ES2595637B1 - Método y sistema para la calibración de una pluralidad de heliostatos en una planta termo solar de concentración - Google Patents

Método y sistema para la calibración de una pluralidad de heliostatos en una planta termo solar de concentración Download PDF

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Abstract

Sistema y método para la calibración de una pluralidad de heliostatos en una planta termosolar de concentración que comprende una pluralidad de heliostatos (1) móviles en azimut y elevación, que permiten proyectar las proyecciones del disco solar sobre una diana (7) o sobre un receptor (4); y donde dicha planta comprende además una o más torres (3) centrales donde se proyectan los rayos solares, con al menos una zona de calibración y análisis de manchas solares o diana de calibración (7) que comprende una pluralidad de marcas de posición (7a) y dimensiones conocidas para poder realizar medidas que permitan cuantificar el error en la posición y que propone la captura de imágenes de la diana de calibración mediante cámaras (8) localizadas en el campo de heliostatos y cuya dirección de visión apunta hacia el centro de la diana (7) y/o receptor, de tal forma que sobre esta diana (7) y/o receptor se proyectan manchas solares reflejadas por los heliostatos (1) y que son el objeto de análisis.

Description

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METODO Y SISTEMA PARA LA CALIBRACION DE UNA PLURALIDAD DE HELIOSTATOS EN UNA PLANTA TERMO SOLAR DE CONCENTRACION
DESCRIPCION
Objeto de la invencion
El objeto de la presente invencion esta referido a un metodo para la calibracion de una pluralidad de heliostatos en una planta termosolar de concentracion de tipo torre. La calibracion se efectua de manera simultanea sobre una pluralidad de heliostatos y usando una diana de calibracion. La calibracion de heliostatos permite corregir los errores de posicion en azimut y elevacion causados por las desviaciones en la mecanica de estos.
Estado de la tecnica
Uno de los problemas tecnicos a los que se enfrentan los heliostatos en plantas termosolares son las desviaciones mecanicas producidas en ellos y que tienen su origen en, de forma no limitada, la fabricacion, montaje o diseno de los heliostatos a las derivas producidas con el tiempo y el uso de los elementos mecanicos que producen el movimiento. Por tanto, es necesario un proceso de calibracion que permita determinar la cuantfa de la desviacion con respecto a valores teoricos y enviar este computo a un sistema de control para corregir la direccion de apunte de cada heliostato, optimizando la generacion de energfa en la planta.
Hasta la fecha, las estrategias de calibracion de una planta termosolar se han centrado en la calibracion o correccion de cada heliostato de manera individual, posicionando un heliostato de manera secuencial en la diana y/o receptor y realizando calculos sobre la mancha de cada heliostato. Estos metodos se ven influenciados en el calculo por la presencia de otras manchas solares dentro de la zona de diana, provocando que fueran inconsistentes. Ademas, la calibracion secuencial de heliostatos es un proceso lento que ocupa una parte importante del tiempo de puesta en marcha o mantenimiento de una planta termosolar.
Por tanto, se hace necesario un sistema o metodo que permita la calibracion simultanea de uno o varios heliostatos posicionados a la vez sobre la zona de la diana o en el receptor sin que la presencia de otros heliostatos obstaculice el calculo necesario para la calibracion.
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Descripcion de la invencion
La presente invencion propone un metodo para la calibracion de una pluralidad de heliostatos en una planta termosolar de tipo torre y, por extension, de los seguidores solares instalados en estos usando una superficie de referencia denominada diana de calibracion que se situa en la o las superficies laterales de la torre o en un elemento anclado a la torre. Tambien se puede realizar el analisis sobre la zona de receptor, situada tambien en la torre. Este metodo propone la captura de imagenes de la diana de calibracion y/o receptor mediante camaras localizadas en el campo de heliostatos de tal forma que sobre esta diana se proyectan manchas solares reflejadas por los heliostatos y que son el objeto de analisis.
Es preciso tener en cuenta que, dependiendo de la instalacion, se puede elegir entre apuntar la camara hacia el centro de la diana o a una posicion superior para poder tener en la imagen diana y receptor.
De acuerdo con la presente invencion, el analisis de las manchas solares y la estimacion de su centroide sobre la diana de la torre del receptor permiten estimar los errores de posicion de los heliostatos de manera precisa.
La novedad de la presente invencion radica en la estimacion de la calibracion con dos o mas manchas solares posicionadas dentro de la zona de diana o receptor, reduciendo los tiempos de calibracion durante la puesta en marcha de una planta termosolar, asf como en las operaciones de mantenimiento de dicha planta. Todo ello de acuerdo con los distintos aspectos de la invencion descritos en las reivindicaciones independientes que acompanan a la presente memoria descriptiva y que se incorporan a esta por referencia. Realizaciones particulares de la invencion quedan descritas en las reivindicaciones dependientes, quedando igualmente incorporadas por referencia en esta descripcion.
A lo largo de la descripcion y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras caracterfsticas tecnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y caracterfsticas de la invencion se desprenderan en parte de la descripcion y en parte de la practica de la invencion. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustracion, y no se pretende que restrinjan la presente invencion. Ademas, la presente invencion cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquf
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indicadas.
Breve descripcion de las figuras
A continuacion se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invencion y que se relacionan expresamente con una realizacion de dicha invencion que se presenta como un ejemplo no limitativo de esta.
FIG.1 Muestra una vista esquematizada de una planta termosolar de acuerdo con la invencion
FIG.2 Muestra una vista esquematizada del funcionamiento de la planta termosolar de la figura 1.
FIG.3 Muestra una vista en detalle de la diana que hay instalada en la torre de la planta termo solar.
Las FIGS. 4-7 muestra el diagrama de bloques con el algoritmo de calibracion que implemente la invencion.
Realizacion preferente de la invencion
Tal y como se ha indicado en la presente memoria descriptiva, la invencion esta dirigida a un metodo y un sistema para la determinacion de la correccion de la posicion de la plataforma de una pluralidad de heliostatos (1) de manera simultanea que permite compensar principalmente la desviacion en azimut y la elevacion de estos. Un ejemplo practico de la realizacion del metodo de la invencion se muestra en las figuras adjuntas.
Los heliostatos (1) son elementos de uno o mas facetas (espejos) (2) colocados en un plano o formando una superficie concava o paraboloide de espejos que permiten reflejar la radiacion lumfnica solar sobre una torre (3) central en la que se dispone, al menos, un receptor (4). Sobre este receptor (4) se concentran las proyecciones del disco solar o manchas solares (7b) producidos por cada uno de los heliostatos (1) de la planta, calentando un sistema de tubos por los que pasa un material en estado lfquido o gaseoso, ya sea agua, sales fundidas u otro fluido de intercambio termico. Este fluido caliente permite la generacion de electricidad en una turbina.
Cada heliostato (1) se construye en una plataforma con un seguidor solar (5) que permite movimientos en azimut y elevacion mediante unos medios de impulsion. Los
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movimientos son accionados mediante una unidad central de proceso localizada en el heliostato (1) que, a su vez, es comandada desde uno o mas ordenadores centrales de control (6). Este ordenador central de proceso o unidad central de procesamiento (6) contiene informacion de las posiciones en azimut y elevacion de cada heliostato (1) en la planta termosolar y se ajusta a valores teoricos segun diseno. Estos valores teoricos difieren de los reales debido a errores en el montaje sobre los ejes de azimut y elevacion, asf como en el montaje de la curvatura de los espejos, denominada tambien canteo.
Estos errores pueden hacer que la mancha solar de un heliostato (1) quede fuera de la zona del receptor (4) y, por tanto, reduzcan la produccion del sistema. La presente invencion, como se ha comentado, permite la deteccion de estos errores durante la puesta en marcha de la planta. Otra ventaja es la compensacion de errores debido a la deriva de la geometrfa de los espejos.
El sistema objeto de la invencion comprende:
a) Una o mas torres (3) centrales donde se proyectan los rayos solares, con al menos una zona de concentracion de rayos solares generalmente denominado receptor (4), y al menos otra zona de calibracion y analisis de manchas solares denominada diana de calibracion (7).
b) Uno o mas campos solares con multiples heliostatos (1) consistentes en uno o mas espejos (2) cada uno que permiten proyectan los rayos solares sobre la diana (7) o sobre el receptor (4) en modos de calibracion o produccion respectivamente. Los heliostatos (1) se mueven al menos en azimut y elevacion.
c) Una o mas camaras (8) instaladas en el campo de heliostato (1) ya sea dentro de una carcasa, un armario, o directamente en el exterior y sobre un poste, trfpode o similares estructuras de soporte que mantengan el apunte a la zona de diana (7). La imagen tambien podra cubrir la parte de receptor (4). Estas camaras, sus carcasas o armarios instalados en campo podran llevar protecciones termicas, refrigeracion, o filtros opticos para mejorar la calidad de la imagen a analizar.
d) Una diana de calibracion (7) pintada o construida sobre la superficie de la torre (3) o en una estructura anclada a esta con marcas de posicion (7a) y dimensiones conocidas para poder realizar medidas que permitan cuantificar el error en la posicion.
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e) Un procesador de calibrado (9) conectada al menos a la camara o camaras de calibracion, donde esta unidad de proceso (9) esta configurada para obtener imagenes de la camara de calibracion asf como realizar los calculos de error de la posicion de los heliostato (1) en base a multiples manchas solares proyectadas sobre la diana (7). El calculo realizado sera de al menos un parametro geometrico, siendo de valor la estimacion de los errores de los parametros de azimut y elevacion. Se entiende como unidad de proceso un ordenador o dispositivo de procesamiento que incluya uno o mas microprocesadores, modulos de comunicaciones y/o modulos de adquisicion de imagen y que pueda realizar calculos sobre las manchas solares en base a imagenes en el espectro visible (VIS), ultravioleta (UV), infrarrojo cercano (NIR) y/o infrarrojo termico (SWIR - MWIR - LWIR).
Asf pues, el sistema objeto de la invencion, en una realizacion practica, consta de una o varias camaras (8) que apuntan a una zona de diana (7) pintada o construida sobre una superficie lateral de la torre (3) y que se usa como patron de referencia para el calculo. Las imagenes son capturadas y transmitidas a un ordenador configurado como procesador de calibrado (9) del campo del heliostato. Este procesador de calibrado (9) esta configurado para regular la cantidad de luz que entra en la camara y poder capturar con una mayor definicion la dimension y forma de la mancha solar de cada heliostato (1) evitando la saturacion de la imagen.
El procesador de calibrado (9) de heliostato (1) realiza el computo de la posicion de cada mancha aislando individualmente las coordenadas de cada mancha a partir de la imagen con multiples manchas superpuestas. Para la transmision de la imagen se emplean diferentes configuraciones de comunicaciones, entre ellas cable de fibra optica, redes Ethernet, cableado estructurado de cobre, conexiones inalambricas, opticas o cualesquiera que permita la correcta transmision de los datos. El procesador de calibrado (9) puede ser uno o varios en una estructura de computacion paralela, que permita una mayor robustez del sistema. El procesador de calibrado (9) esta configurado para realizar el procesado de imagenes, control de las camaras y comunicacion con el ordenador central de control de la planta termo solar.
El procesado de la imagen se realiza en base a las manchas solares proyectadas sobre la superficie de la torre (3). Esta superficie puede ser plana, cuasi plana, cilmdrica o un conjunto de las anteriores, aunque no se limita a dichas formas geometricas. De hecho, tambien puede realizarse en base a una diana (7) con
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planchas que sobresalen de la superficie de la torre (3) y que esta anclada con formas planas y cilmdricas y que sirven para el mismo proposito. La diana (7) dispone de un patron (7a) pintado o construido del que se conocen sus dimensiones y que se dibuja o construye directamente sobre la superficie de la torre (3) o en elementos anclados a esta. Las manchas se apuntan dentro de la zona de diana (7), concurriendo simultaneamente dentro de la diana (7) dos o mas manchas (7b) tal y como se observa mejor en la figura 3.
Las imagenes se adquieren en niveles de gris con camaras de blanco y negro o con imagenes en color sobre las que se hace una division de los canales de color, intensidad o valor y que permiten aplicar el mismo algoritmo que en el caso de imagenes de niveles de gris. La resolucion de la imagen se disena en funcion de la distancia entre la camara y la diana asf como en funcion de las necesidades de precision de cada planta termo solar. La profundidad de la imagen sera de al menos 8 bits, eligiendo el valor que, para condiciones de iluminacion y rango de exposicion posible de la camara, permitan un trabajo fuera del rango de saturacion en blanco de los pfxeles.
Realmente lo mas sencillo y logico es trabajar con una camara en blanco y negro y niveles de gris, porque el color no aporta mucho en esta aplicacion concreta, no obstante, no hay limitacion tecnica para utilizar otro tipo de camaras. La adquisicion de imagen se puede hacer con una camara blanco y negro, en este caso se usa una imagen de nivel de gris. Pero tambien se podna hacer con una camara de color. En el caso de la camara de color, se tienen tres canales, rojo, verde y azul, y el procesado se podna realizar sobre uno de esos canales, ya que cada canal es una imagen de nivel de gris similar a como sena la de blanco y negro salvo que filtrada. Otra alternativa es pasar de un espacio de color de RGB a otro de HSI o HSV (hue, saturation, intensity/value) donde se combina la informacion de los tres canales y se trabaja con intensidad. Tambien se podna trabajar con imagenes con dos canales por ejemplo RG, RB, o cualquier otro.1
Para el procesado de imagen, se considera que las manchas solares pueden ser simplificadas como una Gaussiana en 3D con ejes X e Y correspondientes a los ejes horizontal y vertical de la imagen en pfxeles y un tercer eje Z correspondiente al valor del pixel en la imagen, ya sea nivel de gris o intensidad sin limitarse a estas.
Tenemos que tener tambien en cuenta que en algunas camaras termograficas es posible trabajar en un modo en el que el sensor da las cuentas a la salida de un
conversor analogico digital ADC que se corresponde con la digitalizacion de la senal analogica del pfxel. Este valor se puede pasar a nivel de gris si se normaliza a 8 bits por ejemplo, que es un rango de 0 a 255 niveles y que es el valor que se da en las imagenes JPEG. A efectos de la presente invencion es indistinto trabajar en cuentas o 5 en hacer un preprocesado para pasarlo a un rango determinado y sena equivalente a trabajar con nivel de gris.
La Gaussiana presenta un centro sobre el eje XY que determina la posicion central de apunte del heliostato (1) y que se compara con un registro calculado teoricamente 10 sobre la posicion concreta del sol y la posicion del heliostato. La suma de los niveles de gris de los pfxeles dentro de la zona de la diana es M, siendo F la imagen de niveles de gris, e i,j los mdices de las filas y columnas de la imagen respectivamente:
Mt = Y4F(i,j)
At = ^ iF(i,j)
Bt = ^jF(i,j)
15 A diferencia de otras invenciones, la presente permite realizar la calibracion del sistema cuando mas de una mancha se encuentra superpuesta en la zona de la diana. La invencion suma los valores de los niveles de gris de las imagenes y a partir de ellos estima un centroide de la mancha solar, asumiendo que esta se puede determinar como un elemento Gaussiano.
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Para la presencia de “n” manchas solares, la suma de los niveles de gris se calcula como:
= ^ F1{i,j) + F2(i,j) + ••• + Fn(i,j)
At = ^ iFii.j)
Bt = Y^jFti-j)
25 Con t identificador de tiempo de adquisicion de la imagen de la mancha solar para hasta n heliostatos (1) /manchas solares.
La posicion central o centroide individual de cada mancha se calcula a partir de esta
imagen1
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suma de imagenes antes y despues de un desplazamiento de una de las manchas para t y t+1. Para aumentar la robustez del metodo se repite el calculo del sumatorio para diferentes desplazamientos de la misma mancha solar t, t+1, t+..., manteniendo el resto de manchas fijas. El movimiento realizado de la mancha movil es conocido y comandado por el ordenador central de calibracion del campo y siempre se produce con la mancha movil dentro de la zona de diana que debe ser visualizada por la camara en su totalidad. El sumatorio de los niveles de gris se ve modificado por este movimiento y permite calcular los centros de la mancha sobre la que se realiza el desplazamiento.
El centroide da la posicion central (c, d) de la mancha se calcula como:
A
C=M
B
d = —
M
Este centroide se compara con la posicion teorica para ese heliostato. El dato de correccion sera enviado al o a los ordenadores centrales de control que permiten corregir el error de dicho heliostato. El calculo se repite para el resto de heliostatos (1).
El metodo incluye un detector de pfxeles saturados para que en caso de que se encuentren en la imagen, se modifiquen los parametros de adquisicion de imagen optimizando el contraste. El ruido debido al movimiento indeseado de las manchas solares producido por el viento u otras causas, se compensa comandando mayores o menores desplazamientos en la posicion de la mancha solar.
En las figuras 4-7 se muestra el algoritmo de calibracion completo definido por sus distintas etapas donde HF son los heliostatos (1) en el campo, HM son los heliostatos (1) en la lista de calibracion y HN los heliostatos (1) que se calibran simultaneamente, de tal forma que N<M<F.
El algoritmo de calibracion comienza 100, definiendo la lista de calibracion Hcal = {H1, H2,..., Hm} 101. Los heliostatos a incluir en la lista de calibracion son heliostatos sin calibrar, heliostatos que se quiere recalibrar por tareas de mantenimiento o heliostatos que tienen una deriva en su posicion mayor a la permitida. Posteriormente se evalua 102 si dentro de la lista de calibracion hay heliostatos (1) sin calibrar (en la primera
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iteracion de este metodo siempre se cumplira esta condicion si en 101 hay al menos un heliostato que deba ser incluido en la lista). Si la lista 101 esta vada, se comprueba si en el campo o campos hay mas heliostatos (1) que necesiten calibracion 103. Si se cumple la condicion, vuelve a la etapa de definicion de la lista de calibracion 101 y si no lo estan vuelve a inicio 100.
El proceso puede iniciarse de manera periodica, por ejemplo cada dfa por la manana, o a peticion del sistema de control del campo (6), o a peticion del operador de la planta.
Cuando hay heliostatos (1) en la lista de calibracion, entonces:
i) se mueven “N” heliostatos (1) hacia la diana 104, siendo N un subconjunto de heliostatos igual o inferior de los existentes en la lista;
ii) se inicia la adquisicion de la imagen con la correspondiente camara 105;
iii) se mueve un heliostato (1)106; y
iv) se computa el centroide de cada proyeccion solar o mancha para “N” heliostato (1) 107.
En este punto se establecen dos opciones A) y B). En la primera opcion, mostrada en la figura 4, se establecen los parametros de calibracion 108; se mueve el heliostato (1) hacia una posicion de espera o produccion 109 y se para la adquisicion de datos de la camara 109a; se mantienen N-1 heliostato (1) en la posicion fijada 110 y se inserta un nuevo heliostato (1) en la lista de calibracion Hcal 111.
En la opcion B) mostrada aisladamente en la figura 5 se muestra una alternativa en la cual se mantienen el o los heliostatos calibrados dentro del subconjunto N dentro de la zona de diana, sin sacarlo de esta ni sustituirlo por otro como en la opcion A. Aqd se repite el proceso de movimiento para cada uno de los heliostatos dentro del subconjunto N hasta que se hayan calibrado todos. En este momento se saca el subconjunto de N heliostatos de la diana y se vuelve hacia la diana 104 para insertar otro subconjunto de heliostatos de cualquier tamano, llamemosle P. Posteriormente se evalua si todos los “N” heliostatos (1) estan calibrados 112. Si lo estan, el algoritmo vuelve a la lista de calibracion 101. Si no lo estan se para el heliostato (1) dentro de la diana 113 y se mueve otro heliostato (1) diferente al anterior 114.
Desde la etapa de computacion del centroide de cada mancha solar para “N” heliostato (1) 107 se establece el subproceso mostrado en las figuras 6-7. Este
subproceso se inicia con la adquisicion de imagenes 115 por parte de la camara, la definicion de un umbral de imagen 116, y la computacion de la imagen integrall 17. Posteriormente se computa el centroide de la mancha solar de la imagen integral118, obteniendose la posicion teorica del centroide del heliostato (1) desde el computador 5 de control de campo 119, por ejemplo, mediante la consulta del ordenador de calibracion (9) al ordenador de control (6) del campo. Posteriormente, se estima la desviacion del centroide obtenido en la etapa anterior respecto de su teorico 120, se almacena la desviacion 121 y se envfa al ordenador de control (6) para su correccion 122.
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Gracias al metodo y el sistema indicado, es posible realizar el calibrado de los heliostatos (1) por grupos y no uno a uno como se describe en el actual estado de la tecnica.

Claims (1)

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    REIVINDICACIONES
    1 - Sistema para la calibracion de una pluralidad de heliostatos en una planta termosolar de concentracion que comprende una pluralidad de heliostatos (1) moviles en azimut y elevacion, consistentes en uno o mas espejos (2) cada uno que permiten proyectar los rayos solares sobre una diana (7) o sobre un receptor (4) en modos de calibracion o produccion respectivamente; y donde dicha planta comprende ademas una o mas torres (3) centrales donde se proyectan los rayos solares, con al menos una zona de concentracion de rayos solares o receptor (4), y al menos otra zona de calibracion y analisis de manchas solares o diana de calibracion (7) pintada sobre la superficie de la torre (3) o en una estructura anclada a esta, donde dicha diana de calibracion (7) comprende una pluralidad de marcas de posicion (7a) y dimensiones conocidas para poder realizar medidas que permitan cuantificar el error en la posicion y que se caracteriza porque comprende al menos una camara (8) apuntando al menos a la zona de diana (7) y un procesador de calibrado (9) conectado al menos con una camara (8); y donde dicha unidad de proceso (9) esta configurada para: comunicarse con el procesador de control de campo (6), obtener imagenes de la camara de calibracion (8), asf como realizar los calculos de error de la posicion de los heliostato (1) en base a una pluralidad de manchas solares (7b) proyectadas sobre la diana (7), donde el calculo realizado sera de al menos un parametro geometrico, siendo de valor la estimacion de los errores de los parametros de azimut y elevacion.
    2 - El sistema de la reivindicacion 1 donde la camara (8) es una seleccionada entre camaras en el espectro visible (VIS), ultravioleta (UV), infrarrojo cercano (NIR) y/o infrarrojo termico (SWIR - MWIR - LWIR) o una combinacion de las anteriores.
    3 - Metodo para la calibracion de una pluralidad de heliostatos (1) en una planta termosolar de concentracion que se implementa en un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-2 y donde para cada heliostato (1) se caracteriza porque comprende las etapas de definir al menos una mancha solar (7b) sobre la diana (7) y que se simplifica como una Gaussiana en 3D con ejes X e Y correspondientes a los ejes horizontal y vertical de la imagen en pfxeles y un tercer eje Z correspondiente al valor del pixel en la imagen; donde dicha Gaussiana tiene un centro sobre el eje XY que determina la posicion central de apunte del heliostato (1) y que comprende una etapa de sumar los valores de los niveles de gris de las imagenes y a partir de ellos estima un centroide de la mancha solar, asumiendo que esta se puede determinar como un elemento Gaussiano; y donde la posicion central o
    centroide individual de cada mancha se calcula a partir de esta suma de imagenes antes y despues de un desplazamiento de una de las manchas para t y t+1 y donde para aumentar la robustez del metodo se repite el calculo del sumatorio para diferentes desplazamientos de la misma mancha solar t, t+1, t+..., manteniendo el 5 resto de manchas fijas, de tal forma que el movimiento realizado de la mancha movil es conocido y comandado por el procesador de calibracion (9) y siempre se produce con la mancha movil dentro de la zona de diana (7) que debe ser visualizada por la camara (8) en su totalidad; y donde el sumatorio de los niveles de gris se ve modificado por este movimiento y permite calcular los centros de la mancha sobre la 10 que se realiza el desplazamiento, comparandose este centroide con la posicion teorica para ese heliostato de tal forma que el dato de correccion sera enviado al o a los ordenadores centrales de control (6) que permiten corregir el error de dicho heliostato (1).
    15 4 - El metodo de acuerdo con la reivindicacion 3 que incluye un detector de pfxeles
    saturados para en caso de que se encuentren en la imagen, se modifiquen los parametros de adquisicion de imagen optimizando el contraste.
    5 - El metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3-4 donde el ruido 20 debido al movimiento indeseado de las manchas solares producido por el viento se compensa comandando mayores o menores desplazamientos en la posicion de la mancha solar.
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DE102009037280B4 (de) * 2009-08-12 2011-07-07 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., 51147 Vorrichtung zur Lenkung von Solarstrahlung
WO2013112667A1 (en) * 2012-01-24 2013-08-01 Solarreserve, Llc Compound optical proxy for sensing and pointing of light sources
CN102778899B (zh) * 2012-07-27 2015-01-21 浙江中控太阳能技术有限公司 一种用于塔式太阳能热发电系统的镜场调度系统及方法

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