ES2425996A1 - Receptor solar de placas - Google Patents

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ES2425996A1 ES201200203A ES201200203A ES2425996A1 ES 2425996 A1 ES2425996 A1 ES 2425996A1 ES 201200203 A ES201200203 A ES 201200203A ES 201200203 A ES201200203 A ES 201200203A ES 2425996 A1 ES2425996 A1 ES 2425996A1
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Andrés CASTRO DE BENITO
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Ingenieria Y Diseno Europ S A
Abengoa Solar New Technologies SA
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Ingenieria Y Diseno Europ S A
Abengoa Solar New Technologies SA
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Abstract

Receptor solar de placas para central termosolar de torre (4) que comprende: una placa delantera (8) cuya superficie externa recepciona la radiación solar (2) proveniente del campo de helióstatos (3), una placa trasera (9), elementos de cierre (10) entre las placas (8, 9), colocados en los extremos laterales de ambas, un colector de admisión (5), situado en la parte superior de las placas (8, 9), por donde entra el fluido caloportador al receptor (1) y un colector de evacuación (6), situado en la parte inferior de las placas (8, 9), por donde sale el fluido caloportador del receptor (1); formando las placas delantera (8), trasera (9) y los dos elementos de cierre (10) el cuerpo del receptor (16) que constituye un canal de paso del fluido caloportador (7). Cada torre solar puede contener uno o varios receptores de placas (1) y colocados en serie o en paralelo, circulando por ellas el mismo o distinto fluido (7).

Description

RECEPTOR SOLAR DE PLACAS
Sector técnico de la invención
La presente invención pertenece al sector de las instalaciones de energía solar, más
5
concretamente se encuadra dentro de los sistemas de receptor para central termosolar de
torre.
Antecedentes de la invención
La cantidad de energía solar por unidad de tiempo y área, a la distancia media Tierra-Sol
sobre una superficie normal al Sol, que se recibe sobre la Tierra, es aproximadamente
1 O
1 KW/m2 . Esta cantidad es insuficiente para prácticamente todas las aplicaciones donde
dicha energía deba convertirse en trabajo. La solución es la utilización de sistemas o
instalaciones de concentración óptica sobre un foco, para alcanzar mayores densidades de
flujo y por tanto mayores temperaturas.
Ya desde la antigüedad se ha intentado aprovechar la concentración mediante espejos para
15
lograr altas temperaturas. Se cree que Arquímedes (287-212 a. de C) escribió un libro
titulado quot;Sobre espejos que quemanquot; del cual no ha sobrevivido ninguna copia, y que forma
parte del mito-realidad de la destrucción de la flota romana de Marcelo en el año 212.
Posteriormente se ha empleado la concentración de flujo solar en diversas aplicaciones
como la fusión de materiales (Tschirnhaus, 1651-1700), hornos para cocción (Saussure,
20
1740-1799) o la generación directa de vapor a baja presión (Mouchot, 1825-1912). Ya en
1896, C.G.O. Barr solicita una patente para una máquina solar, que utiliza una serie de
espejos semi-parabólicos montados sobre vagones de ferrocarril, colocados circularmente,
con una caldera fija situada en el foco del sistema. Esta máquina se considera como una de
las precursoras de los sistemas quot;Power Towerquot;, en los cuales la radiación solar es
25
concentrada por un campo de helióstatos hacia un receptor situado en la parte superior de
una torre, coincidente con el foco del sistema óptico generado. Por otro lado se considera la
patente US3924604, publicada en 1974, como la primera que describe una central
moderna termosolar de torre. En dicha patente una torre central alojaba en su parte
superior un receptor exterior, formado por tubos dispuestos alrededor del eje de la torre, y
30
que recoge los rayos del campo de helióstatos dispuestos en forma circular a su alrededor.
En las centrales termosolares de torre, la radiación procedente del campo de helióstatos, es
recepcionada por la superficie externa del receptor. Un porcentaje de esa radiación es
reflejada y el resto absorbida por el material de dicha superficie exterior, calentándose
durante el proceso. Al calentarse, se produce una diferencia de temperatura entre la
35
superficie externa del receptor y el ambiente y parte de la energía absorbida se devuelve al

ambiente en forma de pérdidas por radiación y por convección. El resto de la energía absorbida, se transmite por conducción a través del material hasta la superficie interna y de ahí al fluido de trabajo o caloportador del receptor, que transporta dicha energía fuera del receptor para su posterior uso, por ejemplo en un tanque de almacenamiento o en un sistema de generación eléctrica. La temperatura final de la superficie externa del receptor es la de equilibrio entre los diferentes mecanismos que intervienen. Atendiendo a su geometría, se puede clasificar a los receptores solares en dos grupos, receptores de tipo cavidad, como el descrito en la patente US4164123 publicada en 1979, que son aquellos que están alojados en una envolvente o cavidad situada en lo alto de la torre, y receptores de tipo externo, como aquellos dispuestos al aire libre sin ningún tipo de envolvente que los proteja de los elementos. Este último tipo, los receptores externos, suelen tener mayores pérdidas por convección natural, pero pueden aprovechar la radiación de un campo totalmente circular. Ejemplos de receptores de tipo externo se pueden encontrar en las patentes US4136674 publicada en 1979 y US4289114 y US4245618, ambas publicadas en 1981. Ambos sistemas de receptor (cavidad y externo) pueden encontrarse en proyectos de demostración comercial, tales como la planta estadounidense Solar One y la planta española PS10. Por otro lado, el fluido de trabajo que transporta la energía captada en el receptor hasta el punto de uso, se clasifica en dos tipos: fluidos con cambio de fase como el agua y fluidos sin cambio de fase como las sales fundidas y los metales fundidos. En el caso de emplearse el agua, el receptor es realmente un generador de vapor y como tal, dispone habitualmente de sus tres principales partes, esto es, precalentador, evaporador y sobrecalentador, dispuestas de forma sucesiva o no, o incluso sin alguna de ellas como ocurre en las centrales termosolares hibridadas con biomasa u otras tecnologías. El vapor generado mueve directamente una turbina de vapor y permite un almacenamiento mediante depósitos de vapor para cortos periodos de tiempo, que amortiguan los transitorios causados por las nubes. Algunos ejemplos de receptores que utilizan agua como fluido caloportador se pueden encontrar en la patente US485803, publicada en 1984, US12547650, publicada en 2009 y W02010139823, publicada en 2010. En cuanto a las plantas construidas, en la actualidad PS10 cuenta con esta tecnología de generación de vapor. Por otro lado, cuando se requiere una mayor capacidad temporal de almacenamiento de energía, que permita a la instalación termosolar, continuar con la producción eléctrica durante los periodos de baja o nula radiación solar, se emplean fluidos de trabajo que
permitan además un posterior almacenamiento más eficiente. Patentes como la
US5850831, publicada en 1998, y US5862800, publicada en 1999 constituyen ejemplos de
diseños para receptores específicos de sales fundidas. En cuanto a proyectos de
demostración, la planta Solar Two es un ejemplo de esta tecnología.
5
La ecuación de Fresnel proporciona la relación entre la radiación incidente y reflejada y
demuestra que para reducir la reflectancia de una superficie interfacial, el ángulo que forma
la radiación incidente con el vector normal a dicha superficie debe ser lo más próximo
posible a cero. No obstante, los diseños conocidos de receptores hasta el momento, tanto
si utilizan fluidos caloportadores con cambio de fase como si utilizan fluidos sin cambio de
1 O
fase, emplean agrupaciones de tubos denominados paneles, generalmente dispuestos de
forma vertical, y conectados en sus extremos, por un lado al colector de admisión, por
donde entra el fluido de trabajo frío y por el otro al colector de evacuación, por donde sale el
fluido de trabajo caliente, siendo el colector la tubería que distribuye el fluido a los
diferentes tubos del panel. Las patentes mencionadas anteriormente muestran este tipo de
15
diseños. En otras ocasiones se emplean otras disposiciones alternativas también basadas
en tubos pero con otras geometrías, como por ejemplo tubos en espiral, tal y como se
describe en la patente US2008/0078378.
Todas las soluciones existentes utilizan por lo tanto tubos, ya que es la geometría
preparada que permitiendo el flujo de fluidos por su interior mejor soporta la presión interna,
20
lo que le hace especialmente indicado para receptores que trabajan con fluidos a elevada
presión, como en el caso del vapor sobrecalentado, donde se alcanzan los 1OMPa
(100bar). Como contrapartida, su coste es superior a su equivalente en plano (por ejemplo
en chapa), debido a su mayor complejidad de fabricación.
En los receptores actuales, los paneles además se agrupan para formar una configuración
25
adecuada que maximice la recepción de radiación reflejada por el campo de helióstatos,
como puede ser la semicilíndrica para receptores de cavidad o cilíndrica para receptores
externos. Este tipo de configuración formada por elementos discretos concentra altas
tensiones en todas sus uniones. En consecuencia la unión entre los diferentes paneles así
como la unión tubo-colector son las zonas del receptor con mayores deformaciones de
30
origen térmico. Además para su construcción es necesario aplicar o soluciones como el
encastre directo o de unión tubo colector mediante soldadura, que se ve sometida a
grandes tensiones y que para evitar la fisuración, requiere el empleo de colectores de
mayor diámetro y espesor. La patente US2003/0041857 describe una solución a este
problema que consiste en el uso de boquillas mecanizadas o extruidas, que combinadas o
35
no, con manguitos térmicos, permite el uso de colectores más ligeros, pero que
incrementan la complejidad y el coste de fabricación.
Por otro lado, en la parte del receptor que no recibe radiación del campo de heliostatos
(parte posterior), se aplica normalmente una capa de aislamiento para reducir las pérdidas
de calor. Dicho aislamiento debe ser protegido de la radiación directa, para evitar su
5
deterioro, por los diferentes tubos que forman cada panel. Para ello pueden unirse entre
ellos, bien directamente mediante cordón intersticial de soldadura o bien mediante aletas
que facilitan dicha unión. En ambos casos, las uniones deben reducir en lo posible, el
tamaño de las zonas no refrigeradas por el fluido de trabajo, debido a que en esos puntos
se forman focos calientes cuya elevada temperatura puede provocar el fallo de los tubos.
1 O
Por último cabe indicar que los tubos empleados en el receptor son normalmente de tipo
liso, por lo que la capacidad de transferencia de calor entre el tubo y el fluido caloportador
queda fijada tanto por el diámetro del tubo como por la velocidad del fluido. Para
incrementar dicha transferencia de calor en los tubos se han propuesto soluciones como
por ejemplo el empleo de tubos con estriado interno. La patente W02009129167A2
15
describe una solución que permite aumentar tanto la superficie de contacto como la
turbulencia. La patente US005850831 describe la inserción de elementos tales como
superficies helicoidales. Ambas soluciones aumentan la turbulencia y la velocidad
tangencial del flujo, en particular cerca de la pared del tubo.
Así pues, la presente invención consiste en un nuevo sistema de receptor que mejora a los
20
existentes en la actualidad, reduciendo su peso y complejidad e incrementando su
capacidad de transmisión de calor.
Descripción de la invención
La presente invención describe un receptor para central termosolar de torre basado en
placas, válido tanto para instalaciones en cavidad como para instalaciones en exterior.
25
El receptor comprende:
una placa delantera cuya superficie externa recepciona la radiación solar proveniente
del campo de helióstatos,
una placa trasera que habitualmente cuenta con un aislamiento exterior que reduce las
pérdidas por convección y radiación al ambiente,
30
elementos de cierre entre las placas, colocados en los extremos laterales de ambas,
al menos un colector de admisión, situado en la parte superior de las placas, por donde
entra el fluido al receptor y
al menos un colector de evacuación, situado en la parte inferior de las placas, por donde
sale el fluido del receptor,
35
formando las placas delantera y trasera y los dos elementos de cierre el cuerpo del
receptor, el cual constituye un canal de paso de fluido.
En la invención que se plantea, el fluido caloportador que circula por el interior del receptor
puede ser:
el propio fluido de trabajo del ciclo de potencia (ejemplo de este tipo de fluido es el
5
agua),
un fluido caloportador que posteriormente transmite su energía al fluido de trabajo del
ciclo de potencia y que, mediante su almacenamiento temporal, posibilita continuar con la
producción eléctrica durante los periodos de baja o nula radiación solar (ejemplo de este
tipo de fluido son las sales fundidas),
1O
un fluido con una alta capacidad de extracción de energía que se utiliza para transmitir
la energía procedente del campo de helióstatos a un segundo fluido, pudiendo ser este
segundo fluido o el fluido final de trabajo o un fluido caloportador intermedio (ejemplo de
este tipo de fluido son los metales fundidos).
Las placas delantera y trasera del receptor que conforman la sección de paso del fluido
15
caloportador pueden ser planas o estar curvadas. En el caso de que estén curvadas, la
curvatura puede ser de tipo semicilíndrica o semiesférica o seguir una curva poligonal a
partir de tramos rectos o seguir el perfil de curva deseado. Con ello se incrementa la
eficiencia de la captura de la radiación procedente del campo de helióstatos, pues el ángulo
formado entre la radiación incidente y el vector normal a la superficie puede llegar a ser
20
cero o un valor próximo.
Las placas delantera y trasera del receptor pueden contener diversos mecanismos para
mejorar la transferencia de calor al fluido. Una forma de conseguir dicha mejora consiste en
incrementar el coeficiente de convección, aumentando la turbulencia del fluido mediante
patrones de rugosidad en las paredes de las placas. Una pluralidad de geometrías pueden
25
ser utilizadas para la matriz de rugosidades en función del tipo de fluido caloportador que
circule, del material de la placa, de la caída de presión deseable, etc. Los métodos de
implementación de las rugosidades son variados, a modo de ejemplo se puede nombrar la
estampación.
Otra forma de incrementar la transferencia de calor consiste en corrugar (dar a la superficie
30
lisa estrías o resaltos de forma regular) al menos la placa que recepciona la radiación solar
procedente del campo de helióstatos. Mediante estas corrugas, se incrementa tanto la
superficie de intercambio como la turbulencia del fluido de refrigeración. Si también se
corruga la placa trasera, que junto a la placa receptora conforma el conducto de
refrigeración, la turbulencia aumenta de manera más notable todavía.
35
Otro mecanismo para mejorar la transferencia de calor, es el aumento del área superficial
de convección, que se logra mediante la instalación de aletas en la superficie interna de al menos una de las placas, delantera o trasera. Estas aletas pueden ser longitudinales o tener formas alternativas, como por ejemplo onduladas, que además de incrementar el área de intercambio, incrementan la turbulencia.
5 El cuerpo colector puede disponer de un aleteado interno para la mejor distribución y recogida del fluido caloportador y reducción del efecto entrada. Las aletas partirán desde las proximidades de la brida de conexión hasta el comienzo del panel de placas. El cuerpo colector aporta la ventaja de que puede disponer de un volumen suficiente de fluido a modo de almacenamiento, para refrigerar al receptor, el tiempo suficiente como para desviar a los
1 O helióstatos del punto de enfoque, en caso de cualquier tipo de percance. En una torre se pueden instalar uno o varios receptores como los descritos, es decir, cada uno de los recepores constituye un módulo independiente y cada torre cuenta con al menos uno de ellos. Si se instalan varios receptores en una torre la colocación entre ellos puede ser en serie, es
15 decir, uno al lado de otro y/o en paralelo, es decir, uno detrás de otro, y pueden tener el mismo fluido circulando por ellos o distinto, según interese. En el caso de la colocación en paralelo, se utiliza una única placa intermedia entre receptores, que hace las veces de placa trasera del primer módulo receptor y placa delantera del segundo.
20 La utilización de placas para configurar el receptor en lugar de tubos permite una serie de ventajas que se describen a continuación:
• Un menor número de costuras o soldaduras sometidas al estrés térmico de la radiación del campo de helióstatos, superando de esta forma problemas como la fisuración de los cordones de soldadura de los diferentes tubos que conforman los receptores.
25 • Reducir de manera significativa, los gradientes de temperatura que aparecen actualmente entre los diferentes tubos que conforman el receptor, como consecuencia de tener zonas no refrigeradas por el fluido caloportador.
• Proteger de forma más eficaz la capa de aislamiento situada en la parte posterior del
receptor, de la radiación directa del campo de helióstatos, para evitar su deterioro, ya que la 30 placa continua evita los huecos que se originan entre los distintos tubos.
• Incrementar la eficiencia de la captura de la radiación procedente del campo de helióstatos, ya que la superficie receptora a base de placas puede conformarse fácilmente de manera que el ángulo formado entre la radiación incidente y el vector normal a la superficie puede ser cero o un valor próximo mediante formas primitivas como la esfera o el

35 cilindro.
• Facilitar la deposición del recubrimiento absorbente. Una superficie suave y sin grandes discontinuidades, facilita una deposición más uniforme en espesor de la pintura o recubrimiento absorbente.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con varias realizaciones de dicha invención, que se presentan como ejemplos ilustrativos y no limitativos de esta.
La figura 1, es una representación esquemática de una central termosolar de torre La figura 2 es una representación esquemática de la sección de un receptor de placas planas La figura 3 es una representación esquemática de la sección de un receptor de placas planas y aleteado interno. La figura 4 es una representación esquemática de la sección de un receptor de placas con curvatura semicilíndrica. Las figuras 5A y 58 muestran dos representaciones esquemáticas de receptores de placas con curvatura semicilíndrica, de distinto radio de curvatura. Las figuras 6A y 68 muestran dos representaciones esquemáticas de tres receptores de placas en serie, con curvatura semicilíndrica y de distinto radio de curvatura. La figura 7 es una representación esquemática de un receptor de placas con curvatura semiesférica. La figura 8 es una representación esquemática de tres receptores de placas en serie, con curvatura semiesférica. La figura 9 es una representación esquemática de la sección de dos receptores de placas planas en paralelo y con distinto fluido caloportador.

La figura 1 O es una representación esquemática de medios facilitad ores de la transferencia de calor al fluido. En las anteriores figuras, las referencias numéricas corresponden con las siguientes partes y elementos: 1-Receptor 2-Huella de la radiación sobre el cuerpo receptor 3-Campo de helióstatos 4-Torre S-Colector de admisión 6-Colector de evacuación ?-Fluido caloportador
7 A-Fluido caloportador frío
78-Fiuido caloportador caliente
8-Piaca delantera
9-Piaca trasera
5
1 O-Elementos de cierre
11-Piaca intermedia
12-Radiación incidente
13-Paso de fluido
14-Elementos facilitadores de la transferencia de calor al fluido
1 O
15-Aislamiento
16-Cuerpo central de un receptor
17-Extremos correspondientes al eje mayor de la elipse
Descripción detallada de la invención
Para lograr una mayor comprensión de la invención, a continuación se va a describir de
15
manera detallada y en base a las figuras, como serían algunas de las realizaciones
preferentes de este tipo de receptores planos.
En la figura 1 se observa una representación esquemática de una central termosolar de
torre. Este tipo de centrales se componen de un campo de helióstatos (3) que reflejan la
radiación solar hacia el receptor (1) situado en lo alto de una torre solar (4).
20
La figura 2 es una representación esquemática de la sección de un receptor (1) de placas
plano, acorde con la presente invención. En este caso se trata de un receptor que
comprende una placa delantera (8), que recibe directamente la radiación solar (12), una
placa trasera (9), con un aislante (15) por su cara exterior que evita las pérdidas térmicas
por radiación y convección, dos elementos de cierre (1 O) y el fluido caloportador (7) que
25
circula por su interior. En el caso representado en esta figura, se trata de un receptor de
placas plano porque ambas placas (8 y 9) son planas, es decir, carecen de cualquier
curvatura.
La figura 3 es una representación esquemática de la sección de un receptor (1) de placas
plano y aleteado interno. El cuerpo colector dispone de un aleteado interno para la mejor
30
distribución y recogida del fluido caloportador (7) y reducción del efecto entrada.
En la figura 4 se muestra una sección de un receptor de placas con curvatura
semicilíndrica. Comprende una placa delantera (8) curvada siguiendo un semicilindro que
recibe directamente la radiación solar (12), una placa trasera (9) curvada siguiendo un
semicilindro, con un aislante (15) por su cara exterior que evita las pérdidas térmicas por
35
radiación y convección, dos elementos de cierre (10) y el fluido caloportador (7) que circula
por su interior. En el caso representado en esta figura, se trata de un receptor semicilíndrico
porque las placas delantera (8) y trasera (9) se curvan siguiendo la curvatura de un cilindro.
Las figuras 5A y 58 muestran una vista en perspectiva de dos receptores (1) semicilíndricos
de distinto radio de curvatura. También se aprecia el colector de admisión (5), por donde se
5
introduce el fluido caloportador frío (7A) y el colector de evacuación (6), por donde sale el
fluido caloportador una vez que se ha calentado (78).
El receptor de la figura 5A tiene un cuerpo central (16) que se corresponde con una elipse
truncada por los extremos correspondientes al eje mayor y con los vértices generados por
este truncamiento, redondeados. Esa peculiar geometría se deriva de ajustar el receptor (1)
1 O
a la huella (2) o contorno del mapa de flujo de radiación solar, entendiendo por éste mapa,
el área de la imagen que el conjunto de espejos (3) del campo solar, proyecta sobre el
receptor y que contiene por tanto la energía térmica concentrada.
El receptor (1) semicilíndrico representado en la figura 58 tiene un cuerpo central (16)
rectangular.
15
En las figuras 6A y 68 se representan dos realizaciones preferentes cada una con un
conjunto de tres módulos de receptor (1) colocados en serie, es decir, uno al lado del otro
que se sitúan en la parte superior de la torre solar (4). Cada conjunto corresponde a un tipo
de receptor con un radio de curvatura concreto y una geometría distinta, correspondiente a
las mostradas en las figuras 5A y 58. En ambos casos todos los receptores son
20
independientes, es decir, cuentan con colectores de admisión y de evacuación propios, de
manera que podría circular por ellos el mismo o distinto fluido, según se desee.
En el caso representado en ambas figuras 6A y 68, se trata de tres receptores (1)
semicilíndricos que a su vez se agrupan para formar una configuración en curva
semicilíndrica, que maximiza la recepción de radiación reflejada por el campo de
25
helióstatos. Los colectores de admisión (5) y evacuación (6) del fluido (7) en cada módulo
de receptor (1) son verticales, a diferencia de los existentes en el estado de la técnica que
siempre han sido horizontales. Esa horizontalidad obligaba a utilizar tubos de conexión
adicionales entre el colector y el cuerpo del receptor, con los problemas que ello acarreaba
de soldaduras, tensiones, etc.. En este caso, los colectores (5, 6) se conciben como
30
simples ensanchamientos de los conductos de entrada o salida del fluido (7), evitando las
uniones adicionales.
En la figura 6A se representan tres receptores semicilíndricos como el representado en la
figura 5A, colocados en serie. Estos receptores tienen una geometría que se define para
cubrir la huella (2) o mapa de flujo de radiación solar. En este caso, es el conjunto de los
35
tres receptores (1) en serie lo que consigue ajustarse a la huella (2) o mapa de flujo de la
radiación solar, no uno sólo de manera individual.
El hecho de que cada receptor sea un módulo independiente permite regular los caudales
de cada uno de ellos de manera particular, evitando importantes problemas existentes en el
estado de la técnica debido a los picos de temperatura que sufren ciertas partes del
5
receptor a lo largo del día. Por ejemplo, si en el centro del día el panel del medio está
sometido a una radiación mucho más intensa que los paneles laterales, para evitar que se
eleve la temperatura del fluido en exceso y fatigue los materiales de dicho receptor, se
aumenta el caudal de fluido caloportador que por él circula y se refrigera la zona. Mientras
tanto, los receptores laterales siguen con el caudal inicial.
1 O
En la figura 68 se representan tres receptores semicilíndricos colocados en serie del tipo
representado en la figura 58, es decir, receptores cuyo cuerpo central (16) es rectangular.
La figura 7 muestra una vista en perspectiva de un receptor (1) de placas semiesférico.
Comprende una placa delantera (8), que recibe directamente la radiación solar (12), una
placa trasera (9), con un aislante (15) por su cara exterior que evita las pérdidas térmicas
15
por radiación y convección, dos elementos de cierre (10) y el fluido caloportador (7) que
circula por su interior. En el caso representado en esta figura, se trata de un receptor de
placas semiesférico porque las placas delantera (8) y trasera (9) se curvan siguiendo la
geometría de un casquete esférico.
La figura 8 es una representación esquemática de tres receptores de placas esféricos
20
individuales colocados en serie.
La figura 9 muestra lo que se ha denominado colocación en paralelo. Concretamente es
una representación esquemática de la sección de dos receptores de placas planos en
paralelo y con distinto fluido caloportador. Esta colocación consiste en situar un panel
detrás de otro. Como se comentó en la descripción, en estos casos se suele colocar una
25
placa intermedia (11) y eliminar la placa trasera (9) del primer receptor y la placa delantera
del segundo. En el caso representado, aparecen dos receptores (1) planos y por los que
circula distinto fluido. Una combinación preferente de fluidos caloportadores consiste en
hacer circular un fluido óptimo para la extracción de calor en el primer receptor, como
puede ser un metal fundido o agua en forma de vapor, y un fluido apropiado para el
30
almacenamiento de calor por el receptor trasero, como pueden ser las sales fundidas.
La figura 1 O es una representación esquemática de los elementos facilitadores de la
transferencia de calor al fluido (14), acorde con la presente invención, con dos ejemplos de
tipología, un corrugado (14') y un patrón de rugosidad (14quot;).
Este sistema se diseña especialmente para su aplicación en centrales termosolares de tipo
35
torre, pero no se descarta su extensión a otros tipos de centrales que requieran
características similares.

Claims (19)

  1. Reivindicaciones
    1. Receptor solar de placas (1) para central termosolar de torre (4) que comprende: una placa delantera (8) cuya superficie externa recepciona la radiación solar (2) proveniente del campo de helióstatos (3), 5 una placa trasera (9), elementos de cierre (10) entre las placas (8, 9}, colocados en los extremos laterales de ambas, al menos un colector de admisión (5), situado en la parte superior de las placas (8, 9), por donde entra el fluido caloportador al receptor (1) y
    1 O al menos un colector de evacuación (6}, situado en la parte inferior de las placas (8, 9), por donde sale el fluido calo portador del receptor (1 }, formando las placas delantera (8}, trasera (9) y los elementos de cierre (10) el cuerpo central del receptor (16) que constituye un canal de paso del fluido caloportador (7).
  2. 2. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque el fluido
    15 caloportador (7) que circula por el interior del receptor (1) es el propio fluido de trabajo del ciclo de potencia.
  3. 3. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque el fluido caloportador (7) que circula por el interior del receptor (1) es un fluido caloportador que posteriormente transmite su energía al fluido de trabajo del ciclo de potencia.
    20 4. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque el fluido caloportador (7) que circula por el interior del receptor (1) es un fluido con una alta capacidad de extracción de energía.
  4. 5. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 4 caracterizado porque el fluido caloportador (7) es un metal fundido.
    25 6. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque la geometría de las placas (8, 9) es del tipo placa plana.
  5. 7. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque la geometría de las placas (8, 9) tiene curvatura semiesférica.
  6. 8.
    Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque la geometría 30 de las placas (8, 9) tiene curvatura semicilíndrica.
  7. 9. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 8 caracterizado porque el cuerpo central (16) es de geometría elíptica, siendo los extremos correspondientes al eje mayor de la elipse (17) rectos y con los vértices redondeados.
  8. 10.
    Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 8 caracterizado porque el cuerpo 35 central (16) del receptor (1) es rectangular.
  9. 11. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque la geometría
    de las placas (8, 9) es una curva poligonal a partir de tramos rectos.
  10. 12. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque los
    colectores de admisión (5) y evacuación (6) del fluido (7) son verticales y se conciben como
    5
    ensanchamientos de los conductos de entrada o salida del fluido (7).
  11. 13. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque la placa
    trasera (9) cuenta con un aislamiento (15) exterior que reduce las pérdidas por convección
    y radiación al ambiente.
  12. 14. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque al menos
    1 O
    una de las placas delantera y trasera del receptor contiene elementos para mejorar la
    transferencia de calor al fluido.
  13. 15. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 14 caracterizado porque el
    elemento para la mejora de la transferencia de calor comprende patrones de rugosidad en
    las paredes de al menos una de las placas (8, 9).
    15
    16. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 14 caracterizado porque el
    elemento para la mejora de la transferencia de calor consiste en corrugar en las paredes de
    al menos una de las placas (8, 9).
  14. 17. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 14 caracterizado porque el
    elemento para la mejora de la transferencia de calor consiste en la instalación de aletas en
    20
    las paredes de al menos una de las placas (8, 9).
  15. 18. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque al menos
    uno de los colectores (5, 6) dispone de un aleteado interno.
  16. 19. Receptor solar de placas (1) según la reivindicación 1 caracterizado porque cada uno de
    los recepores (1) constituye un módulo independiente y cada torre solar (4) cuenta con al
    25
    menos uno de ellos.
  17. 20. Torre solar (4) caracterizada porque comprende uno o varios receptores (1) como los
    descritos en reivindicaciones anteriores.
  18. 21. Torre solar (4) según reivindicación 20 caracterizada porque comprende varios
    receptores (1) colocados en serie, es decir, uno aliado de otro.
    30
    22. Torre solar (4) según reivindicación 21 caracterizada porque comprende tres receptores
    colocados en serie como los descritos en la reivindicación 9, siendo el conjunto de los tres
    receptores (1) en serie el que se ajusta a la huella (2) o mapa de flujo de la radiación solar.
  19. 23. Torre solar (4) según reivindicación 20 caracterizada porque comprende varios
    receptores (1) colocados en paralelo, es decir, uno detrás de otro.
    35
    24.Torre solar (3) según reivindicación 23 caracterizada porque se utiliza una única placa
    intermedia (11) entre receptores, que hace las veces de placa trasera (9) del receptor delantero y placa delantera (8) del receptor trasero.
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