DISPOSITIVOS PARA EL CALENTAMIENTO DE FLUIDOS TERMICOS, POR ENERGIA SOLAR, MEDIANTE SUPERFICIES PLANAS TIPO PANELES SOLARES, PROVISTAS DE LENTES PARA LA CONCENTRACION DE LA RADIACION, TIPO DIOPTRIOS CILINDRICOS, DE FOCO LINEAL (NO PUTUAL). La presente invención se refiere a un nuevo dispositivo óptico-mecánico, que permite mediante la concentración de la radiación solar, por medio de un novedoso sistema de lentes delgadas, cilíndricas y lineales, el calentamiento del fluido caloportador que se vaya a utilizar hasta temperaturas variables, configurables de hasta 350 o C y mayores dependiendo de la necesidad especificas, y a precios de mercado similares a los de otras tecnologías. Es claro que en la sociedad actual las necesidades energéticas crecientes y a la vez la concienciación sobre la necesidad de energías limpias han dado lugar a un desarrollo espectacular de las llamadas energías renovables. En la actualidad y centrándonos en el sector solar de energías renovables, hay básicamente dos tipos de aprovechamiento, el tipo fotovoltaico, y el térmico. Los paneles fotovoltaicos proporcionan directamente energía eléctrica, pero tienen el inconveniente de su bajo rendimiento (entre ellO y el 15% de la energía recibida) así como su alto precio. Respecto a la energía térmica se puede dividir en dos grandes líneas, la energía termo solar, generada mediante centrales de concentración por espejos, de la radiación solar, generalmente de tipo parabólico, que calentando un fluido, se le hace pasar por una turbina para la generación de energía eléctrica. Tienen un rendimiento aceptable, aunque son muy caras y la producción es irregular y son difícilmente regulables. Existen en el mercado otras maquinas de concentración de pequeña potencia, completamente integradas (seguidor solar, espejos parabólicos y generador Stirling en el mismo elemento) muy bajo rendimiento, muy caras. Por ultimo refiriéndonos a la energía térmica, tenemos el aprovechamiento mediante los llamados paneles solares térmicos, los cuales se limitan al calentamiento directo por medio de la radiación solar de unas placas captadoras, llenas de fluido, normalmente agua glicolada, la cual suele alcanzar una temperatura de entre 60 y 90 o C. por lo cual, a esas temperaturas, solo permite su uso como energías de apoyo en calentamiento y en el mejor de los casos agua caliente sanitaria o suelo radiante. Por lo anterior, si centramos el análisis en los paneles solares, tanto térmicos como fotovoltaicos comprobamos que los rendimientos son muy bajos y los precios en muchos casos no competitivos así como las DEVICES FOR THE WARMING OF THERMAL FLUIDS, BY SOLAR ENERGY, THROUGH PLANTABLE SURFACES TYPE SOLAR PANELS, PROVIDED OF LENSES FOR THE CONCENTRATION OF RADIATION, TYPE CYLINDRICAL DIOPTRIOS, OF NON-PUTUAL FOCUS. The present invention relates to a new optical-mechanical device, which allows the heating of the heat transfer fluid to be used up to variable temperatures by means of a new system of thin, cylindrical and linear lenses. , configurable up to 350 o C and higher depending on the specific need, and at market prices similar to those of other technologies. It is clear that in today's society the growing energy needs and at the same time the awareness about the need for clean energies have given rise to a spectacular development of the so-called renewable energies. Currently and focusing on the renewable energy solar sector, there are basically two types of use, the photovoltaic type, and thermal. Photovoltaic panels directly provide electrical energy, but they have the disadvantage of their low performance (between 10% and 15% of the energy received) as well as their high price. Regarding thermal energy, the thermo solar energy, generated by mirrored concentration centers, of solar radiation, generally of parabolic type, which by heating a fluid, is passed through a turbine can be divided into two main lines. electric power generation They have an acceptable yield, although they are very expensive and the production is irregular and they are hardly adjustable. There are other small power concentration machines on the market, fully integrated (solar tracker, parabolic mirrors and Stirling generator in the same element) very low performance, very expensive. Finally, referring to thermal energy, we take advantage of the so-called thermal solar panels, which are limited to direct heating by means of solar radiation of collector plates, filled with fluid, usually glycol water, which usually reaches a temperature between 60 and 90 o C. Therefore, at these temperatures, it only allows its use as heating support energies and, in the best case, sanitary hot water or underfloor heating. Therefore, if we focus the analysis on solar panels, both thermal and photovoltaic, we verify that the yields are very low and the prices in many cases are not competitive as well as the
posibilidades de aplicación en los rangos de temperatura que funcionas son muy limitados. Si tenemos en cuenta que en los últimos tiempos están apareciendo en el mercado, fluidos orgánicos que permiten a temperaturas inferiores a 200 o C. usar estos, en turbinas de ciclo de Rankine, con rendimientos teóricos de casi el 45 %. Así mismo este rango de temperaturas de fluidos, permite el uso en el sector de HVAC. En concreto en climatización de edificios, están apareciendo maquinas de absorción (ejem. bromuro de litio) que tampoco precisan temperaturas superiores a los 2000 C. antes indicados para su funcionamiento. Surge por lo anterior, mejorando las temperaturas obtenidas en los paneles térmicos, la posibilidad de la obtención de electricidad mediante turbinas y la aplicación a sistemas de climatización por absorción. En lo que se refiere a forma y tamaño se mantendrán aproximadamente las dimensiones de los que actualmente se comercializan para poder usar herrajes y seguidores solares normalizados, necesarios para su funcionamiento. Application possibilities in the temperature ranges that you operate are very limited. If we take into account that in recent times organic fluids that allow temperatures below 200 o C. are appearing on the market, use these, in Rankine cycle turbines, with theoretical yields of almost 45%. Also this range of fluid temperatures, allows the use in the HVAC sector. In particular in building air conditioning, absorption machines (eg lithium bromide) are appearing that do not require temperatures above 2000 C. before indicated for operation. Due to the above, improving the temperatures obtained in the thermal panels, the possibility of obtaining electricity through turbines and the application to air conditioning systems by absorption. With regard to shape and size, approximately the dimensions of those currently marketed to be able to use standard solar hardware and followers, necessary for its operation, will be maintained.
BREVE DESCRIPCION DE PLANOS Dibujo hoja 6. Fig.O vista general del conjunto panel montado Dibujo hoja 7. Fig.l Tipo1 A: Dioptrio cilíndrico convergente, B: Camino óptico, C: Tubo captación. Fig.2 Tip02 A: Dioptrio cilíndrico convergente, B: Camino óptico, C: Tubo captación, D: Dioptrio divergente, E: Espejo plano BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS Drawing sheet 6. Fig. O general view of the assembled panel assembly Drawing sheet 7. Fig.l Type1 A: Converging cylindrical diopter, B: Optical path, C: Collection tube. Fig. 2 Tip02 A: Converging cylindrical diopter, B: Optical path, C: Pickup tube, D: Divergent diopter, E: Flat mirror
Los captadores solares Fig.O están formados por un bastidor exterior a modo de contenedor cerrado, fabricado en aluminio anodizado, autoportante, con la suficiente rigidez para soportar los esfuerzos mecánicos debido a factores ambientales y climatológicos, así como los de los propios elementos que componen el sistema. Este bastidor solo es accesible por una de sus caras, la que se dirige al sol, esta provisto de 2 agujeros con pasamuros herméticos, los cuales permitirán la entrada y la salida del fluido caloportador. La superficie óptica, esta formada por un vidrio transparente exterior de protección cierre y aislamiento, el cual evita la entrada suciedad y garantiza la estanqueidad, debajo de este vidrio y en paralelo con el, se encuentran las lentes cilíndricas, de sección lenticular constante, que se montan transversalmente al panel y tiene por tanto una longitud aprox. de 1000 mm. de longitud,( A) en Fig.1, dispuestas en toda la superficie del mismo, por debajo de las mismas, en el caso mas sencillo (tipo 1), se encuentran los tubos del captador de calor (C) que contiene el fluido caloportador, situados justo en la línea que forma el foco lineal de la lente cilíndrica convergente, donde inciden los haces de rayos. Se monta un tubo, por lo general de cobre, por cada lente cilíndrica, estos se unen mediante un colector, a un pequeño depósito que permite Fig.O solar collectors are formed by an outer frame as a closed container, made of anodized aluminum, self-supporting, with sufficient rigidity to withstand mechanical stress due to environmental and climatic factors, as well as those of the elements that make up the system. This frame is only accessible by one of its faces, the one that goes to the sun, is provided with 2 holes with hermetic passages, which will allow the entry and exit of the heat transfer fluid. The optical surface, is formed by an outer transparent glass of closure and insulation protection, which prevents dirt entry and guarantees the tightness, under this glass and in parallel with it, are the cylindrical lenses, of constant lenticular section, which they are mounted transversely to the panel and therefore have a length approx. 1000 mm of length, (A) in Fig. 1, arranged on the entire surface thereof, below them, in the simplest case (type 1), are the heat collector tubes (C) that contains the fluid heat carrier, located just on the line that forms the linear focus of the converging cylindrical lens, where the beams of lightning strike. A tube, usually of copper, is mounted for each cylindrical lens, these are joined by a collector, to a small tank that allows
5 mediante válvula de 3 vías, la selección de fluido, como líquido o vapor. En el caso de necesitarse mayor temperatura del fluido Fig. 2 (tipo 2), estos haces de rayos, son guiados mediante otro juego de lente divergente (D), un espejo (E) y una nueva lente convergente (A), el principio de funcionamiento es el siguiente, Fig. 2, la primera lente, cilíndrica convergente, concentra la radiación incidente en su superficie del panel, en 5 via 3-way valve, the selection of fluid, such as liquid or steam. If a higher temperature of the fluid is needed Fig. 2 (type 2), these beam beams are guided by another set of divergent lens (D), a mirror (E) and a new convergent lens (A), the principle operating is as follows, Fig. 2, the first lens, cylindrical convergent, concentrates the incident radiation on its panel surface, in
10 otro área mas pequeña que es el área de incidencia en la segunda lente cilíndrica que es divergente, saliendo el haz paralelo al eje de esta lente. Mediante un espejo, se dirige el haz, con el ángulo adecuado a la zona de convergencia final, donde otra lente cilíndrica convergente, concentra la radiación, obteniéndose muy altas temperaturas en el tubo donde se focaliza la misma. Como en el caso anterior, los tubos captadores de calor, 10 another smaller area that is the area of incidence in the second cylindrical lens that is divergent, the beam leaving parallel to the axis of this lens. Through a mirror, the beam is directed, with the appropriate angle to the final convergence zone, where another converging cylindrical lens concentrates the radiation, obtaining very high temperatures in the tube where it is focused. As in the previous case, the heat collecting tubes,
15 siguen un recorrido similar hacia el depósito y la salida del fluido. La ultima capa, por debajo de las anteriores, esta compuesta por capas de aislamiento térmico que envuelve a los tubos y al pequeño deposito antes mencionado para fluido vapor o liquido. En la cara del vidrio, en los laterales y con el fin de facilitar el posicionamiento del dispositivo, se ha mecanizado adaptadores para fototransistores necesarios para el 15 follow a similar path to the reservoir and fluid outlet. The last layer, below the previous ones, is composed of layers of thermal insulation that surrounds the tubes and the small tank mentioned above for vapor or liquid fluid. On the face of the glass, on the sides and in order to facilitate the positioning of the device, adapters have been machined for phototransistors necessary for the
20 posicionamiento de los seguidores solares que necesitan este tipo de paneles de concentración. Tiene unas dimensiones de aprox. 2000x 1 000x200 mm. siendo la superficie de captación de unos 2 m2. 20 positioning of solar trackers that need this type of concentration panels. It has dimensions of approx. 2000x 1 000x200 mm. the collection area being about 2 m2.