ES2542801B1 - Panel concentrador solar - Google Patents

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Abstract

Panel concentrador solar que mediante el movimiento relativo de dos superficies planas, una de ellas (1) compuesta por elementos ópticos convergentes y otra (2) compuesta por elementos de captación, permite recoger la luz solar incidente en la superficie captadora y concentrarla en diversos dispositivos, ya sea una serie de fibras ópticas, o una serie de células fotovoltaicas. En el caso de las fibras ópticas se puede usar para calentar fluidos con independencia de su aprovechamiento posterior, o para iluminar. Este sistema permite una elevada concentración sin necesidad de dotar de movimiento externo al panel.

Description

PANEL CONCENTRADOR SOLAR
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se encuadra en el sector de la energía solar y de la iluminación.
ESTADO DE LA TÉCNICA
Para el aprovechamiento de la energía solar se suele recurrir a sistemas de concentración. Son muchas las ventajas de la concentración. Permite obtener más temperatura en el caso de los receptores térmicos, lo que mejora el rendimiento. Permite que el tamaño de las células fotovoltaicas sea menor, lo que redunda en un ahorro importante. Una elevada concentración también permite el transporte cómodo de la luz a través de fibra óptica, con independencia del aprovechamiento que se dé: puede emplearse para calentar algún fluido, o para iluminar.
Los sistemas con gran concentración tienen como inconveniente que necesitan un seguimiento preciso del Sol, y por tanto son más. complejos y más costosos. Esto obliga en general a disponer una estructura de soporte, que además del peso del concentrador, debe resistir el viento, y debe ser capaz de girar con precisión para que el panel mantenga la dirección adecuada, Uno de esos sistemas, los heliostatos, consisten en un conjunto de espejos con movimiento controlado, tal que permiten mantener el reflejo de los rayos solares concentrado en un punto o una pequeña pequeña superficie.
Existe un conjunto de dispositivos con gran capacidad de concentración que son formadores de imagen. Estos dispositivos pueden ser: reflectores parabólicos de revolución; reflectores parabólicos de revolución con reflector secundario tipo Cassegrain; reflectores de Fresnel, lentes de Fresnel; u otros sistemas de lentes convergentes. En estos casos es necesario el seguimiento solar preciso para lograr la alta concentración de los rayos solares sobre una área reducida.
Existe otro grupo de dispositivos no formadores de imagen. En estos casos puede que o bien no sea necesario el seguimiento solar, o que dicho seguimiento tenga menores exigencias que en los casos anteriores. Conforme sea menos necesario el seguimiento solar, menor será la concentración obtenida. Dentro de los mismos existen: reflectores parabólicos lineales (20); reflectores planos de sección trapezoidal; reflectores parabólicos compuestos de Veimberg (20); reflectores parabólicos compuestos de Winston (20 y 3D), llamados también "CPC", Existen CPC truncados, OCPC con medio dieléctrico, etc. Otros dispositivos concentradores combinan lentes de Fresnel sencillas o curvadas y epe.
El sistema LSO (Sun 5imba fM CPV systems) medIante el concurso de la orientación precisa hacia el sol y de una geometría particular, permite un grado de concentración elevado con un panel de muy reducido espesor. Dicho sistema queda recogido en los documentos US 2011(0011449 (Al) (Margan, J. P.; Chang
P. M.; Myrskog S.H.) y US 2010(0202142 (Al) (Margan, J. P.).
Otros dispositivos configuran un panel plano con concentración sin necesidad de seguimiento. Sin embargo, son de menor eficacia y con menor concentración. El panel descrito en el documento US 2010/0282316 (Al) (Gibson
K. R.; Maheshwari A.) combina el uso de pequeñas lentes y células fotovoltaicas formando una superficie. Los concentradores solares orgánicos ose de Covalent Solar se basan en el empleo de materiales que dispersan la luz incidente en una material transparente para encauzarla dentro de dicho material por reflexión total hacia los extremos, donde se recoge en células fotovoltaicas, y constituye por tanto otro sistema de concentración. No requiere seguimiento solar. El documento CA 2658193 (Al) 2010(09(12 (Margan J. P.; Chang P.; Myrskog S.) recoge un dispositivo similar.
Los dispositivos de concentración se usan en combinación con células fotovoltaicas con o sin refrigeración; para el calentamiento de fluidos; o con extremos de fibra óptica que pueden trasladar la luz. El sistema Himawari (Himawari Solar Lighting System) concentra con lentes la luz solar sobre extremos de fibra óptica para trasladarla a espacios cercanos. El documento ES 2167257 (Al) (Cancho Galeano J. L.) describe un dispositivo de concentración con guiado de la posición solar, que concentra sobre un extremo de fibra óptica.
Los dispositivos de concentración también incorporan lentes en los receptores que aumentan aún más la concentración sobre el receptor o que permiten un ángulo mayor de aceptancia. Hay una gran cantidad de variantes, semiesféricas, SILO, XTP, RTP o FK, veánse "High performance Fresne/-based photovo/taic concentrator" (P. . Benítez et al. 2010. Optic Express, 26 abril (vol. 18), nO 51), y los documentos US 2010(307586 "Reflective free-form Kohler concentratorU (Benítez P.; Minano J. c.; Hernández M.; Buljan M.) y US 2010/0123954 "Koh/er concentratorFF (Benítez P.; Minano J. c.; Zamora P.; Hernández M.¡ Cvetkovic A).
Estos sistemas de gra n concentración requieren un subsistema de seguimiento que está compuesto por sensores y motores. Los dispositivos con mayor concentración, como los formadores de imagen y algunos CPC requieren una orientación precisa mediante el movimiento controlado de 2 ejes, llamado también movimiento acimutal. Diversos sistemas, como los reflectores parabólicos lineales (2D) requieren un movimiento más sencillo controlado en un eje único simplemente sincronizado con el movimiento terrestre. Otros sistemas con menor concentración requieren únicamente ajustes estacionales, como los colectores Winston, algunos colectores [PC, etc. Cuanto menor es el seguimiento mayor será el ángulo de aceptancia y menor la concentración obtenida.
Hay una infinidad de variantes de sensores que guían a los motores llamados comercialmente "solar trackers", que pueden funcionar con fotorresistencias y puentes de Wheatstone, o con células fotovoltaicas y diversas configuraciones de los circuitos electrónicos. Diversas empresas comercializan 105 motores actuadores.
En el caso de los paneles fotovoltaicos hay varios subsistemas externos: un regulador de tensión; un acumulador: un relé de tensión de batería etc. Por lo general estos elementos se disponen exteriormente a los paneles y son comunes a varios de ellos.
Por tanto, si se requIere una alta concentración y una alta eficacia, es necesario el seguimiento del Sol, lo que implica la construcción de sistemas complejos de soporte y guiado de los paneles. Y en el caso de las centrales
termo-solares de gran concentración con heliostatos, se requiere además la
construcción de costosas torres donde se ubica el receptor.
DESCRIPCiÓN DETALLADA DE LA INVENCiÓN
Para solventar los inconvenientes expuestos en el estado de la técnica, la presente inv~nción consiste en un panel concentrador plano que incluye en su interior el movimiento que permite seguir la trayectoria solar o de la luz incidente. La mayor ventaja que ofrece es que es compacto y no necesita ni guiado ni orientación externa, por lo que se puede dejar fij o, sobre el suelo o sobre cualquier otra superficie. En el caso de disponer varios paneles, no necesitan colocarse ni paralelos ni coplanarios. Por todo ello permite realizar instalaciones mucho más económicas, ya sean de uso doméstico o de gran tamaño con muchos paneles.
Este colector puede recoger la luz solar y concentrarla en un haz de fibras ópticas, que pueden usarse: bien para calentar fluidos; bien para iluminar espacios en sombra; bien para su conversión directa en electricidad mediante una célula fotovoltaica dispuesta en su extremo. A su vez, los fluidos calientes se pueden usar para cualquier uso: producción de agua ca liente sanitaria; producción de vapor; acumulación de energía solar mediante fluido cali~nte; o producción de movimiento o electricidad mediante vapor o por salto térmico. En este caso no se requiere construir ninguna torre para alojar el receptor como es habitual hasta el momento.
Otra posibilidad es disponer de una serie de células fotovoltaicas en su interior y producir electricidad. En este otro caso, gracias a la concentración de los rayos, se obtiene una gran economía porque las células fotovoltaicas necesarias tendrán una superficie mucho menor que el propio panel pero aprovechando la práctica totalidad de la superficie captadora del panel.
Este colector no es adecuado para la luz difusa ni para los días nublados.
El esquema de funcionamiento de la presente invención es muy simple. Se disponen dos superficies principales con un movimiento relativo que las mantiene en todo momento paralelas. Dicho movimiento puede ser plano (en dos direcciones) o puede variar también la distancia entre ambas superficies (en tres direcciones).
La primera de estas superficies (1) queda preferentemente del lado exterior o iluminado, o cerca del mismo, y está compuesta por una multitud de lentes convergentes (3). Las lentes pueden ser de tipo Fresneli o cualquier otro sistema óptico convergente. Esta superfiCie puede ser fija o móvil según el criterio que adopte la superficie (2).
Interiormente o del lado en sombra se dispone otra superficie plana (2) que alberga los elementos individuales de captación, ya sean extremos de haces
de fibra óptica (4), o células fotovoltaicas (5). Esta superficie puede ser fija o móvil según el criterio que adopte la superficie (1). Es decir, si la superficie (1) es fija la superficie (2) será móvil, y viceversa. En la superficie (2) se disponen al menos de tantos elementos individuales de captación como lentes posea la superficie (1).
A ambos elementos (1) y (2) se les dota de un movimiento relativo producido y controlado mediante un sistema electrónico o digital (6). Este movimiento mantiene paralelos ambos elementos (1) y (2L de forma que en todo momento, y de acuerdo con la inclinación de la luz incidente, cada lente convergente tenga su foco sobre un elemento individual de captación.
En general, se puede producir un movimiento en tres direcciones que consiga este efecto mediante dos direcciones de movimiento diferentes entre sí pero paralelos a las superficies (1) y (2), Y una tercera dirección de movimiento perpendicula r con menor amplitud.
Las lentes convergentes, o cualquier sistema óptico equivalente, concentran un haz de luz de rayos paralelos en un foco aproximadamente puntual. Este foco según el ángulo de los rayos incidentes, se dispone en una superficie curva llamada de Petzval, que en la mayoría de los casos se puede aproximar a una superficie plana. Por ello en la mayoría de Jos casos de construcción de esta invención, bastará con que el movimiento relativo entre (1) y (2) se realice únicamente en dos direcciones de movimiento diferentes entre sí pero paralelas a dichas superfiCies, es decir, sin necesidad de variar la separación entre las mismas, lo que simplifica la realización del aparato.
Los elementos de captación de la luz concentrada en los focos pueden ser extremos de fibra óptica (4). En este caso si la superfiCie (2) es móvil las fibras ópticas han de ser flexibles para permitir dicho movimiento.
Las fibras ópticas se recogen en un cordón (11), adecuadamente protegido mediante una vaina, que sale fuera del colector, para trasladar la luz recolectada a otro lugar que permita su aprovechamiento cómodo.
Los elementos de captación pueden ser pequeñas células fotovoltaicas (5), que por tanto trabajarán con un flujo lumínico concentrado. Ello permite usar un área muy reducida de estos elementos que son caros, lo que redunda en economía y en menor impacto medioambiental. Estas células fotovoltaicas se pueden disponer en paralelo, en serie, o en combinación de ambas disposiciones, según convenga. La electricidad se traslada por un cable (10) para su utilización fuera del colector. En este caso la superficie (2) será preferentemente metálica (cobre, aluminio, u otro material muy conductor del calor). Podrá poseer aletas de refrigeración o de sistemas de caloportación. Con ello se evacuará el calor generado en las células fotovoltaicas con más facilidad, aumentará el rendimiento de las células, y dotará a la superficie (2) de más rigidez.
Los elementos de captación, ya sean de fibra o células fotovoltaicas, pueden incorporar dispositivos de concentración secundaria (17), como los descritos en los antecedentes, por ejemplo lentes semi-esféricas. Este sistema de concentración secundaria puede permitir un ángulo de aceptancia (a) de la luz incidente, por tanto el posicionamiento de (1) respecto de (2) podrá ser algo menos preciso.
El sistema de concentración secundaria también puede permitir reducir el
tamaño del elemento de captación, lo que redunda en mayor concentración.
Para producir el movimiento relativo entre (1) y (2) se disponen una serie
de motores actuadores (6-4), con un adecuado sistema de transmisión del
movimiento. Estos actuadores deben ser mandados por un sistema de detección
del ángulo de elevación y orientación de la luz incidente (6-1), para lograr que
los focos de concentración de cada lente (3) incidan sobre los elementos
receptores (4) o (5).
En la actualidad existen innumerables sistemas de guiado y de motores. No obstante no se han diseñado específicamente para la presente invención y requieren un diseño específico.
Para solventar este inconveniente la presente invención puede incorporar un sistema específico de detección del ángulo y de la dirección de la radiación incidente que consiste en una supelficie plana transparente (18) sobre la que se dispone una supelficie opaca (25) que posee un agujero.
Al incidir los rayos en (25) atraviesan tan sólo el agujero e inciden en (18), donde son dispersados por su superficie superior difusora (19). Estos rayos dispersados se transmitirán por el interior de (18) y llegarán a sus bordes, en los que se ubican una serie de sensores fotosensibles. Gracias a este artilugio es posible detectar el punto de incidencia del rayo en (18) disponiendo un ci rcuito comparador que discrimine el sensor que recibe más radiación. El sub-sistema de control mandará los actuadores a la misma posición relativa, con lo que se consigue que los focos de concentración de cada lente (3) incidan sobre los elementos receptores.
Una variante consiste en que los elementos (18) y (25) posean un movimiento relativo entre ellos pero solidario con las superficies (1) y (2). En este caso un circuito comparador similar a un puente de Wheatstone y que mande los actuadores en la dirección en la que se produce el desequilibrio entre las medidas de los elementos fotosensibles, logrará que los rayos incidan finalmente en el centro de (18). En esta situación se conseguirá de nuevo el enfoque.
No obstante, es posible combinar la presente invención con sistemas de detección convencionales diferentes al descrito.
Si no se dispone de potencia eléctrica externa, se podrá disponer a su vez de: un sub-sistema de producción eléctrica constituido por una célula fotovoltaica (6-2)¡ y un sub-sistema de acumulación eléctrica (pilas o baterías recargables) que permita el movimiento inicial del motor hasta que dicho motor logre la concentración adecuada. El sub-sistema de detección, actuación etc., puede disponerse en el interior del panel o fuera del mismo.
Todos los elementos se disponen en una ca rcasa (7), que aporta rigidez y protección al conjunto. Dicho soporte puede tener huecos para mejora r la refrigeración del interior.
En la carcasa se dispondrá de un sistema de guía mecanJCa (12) que permita el movimiento del elemento (1) o (2) sin ofrecer fricción.
En el caso de que el elemento (1) sea deslizante, será conveniente
también disponer de un elemento exterior plano y transparente de protección
( 13).
En el caso de que las lentes concentradoras dispuestas en (1) sean por
S
reflexión, la situación de (1) será interior, y el elemento (2) estará constituido
por una parrilla situada hacia el lado exterior o directamente iluminado.
BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS
10
Figura 1.-Muestra una vista en sección de un panel concentrador solar
con aprovechamiento de la luz incidente mediante fibra óptica.
Figura 2.-Muestra una vista en sección de un panel concentrador solar
con aprovechamiento de la luz incidente mediante células fotovoltaicas.
Figura 3.Muestra una vista parcial en sección con el empleo de
15
concentradores secundarios y células fotovoltaicas .
Figura 4.Es una vista similar a la 3, mostrando la aplicación de
concentradores secundarios y fibra óptica,
Figura 5.-Muestra una vista en perspectiva del sistema de detección del
ángulo y de la orientación de la luz incidente,
20
Figura 6.-Muestra una vista en planta del panel concentrador seccionado¡
mostrando el sistema de movimiento interno,
DESCRIPCiÓN DE LA FORMA DE REALIZACiÓN PREFERIDA
25
A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las
figuras anteriormente comentadas sin que ello suponga la imposibilidad de otras
configuraciones tales que cumplan con las reivindicaciones.
En la figura 1 se muestra un ejemplo de posible realización en el que el
panel-concentrador lu mínico está constituido por:
30
Una superficie (1) transparente compuesta por lentes, que en el ejemplo
de rea lización son lentes planas de tipo fresnell formando un mosaico
ortogonal, y que cubre toda la superficie a excepción de los bordes,
Una superficie (2) de soporte de los receptores,
Un conjunto de elementos de captación individuales para fibra óptica (4).
35
Una caja de soporte (7).
Un haz de fibra óptica (11) para salida de luz, debidamente protegido.
Una guía (12) deslizante que permite el movimiento suave de la superficie
(1) .
Un elemento exterior transparente de protección (13) .
40
Un sistema (6) electrónico de gUiado de (1) respecto de (2), tal que dicho
sistema consta de:
Un sub-sistema de detección del ángulo de incidencia de la luz solar (6
1) .
Opcionalmente una célula fotovoltaica (6-2).
45
Un sub-sistema (6-3) electrónico de control y opcionalmente de
acumulación eléctrica mediante pequeñas baterías recargables.
Una serie de actuadores eléctricos controlados por el sub-sistema electrónico (6-3) y un sub-sistema de transmisión del movimiento a la superficie (1) mediante bielas unidas a los motores por pernos rectos (6-4).
En la figura 2 se muestra un ejemplo de posible realización en el que el
panel-concentrador lumínico está constituido por: Una superficie fija (1) transparente compuesta por lentes, que en el ejemplo de realización son similares a la descrita en la figura lo Una superficie (2) de soporte de los receptores. Dicha superficie está constituida por un metal muy conductor del calor, por ejemplo aluminio, y posee aletas de refrigeración que la dotan además de mayor rigidez (15). Un conjunto de células fotovoltaicas individuales (5). Un sistema (6) electrónico de guiado de (2) respecto de (1), que en el ejemplo de realización es similar al mostrado en la figura 1, a excepción de que produce el movimiento sobre la superficie (2), Una caja de soporte (7), que posee aperturas de ventilación (16), Un cableado interior (8) que conecta las células fotovoltaicas a un cableado de salida (10). Una guía (12) deslizante que permite el movimiento suave de la superficie (2). En la figura 3 se muestra de manera esquemática un ejemplo de
configuración de los elementos de concentración secundaria (17) constituido por: Una lente convergente plana de tipo fresnel (3), perteneciente al elemento
(1) .
. Un elemento de captación fotovoltaico (5) situado en la superficie de soporte (2). Un elemento de concentración secundaria (17), mediante una lente planoconvexa situada sobre (2). En la figura se muestran los rayos incidentes (14) y su recorrido a través
de los diversos elementos. Se señala el semi-ángulo de aceptancia (a), así como el diámetro (d) del elemento de captación (5), Gracias a la concentración secundaria es posible reducir el tamaño del elemento de captación.
En la figura 4 se muestra de manera esquemática otro ejemplo de configuración de los elementos de concentración secundaria (17) constituido por: Una lente convergente plana de tipo fresnel (3), perteneciente al elemento
(1) . Un elemento de captación de fibra óptica (4) situado en la superficie de soporte (2). Un elemento de concentración secundaria (17) que consiste en la rea lización de un superficie convexa en el extremo de cada fibra óptica (4), y con mayor diámetro. En la figura se muestran los rayos incidentes (14) y su recorrido a través
de los diversos elementos. Se señalan al igual que en la figura 3, el semi-ángulo de aceptancia (a), y el diámetro (d) del elemento de captación (4). Esta configuración aporta la misma ventaja ya que permite reducir el diámetro del elemento de captación.
En la figura 5 se muestra un ejemplo de posible realización del subsistema de detección de la dirección de los rayos incidentes (6-1), constituido por:
Un elemento transparente constituido por caras lisas y paralelas (18).
La superficie superior difusora de la luz (19).
Una serie de sensores fotosensibles (20) y (21) situados en su perímetro.
Una superficie opaca (25) con un agujero, situada por encima de (18).
Una de las posibles configuraciones para detectar la posición solar y dirigir el movimiento de los actuadores consiste en que: el elemento (18) sea solidario con la superficie (2); el elemento (25) sea solidario con la superficie (1); los elementos fotosensibles sean foto-resistencias (20) (21); que las parejas de foto-resistenc"las situadas simétricamente en cada dirección se unan en un puente de Wheatstone u otro dispositivo electrónico o digital con funcionamiento equivalente, que conmutará el movimiento de los actuadores en dicha dirección.
Con esta configuración el dispositivo electrónico moverá los actuadores hasta que los rayos que atraviesan el agujero (25) incidan en el centro del elemento (18), momento en el que las células foto-resistentes situadas sobre los bordes paralelos dos a dos recibirán la misma radiación. Entonces, cada elemento óptico convergente posicionará su foco sobre un elemento de captación, una vez se haya ajustado el panel durante su fabricación o durante su colocación.
En la figura 6 se muestra un ejemplo de posible realización del sub· sistema de transmisión del movimiento (6-4), constituido por:
(7)
carcasa de soporte, vista en sección paralela a la superficie exterior.
(12)
guía mecánica.
(26)
Superficie móvil, que puede ser (1) o (2) según la configuración del panel.
(27)
Borde de la superficie móvil, oculto detrás de la guía mecánica (12).
(23)
Pernos que permiten el giro libre situados en la carcasa.
(24)
Pernos que permiten el giro libre situados en la superficie móvil, (2) según la figura.
(22)
Actuadores lineales, controlados por el sub·sistema de detección y control (6-1).

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Panel concentrador solar que incluye el movimiento que permite seguir la
    trayectoria solar caracterizado porque comprende:
    5
    Una superficie (1) compuesta por una pluralidad de elementos ópticos
    convergentes (3), distribuidos a su largo y ancho, que pueden ser o lentes
    o bien sistemas de lentes, y que operan ya sea por refracción o por
    reflexión.
    Una superficie (2), que puede estar constituida por un plano, o por una
    10
    rejilla plana, y que contiene una pluralidad de elementos colectores
    distribuidos a lo la rgo y ancho o situados en los nudos de la rejilla, y que
    pueden ser: extremos de fibra óptica (4)¡ o bien células fotovoltaicas (5) .
    Ambas superficies (1) y (2) poseen un movimiento relativo tal que se
    mantienen siem pre paralelas entre sí.
    15
    Un sistema (6) de detección del ángulo de elevación y de la orientación de
    la luz incidente y que mediante unos actuadores produce el movimiento
    relativo de las superficies (1) y (2) tal que las mantiene paralelas y tal
    que: si el número de elementos ópticos convergentes (3) es igual al
    número de elementos colectores (4) o (5), cada elemento óptico
    20
    convergente (3) mantendrá concentrados Jos rayos en él incidentes en un
    foco situado sobre cada elemento colector (4) o (5); si el número
    elementos ópticos convergentes (3) es menor al número de elementos
    colectores (4) o (5), cada elemento óptico convergente (3) mantendrá
    concentrados los rayos en él incidentes en un foco situado sobre un
    25
    elemento colector ( 4) o (5).
  2. 2.
    Panel concentrad or solar según la reivindicación 13 , caracterizado por el
    hecho de que posee un sub-sistema de detección de la posición de los rayos
    de luz incidentes, que comprende:
    Una superficie opaca (25) con una oq uedad en su centro.
    30
    Un elemento superficial transparente (18), y que posee su cara superior
    un acabado difusor de la luz (19).
    Varios elementos fotosensib les (20) (21) situados en el perimetro de (18).
    Un sistema electrónico o digital que es capaz de determinar la posición del
    máximo de iluminación en cada uno de Jos laterales del perímetro de (18)
    35
    Y generar las órdenes de comando del desplazamiento relativo entre las
    superficies ( 1) y (2). Y que logre la coincidencia de los focos de
    concent ración en los elementos de ca ptación.
  3. 3.
    Panel concentrador solar según la reivindicación l a, caracterizado por el
    hecho de que los elementos colectores, ya sean (4) o (5), poseen lentes
    40
    convergentes (17), tales que permiten aumentar ligeramente el ángulO de
    aceptancia de la luz exterior o reducir la superficie de (4) o (5).
  4. 4 .
    Panel concentrador solar según la reivindicación 13 , caracterizado por el
    hecho de que el sistema (6) de detección y movimiento se alimenta de
    alguna de las opciones siguientes: mediante una red de alimentación
    45
    exterio r; mediante células fotovoltaicas situadas en el pa nel concentrador; de
    las células fotovoltaicas (5) del propio panel concentrador; mediante almacenamiento eléctrico en combinación con las opciones anteriores.
  5. 5. Panel concentrador solar según la reivindicación la, caracterizado por el hecho de que los elementos de fibra óptica (4) son flexibles, se agrupan, y
    S forman un cable que se prolonga por fuera del captador y que permite trasladar la luz solar a otros lugares para procurar iluminación, calentar fluidos o convertir en energía eléctrica dicha luz.
  6. 6. Panel concentrador solar según la reivindicación la, caracterizado por el hecho de que la superficie (2) es de metal muy conductor del calor y posee
    10 un sistema de refrigeración: mediante aletas de refrigeración; mediante un sistema caloportador; o la combinación de ambos.
  7. 7. Panel concen~rador solar según la reivindicación la, caracterizado por el hecho de que posee una carcasa exterior (7).
  8. 8. Panel concentrador solar según la reivindicación la, caracterizado por el 15 hecho de que la carcasa exterior (7) posee aperturas de refrigeración.
  9. 9. Panel concentrador solar según la reivindicación la, caracterizado por el hecho de que dispone de una superficie exterior transparente de protección
    (13).
    "
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2450463A1 (fr) * 1979-02-27 1980-09-26 Thomson Csf Dispositif optoelectrique de localisation de source rayonnante et systemes comportant de tels dispositifs
JPH06123654A (ja) * 1992-08-25 1994-05-06 Nippondenso Co Ltd 日射センサ
US5319188A (en) * 1993-02-19 1994-06-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Collinated light direction sensor system
JPH1079527A (ja) * 1996-09-04 1998-03-24 Toyota Motor Corp 集光型太陽電池装置
GB2357835A (en) * 1999-09-13 2001-07-04 Michael P Geissler Detecting the incident angle of an optical light beam
JP2002289900A (ja) * 2001-03-23 2002-10-04 Canon Inc 集光型太陽電池モジュール及び集光型太陽光発電システム
CA2653983A1 (en) * 2006-06-01 2007-12-13 Solbeam, Inc. Method and system for light ray concentration
ES2337327B1 (es) * 2008-04-09 2011-01-07 Universidad De Sevilla Dispositivo para la medida del angulo de incidencia de una radiacion luminiscente.
WO2010010530A2 (en) * 2008-07-23 2010-01-28 Solecta Ltd. A method circuit device assembly and system for converting solar radiation into electric current

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