ES2563645A1 - Modular solar concentration system without monitoring by combining conventional optics and holographic optical elements (HOE¿s) (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

Modular solar concentration system without monitoring by combining conventional optics and holographic optical elements (HOE¿s) (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) Download PDF

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ES2563645A1 ES201431328A ES201431328A ES2563645A1 ES 2563645 A1 ES2563645 A1 ES 2563645A1 ES 201431328 A ES201431328 A ES 201431328A ES 201431328 A ES201431328 A ES 201431328A ES 2563645 A1 ES2563645 A1 ES 2563645A1
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Abstract

Modular system of solar concentration without tracking through the combination of conventional optics and holographic optical elements (hoe's). A concentration-free solar panel is shown capable of capturing the summer and winter radiation, throughout the day, by combining a holographic optical element (7) and a conventional optic (8). The holographic optical element performs the passive tracking of solar radiation and sends it in a defined direction. Both optics are placed on a base (9), held by a fixed structure (10). The optical part described can be independent of the generation part. The latter is composed of a structure (11), a radiation receiver (6), and an active or passive heat sink (12). Said coupling between optics and generation may be by reflection or by transmission of sunlight. The concentration is customizable and can vary from 10x. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

SISTEMA MODULAR DE CONCENTRACIÓN SOLAR SIN SEGUIMIENTO MEDIANTE LA COMBINACIÓN DE ÓPTICAS CONVENCIONALES Y ELEMENTOS ÓPTICOS HOLOGRÁFICOS (HOE’s) MODULAR SOLAR CONCENTRATION SYSTEM WITHOUT FOLLOW-UP THROUGH THE COMBINATION OF CONVENTIONAL OPTICS AND HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENTS (HOE’s)

Sector de la técnica Technical sector

La invención se encuadra en el sector técnico de energías renovables, más concretamente en el relativo tanto a la energía solar térmica y termoeléctrica, como a la solar fotovoltaica. The invention is part of the technical sector of renewable energy, more specifically in relation to both thermal and thermoelectric solar energy, as well as photovoltaic solar.

Estado de la técnica State of the art

Las instalaciones solares termoeléctricas mayormente disponibles comercialmente en la actualidad son de cuatro tipos, que se diferencian en la óptica utilizada para concentrar la luz en una tubería por la que circula fluido caloportador. Los sistemas cilindroparabólicos constan de espejos parabólicos que concentran en una línea situada en el foco de la parábola; los concentradores solares tipo Fresnel utilizan varias superficies especulares planas o casi planas con distinta orientación entre sí, simulando las distintas caras de una lente Fresnel cilíndrica, que concentran en una línea situada en el foco de la lente; los concentradores solares de Torre constan de multitud de espejos planos o casi planos, situados en círculos concéntricos, que concentran la luz en lo alto de una torre, donde se situaría el foco puntual de por ejemplo una lente Fresnel esférica; por último, los sistemas de motor Stirling utilizan espejos pseudo esféricos que concentran la luz en el foco correspondiente. Todos ellos tienen un tamaño considerable, no son modulables a menores tamaños, y además, para tales infraestructuras, necesitan realizar un seguimiento del sol en al menos un eje, lo que aumenta los costes de instalación y mantenimiento. The solar thermal installations mostly commercially available today are of four types, which differ in the optics used to concentrate the light in a pipe through which heat transfer fluid circulates. Parabolic trough systems consist of parabolic mirrors that concentrate on a line located in the focus of the parabola; Fresnel-type solar concentrators use several flat or almost flat mirror surfaces with different orientation from each other, simulating the different faces of a cylindrical Fresnel lens, which concentrate on a line in the focus of the lens; Torre's solar concentrators consist of a multitude of flat or almost flat mirrors, located in concentric circles, which concentrate the light on top of a tower, where the spotlight of for example a spherical Fresnel lens would be located; Finally, Stirling motor systems use spherical pseudo mirrors that concentrate the light in the corresponding focus. They all have a considerable size, are not modular to smaller sizes, and also, for such infrastructures, they need to track the sun on at least one axis, which increases installation and maintenance costs.

Resulta conveniente por tanto, en este sector, desarrollar un producto modulable en tamaño y que, idealmente, prescinda del seguimiento activo. It is therefore convenient, in this sector, to develop a product that can be modulated in size and, ideally, without active monitoring.

En cuanto a los módulos solares fotovoltaicos, los más comunes en el mercado son planos, con un vidrio frontal, un marco de aluminio y prácticamente toda la superficie cubierta de células solares fotovoltaicas. Dado que las células solares representan con diferencia la parte más importante del coste, existe desde hace décadas un esfuerzo por reducir su superficie, sustituyéndola por elementos concentradores en teoría más baratos que logren incidir toda la luz recibida sobre ellas. Sin embargo, hasta ahora los sistemas solares fotovoltaicos de concentración, de muy diversos tipos, no han logrado una entrada significativa en el mercado. Las razones principales son el precio, así como la mayor complicación de la estructura final del sistema completo, que requiere seguimiento del sol. Ello añade complejidad y coste a estos sistemas. As for photovoltaic solar modules, the most common in the market are flat, with a front glass, an aluminum frame and virtually the entire surface covered with photovoltaic solar cells. Given that solar cells represent by far the most important part of the cost, there has been an effort for decades to reduce their surface area, replacing it with concentrating elements that are theoretically cheaper to achieve all the light received on them. However, so far the concentration photovoltaic solar systems, of many different types, have not achieved a significant market entry. The main reasons are the price, as well as the major complication of the final structure of the complete system, which requires sun tracking. This adds complexity and cost to these systems.

La holografía, como tecnología óptica, presenta muchas ventajas respecto a otros sistemas ópticos concentradores (lentes o espejos, por ejemplo): es mucho más versátil y barata que ellos. Utilizada en baja o media concentración, además, elimina la necesidad de seguimiento del sol, con lo que se reduce la complejidad del sistema. Holography, as an optical technology, has many advantages over other optical concentrating systems (lenses or mirrors, for example): it is much more versatile and cheaper than them. Used in low or medium concentration, it also eliminates the need for sun tracking, which reduces the complexity of the system.

Ha habido previamente intentos de utilizar holografía en paneles solares. Por ejemplo, la patente US4863224, concedida a Afian et al., utiliza un holograma y un prisma o placa. Sin embargo, este concentrador solar debe estar alineado con el sol, y no posee ninguna capacidad de seguimiento pasivo. Otra invención que también posee esta desventaja es la patente US5268985, otorgada a Ando et al. Comprende un holograma y una superficie de reflexión total, pero, además de necesitar seguimiento, se construye para captar luz monocromática y desaprovecha la mayor parte del espectro solar. Las patentes US5877874 y US6274860, concedidas a Rosenberg, presentan un concentrador holográfico plano en el que al menos una película holográfica multiplexada, que consigue anchos de banda angulares y espectrales elevados, concentra la luz en células solares colocadas en el mismo plano. Esta invención presenta el inconveniente de tener muchas pérdidas ópticas, y la necesidad de utilizar células bifaciales, así como de colocar el sistema solar completo en un lugar plano con el suelo pintado en blanco para reflejar el albedo. La patente US20080257400, concedida a Mignon y Han, presenta también un concentrador holográfico plano pero con dos superficies distintas, en las que hay hologramas de transmisión y reflexión multiplexados, con las células solares en perpendicular a dichas superficies colectoras. La gran desventaja de este diseño, además de las pérdidas por las varias reflexiones y transmisiones en los varios hologramas, es la dificultad constructiva, que puede alejarlo de una fabricación a costes competitivos. La patente US20120125403, otorgada a Orlandi, propone aplicar films holográficos directamente sobre módulos fotovoltaicos convencionales, de forma que se aproveche como radiación perpendicular al plano del módulo cualquiera incidente desde distintos ángulos. Este concepto, si bien muy comercializable por la escasa intromisión en el diseño original, no reduce el coste de fabricación de los módulos actuales. There have previously been attempts to use holography on solar panels. For example, US4863224, granted to Afian et al., Uses a hologram and a prism or plate. However, this solar concentrator must be aligned with the sun, and has no passive tracking capability. Another invention that also has this disadvantage is US5268985, issued to Ando et al. It comprises a hologram and a total reflection surface, but, in addition to needing monitoring, it is constructed to capture monochromatic light and wastes most of the solar spectrum. Patents US5877874 and US6274860, granted to Rosenberg, present a flat holographic concentrator in which at least one multiplexed holographic film, which achieves high angular and spectral bandwidths, concentrates the light in solar cells placed in the same plane. This invention has the disadvantage of having many optical losses, and the need to use bifacial cells, as well as placing the entire solar system in a flat place with the floor painted white to reflect the albedo. US20080257400, granted to Mignon and Han, also presents a flat holographic concentrator but with two different surfaces, in which there are multiplexed transmission and reflection holograms, with solar cells perpendicular to said collecting surfaces. The great disadvantage of this design, in addition to the losses due to the various reflections and transmissions in the various holograms, is the constructive difficulty, which can take it away from manufacturing at competitive costs. US20120125403, granted to Orlandi, proposes to apply holographic films directly on conventional photovoltaic modules, so that any incident from different angles is used as perpendicular radiation to the plane of the module. This concept, although very marketable due to the limited interference with the original design, does not reduce the manufacturing cost of the current modules.

Otros muchos autores han unido óptica convencional y óptica difractiva, tal y como se propone en el presente documento. Sin embargo, su intención no ha sido aprovechar todo el espectro para concentrarlo en un solo dispositivo, como sí realiza la presente invención, sino dividir el espectro y dirigir cada una de dichas divisiones a distintos dispositivos, cada uno selectivo a la región espectral que le llega. Cada una de dichas regiones, además, suele ser de anchos de banda angular y espectral reducidos. Aunque el concepto de separar el espectro puede ser útil para aplicaciones específicas, al aplicarlo a una instalación solar de gran tamaño aumenta el número de piezas y la complicación del sistema. Con ello, se presupone que es difícil bajar los costes de sistema. Una concentración sin separación espectral, como la que se propone aquí, solamente necesita un colector de radiación y un solo diseño angular y espectral, aunque también necesita colectar anchos de banda espectral y angular muy amplios. Many other authors have joined conventional optics and diffractive optics, as proposed herein. However, its intention has not been to take advantage of the entire spectrum to concentrate it on a single device, as the present invention does, but to divide the spectrum and direct each of said divisions to different devices, each selective to the spectral region that arrives Each of these regions, moreover, is usually of narrow angular and spectral bandwidths. Although the concept of separating the spectrum can be useful for specific applications, applying it to a large solar installation increases the number of parts and the complication of the system. This assumes that it is difficult to lower system costs. A concentration without spectral separation, like the one proposed here, only needs a radiation collector and a single angular and spectral design, although it also needs to collect very wide spectral and angular bandwidths.

Ejemplos de las patentes que utilizan combinación de ópticas convencional y difractiva para separación espectral son: patente US 2009/0114266 A1, de Biles y Halter; WO2014036406 A1, de Escarra et al.; US 2010/0212717 A1, de Whitlock et al.; US Examples of patents using conventional and diffractive combination of optics for spectral separation are: US patent 2009/0114266 A1, of Biles and Halter; WO2014036406 A1, by Escarra et al .; US 2010/0212717 A1, by Whitlock et al .; US

6.469.241 B1, de Penn; US 2010/0032005 A1, de Ford y Karp; US 6.015.950, de Converse; US 2007/0277869 A1, de Shan et al. 6,469,241 B1, of Penn; US 2010/0032005 A1, of Ford and Karp; US 6,015,950 to Converse; US 2007/0277869 A1, by Shan et al.

Todos los enfoques anteriores introducen alguna complicación adicional a los sistemas existentes en el mercado, y la mayoría no resuelve el problema de la colección de amplios anchos de banda angular y espectral. All of the above approaches introduce some additional complication to existing systems in the market, and most do not solve the problem of wide-angle and spectral bandwidth collection.

Explicación de la invención Explanation of the invention.

El estudio del estado del arte delata que existen dos grandes problemas en la implementación de la holografía en aplicaciones solares, tanto térmicas como fotovoltaicas. El primero es la colección de la mayor parte del espectro solar posible sin necesidad de seguimiento activo (el seguimiento lo realiza el holograma sin movimiento del sistema). Dicha colección se refiere tanto a la variación de ángulos de incidencia a lo largo de las distintas estaciones anuales, como al amplio intervalo de longitudes de onda energéticamente significativas que es necesario recolectar. The study of the state of the art reveals that there are two major problems in the implementation of holography in solar applications, both thermal and photovoltaic. The first is the collection of most of the possible solar spectrum without the need for active tracking (the hologram is monitored without system movement). This collection refers both to the variation of angles of incidence throughout the different annual seasons, and to the wide range of energy wavelengths that are necessary to collect.

En cuanto a longitudes de onda, para realizar una colección de una parte significativa del espectro solar, el holograma debería ser capaz de colectar al menos la región entre los 500 nanómetros (nm) y los 1.100 nm. Esta porción contiene el 70 por ciento de toda la energía del espectro solar. Aún mejor sería colectar entre los 400 nm y los 1.200 nm, es decir, el 80 por ciento del total energético del espectro. Sin embargo, los hologramas actuales, tienen una limitación en cuanto a ancho de banda espectral que pueden abarcar. Por tanto, la presente invención se basa, con la tecnología actual, en al menos dos redes de difracción superpuestas, es decir, multiplexadas, para captar el mínimo del 70 por ciento exigido. La investigación futura permitirá aumentar el ancho de banda por red de difracción y así reducir la necesidad de multiplexación. As for wavelengths, to make a collection of a significant part of the solar spectrum, the hologram should be able to collect at least the region between 500 nanometers (nm) and 1,100 nm. This portion contains 70 percent of all energy in the solar spectrum. Even better would be to collect between 400 nm and 1,200 nm, that is, 80 percent of the spectrum's total energy. However, current holograms have a limitation in terms of spectral bandwidth that they can cover. Therefore, the present invention relies, with current technology, on at least two overlapping diffraction networks, that is, multiplexed, to capture the minimum required 70 percent. Future research will increase the bandwidth per diffraction network and thus reduce the need for multiplexing.

Pero además se tienen que colectar esas longitudes de onda a lo largo de todo el año, y desde la mañana hasta la tarde. Por lo general, en un amplio rango de latitudes terrestres, la variación anual de ángulos de incidencia de la luz solar se mantiene en aproximadamente 60º. Como se ve en la Figura 1, una superficie (1) inclinada a latitud recibirá en invierno la radiación (2) procedente de un ángulo bajo, mientras que en verano recibirá la radiación (3) en un ángulo más elevado. La radiación (4) en primavera y otoño se recibirá con un ángulo muy cercano a la perpendicular. La variación angular entre (2) y (3) son aproximadamente los 60º mencionados. A día de hoy, y sin tener en cuenta los posibles futuros avances en este campo, tanto los hologramas de reflexión como los de transmisión tienen una restricción en cuanto a su ancho de banda angular, por lo que, en este caso, también son necesarias al menos dos redes de difracción multiplexadas. Junto con los requerimientos de longitud de onda, se necesitan al menos cuatro redes multiplexadas con la tecnología actual. Se podrán multiplexar tantas redes de alta eficiencia como permita el rango dinámico lineal del material. También aquí se aplica la posible reducción futura de número de redes multiplexadas con el avance de la tecnología. But they also have to collect these wavelengths throughout the year, and from morning to afternoon. Generally, in a wide range of terrestrial latitudes, the annual variation of angles of incidence of sunlight remains at approximately 60 °. As seen in Figure 1, a surface (1) inclined at latitude will receive radiation (2) from a low angle in winter, while in summer it will receive radiation (3) at a higher angle. Radiation (4) in spring and autumn will be received at an angle very close to the perpendicular. The angular variation between (2) and (3) is approximately 60º mentioned. Today, and without taking into account the possible future advances in this field, both reflection and transmission holograms have a restriction in terms of their angular bandwidth, so, in this case, they are also necessary at least two multiplexed diffraction networks. Along with the wavelength requirements, at least four multiplexed networks with current technology are needed. You can multiplex as many high efficiency networks as the linear dynamic range of the material allows. Here too, the possible future reduction in the number of multiplexed networks with the advancement of technology applies.

Por otro lado, en una configuración plana como la de la Figura 1, se encuentra el problema adicional de que, si se quiere reducir mucho la cantidad de receptores de radiación (en la Figura 1 representado como una tubería (6) en un panel solar térmico), es decir, si se desea aumentar significativamente la concentración, entonces el ángulo de salida de la radiación (5) debe ser muy inclinado. Esto presenta una problemática en la construcción de hologramas: ángulos tan inclinados no son viables de obtener comercialmente sin muchas pérdidas ópticas en el holograma, especialmente por reflexión Fresnel. Este tipo de reflexión se da en cualquier interfaz entre dos medios con distinto índice de refracción, y es mayor cuanto mayor sea el ángulo de incidencia respecto a la normal. On the other hand, in a flat configuration like that of Figure 1, there is the additional problem that, if you want to greatly reduce the amount of radiation receivers (in Figure 1 represented as a pipe (6) in a solar panel thermal), that is, if it is desired to increase the concentration significantly, then the radiation exit angle (5) must be very steep. This presents a problem in the construction of holograms: angles so inclined are not viable to obtain commercially without many optical losses in the hologram, especially by Fresnel reflection. This type of reflection occurs in any interface between two media with different index of refraction, and the greater the angle of incidence with respect to the normal one.

Los autores ya resolvieron este problema en diseños anteriores (patente EP201331199). En ellos, los inconvenientes se sorteaban mediante el acople de holograma, varias ópticas convencionales y una estructura 3D con varios planos de diferente inclinación entre sí. De esta manera se consiguió optimizar un diseño de panel solar para una concentración de entre 2 y 10X. Sin embargo, se ha observado que, para mayores concentraciones, el consecuente aumento de volumen de todo el sistema conlleva inherentemente un aumento de peso y cantidad de materiales estructurales, convirtiendo dicho diseño en inviable económicamente, por la cantidad de material involucrado. The authors have already solved this problem in previous designs (patent EP201331199). In them, the drawbacks were overcome by hologram coupling, several conventional optics and a 3D structure with several planes of different inclination from each other. In this way, a solar panel design was optimized for a concentration of between 2 and 10X. However, it has been observed that, for higher concentrations, the consequent increase in volume of the entire system inherently entails an increase in weight and quantity of structural materials, making said design economically unfeasible, due to the amount of material involved.

Era necesario por tanto evolucionar hacia un nuevo concepto en el que se mantuviera el compromiso entre competitividad económica, es decir, bajo consumo en materiales, y eficiencia óptica, es decir, mantener los anchos de banda espectrales y angulares. It was therefore necessary to evolve towards a new concept in which the commitment between economic competitiveness, that is, low consumption of materials, and optical efficiency, that is, maintaining spectral and angular bandwidths, was maintained.

En dicho concepto, objeto del presente documento, es necesario mantener una relativa planitud para no elevar el coste. Es decir, no es posible aplicar complicadas estructuras 3D. Por ello, se mantiene plano o ligeramente curvo el elemento óptico holográfico (7). El elemento óptico holográfico (7) y la óptica convencional (8) se acoplan pegados el uno a la otra. Así se observa en las Figuras 2 y 3, en las que ambos se representan ligeramente separados para poder observar gráficamente la radiación entre ellos. Además, sus índices de refracción deben asemejarse para evitar o minimizar pérdidas por reflexión Fresnel. In this concept, object of this document, it is necessary to maintain a relative flatness so as not to raise the cost. That is, it is not possible to apply complicated 3D structures. Therefore, the holographic optical element (7) is kept flat or slightly curved. The holographic optical element (7) and the conventional optics (8) are attached glued to each other. This is observed in Figures 2 and 3, in which both are represented slightly apart to be able to graphically observe the radiation between them. In addition, their refractive indexes should be similar to avoid or minimize losses due to Fresnel reflection.

El elemento óptico holográfico (7) se debe diseñar de tal forma que capte como entrada, al menos, los anchos de banda angular de 60º y espectral de 600 nanómetros ya mencionados. O incluso mayores rangos, implicando, si procede, tantas redes de difracción multiplexadas como sea necesario sin afectar a la eficiencia. De esta forma, se evita un seguimiento activo, y es el holograma el que realiza el seguimiento pasivo. The holographic optical element (7) must be designed in such a way that it captures at least the angular widths of 60 ° and spectral of 600 nanometers already mentioned as input. Or even higher ranges, implying, as appropriate, as many multiplexed diffraction networks as necessary without affecting efficiency. In this way, active tracking is avoided, and it is the hologram that performs passive tracking.

Por otro lado, el diseño del elemento óptico holográfico (7) también debe asegurar que toda esa radiación captada se envíe con un ángulo de salida específico, por ejemplo perpendicular, que asegure el correcto funcionamiento del elemento óptico convencional (8) al que se acopla. On the other hand, the design of the holographic optical element (7) must also ensure that all of that captured radiation is sent with a specific exit angle, for example perpendicular, that ensures the correct operation of the conventional optical element (8) to which it is coupled. .

La óptica convencional (8) acoplada al elemento holográfico (7) recoge la radiación de salida de este, enviada con un ángulo específico, por ejemplo perpendicular tal y como se representa en las Figuras 2 y 3, y la concentra en el receptor de radiación (6). Para ello, la óptica convencional se debe diseñar de tal forma que permita dicha concentración. Por ejemplo, se puede utilizar una lente convencional plano-convexa, una lente Fresnel o un arreglo periódico o no periódico de ópticas convencionales. El diseño fino de dicha óptica convencional (8) depende del factor de concentración deseado. De hecho, se puede y se debe ajustar al mismo, lo cual dependerá en cada momento de cuál es el elemento más costoso de un panel solar. Si en un determinado momento las células solares son de precio elevado, entonces convendrá reducir su tamaño en el sistema, y se diseñará la óptica convencional (8) para una mayor concentración. En caso de que sean los materiales ajenos al receptor (6) los que suban de precio, convendrá ir a concentraciones menores. Por tanto, el sistema tiene alta versatilidad para adaptarse a los cambios del mercado. Según los cálculos realizados, un mismo diseño puede abarcar concentraciones que varían a partir de 10X, tan sólo variando el diseño de la óptica convencional (8). Conventional optics (8) coupled to the holographic element (7) collects the radiation from it, sent at a specific angle, for example perpendicular as shown in Figures 2 and 3, and concentrates it on the radiation receiver (6). To do this, conventional optics must be designed in such a way as to allow such concentration. For example, a conventional flat-convex lens, a Fresnel lens or a periodic or non-periodic arrangement of conventional optics can be used. The fine design of said conventional optics (8) depends on the desired concentration factor. In fact, it can and should be adjusted to it, which will depend at all times on what is the most expensive element of a solar panel. If at any given time the solar cells are of high price, then it will be convenient to reduce their size in the system, and conventional optics (8) will be designed for a greater concentration. If the materials outside the receiver (6) are the ones that increase in price, it will be convenient to go to lower concentrations. Therefore, the system has high versatility to adapt to market changes. According to the calculations made, the same design can cover concentrations that vary from 10X, only varying the design of conventional optics (8).

El elemento óptico holográfico (7) y la óptica convencional (8) se acoplan tal y como se observa en las Figuras 2 y 3, es decir, pegadas la una a la otra. En el caso de la Figura 2 y también de la Figura 4, el elemento óptico holográfico (7) es de reflexión. En este caso, los elementos ópticos (7) y (8) pueden reposar sobre una base (9) de cualquier material estructural. El sistema también puede realizarse en una configuración de transmisión (ver Figuras 3 y 5), en la cual el elemento óptico holográfico (7) será de transmisión. The holographic optical element (7) and conventional optics (8) are coupled as seen in Figures 2 and 3, that is, glued to each other. In the case of Figure 2 and also of Figure 4, the holographic optical element (7) is reflective. In this case, the optical elements (7) and (8) can rest on a base (9) of any structural material. The system can also be carried out in a transmission configuration (see Figures 3 and 5), in which the holographic optical element (7) will be transmission.

Por otro lado, tanto el elemento óptico holográfico (7) como la óptica convencional (8) deben diseñarse para captar las longitudes de onda más favorables al receptor (6). En este aspecto influyen tanto el diseño de las redes holográficas, como el material del que se construye la óptica convencional (8). Los únicos requisitos a exigir a dicho material son a.) transparencia en el intervalo óptimo de longitudes de onda, b.) resistencia a las inclemencias meteorológicas y radiación ultravioleta (UV), c.) índice de refracción similar al del elemento óptico holográfico (7) y d.) la mínima densidad posible, de forma que la relación peso / coste total del sistema sea económicamente viable. On the other hand, both the holographic optical element (7) and conventional optics (8) must be designed to capture the wavelengths most favorable to the receiver (6). In this aspect, both the design of holographic networks and the material from which conventional optics are constructed are influenced (8). The only requirements to be demanded from such material are a.) Transparency in the optimum range of wavelengths, b.) Resistance to inclement weather and ultraviolet (UV) radiation, c.) Refractive index similar to that of the holographic optical element ( 7) and d.) The lowest possible density, so that the total weight / cost ratio of the system is economically viable.

Todo lo anterior se refiere a lo que denominamos “parte óptica” del sistema. La denominada “parte de generación” consta de un receptor de radiación (6) y un disipador de calor (12). El receptor de radiación siempre estará colocado a la distancia focal con que se diseñe la óptica convencional (8). All of the above refers to what we call the "optical part" of the system. The so-called "generation part" consists of a radiation receiver (6) and a heat sink (12). The radiation receiver will always be placed at the focal distance with which conventional optics is designed (8).

En el caso de un módulo solar fotovoltaico, el receptor de radiación (6) es una célula solar, y el disipador de calor (12) puede ser activo, como por ejemplo una tubería con fluido caloportador, o pasivo, como por ejemplo una estructura de disipación por convección mediante aletas metálicas. Si se utiliza un disipador activo, el módulo se convierte en híbrido, ya que además de producir electricidad fotovoltaica también puede calentar agua, o utilizar dicho calentamiento para producir vapor y con ello más electricidad a través del movimiento de una turbina. In the case of a photovoltaic solar module, the radiation receiver (6) is a solar cell, and the heat sink (12) can be active, such as a pipe with heat transfer fluid, or passive, such as a structure of dissipation by convection by metal fins. If an active heatsink is used, the module becomes a hybrid, since in addition to producing photovoltaic electricity it can also heat water, or use said heating to produce steam and thereby more electricity through the movement of a turbine.

En el caso de un panel solar térmico o termoeléctrico, el receptor de radiación (6) y el disipador de calor (12) son el mismo: una tubería de fluido caloportador. In the case of a thermal or thermoelectric solar panel, the radiation receiver (6) and the heat sink (12) are the same: a heat transfer fluid pipe.

Una característica importante de la presente invención es la posibilidad de separación física de las partes óptica y de generación. Ambas pueden soportarse sobre sendas estructuras separadas, (10) para la parte óptica y (11) para la parte de generación. La ventaja de esta disposición es la menor complejidad mecánica, aportando mayor resistencia a vientos, vibraciones, etc. También es ventajosa la mayor versatilidad a la hora de transporte y montaje, reduciendo costes en ambos casos. An important feature of the present invention is the possibility of physical separation of the optical and generation parts. Both can be supported on separate structures, (10) for the optical part and (11) for the generation part. The advantage of this arrangement is the lower mechanical complexity, providing greater resistance to winds, vibrations, etc. It is also advantageous the greater versatility at the time of transport and assembly, reducing costs in both cases.

Ambas estructuras (10) y (11) son variables en posición, de forma que el sistema puede variar su inclinación, y un mismo sistema es válido para la mayoría de las latitudes terrestres. Both structures (10) and (11) are variable in position, so that the system can vary its inclination, and the same system is valid for most land latitudes.

El sistema modular de concentración solar descrito puede fabricarse en unidades de dimensiones pequeñas, de forma que es modulable. Es decir, puede aplicarse tanto a pequeñas instalaciones, como, uniendo módulos, también a grandes plantas de producción de energía eléctrica, tanto fotovoltaica como solar termoeléctrica. The described solar concentration modular system can be manufactured in units of small dimensions, so that it is modular. That is to say, it can be applied to small installations, as well as joining modules, also to large power plants, both photovoltaic and thermoelectric solar.

Descripción de los dibujos Description of the drawings

Figura 1. Variación de ángulos de radiación solar incidente entre invierno (2) y verano Figure 1. Variation of incident solar radiation angles between winter (2) and summer

(3) sobre una superficie (1) inclinada a latitud. La radiación solar a primera hora en invierno (2) incide sobre la superficie (1) con un ángulo más bajo, mientras que la radiación solar a mediodía en verano (3) incide sobre esa misma superficie (1) con un ángulo más elevado. La diferencia entre ambos ángulos es de aproximadamente 60º para muchas latitudes. La radiación en primavera u otoño (4) incide prácticamente perpendicular sobre dicha superficie (1). Se desea incidir dicha radiación sobre receptores de radiación (6), por lo que su posición debe hacerse coincidir con el ángulo de salida de la radiación (5). (3) on a surface (1) inclined at latitude. Early solar radiation in winter (2) strikes the surface (1) at a lower angle, while solar radiation at noon in summer (3) strikes the same surface (1) at a higher angle. The difference between both angles is approximately 60º for many latitudes. Radiation in spring or autumn (4) affects practically perpendicular on said surface (1). It is desired to influence said radiation on radiation receptors (6), so that its position must be made to coincide with the radiation exit angle (5).

Figura 2. Conjunto óptico formado por un elemento óptico holográfico (7) y un elemento óptico convencional (8), representado en este caso como prismas triangulares de diversos tamaños, emulando a una lente Fresnel. El elemento óptico holográfico (7) recibe radiaciones desde todos los ángulos de incidencia entre invierno (2) y verano (3), y los dirige en un plano específico, por ejemplo perpendicular, hacia el elemento óptico convencional (8). Éste se diseña para concentrar la radiación saliente (5) en un punto determinado por el diseño global del sistema. Esta Figura muestra la configuración para el caso de utilizar hologramas de reflexión. En la Figura los elementos ópticos holográfico (7) y convencional (8) se muestran separados para observar la radiación entre ellos, pero en una configuración real están unidos. Figure 2. Optical assembly formed by a holographic optical element (7) and a conventional optical element (8), represented in this case as triangular prisms of various sizes, emulating a Fresnel lens. The holographic optical element (7) receives radiation from all angles of incidence between winter (2) and summer (3), and directs them in a specific plane, for example perpendicular, towards the conventional optical element (8). This is designed to concentrate the outgoing radiation (5) at a point determined by the overall design of the system. This Figure shows the configuration for the case of using reflection holograms. In the Figure the holographic (7) and conventional (8) optical elements are shown separated to observe the radiation between them, but in a real configuration they are joined.

Figura 3. Conjunto óptico formado por un elemento óptico holográfico (7) y un elemento óptico convencional (8), representado en este caso como prismas triangulares de diversos tamaños, emulando a una lente Fresnel. El elemento óptico holográfico (7) recibe radiaciones desde todos los ángulos de incidencia entre invierno (2) y verano (3), y los dirige en un plano específico, por ejemplo perpendicular, hacia el elemento óptico convencional (8). Éste se diseña para concentrar la radiación saliente (5) en un punto determinado por el diseño global del sistema. Esta Figura muestra la configuración para el caso de utilizar hologramas de transmisión. En la Figura los elementos ópticos holográfico (7) y convencional (8) se muestran separados para observar la radiación entre ellos, pero en una configuración real están unidos. Figure 3. Optical assembly formed by a holographic optical element (7) and a conventional optical element (8), represented in this case as triangular prisms of various sizes, emulating a Fresnel lens. The holographic optical element (7) receives radiation from all angles of incidence between winter (2) and summer (3), and directs them in a specific plane, for example perpendicular, towards the conventional optical element (8). This is designed to concentrate the outgoing radiation (5) at a point determined by the overall design of the system. This Figure shows the configuration for the case of using transmission holograms. In the Figure the holographic (7) and conventional (8) optical elements are shown separated to observe the radiation between them, but in a real configuration they are joined.

Figura 4. Esquema del sistema modular de concentración solar completo, objeto de la presente invención, formado por dos estructuras que pueden ser independientes. Una de ellas (10) da soporte y rigidez al conjunto óptico formado por una base (9), un elemento óptico holográfico (7) y un elemento óptico convencional (8). La segunda estructura Figure 4. Scheme of the complete solar concentration modular system, object of the present invention, formed by two structures that can be independent. One of them (10) gives support and rigidity to the optical assembly formed by a base (9), a holographic optical element (7) and a conventional optical element (8). The second structure

(11) (eleven)
da soporte y rigidez al conjunto receptor, compuesto por un receptor de radiación (6), que puede ser una célula solar o una tubería de fluido caloportador, y un disipador de calor (12) que puede ser activo (con fluido de refrigeración) o pasivo (con aletas disipadoras por convección). Este sistema, representado aquí para el caso de un holograma de reflexión, es capaz de realizar un seguimiento sin movimiento de la radiación en todas las épocas del año, desde verano (3) hasta invierno (2), y reflejarla it gives support and rigidity to the receiver assembly, composed of a radiation receiver (6), which can be a solar cell or a heat transfer fluid pipe, and a heat sink (12) that can be active (with cooling fluid) or passive (with convection dissipating fins). This system, represented here in the case of a reflection hologram, is able to track radiation without movement at all times of the year, from summer (3) to winter (2), and reflect it

(5)(5)
hasta concentrarla en el receptor (6).  until concentrated in the receiver (6).

Figura 5. Esquema del sistema modular de concentración solar completo, objeto de la presente invención, formado por dos estructuras que pueden ser independientes. Una de ellas (10) da soporte y rigidez al conjunto óptico formado por un elemento óptico holográfico (7) y un elemento óptico convencional (8). La segunda estructura (11) da Figure 5. Scheme of the complete solar concentration modular system, object of the present invention, formed by two structures that can be independent. One of them (10) gives support and rigidity to the optical assembly formed by a holographic optical element (7) and a conventional optical element (8). The second structure (11) gives

soporte y rigidez al conjunto receptor, compuesto por un receptor de radiación (6), que puede ser una célula solar o una tubería de fluido caloportador, y un disipador de calor support and rigidity to the receiver assembly, composed of a radiation receiver (6), which can be a solar cell or a heat transfer fluid pipe, and a heat sink

(12) que puede ser activo (con fluido de refrigeración) o pasivo (con aletas disipadoras por convección). Este sistema, representado aquí para el caso de un holograma de transmisión, es capaz de realizar un seguimiento sin movimiento de la radiación en todas las épocas del año, desde verano (3) hasta invierno (2), y transmitirla (5) hasta concentrarla en el receptor (6). (12) which can be active (with cooling fluid) or passive (with convection dissipating fins). This system, represented here in the case of a transmission hologram, is capable of tracking the radiation without movement at all times of the year, from summer (3) to winter (2), and transmitting it (5) until it is concentrated in the receiver (6).

Modos de realización de la invención Embodiments of the invention

En una configuración preferida, pero no exclusiva, el sistema modular de concentración solar, tanto térmico como fotovoltaico, consistirá de varias estructuras (10) y (11) acopladas entre sí de tal forma que se concentre la luz recibida por la parte óptica, (7) y (8), en la de generación, (6) y (12). Las medidas de cada módulo unitario a soportar por la estructura (10) pueden ser, por ejemplo, de 1.300x1.000 mm, es decir, muy cercanas a las magnitudes de cualquier panel estándar. La base (9) puede estar realizada en cualquier material, por ejemplo madera o plástico. La estructura (10) puede ser realizada en cualquier material estructural, por ejemplo acero. El holograma (7) se realizará en material fotosensible sobre un sustrato rígido o flexible transparente y de su mismo índice de refracción. La óptica convencional (8) se fabricará con las mismas características – transparencia e índice de refracción – que la óptica difractiva, y en materiales acordes, como por ejemplo plásticos transparentes o vidrio, resistentes al clima y a la radiación UV, y de la mínima densidad posible. In a preferred, but not exclusive, configuration, the modular solar concentration system, both thermal and photovoltaic, will consist of several structures (10) and (11) coupled together so that the light received by the optical part is concentrated, ( 7) and (8), in the generation, (6) and (12). The measurements of each unit module to be supported by the structure (10) can be, for example, 1,300x1,000 mm, that is, very close to the magnitudes of any standard panel. The base (9) can be made of any material, for example wood or plastic. The structure (10) can be made of any structural material, for example steel. The hologram (7) will be made of photosensitive material on a transparent rigid or flexible substrate with the same refractive index. Conventional optics (8) will be manufactured with the same characteristics - transparency and refractive index - as diffractive optics, and in suitable materials, such as transparent plastics or glass, resistant to weather and UV radiation, and of minimum density possible.

La estructura (11) que da soporte al receptor (6) tendrá las medidas necesarias para que se produzca la concentración en dicho receptor. Sus dimensiones dependerán en gran medida de la concentración que se desea realizar, y en base a la cual se diseña la óptica convencional (8). Por ejemplo, para una concentración de 16X, y las dimensiones de módulo unitario mencionadas anteriormente, la estructura (11) colocará el receptor a una longitud de 3,3 metros respecto a conjunto óptico (7) y (8), distancia que se corresponde con la distancia focal de la óptica convencional (8). En esas condiciones, la anchura del receptor (6) es de 78 milímetros, es decir, la mitad de una célula solar convencional de 156 milímetros de lado. Todas estas dimensiones varían y las geometrías se adaptan en función del factor de concentración deseado, que puede variar a partir de 10X. The structure (11) that supports the receiver (6) will have the necessary measures for concentration in said receiver. Its dimensions will depend largely on the concentration that is desired, and based on which the conventional optics are designed (8). For example, for a concentration of 16X, and the unit module dimensions mentioned above, the structure (11) will place the receiver at a length of 3.3 meters with respect to optical assembly (7) and (8), corresponding distance with the focal length of conventional optics (8). Under these conditions, the width of the receiver (6) is 78 millimeters, that is, half of a conventional solar cell 156 millimeters on its side. All these dimensions vary and the geometries are adapted according to the desired concentration factor, which can vary from 10X.

En diversas configuraciones, el receptor (6) puede ser una célula solar para un sistema fotovoltaico, o una tubería de fluido caloportador para un sistema solar térmico o termoeléctrico. En el caso de que el receptor (6) sea una célula fotovoltaica, ha de ir acompañado de un disipador de calor (12), que puede ser activo – como por ejemplo una tubería con fluido refrigerante, con lo cual se puede tener un sistema solar híbrido térmico/fotovoltaico – o pasivo, como por ejemplo una estructura estática de aletas disipadoras. Si se trata de un sistema solar termoeléctrico o térmico, no hay necesidad de disipador de calor (12) y la tubería de fluido caloportador se convierte en el receptor (6). In various configurations, the receiver (6) can be a solar cell for a photovoltaic system, or a heat transfer fluid pipe for a thermal or thermoelectric solar system. In the event that the receiver (6) is a photovoltaic cell, it must be accompanied by a heat sink (12), which can be active - such as a pipe with cooling fluid, which can have a system solar thermal / photovoltaic hybrid - or passive, such as a static structure of dissipating fins. If it is a thermoelectric or thermal solar system, there is no need for a heat sink (12) and the heat transfer fluid pipe becomes the receiver (6).

Todas esas configuraciones, además, pueden realizarse en sistemas concentradores por reflexión, tal y como se representa en la Figura 4, donde la óptica difractiva o elemento óptico holográfico (7) es por ejemplo un holograma de reflexión, y la estructura (11) In addition, all these configurations can be done in reflection concentrating systems, as shown in Figure 4, where the diffractive optic or holographic optical element (7) is for example a reflection hologram, and the structure (11)

que soporta la parte de generación se sitúa por encima de la que soporta la parte óptica (10). O, también, pueden realizarse en sistemas concentradores por transmisión, tal y como se representa en la Figura 5, donde la óptica difractiva (7) es por ejemplo un holograma de transmisión, y la estructura (11) que soporta la parte de generación se sitúa por debajo de la que soporta la parte óptica (10). which supports the generation part is located above that which supports the optical part (10). Or, also, they can be carried out in transmission concentrator systems, as shown in Figure 5, where the diffractive optics (7) is for example a transmission hologram, and the structure (11) that supports the generation part is it places below the one that supports the optical part (10).

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. one.
Sistema modular de concentración solar caracterizado por estar compuesto por dos partes, una óptica que concentra en una de generación, la primera de ellas formada por un elemento óptico holográfico (7) acoplado a una óptica concentradora convencional (8) del mismo o muy parecido índice de refracción sobre una estructura (10), y la segunda por un receptor de radiación (6), un disipador de calor (12) y una estructura (11). Modular solar concentration system characterized by being composed of two parts, an optic that concentrates on one of generation, the first one formed by a holographic optical element (7) coupled to a conventional concentrating optic (8) of the same or very similar index of refraction on a structure (10), and the second by a radiation receiver (6), a heat sink (12) and a structure (11).
2. 2.
Sistema modular de concentración solar según reivindicación 1, caracterizado por que las partes óptica y de generación están separadas físicamente en una de configuración, y están juntas en la otra configuración. Modular solar concentration system according to claim 1, characterized in that the optical and generation parts are physically separated in one configuration, and are together in the other configuration.
3. 3.
Sistema modular de concentración solar según reivindicación 1, caracterizado por que el elemento óptico holográfico (7) actúa de modo que, estando fijo, capta radiación incidente en todas las épocas del año y las horas del día, evitando así el seguimiento activo de la radiación solar, y cuya radiación saliente se efectúa en la dirección o direcciones determinadas por la óptica convencional (8). Modular solar concentration system according to claim 1, characterized in that the holographic optical element (7) acts so that, being fixed, it captures incident radiation at all times of the year and times of day, thus avoiding active radiation tracking solar, and whose outgoing radiation is effected in the direction or directions determined by conventional optics (8).
4. Four.
Sistema modular de concentración solar según reivindicaciones 1 y 3, caracterizado por que la óptica convencional (8) concentra su radiación incidente, proveniente del elemento óptico holográfico (7), en el receptor de radiación (6) colocado en la distancia focal de la óptica convencional (8), y dicho diseño acoge factores de concentración a partir de 10X. Modular solar concentration system according to claims 1 and 3, characterized in that the conventional optics (8) concentrates its incident radiation, coming from the holographic optical element (7), into the radiation receiver (6) placed at the focal length of the optics conventional (8), and said design welcomes concentration factors from 10X.
5. 5.
Sistema modular de concentración solar según reivindicación 1, caracterizado por que las estructuras (10) y (11) varían de posición, de tal forma que la inclinación de los planos de las ópticas (7) y (8), así como la del receptor (6) se ajustan a todas las latitudes. Modular solar concentration system according to claim 1, characterized in that the structures (10) and (11) vary in position, such that the inclination of the planes of the optics (7) and (8), as well as that of the receiver (6) fit all latitudes.
6. 6.
Sistema modular de concentración solar según reivindicación 1, caracterizado por que el receptor (6) es una célula solar fotovoltaica en el caso de utilizarse como módulo solar fotovoltaico, o una tubería con fluido caloportador en el caso de utilizarse como panel solar térmico o termoeléctrico. Modular solar concentration system according to claim 1, characterized in that the receiver (6) is a photovoltaic solar cell in the case of being used as a photovoltaic solar module, or a pipe with heat transfer fluid in the case of being used as a thermal or thermoelectric solar panel.
7. 7.
Sistema modular de concentración solar según reivindicaciones 1 y 6, caracterizado por que el disipador de calor (12) coincide con el receptor (6) en el caso de utilizarse como panel solar térmico o termoeléctrico, mientras que es un elemento separado en el caso de módulo solar fotovoltaico, y en este último caso es o bien un disipador activo mediante fluido en movimiento, conformando así un módulo híbrido térmico-fotovoltaico o termoeléctrico-fotovoltaico, o un disipador pasivo. Modular solar concentration system according to claims 1 and 6, characterized in that the heat sink (12) coincides with the receiver (6) in the case of being used as a thermal or thermoelectric solar panel, while it is a separate element in the case of photovoltaic solar module, and in the latter case it is either an active heatsink by means of moving fluid, thus forming a hybrid thermal-photovoltaic or thermoelectric-photovoltaic module, or a passive heatsink.
8. 8.
Sistema modular de concentración solar según reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la óptica convencional (8) se sitúa encima del elemento óptico holográfico (7), y dicho conjunto – parte óptica – se sitúa por debajo de la parte de generación, conformando así un sistema modular de concentración solar por reflexión. Modular solar concentration system according to claims 1 to 7, characterized in that the conventional optics (8) is located above the holographic optical element (7), and said assembly - optical part - is located below the generation part, thus forming a modular system of solar concentration by reflection.
9. Sistema modular de concentración solar según reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la óptica convencional (8) se sitúa debajo del elemento óptico holográfico (7), y dicho conjunto – parte óptica – se sitúa por encima de la parte de generación, conformando así un sistema modular de concentración solar por transmisión. 9. Modular solar concentration system according to claims 1 to 7, characterized in that the conventional optics (8) is located below the holographic optical element (7), and said assembly - optical part - is located above the generation part, thus forming a modular system of solar concentration by transmission. DIBUJOS DRAWINGS
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999004296A1 (en) * 1997-07-18 1999-01-28 Terrasun L.L.C. Device for concentrating optical radiation
WO2008145113A2 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 Solartec Ag Photovoltaic device comprising at least one optical element having a light conversion layer
WO2009061502A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Sunrgi Light concentrator structures and methods
US20120186651A1 (en) * 2011-01-25 2012-07-26 Solartrack, Llc Apparatus, systems and methods for collecting solar energy
CN103888051A (en) * 2014-03-24 2014-06-25 北京工业大学 Holographic light condensing and splitting solar power generation module
US20140174501A1 (en) * 2011-06-25 2014-06-26 Alfred Jost Enegry conversion device and method
TW201428363A (en) * 2013-01-14 2014-07-16 Probright Technology Inc Device for concentrating optical radiation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5685505A (en) * 1995-01-17 1997-11-11 Meckler; Milton Wave energy beaming and holograph tracking for power generating spacecraft platforms
DE19837189C1 (en) * 1998-08-17 1999-09-09 Hne Elektronik Gmbh & Co Satel Solar energy conversion device for providing heat and electrical energy
US20090114266A1 (en) * 2007-10-03 2009-05-07 Biles Jonathan R High concentration, spectrum spitting, broad bandwidth, hologram photovoltaic solar collector
US8223433B2 (en) * 2010-08-09 2012-07-17 Palo Alto Research Center Incorporated Stationary sunlight redirecting element and system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999004296A1 (en) * 1997-07-18 1999-01-28 Terrasun L.L.C. Device for concentrating optical radiation
WO2008145113A2 (en) * 2007-06-01 2008-12-04 Solartec Ag Photovoltaic device comprising at least one optical element having a light conversion layer
WO2009061502A1 (en) * 2007-11-08 2009-05-14 Sunrgi Light concentrator structures and methods
US20120186651A1 (en) * 2011-01-25 2012-07-26 Solartrack, Llc Apparatus, systems and methods for collecting solar energy
US20140174501A1 (en) * 2011-06-25 2014-06-26 Alfred Jost Enegry conversion device and method
TW201428363A (en) * 2013-01-14 2014-07-16 Probright Technology Inc Device for concentrating optical radiation
CN103888051A (en) * 2014-03-24 2014-06-25 北京工业大学 Holographic light condensing and splitting solar power generation module

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