores del conjunto de
reflectores 4 se proyecte en el conjunto de células solares 1 en el
lado correspondiente, y la anchura del rayo de luz que se proyecta
esté a una anchura igual o ligeramente superior a la de las células
solares, debe ser posible ajustar el ángulo de los reflectores
planos cuando sea necesario basándose en que el bastidor 5 está
construido con una forma específica según el cálculo geométrico.
Tal como se representa en la figura 3, AB es una
célula solar, y D_{1}E_{1}, D_{2}E_{2} y D_{3}E_{3} son
reflectores planos. La diferencia de altura entre el lado inferior
de la célula solar y el primer reflector plano es H. El reflector
plano D_{1}E_{1} está situado de tal modo que la luz incidente
que pasa por el punto B justo no bloqueará el punto extremo D_{1}
del reflector plano D_{1}E_{1}, y se reflejará al punto A de la
célula, y la luz incidente se reflejará desde otro punto extremo
E_{1} del reflector plano D_{1}E_{1} al punto B de la célula.
La luz reflejada desde el reflector plano D_{1}E_{1} se proyecta
en la célula AB. Puesto que se produce un cierto error en el
seguimiento del sistema de concentración, para asegurar que se
reciba luz homogénea en la célula solar AB, la anchura de
iluminación de cada fila de reflectores planos es preferentemente
ligeramente superior a la del conjunto de células solares proyectado
1. Como se representa en la figura 3, D_{2} a una distancia del
punto extremo E_{1} del reflector plano D_{1}E_{1} puede
tomarse como el punto de partida del reflector plano D_{2}E_{2},
y el lugar de colocación y el ángulo de inclinación del segundo
reflector plano puede obtenerse en base al error de seguimiento
existente mientras se asegura que se recibe luz homogénea en las
células.
En la presente invención, tal como se representa
en la figura 3, la figura 4A y la figura 4B, puede mantenerse un
espacio entre los bordes adyacentes de los reflectores planos de
filas adyacentes de dicho conjunto de reflectores 4, por ejemplo,
hay un espacio E_{1}D_{2} entre los bordes adyacentes E_{1} y
D_{2} de los reflectores planos de la fila D_{1}E_{1} y de la
fila D_{2}E_{2}, de modo que el viento soplado contra este
dispositivo de generación de energía eléctrica puede pasar a través
de este espacio E_{1}D_{2}, reduciendo así la resistencia al
viento y mejorando sus prestaciones antiviento.
En la presente invención, tal como se representa
en la figura 4A, dicho espacio se forma en la dirección de la luz
reflejada del reflector del lado distante (tal como la fila
D_{2}E_{2} en la figura) desde el eje central, a la vez que se
asegura que ni la luz incidente ni la luz reflejada se ve bloqueada
por dicha fila adyacente de reflectores planos (tal como la fila
D_{1}E_{1} y la fila D_{2}E_{2} en la figura). De este modo,
el área del conjunto de reflectores montado en la misma área del
espacio puede mantenerse básicamente invariada a la vez que mantiene
este espacio antiviento, mejorando así las prestaciones antiviento y
no aumentando las dimensiones globales del dispositivo de generación
de energía eléctrica. Como se representa en la figura 3, cada fila
de reflectores planos puede colocarse en cualquier posición (tal
como D_{21}E_{21} en la figura 3) a lo largo del rayo de luz
reflejada y su línea de prolongación con ángulos idénticos, mientras
que la luz no se bloquea. Con una disposición de estas
características, el espacio (tal como el espacio E_{1}D_{2} en
la figura) entre filas adyacentes de reflectores planos (tales como
la fila D_{1}E_{1} y la fila D_{2}E_{2} en la figura) puede
formarse colocando los reflectores (tales como la fila
D_{2}E_{2} en la figura) en el lado distante del eje central en
su luz reflejada o en la línea de prolongación de la luz reflejada
en el mismo ángulo (tal como la fila D_{21}E_{21} representada
por líneas de puntos y rayas en la figura), de modo que los
reflectores en la célula solar por concentración de la presente
invención pueden disponerse de varias formas según se requiera,
tales como la forma oblicua representada en la figura 4B, la forma
horizontal representada en la figura 4A y la forma curvada (no
representada).
Como se representa en la figura 10, cada fila de
reflectores en el conjunto de reflectores 4 de la presente invención
puede formarse disponiendo dos o más reflectores en su dirección
longitudinal. Cada fila de reflectores puede disponerse también en
diferentes formas, añadiendo así más flexibilidad al diseño de la
estructura.
En la presente invención, tal como se representa
en la figura 1, se puede formar un espacio bastante grande entre dos
bordes adyacentes de dichos dos conjuntos de reflectores 4
dispuestos a ambos lados del eje del bastidor, de modo que una gran
cantidad de aire puede pasar a través de este espacio, mejorando así
en gran medida las prestaciones antiviento del equipo en su
globalidad.
Tal como se representa en la figura 5A y en la
figura 5B, los dos conjuntos de células solares 1 de esta forma de
realización pueden disponerse a un ángulo dado a ambos lados de la
línea del eje del soporte 2, o de la línea del eje del bastidor. El
ángulo \alpha en su parte trasera puede determinarse según se
requiera en el rango de 0º<\alpha<180º, tal como 120º. 90º,
30º - - - - - y así sucesivamente, hasta el
punto que pueda asegurarse que la "anchura iluminante" sea
igual o ligeramente superior a la "anchura iluminada". La
relación de concentración puede determinarse también como 3,9, 5 y
5,7 según las características de las prestaciones de las células y
las formas estructurales específicas. En la aplicación actual,
pueden determinarse parámetros de concordancia óptimos mediante
ensayo para el ángulo de dos conjuntos de células solares y la
relación de concentración.
En la patente china con el número de solicitud
Nº 200520076826.2 y título "Sistema fotovoltaico de generación de
energía eléctrica por concentración con reflexión con ranura" se
menciona que la cuota de utilización de estos reflectores es del
50%. Con el plan técnico de la presente invención, la cuota de
utilización de los reflectores puede ser de más del 80% con una
relación de concentración de 6. Obviamente, no solamente ha
aumentado mucho la relación de concentración, sino que también ha
mejorado marcadamente la cuota de utilización de los
reflectores.
Los estudios realizados han puesto de manifiesto
que con una concentración múltiple baja, la potencia eléctrica
generada por las células solares es proporcional a la intensidad de
la luz recibida, y no se originará obviamente un incremento de
temperatura como para afectar a la eficiencia de la generación de
energía eléctrica y a la vida de la célula. Si la multiplicación de
la concentración es alta, deberá proporcionarse una refrigeración
activa, tal como la refrigeración por agua, en la parte trasera de
las células, y esto puede proporcionar el doble de producción, tanto
de energía eléctrica como de agua caliente.
Tal como se representa en la figura 6, en la
presente invención se emplean aletas para disipación de calor para
realizar la refrigeración. Es en una estructura laminada consistente
en vidrio blanco de calidad superior endurecido 6, cola 7, elementos
de célula solar 8, cola 7, y aletas de disipación del calor 9.
Cuando la luz solar concentrada se proyecta sobre las células
solares, el calor excesivo puede disiparse rápidamente al medio
ambiente a través de las aletas de disipación de calor. Tal como se
representa en la figura 7, para la extracción del calor en la
presente invención se puede utilizar también agua de refrigeración,
con la estructura laminada consistente en vidrio blanco de calidad
superior endurecido 6, cola 7, elementos de célula solar 8, cola 7,
y caja de refrigeración 10. La caja de refrigeración contiene la
estructura 11 que posibilita la circulación homogénea del fluido
refrigerante, y también agua o aceite conductor del calor como
fluido refrigerante. Esta caja de refrigeración tiene una entrada y
una salida para el fluido refrigerante, y cuando la luz solar
concentrada se proyecta en las células solares, el calor excesivo
puede disiparse rápidamente mediante el fluido refrigerante
circulante.
Tal como se representa en la figura 1, dicho
dispositivo fotovoltaico de generación de energía eléctrica
comprende también el soporte 13, dicho conjunto de células solares 1
y su soporte 2, el conjunto de reflectores 4 y su bastidor 5 que
forman el equipo de células solares por concentración 100, que está
soportado en el soporte 13 pudiendo girar por mediación del eje
principal 12.
En esta forma de realización, dicho eje
principal 12 puede situarse en la línea del eje del bastidor 5 para
el conjunto de reflectores 4, y puesto que esta posición es cercana
al centro de gravedad del equipo de células solares por
concentración 100, puede contribuir a la estabilidad del equipo de
células solares por concentración 100 durante su movimiento.
El mecanismo de seguimiento automático
bidimensional del sistema de seguimiento del sol automático
bidimensional de esta forma de realización comprende el mecanismo de
accionamiento bidimensional, el circuito de control del seguimiento
que controla el movimiento de este mecanismo de accionamiento
bidimensional, así como el sensor de luz solar que detecta la
posición de la luz solar y transmite señales al circuito de control
del seguimiento. Entre ellos, el mecanismo de accionamiento
bidimensional consiste en el mecanismo de accionamiento del ángulo
de elevación que acciona al equipo de células solares por
concentración 100 para que gire alrededor del eje principal 12 y el
mecanismo de seguimiento del ángulo azimutal que acciona al soporte
13 y al equipo de células solares por concentración 100 que está
sobre el mismo para girar conjuntamente alrededor del eje central
vertical; el contenido pertinente para el sensor de luz solar, el
circuito de seguimiento y su método de seguimiento se ha presentado
en detalle en la patente publicada US6465766B1 "Sensor de
seguimiento de la luz solar y su utilización en dispositivo colector
y de seguimiento solar totalmente automático", y no volverá a
describirse. A continuación, sólo se describe la estructura del
mecanismo de accionamiento del ángulo de elevación y el mecanismo de
seguimiento del ángulo azimutal.
Tal como se representa en las figuras 1 y 9, la
parte inferior del soporte 13 está fijada a un bastidor de vigas en
forma de "rejilla" 14 y la parte inferior de las vigas es
conducida por una rueda motriz 15, que acciona 3 ruedas accionadas
16 para girar alrededor del eje; la rueda motriz 15 está unida al
motor 18 a través del reductor 17, y la estructura anteriormente
mencionada forma el mecanismo de accionamiento del ángulo azimutal.
De este modo, el motor 18 acciona a la rueda motriz 15 para hacer
girar al bastidor de vigas completo 14, y hacer girar además el
soporte 13 en este bastidor de vigas 14 y el equipo con células
solares por concentración 100 soportado por este soporte 13, para
ajustar el ángulo azimutal de este equipo de células solares por
concentración 100.
El mecanismo de accionamiento del ángulo de
elevación que acciona al equipo de células solares por concentración
100 está montado en el soporte 13. Tal como se representa en las
figuras 8A y 8B, el mecanismo de accionamiento del seguimiento del
ángulo de elevación 19, que está unido con el eje principal 13, en
el dispositivo de generación de energía eléctrica de esta forma de
realización tiene la estructura siguiente: el mecanismo de
accionamiento 19 se compone del motor 20, reductor 21, tornillo 22 y
varilla de conexión 23. Cuando una orden procedente del circuito de
seguimiento hace girar al motor 20, el motor 20 hace girar al
tornillo 22 a través del reductor 21, para variar la distancia entre
el reductor y la tuerca, de modo que se ejerce tracción sobre la
varilla de conexión 23 para hacer girar el eje principal 12, y para
ajustar el ángulo de elevación del equipo de células solares por
concentración 100. Tal como se representa en la figura 8A y en la
figura 10, dos o más grupos de dichos equipos de células solares por
concentración 100 forman un conjunto grande, y están conectados
entre sí en serie mediante el soporte 13 en la dirección axial del
eje principal 12, y los ejes principales 12 de cada grupo de equipo
de células solares por concentración 100 están conectados entre sí,
para formar un eje principal común, a fin de permitir que un
mecanismo de accionamiento del ángulo de elevación común 19 se
comparta accionando este eje principal 12.
De este modo, cuando el eje principal 12 gira
debido al movimiento del mecanismo de accionamiento 19, puede
accionar al equipo de células solares por concentración 100 que
comprende cada conjunto de células solares 1 en el eje principal 12
y su soporte 2 y conjunto de reflectores 4 y su bastidor 5, a fin de
accionar un cierto número de equipos de células solares por
concentración 100 para que se muevan con el sol, reduciendo de este
modo el coste del equipo completo de generación de energía eléctrica
y aumentando la relación entre prestaciones y precio.
También en esta forma de realización, tal como
se representa en la figura 8A, dichos dos o más grupos de equipos de
células solares por concentración 100 pueden fijarse en el bastidor
de vigas 14 a través de un cierto número de soportes 13, de tal modo
que el bastidor de vigas 14 pueda accionarse mediante tan solo un
mecanismo de seguimiento del ángulo azimutal, para ajustar el ángulo
azimutal de dos o más equipos de células solares por concentración
100 de una manera sincronizada, reduciendo así adicionalmente el
coste del equipo de generación de energía eléctrica en su
globalidad. También puede haber dos o más juegos grandes de estos
equipos de células solares por concentración 100, que pueden
conectarse entre sí mediante el soporte 13, y dicho soporte 13 está
fijado al mismo bastidor de vigas 14, para compartir un mecanismo de
seguimiento del ángulo azimutal que puede accionar este bastidor de
vigas 14, para ajustar el ángulo azimutal de estos dos o más juegos
grandes de equipos de células solares por concentración 100,
reduciendo adicionalmente el coste del equipo de generación de
energía eléctrica en su globalidad.
En esta forma de realización, dicho eje
principal 12 puede situarse en la línea del eje del conjunto de
reflectores 4 y bastidor 5, y como esta posición está cerca del
centro de gravedad del equipo de células solares por concentración
100, puede ayudar a la estabilidad para el equipo de células solares
por concentración 100 durante su movimiento.
Tal como se representa en la figura 10, el
mecanismo de accionamiento del ángulo de elevación en esta forma de
realización puede estar también en el mecanismo del reductor de
engranajes, con la estructura específica como el equipo de células
solares por concentración 100 que comprende el conjunto de células
solares 1 y su soporte 2, conjunto de reflectores 4 y su bastidor 5
está soportado de modo que pueda girar a través del eje principal 12
a ambos extremos del soporte 13, y este eje principal 12 está unido
con el mecanismo de accionamiento del ángulo de elevación 19. Este
mecanismo de accionamiento del ángulo de elevación 19 utiliza un
conjunto de tornillo sinfín y rueda helicoidal, comprendiendo el
motor 24 controlado por el circuito de control del seguimiento y el
reductor 25 conectado con el eje de salida del motor, el reductor 25
tiene una estructura de conjunto de tornillo sinfín y rueda
helicoidal, y su extremo de salida está conectado con el eje
principal 12 para accionar, para hacer realidad el objetivo de
accionar el equipo de células solares por concentración 100 para
moverse con el sol. Con la conexión en serie de equipos de células
solares por concentración 100, este mecanismo de accionamiento del
ángulo de elevación puede realizar un seguimiento sincronizado para
un cierto número de equipos de células solares por concentración
100.
El dispositivo de generación de energía
eléctrica fotovoltaico por concentración con reflector dispuesto en
forma de mariposa bidimensional para seguimiento del sol así
construido puede seguir al sol de una manera más precisa con los
mecanismos de seguimiento bidimensionales tanto para la dirección
este-oeste como para la dirección
norte-sur, para aumentar la potencia entregada por
las células solares.
Forma de realización
II
El dispositivo fotovoltaico de generación de
energía eléctrica por concentración dispuesto en forma de mariposa
de esta forma de realización tiene la misma estructura básica que en
la forma de realización I, que no se volverá a describir aquí. Las
diferencias principales de esta forma de realización respecto a la
forma de realización I son las siguientes:
El mecanismo de seguimiento del sol automático
utilizado en esta forma de realización es como se representa en la
figura 11, comprendiendo dicho mecanismo de seguimiento del ángulo
de azimut el reductor 26 y el motor 27, engranaje de mando 28 y
piñón 29 así como cojinetes dobles 30 y el eje central 31 que
concuerda con ellos. Dicho engranaje de mando 28 está fijado en el
suelo, el piñón 29 está conectado con el eje de salida del reductor
26, el eje de rotación del motor 27 está unido con el extremo de
entrada del reductor 26, y está fijado al bastidor de vigas 14, que
está conectado fijamente con el soporte 13 para el equipo de células
solares por concentración 100. Cuando el motor 27 gira, el piñón 29
conectado con él, empieza a girar consecuentemente, y puesto que el
piñón 29 y el engranaje de mando 28 están engranados entre sí, el
piñón 29 lleva al reductor 26 y al motor 27 a moverse alrededor del
engranaje de mando 28 en movimiento circular, y como el reductor 26
y el motor 27 están fijados en el bastidor de vigas 14, el piñón 29,
al moverse, lleva al bastidor de vigas en su globalidad 14 a moverse
alrededor de los cojinetes dobles 30 y el eje unido con ellos en
movimiento circular, para realizar el movimiento de unión.
Tal como se representa en las figuras 12 y 13,
como estructura de otra forma de realización, el bastidor de vigas
puede tener forma de "cruz", consistiendo en dos vigas en cruz
del bastidor de vigas 14, y estando en conexión articulada su eje
central 31 y el engranaje de mando 28, con dos equipos de células
solares por concentración 100 montados en el acero estructural de
ángulo azimutal, respectivamente en los dos extremos adyacentes del
puente en cruz. En el centro de las dos vigas en forma de cruz del
bastidor de vigas 14, está montada una columna extraíble 32, y dos
cables de acero suspendidos 33 que se extienden hacia fuera desde la
parte superior de la columna, para sostener, respectivamente, los
extremos de las dos vigas del bastidor de vigas 14. De este modo, se
puede utilizar un mecanismo de seguimiento del ángulo azimutal para
ajustar el ángulo azimutal de ambos equipos de células solares por
concentración 100, y cada equipo de células solares por
concentración 100 será accionado por su propio mecanismo de
accionamiento del ángulo de elevación, reduciendo así el coste del
equipo en su globalidad.
En esta forma de realización, también se pueden
disponer adicionalmente dos o más equipos de células solares por
concentración 100 (no representados) sobre las vigas del bastidor de
vigas 14, de tal modo que un mecanismo de seguimiento del ángulo
azimutal pueda ajustar el ángulo azimutal de un cierto número de
equipos de células solares por concentración 100, y cada equipo de
células solares por concentración 100 será accionado por su propio
mecanismo de accionamiento del ángulo de elevación, reduciendo así
el coste del equipo en su globalidad.
Forma de realización
III
En esta forma de realización, el dispositivo de
concentración de la luz del dispositivo fotovoltaico de generación
de energía eléctrica por concentración dispuesto de forma de
mariposa y el mecanismo de seguimiento del sol automático pueden ser
idénticos a los de la forma de realización I o de la forma de
realización II, y la diferencia principal de esta forma de
realización respecto a la forma de realización I es el medio de
disipación del calor para las células solares.
El equipo de células solares refrigerado por
aire activo en esta forma de realización es como se representa en la
figura 14, consistente en conjunto de reflectores 4, el conjunto de
células solares 1, el soporte 2, el conducto de aire 34 y el
ventilador 35, en el que el conjunto de reflectores 4 está fijado
debajo del soporte 2 con su superficie reflectante encarada hacia
arriba, estando el conjunto de células solares dividido en dos
juegos, y están montados en un patrón en V con un ángulo
preestablecido a ambos lados de la línea del eje del soporte 2,
encarando al conjunto de reflectores 4, y la luz reflejada desde
cada fila de reflectores en el conjunto de reflectores 4 se proyecta
en el conjunto de células solares 1 en el lado opuesto, a una
anchura ligeramente superior a la de las células solares iluminadas.
El sistema de refrigeración de aire activo tipo conducto único de
esta forma de realización es tal como se representa en la figura 14,
en el que el conducto de aire 34 está formado por el conjunto de
células solares 1 y las estructuras laterales circundantes, y el
ventilador 35 está montado en el extremo del conducto de aire 34. En
la figura, sólo se representa una estructura con el ventilador 35
montado en el extremo del conducto de aire 34, pero de hecho, para
mejorar adicionalmente el efecto de disipación de calor, puede
adoptarse una estructura con un ventilador que impulsa aire hacia el
interior del conducto de aire en un extremo y con un ventilador de
extracción en el otro extremo, para mejorar la convección de
aire.
El conducto de aire 34 está situado en el frente
que va al conjunto de células solares 1, y el conducto de aire 34
tiene una sección trapezoidal, con su base superior como el frente
de las células solares, su lado por el eje central como una placa
36a con superficie reflectante y el otro lado como una placa
altamente permeable a la luz 36b. Con la acción del ventilador 35,
el aire que circula sobre la superficie de refrigeración va a la
velocidad requerida, aumentando así el coeficiente de intercambio de
calor convectivo de la superficie para una mejor capacidad de
refrigeración del sistema de refrigeración, para asegurar que las
células estén funcionando bajo condiciones de temperatura admisibles
en todo momento. El conducto de aire 34 que se ha mencionado
anteriormente no tiene ninguna base inferior para la sección
trapezoidal y, por consiguiente es de tipo abierto (tal como se
representa en la figura 15). Por supuesto, puede añadirse una base
inferior como se requiere con una placa altamente permeable a la luz
36c, para formar un conducto de aire cerrado (tal como se representa
en la figura 14).
Forma de realización
IV
La estructura de concentración de la luz y el
mecanismo de seguimiento del sol automático de esta forma de
realización son idénticos a los de la forma de realización I o de la
forma de realización II, y no se repetirán aquí.
Tal como se representa en la figura 15, la
diferencia de esta forma de realización respecto a la forma de
realización mencionada anteriormente radica en que, en esta forma de
realización, en la parte trasera del conjunto de células solares 1
montado en un patrón en V como en la forma de realización III, se
forma un conducto de aire 34 con el sector, trapezoidal o con otra
forma de sección, a fin de aumentar el efecto refrigerante en la
parte trasera del conjunto de células solares 1 para conseguir una
refrigeración global aún mejor del sistema de refrigeración en su
globalidad. La parte superior de este conducto de aire es la placa
auxiliar 37.
Forma de realización
V
La estructura de concentración de la luz y el
mecanismo de seguimiento del sol automático de esta forma de
realización son idénticos a los de la forma de realización I o de la
forma de realización II, y no se repetirá aquí. La diferencia
principal de esta forma de realización respecto a la forma de
realización I es el medio de disipación de calor para las células
solares.
En esta forma de realización, el equipo de
células solares refrigerado por aire activo es tal como se
representa en las figuras 16, 17 y 18, 19A, 19B, y consiste en el
conjunto de células solares 1, el conjunto de reflectores 4, el
conducto de aire 34, la columna de fijación del conducto de aire 38,
el ventilador 35, la salida de aire superior 39, salida de aire
inferior 39, la capa de aislamiento 40, la placa 41, la placa
inferior 41, y la tobera de refrigeración 42, en el que la capa de
aislamiento 40 está fijada a la parte trasera del conjunto de
células solares 1 a través de la columna de fijación del conducto de
aire 38, para formar un conducto de aire de cavidad 34, el conjunto
de células solares 1 está provisto de placas 41 y 41 tanto en su
frente como en el borde exterior de su parte trasera, la salida de
aire superior 39 con un espacio de separación muy pequeño se forma
entre la placa superior 41 y el conjunto de células solares 1, la
salida de aire inferior 39 se forma entre la placa inferior 41 y el
frente del conjunto de células solares 1, con la sección de paso de
circulación de la salida de aire superior 39 y la salida de inferior
39 que se reduce gradualmente. El conducto de aire en forma circular
cilíndrica, consiste en unas paredes interna y externa y la capa de
aislamiento intermedia, y dicha capa de aislamiento puede ser de
aire ó de materiales de aislamiento. El ventilador 35 está montado
sobre un lado del conducto de aire 34, estando sellado el otro lado.
Cuando el ventilador 35 está en funcionamiento, debido a la acción
de las placas, el aire que hay dentro del conducto de aire 34
circulará lateralmente sobre la parte frontal y la parte trasera del
conjunto de células solares 1, para evacuar el calor excesivo. Como
la salida del aire superior 39 y la salida de aire inferior 39 están
diseñadas con una forma similar a una tobera, el aire circulante
sale del conducto de aire 34 a una velocidad aumentada, mejorando
así las prestaciones de intercambio de calor convectivo en la parte
trasera de las células solares, y aumentando la capacidad de
refrigeración del sistema, reduciendo así adicionalmente la
temperatura del conjunto de las células solares.
Esta forma de realización puede adoptar también
la forma estructural de conducto de aire tal como se representa en
las figuras 19 y 19b, es decir dos capas de placas auxiliares 37 se
usan para reemplazar la capa de aislamiento 40, para utilizar la
capa de aire 43 entre las placas para aislamiento térmico.
Forma de realización
VI
La estructura básica de esta forma de
realización es idéntica a la de la forma de realización V, y no se
repetirá aquí. La diferencia principal de esta forma de realización
respecto a la forma de realización es que, tal como se representa en
la figura 20, en esta forma de realización, el dispositivo de
rociado 44 y el dispositivo de rociado del extremo distante 45 se
añaden al sistema, con el dispositivo de rociado 44 en la entrada
del conducto de aire 34 y el dispositivo de rociado 45 en el extremo
distante del conducto de aire 34. Cuando la temperatura en el
conducto de aire es excesivamente alta, el dispositivo de rociado
abre y el cabezal rociador rociará agua en forma de minúsculas gotas
en el conducto de aire, y las gotas de agua también caerán en la
parte trasera de las células solares. Con la evaporación de las
gotas de agua, la temperatura de las células solares se reducirá en
gran medida, y la temperatura en el conducto de aire también se
reducirá. Esto puede hacer aumentar la diferencia de temperatura de
las células solares y el conducto de aire, mejorar la capacidad de
refrigeración del sistema y reducir aún más la temperatura de las
células solares.
Claims (25)
1. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa, que consiste en conjuntos de células solares (1), soportes
(2) para el montaje de los conjuntos de células solares (1) y un
mecanismo de seguimiento del sol automático, cuyos conjuntos de
células solares comprenden un número de células solares,
caracterizado porque dicho equipo comprende también los
conjuntos de reflectores (4) y sus bastidores (5), estando
dispuestos dichos conjuntos de reflectores en dos grupos situados a
ambos lados de la línea del eje (12) de dicho bastidor (5) según una
configuración simétrica, consistiendo cada grupo de reflectores (4)
en por lo menos dos filas de reflectores, cuyos bastidores (5) están
conectados sólidamente con dicho soporte (2), y estando dispuestos
dichos conjuntos de células solares (1) en dos grupos de células
solares situados a ambos lados de la línea del eje (12) de dicho
soporte (5) según una configuración simétrica en ángulos dados, y
estando enfrentados los conjuntos de células solares (1) a los
conjuntos de reflectores (4), proyectándose la luz reflejada desde
cada fila de reflectores (4) sobre las células solares (1) del lado
correspondiente.
2. Equipo fotovoltaico mariposa, según la
reivindicación 1, caracterizado porque la luz incidente y la
luz reflejada, desde cada fila de reflectores (D1E1, D2E2, D3E3 ..)
que se proyecta sobre la célula solar (AB, ..) (figuras 3, 4 A, 4
B), no están bloqueadas por filas adyacentes de reflectores (D1E1,
D2E2, D3E3, .. en cada grupo de dichos reflectores, existiendo
espacios entre los bordes adyacentes (E1 y D, E2 y D3, ..) de dos
filas adyacentes (D1E1, D2E2, ..) de reflectores, cuyos espacios se
forman en la dirección de la luz reflejada desde los reflectores en
el lado distante (fila D2E2 respecto fila D1E1) del eje central.
3. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado
porque dichos reflectores (4) son reflectores planos (figura 1) o
reflectores curvados (figura 2).
4. Equipo de generación de energía eléctrica por
concentración con reflector dispuesto en forma de mariposa, según la
reivindicación 2, caracterizado porque dos o más filas (D1E1,
D2ED2 ..) de reflectores (4) en cada uno de dichos conjuntos de
reflectores están en disposiciones oblicuas (figura 4 B),
horizontales (figura 4 A) o curvadas.
5. Equipo de generación de energía eléctrica por
concentración con reflector dispuesto en forma de mariposa, según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios
disipadores de calor que están previstos en los elementos (8) de las
células solares (1) que consisten en placas (9) metálicas o de
aletas metálicas en su parte trasera (figura 6).
6. Equipo de generación de energía eléctrica por
concentración con reflector dispuesto en forma de mariposa, según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios
disipadores de calor que están previstos en los elementos (8) de las
células solares (1) que consisten en un disipador de calor del tipo
de caja de refrigeración (10) en su parte trasera, cuya caja está
provista de entrada y salida para el fluido refrigerante (figura
7).
7. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 1, caracterizado porque
dicha célula solar (1) es una célula solar refrigerada por aire
activo, consistiendo dicha célula solar refrigerada por aire en el
conducto de aire (34) y ventilador (35), consistiendo dicho conducto
de aire en la célula solar (1) y las placas laterales fijadas al
lado, y dicho ventilador (35) está montado en el extremo del
conducto de aire (34).
8. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 7, caracterizado porque
dichos conjuntos de células solares (1) refrigeradas por aire están
montados en un patrón en forma de V, estando situado dicho conducto
de aire (34) en el frente del conjunto de células solares (1) y es
de sección trapezoidal (figura 14), con su base superior como frente
de la célula solar, su lateral por el eje central como una placa con
superficie de reflexión (36a) y el otro lado como una placa
altamente permeable a la luz (36b).
9. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 7, caracterizado porque
dichos conjuntos de células solares (1) refrigeradas por aire están
montados en un patrón en forma de V, y las células solares
refrigeradas por aire están provistas de conductos de aire (34) con
sección de sector en su parte trasera.
10. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 1, caracterizado porque
dicho equipo de generación de energía eléctrica fotovoltaico también
comprende soportes (2), dicho conjunto de células solares (1) y sus
soportes, el conjunto de reflectores (4) y su bastidor (5) que
comprende el equipo de células solares (1) por concentración, y este
equipo de células solares por concentración puede girar sobre los
soportes (2) a través de un eje principal (12).
11. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 10, caracterizado porque
dicho mecanismo de seguimiento del sol automático es un mecanismo de
seguimiento del sol automático bidimensional, consistente en un
mecanismo de accionamiento bidimensional, el circuito de control del
seguimiento para controlar el movimiento de este mecanismo de
movimiento bidimensional y el sensor de luz solar para detectar la
dirección de la luz solar y transmitir señales al circuito de
control del seguimiento, entre ellos, el mecanismo de accionamiento
bidimensional consiste en el dispositivo de accionamiento del ángulo
de elevación que acciona dicho equipo de células solares (1) por
concentración (100) para que gire alrededor de la línea axial del
eje principal (12) y el mecanismo de seguimiento del ángulo azimutal
que acciona el soporte y el equipo de células solares por
concentración (100) encima del mismo para que giren conjuntamente
alrededor de una línea axial vertical.
12. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 10, caracterizado porque
dicho eje principal (12) está situado en la línea del eje del
bastidor (13) del conjunto de reflectores.
13. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 10, caracterizado porque la
línea del eje central de dicho eje principal (12) está situada
próxima al centro de gravedad del equipo de células solares por
concentración (100).
14. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 11, caracterizado porque
dicho mecanismo (19) de accionamiento del ángulo de elevación se
compone del motor (20), del reductor (21) de tornillo sinfín (22) y
rueda helicoidal conectado con el eje de salida del motor, y del
reductor de engranajes conectado con el eje de salida del reductor
de tornillo sinfín y rueda helicoidal, y dicho reductor de
engranajes puede hacer girar el eje principal en por lo menos
150º.
15. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 11, caracterizado porque
dicho mecanismo de accionamiento del ángulo de elevación es un
mecanismo de tornillo y tuerca, que está montado sobre un soporte, y
su eje principal gira al ser accionado a través de una varilla de
unión montada sobre el eje principal.
16. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 11, caracterizado porque el
bastidor de vigas (14) está fijado en el fondo de dicho soporte
(13), comprendiendo dicho mecanismo de seguimiento del ángulo
azimutal el motor (27) controlado por el circuito de control del
seguimiento que está fijado al bastidor de vigas (14), y estando
conectado el reductor (17) con el eje de salida del motor (27) y el
piñón (29) conectado con el extremo de salida del reductor (26), así
como la corona dentada (28) o engranaje de mando fijado en el suelo
y acoplada mutuamente con el piñón (29).
17. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 11, caracterizado porque un
bastidor de vigas (14) está sujeto en el fondo del soporte (13), y
dicho mecanismo de seguimiento del ángulo azimutal comprende un
cierto número de rodillos montados en el fondo de dicho bastidor de
vigas, con por lo menos una rueda motriz de accionamiento (15) entre
dichos rodillos, y dicha rueda de accionamiento está conectada, a
través del reductor (17), con el motor (18) controlado por el
circuito de control del seguimiento.
18. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 16, caracterizado porque
dicho bastidor de vigas (14) es de forma en "cruz", consistente
en dos vigas de acero, su eje central (31) está conectado de forma
articulada con la corona dentada (38) o engranaje de mando en forma
de anillo, y en dicho bastidor de vigas hay montados dos equipos de
células solares por concentración (100) a través de soportes y los
dos equipos de células solares por concentración (100) mencionados
están montados respectivamente en dos extremos adyacentes del
bastidor de vigas (14) en forma de cruz.
19. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 18, caracterizado porque una
columna extraíble (32) está montada en el centro de las dos vigas en
forma de cruz, y dos cables de acero (33) de suspensión se prolongan
hacia fuera desde la parte superior de cada columna, para sostener
respectivamente los extremos de ambas vigas.
20. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 11, caracterizado porque dos
o más grupos de dichos equipos de células solares por concentración
(100) forman un solo grupo, y están conectados en serie en la
dirección axial del eje principal mediante soportes, y los ejes
principales de equipos de células solares por concentración (100) en
cada grupo están conectados entre sí para formar un eje principal
común, de tal modo que un mecanismo de accionamiento del ángulo de
elevación puede compartirse accionando el eje principal.
21. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 20, caracterizado porque
dichos equipos de células solares por concentración (100) están en
dos o más grupos, que están montados en paralelo con los soportes,
estando fijados dichos soportes en el mismo bastidor, compartiendo
un mecanismo de seguimiento del ángulo azimutal que acciona este
bastidor para que gire, de modo que el ángulo azimutal de estos dos
o más grupos de equipos de células solares por concentración (100)
puede ajustarse simultáneamente.
22. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 11, caracterizado porque el
ángulo \alpha de la parte trasera de los dos conjuntos de equipos
de células solares (1), que asegura que la "anchura iluminante"
es igual o ligeramente mayor que la "anchura iluminada", está
dentro del rango de 0º<\alpha<180º.
23. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 7, caracterizado porque
dicho equipo de células solares (1) refrigeradas por aire comprende
también el conducto de aire (34) y placas (41) provistas próximas al
conjunto de células solares, en el ventilador (35) montado en el
extremo del conducto de aire, formando dichas placas y superficies
adyacentes del conjunto de células solares una salida de aire (39),
siendo dicha salida de aire en forma de sección de reducción.
24. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 7, caracterizado porque las
placas (41) superior e inferior están provistas respectivamente en
la parte trasera y el borde exterior del frente de dicho conjunto de
células solares, formando dicha placa superior y la parte trasera
del conjunto de células solares la salida de aire superior, y dicha
placa inferior y el frente del conjunto de células solares la salida
de aire inferior, siendo dichas salidas de aire superior e inferior
en forma de sección de reducción y el conducto de aire (34) en forma
cilíndrica, consistente en las paredes interior y exterior y la capa
de aislamiento intermedio, y siendo dicha capa de aislamiento de
aire o de materiales aislantes.
25. Equipo fotovoltaico de generación de energía
eléctrica por concentración con reflector dispuesto en forma de
mariposa según la reivindicación 24, caracterizado porque la
entrada (44) y el extremo distante (45) de dicho conducto de aire
(34) están provistos de dispositivos de vaciado (44).
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