ES2375389B1 - Planta de concentración solar tipo fresnel con reconcentrador secundario optimizado. - Google Patents

Planta de concentración solar tipo fresnel con reconcentrador secundario optimizado. Download PDF

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Abstract

Planta de concentración solar tipo Fresnel con reconcentrador secundario optimizado, formado por un sistema primario compuesto por una serie de espejos situados en varias filas paralelas y con soportes móviles para su orientación y un sistema secundario que comprende un reconcentrador tipo CPC (Compound Parabolic Concentrator) con tubo de vacío. La geometría del reconcentrador está optimizada para minimizar las pérdidas ópticas y tiene perfil en forma de ?m?. El tubo de vacío compuesto por un tubo absorbedor con fluido caloportador en su interior y rodeado exteriormente por un tubo de vidrio con vacío intermedio.

Description

PLANTA DE CONCENTRACiÓN SOLAR TIPO FRESNEL CON RECONCENTRADOR SECUNDARIO OPTIMIZADO
SECTOR TÉCNICO DE LA INVENCiÓN
La invención se encuadra en el sector técnico de la tecnología solar, más

concretamente en los sistemas de concentración lineales tipo Fresnel.
ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN
El principio general de la tecnología solar está basado en el concepto de la

concentración de la radiación solar para calentar un fluido caloportador y generar
electricidad
La captación de energía solar y su concentración es uno de los mayores re
tos en el desarrollo de plantas solares. Existen principalmente dos tipos de tecnolo
gías de concentradores: la concentración puntual y la concentración lineal. La lineal
es más fácil de instalar al tener menos grados de libertad, pero tiene un factor de
concentración menor y por lo tanto puede alcanzar menores temperaturas que la
tecnología de concentración puntual.

Dentro de los concentradores puntuales se distinguen los concentradores de
disco parabólicos y las centrales de torre. Dentro de la tecnología lineal, el Concen
trador Cilindro Parabólico (CCP) es el sistema de concentración más maduro y aho
ra empiezan a surgir los nuevos Colectores Lineales tipo Fresnel (CLF), como el de
nuestra invención.
La tecnología de CLF supone una alternativa a la tecnología de los CCP. Las diferencias fundamentales son dos; por un lado el absorbedor queda inmóvil en el espacio e independizado del colector que es el que realiza el seguimiento del sol, por otro lado se usa un reconcentrador secundario unido al absorbedor. El reconcentrador tiene un doble efecto positivo: permite aumentar la superficie colectora evitando que los rayos se escapen y permite aumentar la concentración del campo primario. Además, este tipo de colector permite un uso más compacto del terreno al quedar las filas muy próximas unas de otras. Eventualmente, el terreno bajo los campos de espejos puede utilizarse para fines ajenos a la producción de energía. Las filas tienen un tamaño pequeño en comparación con un CCP por lo que las cargas de viento son menores y las estructuras son más livianas. En contrapartida, las filas se dan sombra, se bloquean ópticamente unas a otras y aparece un efecto coseno transversal y longitudinal que reduce el rendimiento óptico del conjunto si lo comparamos con un CCP. El desafío para los CLFs es tener un coste inferior a un
CCP que compense estas pérdidas ópticas.
Los colectores Fresnel están compuestos por un sistema primario y un secundario. El primario lo forman una serie de filas paralelas de espejos reflectores, planos o ligeramente curvados, con estructuras móviles que son los que se encar
5 gan de emitir y orientar la radiación solar al secundario. La radiación llega a la apertura del secundario y es redireccionada por unos espejos a un "tubo" focal imaginario que es donde se coloca el tubo absorbedor.
Este sistema secundario comprende un captador lineal invertido y elevado sobre el campo de espejos a varios metros de altura, el cual se encarga de recon10 centrar la radiación solar que emite el primario y direccionarla hacia un tubo absor
bedor.
Hasta ahora, los secundarios existentes consisten en un tubo o varios tubos de acero simples, con recubrimientos absorbentes y rodeados de un reconcentrador de chapa metálica o de espejos de geometría sencilla.
15 Por los tubos de acero circula el fluido caloportador. Este fluido se calienta y se utilizará posteriormente para hacer funcionar una turbina y producir electricidad.
Sin embargo; estos desarrollos plantean una serie de inconvenientes; en unos casos no se aprovecha el efecto de reconcentración que genera un CPC en altura quedando como único efecto de concentración el que aporta la configuración
20 de los espejos primarios. Esto quiere decir que el área absorbedora es más alta y que la eficiencia térmica es, en consecuencia, más baja. En otros casos, las pérdidas térmicas al exterior por convección y por radiación deben reducirse con la inclusión de calorifugados en los espejos, de tapas transparentes antirreflectantes que cierren el secundario y minimicen las pérdidas convectivas, y de sistemas me
25 cánicos de absorción de dilataciones relativas de los espejos y del tubo absorbedor respecto a la estructura soporte. Todo ello complica la geometría y la concepción del secundario y encarece el producto final.
Por lo tanto, la presente invención se centra en el desarrollo de una planta de concentración solar tipo Fresnel pero con un secundario optimizado que resuel30 ve los problemas técnicos señalados. DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN
La presente invención se refiere a una planta de concentración solar tipo Fresnel la cual se compone de un sistema primario y de un sistema secundario donde el secundario se optimiza para resolver los problemas anteriormente men
35 cionados.
El sistema primario lo forma un campo de espejos primarios, es decir, una serie de filas paralelas de espejos ligeramente curvados con sus correspondientes mecanismos de orientación. Estos espejos son los encargados de captar la mayor cantidad de radiación solar posible en cada momento del día y redireccionarla al
5 secundario. La radiación llega a la apertura del secundario y los espejos del secundario la reconcentran en el tubo absorbedor.
El sistema primario tiene seguidores solares con un grado de libertad de manera que el colector puede tener orientación Norte-Sur y los seguidores hacer el recorrido Este-Oeste o el colector estar orientado Este-Oeste con seguimiento de
10 los espejos primarios Norte-Sur.
Además el secundario podrá estar desplazado respecto al primario en la dirección longitudinal para minimizar las pérdidas ópticas de borde en función de la latitud del lugar en el que se instale.
Además el primario, el secundario o ambos podrán estar inclinados respecto 15 a la horizontal en función de la latitud del lugar.
En cuanto al sistema secundario está verdaderamente optimizado para superar los inconvenientes del Estado de la Técnica actual. En el caso de nuestra invención el secundario estaría formado por un concentrador lineal tipo CPC (Compound Parabolic Concentrator) en forma de "m" que se podrá construir a partir de
20 espejos, a partir de chapa metálica, o a partir de matriz rígida conformable con espejado tipo adhesivo. A la hora de diseñar el secundario, en la presente invención, se tienen en cuenta cuatro factores:
• El primero es utilizar un único tubo absorbedor de acero. El hecho de utilizar
25 un único tubo y además de perfil circular permite minimizar la superficie de intercambio de calor y por lo tanto las pérdidas térmicas.
• El segundo es minimizar el diámetro del tubo para maximizar la relación de concentración geométrica definida como área de espejo primario a área de absorbedor.
30 • El tercero es la inclusión de un reconcentrador secundario tipo CPC con una geometría optimizada termodinámicamente que permita redireccionar los rayos de luz que vienen del campo primario, evitando que se escapen y maximizando la relación de concentración como se ha explicado. Es necesario indicar que conocido el ancho del campo primario, y el semi
35 ángulo de aceptancia del Fresnel, quedan definidos el diámetro del tubo ab sorbedor -si su perfil es cilíndrico -, y el perfil de CPC que permite alcanzar la concentración límite termodinámica o concentración máxima anteriormente referida. El cálculo de la ecuación polar que define el reconcentrador tipo CPC en el caso de que el perfil del absorbedor de diseño no sea cilíndrico
5 es uno de los puntos clave dentro de la innovación que se presenta.
• El cuarto factor consiste en encerrar el tubo absorbedor por el que circula el fluido caloportador dentro de un tubo de vidrio, dejando en vacío el espacio intermedio. Todo ello se rodea del reconcentrador y se situará de forma que haga contacto con el vértice de la "m".
10 El objetivo de utilizar un tubo con vacío es reducir aún más las pérdidas térmicas por convección así como limitar el calentamiento de los espejos concentradores que rodean el tubo. De esta manera, aunque aumenta el coste en tubos, puesto que un tubo con vacío es más caro que un tubo de acero sencillo, se está simplificando el diseño del secundario y se está reduciendo el coste en calorifuga
15 dos, aislamientos, sistemas mecánicos para absorción de dilataciones de espejos ... a la vez que se mejora drásticamente el rendimiento de la instalación.
La tecnología de tubos de vacío lleva tiempo utilizándose, mayoritariamente, en los concentradores cilindro-parabólicos, habiéndose demostrado con su uso la considerable mejora en la eficiencia del sistema. Su utilización en un concentrador
20 tipo Fresnel junto a las ideas de secundario expuestas en este documento suponen un diseño completamente innovador del colector a la vista de la tecnología existente hasta el momento.
Concretamente, para utilizar el referido CPC con vacío, la geometría del mismo la fija el perfil del tubo absorbedor y el ángulo de aceptancia teniendo en 25 cuenta que el perfil del absorbedor debe ser continuo, cóncavo y debe apoyarse en el vértice del CPC. Debido a la decisión que hemos tomado de incluir el tubo absorbedor dentro de un tubo de vidrio y con vacío entre ambos, el tubo absorbedor no podrá apoyarse en el vértice del CPC por lo que será el tubo de vidrio el que se apoyará en el vértice de éste, generándose con ello pérdidas ópticas, es decir,
30 habrá rayos que serán reflejados por el CPC que se escaparán al exterior por el hueco entre el tubo absorbedor y el tubo de vidrio.
Para tratar de evitar este hecho y en consecuencia minimizar las pérdidas ópticas se proponen diversas técnicas: La primera consiste en diseñar el CPC suponiendo que no existe el tubo de vidrio.
35 Al colocar el tubo real se cortaría el tramo del reconcentrador de espejo que quede interior al tubo de vidrio, de manera que la forma de "m" del mismo no llega a ce
rrarse completamente. Para evitar el escape de los rayos se espejaría parcialmente
el tubo de vidrio.
11. Diseñar el CPC para el perfil del tubo absorbedor y desplazar el tubo de vidrio
5 acercándolo al tubo absorbedor de manera que el resultado sería un tubo de vacío asimétrico en el que ambos tubos se aproximarían por el vértice superior.
111. Otra opción consiste en diseñar el CPC suponiendo que no existe el tubo de vidrio y colocar el tubo de vidrio de forma que la parte que toca el vértice del CPC esté achaflanado, de esta manera no quedaría hueco entre el tubo de absorbedor y
10 el tubo de vidrio.
IV. Diseñar el CPC para el perfil del tubo absorbedor puesto en su posición normal, esto es concéntrico con el tubo de vidrio y el tubo de vidrio en contacto por su parte superior con el CPC. Para evitar las pérdidas se propone soldar al tubo absorbedor una o varias aletas que consiguen que la radiación no salga por el hueco.
15 V. Diseñar el tubo absorbedor con un perfil especial (de sección no circular) de forma que por su propia geometría cumpla los requisitos necesarios para minimizar las pérdidas, es decir, continuo, cóncavo y que se apoye en el vértice del CPC. Este perfil tendría forma de "gota", esto es, la mitad inferior tiene forma de semicírculo y la mitad superior se remata en forma de ángulo, de esta manera el vértice superior
20 del tubo absorbedor entra en contacto con el tubo de vidrio y el CPC.
VI. Partiendo del diseño del CPC anterior, es decir, supuesto un tubo absorbedor en forma de gota, la solución propuesta combinaría dicho CPC pero con el tubo absorbedor con perfil circular y colocado en su posición normal, aunque de esta manera el vértice superior del tubo absorbedor no entraría en contacto con el tubo de vidrio
25 y el CPC.
VII. Diseñar el CPC para el perfil del tubo absorbedor puesto en su posición normal, esto es concéntrico con el tubo de vidrio y el tubo de vidrio en contacto por su parte superior con el CPC. Para evitar las pérdidas se propone soldar al tubo absorbedor una única aleta vertical que consigue que la radiación no salga por el hueco.
30 Con estas soluciones tendríamos un secundario con las características técnicas necesarias para que las pérdidas sean mínimas, tanto las pérdidas térmicas por convección, gracias al vacío, como las pérdidas ópticas, con cualquiera de las alternativas presentadas.
Descripción de los dibujos 35 Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de
ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente (de acuerdo con una realización preferente de la misma): Figura 1. Muestra una vista de la planta de concentración solar tipo Fresnel Figura 2. Detalle de los espejos primarios (primario) Figura 3. Concentrador lineal (secundario) Figura 4. Sección del tubo absorbedor de vacío Figura 5. Sección transversal de una primera configuración del secundario donde se corta el CCP y se espeja una porción del tubo de vidrio Figura 6. Sección transversal de una segunda configuración del secundario donde se desplaza el tubo de vidrio hasta hacer contacto con el absorbedor Figura 7. Sección transversal de una tercera configuración del secundario donde se le confiere una forma achaflanada al del tubo de vidrio Figura 8. Sección transversal de una cuarta configuración del secundario donde se le añaden unas aletas al tubo absorbedor Figura 9. Sección transversal de una séptima configuración del secundario donde se minimizan las pérdidas con una única aleta en el tubo absorbedor Figura 10. Sección transversal de una quinta configuración del secundario donde se cambia la geometría del tubo absorbedor y no tiene sección circular Figura 11. Sección transversal de una configuración del secundario donde se combinan la geometría del tubo de vidrio de la sexta configuración con una única aleta.
Realización preferente de la invención La presente invención se refiere a una planta de concentración solar tipo Fresnel con reconcentrador secundario optimizado.
Tal y como aparece en la figura 1, la planta se compone de un sistema primario (1) Y de un sistema secundario (2), este último suspendido sobre el campo de espejos del primario a varios metros de altura. El secundario podrá estar desplazado respecto al primario en la dirección longitudinal para minimizar las pérdidas ópticas de borde en función de la latitud del lugar en el que se instale.
En la figura 2 se ve en detalle cómo sería este sistema primario (1). Estaría formado por un campo de espejos primarios (3), es decir, una serie de filas paralelas de espejos planos o ligeramente curvados con sus correspondientes mecanismos de orientación (5). Estos espejos se orientan para recibir la mayor cantidad de radiación solar (4) posible en cada momento del día y emitirla hacia el receptor o secundario (2). Será suficiente con que los seguidores solares (5) tengan un grado de libertad ya que el secundario (2) puede tener orientación Norte-Sur y los seguidores hacer el recorrido Este-Oeste o el secundario (2) estar orientado
5 Este-Oeste con seguimiento de los espejos primarios (3) Norte-Sur. Además el primario, el secundario o ambos podrán estar inclinados respecto a la horizontal en función de la latitud del lugar. El sistema secundario (2), tal y como vemos en la figura 3, es un concentrador lineal tipo CPC. Este está compuesto por un concentrador que se podrá cons
10 truir a partir de espejos, a partir de chapa metálica, o a partir de matriz rígida conformable con espejado tipo adhesivo espejos (6). Su geometría es con perfil en forma de "mI! y con el tubo absorbedor (7) situado haciendo contacto con el vértice de la "mI!. El CPC recibe la radiación solar (4) que emiten los espejos primarios en forma de línea focal y que no entra directamente en el tubo absorbedor y la reorien
15 ta hacia el tubo absorbedor de vacío (7), tal y como se observa en la figura.
En la figura 4 se muestra una sección del tubo de vacío (7). Este está compuesto por un tubo absorbedor interior que podría ser de acero (8) por el que circula un fluido caloportador (9) que puede ser agua o aceite o cualquier otro fluido que haga esta función. Este fluido, por efecto de la alta temperatura a la que está some
20 tido, se calentará dentro del tubo (8) y se utilizará para mover una turbina y producir electricidad. El tubo absorbedor (8) se encuentra rodeado de un tubo de vidrio (10). En el espacio intermedio entre el tubo absorbedor (8) y el de vidrio (10) se sitúa una cámara de vacío (11) que evita las pérdidas de calor por convección del tubo (8).
En las figuras 5, 6, 7, 8, 9, 10 Y 11 aparecen distintas alternativas para el di
25 seña del tubo absorbedor. Estas alternativas se plantean para minimizar las pérdidas ópticas, es decir, para disminuir el número de rayos que se pierden por el hueco existente entre el tubo absorbedor y el reconcentrador. Para que el diseño sea lo más eficiente posible hay que conseguir que el perfil del tubo absorbedor (8) sea continuo, cóncavo y se apoye en el vértice del concentrador (6). Por el hecho de
30 haber incluido un recubrimiento de vidrio (10) alrededor del tubo absorbedor (8) estas premisas son más complicadas de cumplir y habrá que plantearse distintos diseños posibles en el secundario.
Cabe destacar que aunque lo que en estas figuras se muestra son las configuraciones finales simplificadas para la mejor comprensión del sistema, en realidad, 35 cada una de las geometrías expuestas se rige por unas complejas ecuaciones que
aseguran que se cumplen las premisas expuestas y se minimizan pérdidas.
En el caso de la figura 5 se muestra la sección del tubo absorbedor de vacío en una de sus posibles configuraciones, donde lo que se ha hecho ha sido dejar el tubo absorbedor con su configuración y recortar el concentrador (6). Para evitar que
5 salga radiación por el hueco que no tiene concentrador sino tubo de vidrio, se ha espejado esa parte del tubo (12) de forma que los rayos que se escapan sean reflejados de nuevo en dirección al tubo absorbedor.
En la figura 6 se muestra un nuevo diseño para el secundario, en el que se ha desplazado el tubo de vidrio (10) hacia abajo, lo suficiente como para que haga 10 contacto con el tubo absorbedor (8). De esta forma ya no queda hueco por donde
perderse la radiación.
En la figura 7 la solución dada ha sido achaflanar el tubo de vidrio (10) para lograr el contacto con el concentrador (6) y evitar el hueco por el que se escapa la radiación.
15 En las figuras 8 y 9 la solución dada ha sido añadir una (14) o varias aletas
(13) al tubo absorbedor (8) para lograr el contacto con el concentrador (6) y tapar el hueco por el que se escapa la radiación. En la figura 10 se le ha modificado la geometría al tubo absorbedor (8) con el fin de optimizar el diseño del CPC, no siendo ya el tubo de sección circular, si no
20 que se ha rediseñado y ahora tiene una geometría diferente. Concretamente este perfil tendría forma de "gota", esto es, la mitad inferior tiene forma de semicírculo y la mitad superior se remata en forma de ángulo. De esta manera el vértice superior del tubo absorbedor hace contacto con el tubo de vidrio (10) Y el CPC (6).
En la figura 11 la solución dada ha sido mantener la configuración optimiza
25 da del reconcentrador para el caso del tubo absorbedor en forma de gota, pero manteniendo el tubo absorbedor con sección circular (para abaratar costes) añadiendo una aleta vertical (14) para así lograr el contacto con el concentrador (6) y tapar el hueco por el que se escapa la radiación.
Todas las geometrías serían posibles, aunque se evaluará el utilizar una u 30 otra en función de los costes de fabricación y montaje.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Planta de concentración solar tipo Fresnel con reconcentrador secundario optimizado de las formadas por un sistema primario (1) compuesto por una serie de espejos curvados o planos (3) situados en varias filas paralelas y con soportes móviles
    (5) para su orientación y un sistema secundario (2) de los formados por un reconcentrador (6) tipo CPC (Compound Parabolic Concentrator) en forma de "m" de ecuación geométrica optimizada para minimizar las pérdidas ópticas, con tubo de vacío (7), compuesto el tubo de vacío por un tubo absorbedor (8) con fluido caloportador (9) en su interior y rodeado exteriormente por un tubo de vidrio (10) con vacío intermedio (11) caracterizado porque el tubo absorbedor (8) tiene una geometría circular en su parte baja y con un ángulo en la parte alta (forma de gota) estando en contacto el vértice con el tubo de vidrio (10) Y este con el reconcentrador (6).
  2. 2. Planta de concentración solar tipo Fresnel con reconcentrador secundario optimizado de las formadas por un sistema primario (1) compuesto por una serie de espejos curvados o planos (3) situados en varias filas paralelas y con soportes móviles
    (5) para su orientación y un sistema secundario (2) de los formados por un reconcentrador (6) tipo CPC (Compound Parabolic Concentrator) en forma de "m" de ecuación geométrica optimizada para minimizar las pérdidas ópticas, con tubo de vacío (7), compuesto el tubo de vacío por un tubo absorbedor (8) con fluido caloportador (9) en su interior y rodeado exteriormente por un tubo de vidrio (10) con vacío intermedio (11) caracterizada porque el tubo de vidrio (10) tiene una sección circular achaflanada por su parte superior.
  3. 3. Planta de concentración solar tipo Fresnel con reconcentrador secundario optimizado de las formadas por un sistema primario (1) compuesto por una serie de espejos curvados o planos (3) situados en varias filas paralelas y con soportes móviles
    (5) para su orientación y un sistema secundario (2) de los formados por un reconcentrador (6) tipo CPC (Compound Parabolic Concentrator) en forma de "m" de ecuación geométrica optimizada para minimizar las pérdidas ópticas, con tubo de vacío (7), compuesto el tubo de vacío por un tubo absorbedor (8) con fluido caloportador (9) en su interior y rodeado exteriormente por un tubo de vidrio (10) con vacío intermedio (11) caracterizado porque el tubo de vidrio (10) se desplaza hacia abajo hasta hacer contacto con el tubo absorbedor (8).
  4. 4. Planta de concentración solar tipo Fresnel con reconcentrador secundario
    optimizado según alguna de las reivindicaciones 1 , 2 ó 3 caracterizado porque el sistema primario (1) tiene seguidores solares (5) con un grado de libertad de manera que el secundario (2) puede tener orientación Norte-Sur y los seguidores (5) hacer el recorrido Este-Oeste o el secundario (2) estar orientado Este-Oeste con seguimiento
    5 de los espejos primarios (3) Norte-Sur; en ambos casos el campo primario, el secundario o ambos, podrán regular su inclinación respecto a la horizontal en función de la latitud del lugar.
  5. 5. Planta de concentración solar tipo Fresnel con reconcentrador secundario optimizado según alguna de las reivindicaciones 1, 2 ó 3 caracterizado porque el
    10 reconcentrador (6) tipo CPC que tiene el perfil en forma de "m" se podrá construir a partir de espejos templados, deformados por gravedad o deformados elásticamente, a partir de chapa metálica o a partir de matriz rígida conformable con espejado tipo adhesivo.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015139152A1 (es) * 2014-03-21 2015-09-24 Mendel Horwitz Eduardo David Concentrador solar con espejos planos orientados de norte-sur y espejo secundario cilindro-parabólico con absorbedor centrado

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130220310A1 (en) * 2010-10-25 2013-08-29 Christian Thomas Gregory Solar thermal receiver with concentric tube modules
ITMI20111946A1 (it) * 2011-10-26 2013-04-27 En Rinnovabili Altern Ative S R L Fab Impianto a concentrazione dei raggi luminosi per la conversione di energia solare almeno in energia termica
DE102011088829B3 (de) 2011-12-16 2013-04-04 Schott Solar Ag Receiversystem für eine Fresnel-Solaranlage
DE102011088830B3 (de) * 2011-12-16 2013-02-07 Schott Solar Ag Receiversystem für eine Fresnel-Solaranlage
CN103293653B (zh) * 2012-03-02 2016-01-06 北京兆阳光热技术有限公司 一种高倍率线性菲涅尔聚光装置
WO2017131544A1 (en) * 2016-01-25 2017-08-03 Universidade De Évora Compact linear fresnel reflective solar concentrator designed for direct molten salt operation as heat transfer fluid in evacuated tubes
EP3524901A1 (en) * 2016-01-25 2019-08-14 Universidade de Évora Compact linear fresnel reflective solar concentrator designed for direct molten salt operation as heat transfer fluid in evacuated tubes
CN205991626U (zh) * 2016-03-23 2017-03-01 南京工业大学 一种免跟踪小型太阳能聚光集热器
GR20160100647A (el) * 2016-12-30 2018-10-12 Αναστασιος Ευστρατιου Βαρδαξογλου Νεου τυπου ηλιακο θερμικο συστημα

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4230095A (en) * 1978-05-26 1980-10-28 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Ideal light concentrators with reflector gaps
JPS55158443A (en) * 1979-05-28 1980-12-09 Hitachi Ltd Solar heat collector
US4246891A (en) * 1979-09-12 1981-01-27 General Electric Company Low reflection loss cusp like reflector for solar energy collector
NL1008356C2 (nl) * 1998-02-19 1999-08-20 Suria Holdings Sarl Inrichting voor het verwarmen met zonne-energie.
WO2009023063A2 (en) * 2007-06-13 2009-02-19 Ausra, Inc. Solar energy receiver having optically inclined aperture

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015139152A1 (es) * 2014-03-21 2015-09-24 Mendel Horwitz Eduardo David Concentrador solar con espejos planos orientados de norte-sur y espejo secundario cilindro-parabólico con absorbedor centrado

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