ES2425466A1 - Dispositivo de generación solar mediante sistema de haz descendente - Google Patents

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Abstract

Se ha dispuesto un dispositivo para soportar un reflector central de forma estable y firme. El dispositivo mejora la densidad de colocación de los heliostatos y es capaz de reducir el bloqueo y el oscurecimiento de los haces de luz reflejados por los heliostatos. En un dispositivo de generación solar de sistema de haz descendente el reflector central está dispuesto en formada voladizo en un poste de soporte que se mantiene vertical. Está dispuesta una torre metálica en la parte superior del poste de soporte que se mantiene vertical. Está dispuesta una torre metálica para mantenerse en la parte superior del poste de soporte. Un tirante está unido a la torre metálica y se usa para fijar el reflector central. Un segundo tirante está dispuesto para soportar el poste de soporte. Este segundo elemento tirante conecta: la torre metálica; un saliente que se extiende hacia afuera desde el lado trasero del poste de soporte; y una base.

Description

DISPOSITIVO DE GENERACiÓN SOLAR MEDIANTE SISTEMA DE HAZ
DESCENDENTE
CAMPO TÉCNICO
El presente invento se refiere a un dispositivo de generación solar de sistema de haz descendente. Másespecíficamente,eLpresenteinvento se refiera a un dispositivo de generación solar que es capaz de reducir la ocurrencia del bloqueo y oscurecimiento de los haces de luz reflejados por heliostatos a la vez que se mejora la densidad de colocación de los heliostatos, y que también es capaz de proporcionar un soporte estable y firme para un reflector central.
TÉCNICA ANTERIOR
Recientemente ha habido un interés creciente en el medio ambiente global tal como: la polución del aire causada por los gases de escape producidos por la combustión de los combustibles fósiles y el agotamiento de los mismos. Además, las energías alternativas que pueden sustituir a los anteriores combustibles fósiles mencionados han atraído más la atención del público. Se ha propuesto para tales energías alternativas la generación de potencia eólica y de potencia fotovoltaica.
Mientras tanto, hay un sistema de generación de potencia eléctrica térmico solar de tipo concentración en el que un medio de transferencia de calor se calienta por el uso del calor producido por la concentración de los rayos solares, se produce vapor por el calor del medio de transferencia de calor, el vapor impulsa una turbina de vapor, y en consecuencia se genera potencia eléctrica. El sistema ha atraído la atención del público debido a que puede ser operado con unas instalaciones de generación de potencia similares a las de una central térmica convencional y puede conseguir un alto nivel de producción.
Hasta ahora se han propuesto diversos tipos de sistemas de generación de potencia eléctrica térmico solar de tipo concentración, que incluyen un sistema de generación de potencia eléctrica térmico solar de tipo tolva (véase, por ejemplo, el Documento 1 de la Patente), un sistema de generación de potencia eléctrica térmico solar de tipo torre (véase, por ejemplo, el Documento 2 de la Patente), y un sistema de generación de potencia eléctrica térmico solar de tipo plato (véase, por ejemplo, el Documento 3 de la Patente). El sistema de tipo tolva incluye: reflectores, cada uno con una forma de sección semicircular y que tiene una superficie reflectante de la luz en una superficie de él; y tubos que se extienden en las direcciones axiales de los respectivos reflectores, y en los tubos se ha introducido un medio de transferencia de calor. El sistema de tipo torre incluye: unatorre situadaene~ centro y pmvista de una parte de calentamiento del medio de transferencia de calor en una parte superior de ella; y varios heliostatos situados alrededor de la torre. El sistema de tipo plato incluye: un reflector en forma de cuenco que tiene una superficie que refleja la luz formada en una superficie de ella; y una parte de calentamiento del medio de transferencia de calor situado cerca del reflector.
Entre tanto, el reflector del sistema de generación de potencia eléctrica térmico solar de tipo tolva tiene una dimensión bastante grande en la dirección de la anchura del reflector. Como los reflectores están instalados en sentido longitudinal y transversal existe el problema de que el sistema de tipo tolva implica una instalación a gran escala.
El sistema de generación de potencia eléctrica térmico solar de tipo torre es capaz de incrementar la concentración de la luz de una forma relativamente fácil mediante el aumento del número de heliostatos que hay que disponer. No obstante, el sistema de tipo torre tiene sus propios problemas. Primeramente, se suministra sal fundida y es hecha circular a través de la parte de calentamiento del medio de transferencia de calor dispuesto en el lado extremo superior de la torre. En consecuencia, existe el problema de que por la noche, cuando no se dispone de rayos solares, el sistema de tipo torre tiene que conservar la temperatura de la sal fundida mediante el uso de medios de calentamiento tales como un calentador eléctrico a fin de evitar que se solidifique la sal fundida. Además, el sistema de tuberías para la sal fundida es tan largo que desciende la temperatura de la sal fundida.
El sistema de generación de potencia eléctrica térmico solar de tipo plato es un sistema compacto debido a que el medio de transferencia de calor se calienta al recoger los rayos solares de cada uno de los reflectores. Sin embargo, existe el
problema de que el sistema de tipo disco no es apropiado 'para la generación de
potencia eléctrica a gran escala.
Se ha propuesto un sistema conocido como dispositivo de generación solar de sistema de haz descendente como un sistema diferente de los anteriormente descritos de generación de potencia eléctrica térmico solar de tipo concentración (véase, por ejemplo, elDocumento 1 que noe5-delaPatente).
Documento de Patente 1: W02005/017421. Documento de Patente 2: Publicación Kokai de Solicitud de Patente Japonesa N° 2005-106432. Documento de Patente 3: Publicación Kokai de Solicitud de Patente Japonesa N° 2004-169059. Documento no de la Patente 1: Solar Energy, Volumen 62, Número 2, Febrero 1998, pp 121-129(9)
O O
Como se muestra en la Figura 5, en el dispositivo de generación solar de sistema de haz descendente un reflector central en forma de disco (espejo reflector central) 110 está soportado por tres postes de soporte 100a, 100b Y 100c que se mantienen verticales y que tienen una estructura triangulada. No están colocados elementos de refuerzo entre dos cualquiera de los postes de soporte 100a, 100b Y 100c debido a que tales elementos de refuerzo provocan el bloqueo y el ensombrecimiento. El espejo reflectante central 110 tiene un gran diámetro que excede de 100 m. El espejo reflectante central 110 tiene una estructura de gran luz, lo cual es posible mediante la combinación de tubos estructurales (varios tubos con los medios de junta). El espejo reflector central 110 tiene un peso que supera las 3.000 Tm.
Por lo tanto, los postes de soporte 100a, 100b Y 100c, que se mantienen verticales sin elemento de refuerzo alguno dispuestos entre ellos, son muy vulnerables a la fuerza de rotación F en la dirección circunferencial del espejo reflector central 110, tienen una baja resistencia a las fuerzas del viento y una baja resistencia a las cargas laterales cuando se producen terremotos. Además, la carga de cada uno de los postes de soporte es grande.
También, cada poste de soporte está fijado a una parte de fijación 112 en el reflector central 110 en el lado extremo superior y en las partes de anclaje 115a, 115b y 115c en el lado extremo del fondo del poste de soporte. Tal estructura no puede proporcionarestabiHdad alguna ni resistencia a los postes de soporte. Parlo tanto, esto plantea problemas con respecto a la seguridad, la vida útil, y la desviación del eje óptico debidas a la distorsión o a la posición incorrecta del reflector central 110.
Además, existe otro problema. Cuando se aumenta el número de postes de soporte con el fin de mejorar la resistencia, se puede producir el bloqueo y el oscurecimiento, y disminuye la cantidad de generación de potencia. Por este motivo no se puede mejorar la resistencia.
A la vista de los problemas antes mencionados que tienen las técnicas convencionales, un objeto del presente invento es proporcionar un dispositivo de soporte que sea capaz de reducir el bloqueo y el oscurecimiento de los haces de luz reflejados por los heliostatos y que también sea capaz de fijar de forma firme y estable un reflector central pesado y de grandes dimensiones.
MEDIOS PARA RESOLVER LOS PROBLEMAS
Un dispositivo de generación solar de sistema de haz descendente de acuerdo con el presente invento tiene la siguiente configuración.
1) Un dispositivo de generación solar incluye: una pluralidad de heliostatos para reflejar la luz solar; un reflector central para concentrar los haces de luz reflejados por los heliostatos en los medios de calentamiento del medio de transferencia de calor; y medios de generación de potencia eléctrica mediante una turbina de vapor que usan como fuente de calor un medio de transferencia de calor calentado por los medios de calentamiento. El dispositivo de generación solar está caracterizado porque el reflector central está dispuesto en forma de voladizo a un lado de un poste de soporte que se mantiene vertical. Una torre metálica se mantiene vertical sobre una parte superior del poste de soporte, el reflector central está fijado por un tirante unido a la torre metálica. El poste de soporte está soportado por un tirante que conecta la torre metálica, un saliente, y una base, y el saliente que se extiende desde una parte lateral posterior del poste de soporte.
Como se ha descrito en la sección "problema" dada antes, en un dispositivo de generación solar de sistema de haz descendente, la unidad del reflector central, que tiene undiámelro mayor y que es bastante pesada, tieFle que estar suspendida en el aire. Además, tiene que asegurarse un espacio debajo del reflector central de forma que el espacio pueda ser usado para colocar un receptor a fin de recoger el calor producido por la concentración de la luz solar. El dispositivo de generación solar de sistema de haz descendente del presente invento está caracterizado por los siguientes puntos. Un poste central básicamente vertical está situado en una posición en un lado de forma que sea la menos probable para bloquear la luz sajar. El reflector central está dispuesto de una forma suspendida en un lado de forma que los haces de luz puedan ser concentrados más eficazmente.
El método de colocación del reflector central de acuerdo con la reivindicación 1 está caracterizado por los siguientes puntos. El saliente se extiende hacia el lado opuesto del poste central, en el lado en el que está colocado el reflector central. El saliente está dispuesto teniendo en cuenta el peso del reflector central a fin de equilibrar el reflector central dispuesto en un lado.
2) El dispositivo de generación solar está caracterizado porque los heliostatos están distdbuidos más densamente en el lado norte del poste de soporte que en el lado sur de él.
3) Un dispositivo de generación solar incluye una pluralidad de heliostatos para reflejar la luz solar: un reflector central para concentrar los haces de luz reflejados por el heliostato en los medios de calentamiento del medio de transferencia de calor; y medios de generación de potencia eléctrica mediante una turbina de vapor, como una fuente de calor, un medio de transferencia de calor calentado por los medios de calentamiento. El dispositivo de generación solar está caracterizado porque el reflector central está dispuesto en forma de voladizo en cada uno de los dos lados del poste de soporte que se mantiene vertical.
El método de colocación del reflector central de acuerdo con la reivindicación 3 está dispuesto para resolver el siguiente problema que tiene el método convencional.
De acuerdo con el método convencional, si se disponen más heliostatos para conseguir una mayor eficacia en el campo de la concentración del haz de luz solar la distancia desde el poste de soporte central en el centro del reflector se hace mayor. El método de acuerdo con la reivindicación 3 está caracterizado por los siguientes puntos. Se dispone otro reflector central para estar opuesto al primer reflector central. Con el otro reflector central, los pesos equilibrados a los lados izquierdo y derecho se aplican en el poste de soporte central. Por lo tal"1to, las cargas sobre el poste da soporte pueden ser disminuidas a la vez que se puede conseguir una mejora en la concentración de la luz solar.
4) El dispositivo de generación solar está caracterizado porque los heliostatos están distribuidos más densamente en el lado norte del poste de soporte que en el lado sur de él.
EFECTOS DEL INVENTO
1) Los medios de erección están dispuestos para soportar el poste de soporte y los medios de sustentación están dispuestos para soportar el reflector central. Estos medios permiten que el poste de soporte solape menos los ejes ópticos desde los heliostatos hasta el reflector central que en el caso de un sistema con un poste de soporte inclinado. Por lo tanto, es menos probable que se presenten fenómenos tales como el bloqueo y el oscurecimiento de los haces de luz reflejados por los heliostatos que en el caso del sistema con un poste de soporte inclinado.
Por este motivo se pueden disponer más reflectores centrales, de forma que se puedan concentrar más haces de luz y se pueda generar más eficazmente la potencia eléctrica.
2) La disposición de los diversos reflectores centrales permite que los heliostatos estén dispuestos aún más densamente.
Además, la distancia entre los distintos medios de transferencia de calor, que están dispuestos respectivamente debajo de los diversos reflectores centrales, puede ser reducida a una distancia mínima. Por lo tanto, la longitud de la tubería del medio de transferencia de calor puede hacerse lo más corta posible. En consecuencia, la cantidad de calor disipado puede reducirse a un nivel mínimo.
3) los reflectores centrales dispuestos para estar opuestos entre s[ equilibran los lados del poste de soporte. Se disminuyen las cargas sobre el poste de soporte. Por lo tanto, el poste de soporte puede ser más resistente a los terremotos y más fuerte. la fijación del reflector central puede realizarse de forma más precisa, de forma que se evite la desviación de los ejes ópticos.
4) Además, se disponen más heliostatos más densamente en el lado norte que recibe más luz solar. Por lo tanto, la cantidad de haces de luz concentrados puede además aumentarse, y también puede incrementarse la cantidad de potencia eléctrica.
BREVE DESCRIPCiÓN DE lOS DIBUJOS
[Figura 1] la Figura 1 es una vista esquemática de un dispositivo de soporte del reflector central de acuerdo con el presente invento. [Figura 2] la Figura 2 es una vista en planta de un reflector central de acuerdo con el presente invento. [Figura 3] la Figura 3 es una vista esquemática que muestra una segunda realización del reflector central de acuerdo con el presente invento. [Figura 4] la Figura 4 es una vista en planta que muestra una segunda realización del reflector central de acuerdo con el presente invento. [Figura 5] la Figura 5 es una vista que muestra un dispositivo de soporte del reflector central convencional.
DESCRIPCiÓN DE SíMBOLOS
A dispositivo de generación solar
1 po~edesoporte
2 base
4 haz horizontal
5 reflector central
7 tirante
8 torre metálica 9 saliente
12 medios de calentamiento .
14 heliostato
MEJORES MODOS DE REALIZAR EL INVENTO
A partir de ahora se describirá un dispositivo de soporte de un reflector central dispuesto en un dispositivo de generación solar de sistema de haz descendente de acuerdo con el presente invento mediante la ilustración de las diversas realizaciones del presente invento.
(Esbozo de Dispositivo de Generación Solar de Sistema de Haz Descendente)
La Figura 1 es una vista esquemática de una configuración que ilustra un dispositivo de generación solar de sistema de haz descendente que incluye un dispositivo de soporte A de un reflector central 5 de acuerdo con el presente invento. Como muestran las Figuras 1 y 2, se ha dispuesto un reflector central 5 en forma de disco soportado por el dispositivo de soporte A del reflector central 5, de acuerdo con el presente invento, en el centro del dispositivo de soporte A; y diversos heliostatos 14 situados de forma que rodean el reflector central 5. Un receptor 12 está dispuesto sobre el terreno en una posición situada en el eje central del reflector central 5. El receptor 12 tiene una forma de embudo, y recibe la luz solar reflejada por el reflector central 5. El receptor 12 incluye un horno de sal fundida que calienta y funde un medio de transferencia de calor tal como una sal fundida. Además, aunque no está ilustrado, las instalaciones de generación de potencia eléctrica, que incluyen un generador de vapor, una turbina de vapor, y elementos similares, están provistas para generar potencia eléctrica.
REALIZACiÓN 1
Como muestra la Figura 1, el dispositivo de generación solar A incluye el reflector central 5 dispuesto en forma de voladizo en un lado de un poste de soporte 1 que se mantiene vertical. Una torre metálica 8 está dispuesta de modo que se mantiene en la parte superior del poste de soporte 5. Un tirante 7 está unido a la torre metálica 8 para fijar el reflector central 5. Un elemento tirante 7 conecta: la torre metálica 8; un saliente 9 que se extiende desde el lado trasero del poste de soporte 1; Y una base 2, y de esta forma soporta el poste de soporte 1.
5 Además, como muestra la Figura 2, los diferentes heliostatos 14 está dispuestos concéntricamente alrededor del poste de soporte 1 en el que está dispuesto el reflector central 5 en forma de voladizo. Los heliostatos 14 están más densamente distribuidos en el lado norte del poste de soporte 1 que en el lado sur de él.
lOEn el dispositivo de generación solar A con la configuración anteriormente descrita los diferentes heliostatos 14 reflejan la luz solar, y a continuación el reflector central 5 refleja los haces de luz reflejados por los heliostatos 14. Los haces de luz reflejados por el reflector central 5 son concentrados en los medios 12 de calentamiento del medio de transferencia de calor. La temperatura de los medios 12
15 de calentamiento del medio de transferencia de calor puede llegar a cerca de 1.000°C.
Además, el medio de transferencia de calor es una sal fundida de, por ejemplo, un compuesto que incluye un catión metálico que forma un álcali, un ión no metálico que forma un ácido, y similar. Durante la noche, cuando no se dispone de luz solar, el
20 calor acumulado por la sal fundida se usa para la generación de potencia eléctrica.
REALIZACiÓN 2
25 Como se muestra en las Figuras 3 y 4, un dispositivo A de generación solar de acuerdo con esta realización incluye un poste de soporte central 1 y dos reflectores centrales 5, 5 dispuestos en el poste central 1. Para ser más específicos, como se muestra en la Figura 4, el dispositivo de generación solar A incluye: diversos heliostatos 14 que reflejan la luz solar; los reflectores centrales 5, 5 que concentran los
30 haces de luz reflejada por los heliostatos 14 en los medios de calentamiento del medio de transferencia de calor 12, 12; Y unos medios de generación de potencia eléctrica mediante una turbina de vapor que usa como fuente de calor el medio de transferencia de calor calentado por los medios de calentamiento 12,12. Los reflectores centrales 5, 5 están dispuestos respectivamente a ambos lados del poste de soporte 1 en forma de
35 voladizo.
Los heliostatos 5, 5 están distribuidos más densamente en el lado norte del
poste de soporte 1 que en el lado sur de él. Tal distribución permite que los heliostatos
14 reflejen la luz solar más eficazmente.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un . dispositivo de generación solar que incluye: una pluralidad de heliostatos para reflejar la luz solar; un reflector central para concentrar los haces de luz reflejados por los heliostatos en los medios de calentamiento del medio de transferencia de calor; y medios de generación de potencia eléctrica mediante una turbina de vapor que usan como fuente de calor un medio de transferencia de calor calentado por los medios de calentamiento, estando el dispositivo de generación solar caracterizado porque
    el reflector central está dispuesto en forma de voladizo en un lado de un poste
    de soporte que se mantiene vertical, una torre metálica se mantiene vertical en la parte superior del poste de soporte, el reflector central está fijado por un tirante unido a la torre metálica, y el poste de soporte está soportado por un tirante que conecta la torre metálica,
    un saliente, y una base, extendiéndose el saliente desde la parte lateral trasera del poste de soporte.
  2. 2.
    El dispositivo de generación solar de acuerdo con la reivindicación 1 en el que los heliostatos están distribuidos más densamente en el lado norte del poste de soporte que en el lado sur de él.
  3. 3.
    Un dispositivo de generación solar que incluye: una pluralidad de heliostatos para reflejar la luz solar; un reflector central para concentrar los haces de luz reflejados por los heJiostatos en los medios de calentamiento del medio de transferencia de calor; y unos medios de generación de potencia eléctrica mediante una turbina de vapor que usan medios de generación como fuente de calor un medio de transferencia de calor calentado por los medios de calentamiento, estando el dispositivo de generación solar caracterizado porque
    el reflector central está dispuesto en forma de voladizo en ambos lados del poste de soporte que se mantiene vertical.
  4. 4.
    El dispositivo de generación solar de acuerdo con la reivindicación 3 en el que los heliostatos están distribuidos más densamente en el lado norte del poste de soporte que en el lado sur de él.
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