ES2659349T3 - Colector solar - Google Patents

Abstract

Colector solar (4) con varios absorbedores (2) dispuestos en paralelo y un panel colector (6) que cierra el colector solar (4) en el lado de entrada de la radiación solar (5), estando instaladas sobre, en o debajo del panel colector (6) unas lentes de Fresnel (1), preferiblemente como un revestimiento laminar, y encontrándose los absorbedores (2) en los focos de las lentes de Fresnel (1), caracterizado por que entre los absorbedores (2) están dispuestas unas tuberías (8) recorridas por fluido montadas en absorbedores (3) de espuma metálica.

Description

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DESCRIPCION

Colector solar

La invención se refiere a un colector solar.

En los colectores solares se recoge energía solar y se transmite ésta directa o indirectamente a un circuito de calefacción o a un circuito de salmuera.

Si se debe transmitir calor a una tubería de fluido desde una superficie grande de entrada de un colector solar, esto se efectúa según el estado de la técnica por medio de espejos parabólicos dispuestos detrás de la tubería, encontrándose las tuberías en el foco de los espejos parabólicos, o por medio de lentes situadas delante de la tubería, encontrándose las tuberías en el foco de las lentes. Las lentes situadas delante de la tubería tienen que ser de forma cóncava para concentrar los rayos y, por consiguiente, disponen de una altura de construcción correspondiente.

Los documentos WO 00/20805 y DE 9412438 U1 revelan la utilización de lentes de Fresnel para enfocar la radiación solar hacia un absorbedor. El documento US 4227511 revela un absorbedor con varios absorbedores dispuestos en paralelo, estando asociada una lente de Fresnel propia a cada uno de los absorbedores.

El objetivo de la invención es una concentración de la radiación solar para materializar altas densidades de flujo término junto con, al mismo tiempo, una construcción compacta.

Según la invención, esto se materializa por medio de las características de la reivindicación 1 independiente.

Se puede conseguir de este modo una alta densidad de potencia de los colectores junto con una altura de construcción relativamente pequeña. La concentración de la radiación, en combinación con fluidos aptos para someterse a mayores cargas térmicas (por ejemplo, termoaceites), hace posible la utilización de alta temperatura en el rango de más de 100°C, especialmente para uso en sistemas acumuladores estacionales/a largo plazo.

Sin embargo, debido a la aportación de energía especialmente intensiva se puede producir un estancamiento en el colector cuando no está garantiza la extracción del calor.

Por tanto, otra parte de la invención se ocupa de la utilización de revestimientos electrocromos o gasocromos o del uso del efecto termótropo. El objetivo es la aminoración/evitación de efectos de estancamiento en el colector por variación de la transmisión de la luz solar.

En los materiales electrocromos se modifica el paso de luz según la tensión continua aplicada. El vidrio incluye tales materiales electrocromos y modifica su color cuando se entregan cargas eléctricas a un revestimiento microscópicamente delgado (por ejemplo, óxido de wolframio, polianilina) sobre la superficie del vidrio. Una corriente débil activa una capa electrocroma de aproximadamente 1 pm de espesor, la cual cambia de color. En caso de cortocircuito o variación de la polarización de la tensión, el vidrio pasa a ser nuevamente incoloro. El vidrio necesita corriente solamente durante la fase de coloración o durante el establecimiento de una transparencia completa. Si no se aplica ninguna tensión, el vidrio conserva el color existente hasta que se alimente de nuevo corriente. Variando la tensión se puede modificar así el grado de transmisión.

Análogamente a esto, se puede utilizar un efecto termótropo. En este caso, tiene lugar una variación de configuración dependiente de la temperatura de polímeros mezclados con agua (hidrogel) o incrustados en una matriz de plástico (mezcla de polímeros). Es posible también la utilización de cristales líquidos polímeros. Se producen saltos puntuales del índice de refracción (centros de dispersión) debido a “efectos de aterronamiento”, con lo que la capa se vuelve opaca al aumentar la temperatura.

Un efecto gasocromo es provocado por una carga de gas, produciéndose las alteraciones de color a consecuencia de la incorporación reversible de protones en óxidos de los metales de transición (especialmente WO3, etc.). Los protones se toman directamente de hidrógeno por medio de un catalizador.

En un sistema gasocromo se produce una variación de color debido a una reacción catalítica con una mezcla gaseosa en el espacio intermedio de dos paneles. Los paneles están provistos de un revestimiento de óxido de wolframio y una capa de cubierta de platino. Mediante el espesor de capa y la concentración de gas controlable se puede ajustar casi cualquier grado de transmisión. La conmutación no se efectúa a temperaturas determinadas, sino por aplicación de una corriente. Esto conduce a una modificación de las moléculas y a un obscurecimiento.

Tanto con el efecto electrocromo como con el efecto termótropo y gasocromo se absorbe energía de la capa al aumentar grado de absorción, con lo que esta capa se calienta y emite una radiación infrarroja de onda larga.

Para resolver este problema se puede provocar también una reflexión con el efecto electrocromo y gasocromo. En este caso, tiene lugar una formación híbrida reversible de metales y aleaciones especiales (tierras raras y similares).

La invención se representa de forma detallada con ayuda de las figuras; muestran en éstas:

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La figura 1, una lente escalonada de Fresnel (lente de Fresnel),

La figura 2, un colector solar con lentes de Fresnel según el estado de la técnica,

La figura 3, un colector solar según la invención con lentes de Fresnel y absorbedores de espuma metálica,

Las figuras 4 a 7, diversas variantes de conexión y

La figura 8, un colector solar con lentes de Fresnel dotadas de un revestimiento electrocromo.

Como se representa en la figura 1, una lente de Fresnel 1 tiene, en comparación con una lente convencional, un volumen reducido debido a una división en zonas anulares. Esta lente se caracteriza por que en la zona central está dispuesta una lente cóncava con un ángulo relativamente pequeño. Siguen hacia fuera unas zonas cóncavas con ángulo más grande, aumentando el ángulo hacia fuera. En cada zona se reduce el espesor de fuera a dentro, con lo que la lente adquiere una serie de escalones anulares. Todos los anillos poseen aquí la misma distancia focal. Por tanto, una lente de Fresnel es de construcción netamente más plana que la de una lente convencional de la misma distancia focal.

Además de lentes de Fresnel anulares 1, existen también lentes de Fresnel 1 que se extienden constantemente en dirección horizontal como un perfil extruido. Tales lentes se emplean en colectores solares con absorbedores alargados.

La figura 2 muestra un colector solar plano 4 con absorbedores acanalados 2 hidroconformados o conformados por colada continua a base de material termoestable con buenas propiedades de conducción del calor (cobre, aluminio), así como con un panel colector 6 con lentes de Fresnel 1. Los absorbedores acanalados 2 están conformados de tal manera que se puedan retener las reflexiones en el absorbedor acanalado. Los absorbedores acanalados 2 representados son recorridos por fluido en serie. Unos contornos 7 de conducción de calor dentro del fluido contenido en los absorbedores acanalados 2 aumentan la transmisión de calor. Por tanto, la radiación solar 5 es concentrada hacia los absorbedores acanalados 2. Si las lentes de Fresnel 1 se encuentran por debajo o por dentro del panel colector 6, la superficie de las lentes de Fresnel 1 está protegida contra ensuciamientos especialmente en los sitios discontinuos, mientras que la superficie lisa del panel colector 6 no puede ensuciarse tan fácilmente y, además, puede limpiarse con mayor facilidad.

La figura 3 muestra un colector solar plano 4 según la invención con absorbedores 3 de espuma metálica según la invención para el aprovechamiento de luz residual en el espacio de construcción todavía disponible. La radiación 5, que no incide directamente sobre los absorbedores acanalados 2, es recogida allí y el calor así capturado es conducido a las tuberías 8 que pasan por los absorbedores 3 de espuma metálica. Los absorbedores acanalados 2 y las tuberías 8 son recorridos en serie y de manera alternada por el fluido. Todos los absorbedores acanalados 2 y todas las tuberías 8 pueden estar conectados también en paralelo (conexión en paralelo según Tichelmann). Como alternativa, las tuberías 8 pueden estar conectadas todas ellas en serie al principio y servir para el precalentamiento antes de que el fluido a calentar sea conducido por todos los absorbedores acanalados conectados unos con otros en serie. Las respectivas conexiones en paralelo de todas las tuberías 8 y también todos los absorbedores acanalados 2 representan otra alternativa, en la que las tuberías 8 en paralelo están conectadas en serie con los absorbedores acanalados 2 en paralelo (véase la figura 6). Otra alternativa prevé un desacoplamiento completo entre los absorbedores acanalados 2 y las tuberías 8 y un aprovechamiento para fines diferentes (figura 7).

En un absorbedor solar 4 según la figura 8 se encuentra un revestimiento electrocromo correspondiente sobre el panel colector 6 en la entrada del colector. El revestimiento electrocromo está unido con una fuente de tensión regulable 9 a través de un conmutador 10. Entre el panel colector 6 y un absorbedor acanalado 2 está dispuesta una lente de Fresnel 1.

Si hay amenaza de estancamiento en el colector 4, aumenta previamente la temperatura en el fluido del colector 4. Por medio de un sensor de temperatura no representado se puede captar esto y se puede retransmitir la señal a una regulación no representada. Si se sobrepasa un valor umbral prefijado, la regulación aplica al revestimiento electrocromo una tensión correspondiente, con lo que disminuye la permeabilidad del panel colector 6. La reducción de la permeabilidad puede efectuarse opcionalmente de manera selectiva, con lo que se reduce casi continuamente la permeabilidad. Para mantener el enturbiamiento se conecta el conmutador 10 de tal manera que el revestimiento electrocromo esté sin corriente. Si vuelve a disminuir la temperatura en el colector 4, se adapta de nuevo correspondientemente el grado de transmisión. Para anular el enturbiamiento se conecta el conmutador 10 de tal manera que se ponga en cortocircuito el revestimiento electrocromo. En combinación con la cesión de calor en el colector 4, se puede ajustar así la temperatura en dicho colector 4.

En el caso de un revestimiento termótropo, en lugar de un revestimiento electrocromo, se conducen las tuberías de fluido a través del panel correspondientemente configurado. Si la temperatura del fluido sobrepasa la temperatura correspondiente, se enturbia el panel colector 6.

Claims (3)

1. REIVINDICACIONES

   1. Colector solar (4) con varios absorbedores (2) dispuestos en paralelo y un panel colector (6) que cierra el colector solar (4) en el lado de entrada de la radiación solar (5), estando instaladas sobre, en o debajo del panel colector (6) unas lentes de Fresnel (1), preferiblemente como un revestimiento laminar, y encontrándose los absorbedores (2) en

   5 los focos de las lentes de Fresnel (1), caracterizado por que entre los absorbedores (2) están dispuestas unas tuberías (8) recorridas por fluido montadas en absorbedores (3) de espuma metálica.
2. 2. Colector solar (4) según la reivindicación 1, caracterizado por que los absorbedores (2) son absorbedores acanalados (2) hidroconformados o conformados por colada continua.
3. 3. Colector solar (4) según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que en el panel colector (6) 10 están montados unos revestimientos electrocromos o gasocromos u otros revestimientos que aprovechan el efecto

   termótropo.