IT201800006304A1 - Dispositivo per l’inseguimento, la captazione e la trasformazione dell’energia solare tramite ottica riflessiva di tipo fresnel con sistemi di regolazione delle ottiche - Google Patents

Description

Descrizione del Brevetto per Invenzione avente per titolo:

“DISPOSITIVO PER L’INSEGUIMENTO, LA CAPTAZIONE E LA TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA SOLARE TRAMITE OTTICA RIFLESSIVA DI TIPO FRESNEL CON SISTEMI DI REGOLAZIONE DELLE OTTICHE”

DESCRIZIONE DELLA TECNOLOGIA

La presente invenzione si colloca nell’ambito dei sistemi per la trasformazione della radiazione solare in energia termica a media temperatura.

Un esempio tipico di applicazione di questi sistemi riguarda la produzione di vapor d’acqua che viene fatto espandere per generare energia elettrica all’interno di un ciclo Rankine tramite una turbina connessa ad un alternatore.

Un altro esempio tipico di utilizzo dell’energia termica derivata da tali sistemi prevede il suo impiego in un ciclo frigorifero ad assorbimento, il quale riceve calore dal fluido termo-vettore riscaldato dal sistema e lo trasforma in energia per il raffrescamento di ambienti chiusi.

Altri campi di impiego sono legati alla generazione diretta e/o indiretta di vapor d’acqua o di flussi di aria calda per una moltitudine di processi industriali come, ad esempio, l’essiccazione e la separazione di sostanze chimiche, la sterilizzazione e la pastorizzazione di alimenti, il pompaggio di fluidi caldi nel sottosuolo per favorire l’estrazione mineraria, il trattamento dei tessuti e dei materiali cellulosici.

Nella fattispecie, il dispositivo (A1) visibile in Figura 1, oggetto del presente brevetto, rientra nella classe dei collettori solari a concentrazione di tipo Fresnel lineare ed è tale da essere adottato, singolarmente o in più unità identiche collegate in successione tra loro, allo scopo di ottenere la potenza termica desiderata.

Ogni dispositivo è formato da una moltitudine di specchi (detta ottica primaria), usualmente disposti alla medesima altezza da terra, tramite una struttura portante vincolata al suolo.

Nella maggior parte dei casi i suddetti specchi hanno un profilo ad arco circolare e ruotano intorno ad un asse definito con l’obiettivo di intercettare la radiazione solare durante il suo percorso giornaliero (inseguimento monoassiale) ed indirizzarla verso un ricevitore posto ad alcuni metri di altezza da terra, ancorato alla medesima struttura portante; il ricevitore, quindi, illuminato dai raggi solari riflessi, incrementa la sua temperatura. All’interno del ricevitore viene fatto scorrere un fluido termo-vettore adatto alle temperature di esercizio previste, che si surriscalda a sua volta trasportando l’energia termica fuori dal dispositivo.

In prossimità del ricevitore si trova installata, sorretta dalla stessa struttura portante, un’altra ottica detta ottica secondaria, che ha lo scopo di raccogliere una parte della radiazione che non raggiunge il ricevitore e la indirizza su di esso, generalmente tramite successive riflessioni.

La presenza dell’ottica secondaria è giustificata dalla difficoltà di collimare tutti i raggi solari intercettati dagli specchi primari direttamente sul tubo assorbitore a causa delle aberrazioni ottiche indotte dalle caratteristiche non ideali del dispositivo e delle sue condizioni operative come, ad esempio, le tolleranze meccaniche dei componenti, di forma e di posizionamento e gli errori sull’inseguimento del percorso del sole.

STATO DELL’ARTE

Il dispositivo (A1) visibile in Figura 1, è un esempio di modulo di un concentratore solare di tipo Fresnel costituito da una moltitudine di specchi (101), definita "ottica primaria", collegati tra loro e movimentati tramite dispositivi elettro-meccanici che ne permettono la rotazione simultanea in modo da indirizzare la radiazione intercettata verso la zona dove è collocato un ricevitore (103). Lo schema ottico (S1) del dispositivo è mostrato nella Figura 2.

Il ricevitore può avere diverse configurazioni: quella più frequente è rappresentata da un tubo in acciaio a cui vengono applicati dei trattamenti superficiali per incrementare l’assorbimento dell’energia solare nel campo delle lunghezza d’onda del visibile e ridurre i fenomeni di emissione nel range dell’infrarosso.

Il tubo assorbitore può essere posto dentro un tubo di vetro borosilicato che funge da protezione. Al suo interno si possono creare, in fase di realizzazione, condizioni di vuoto in modo da avere una barriera all’energia irradiata dal ricevitore stesso, essendo il vetro opaco all’infrarosso; la presenza di aria molto rarefatta, inoltre, riduce drasticamente anche le dispersioni per convezione verso l’ambiente esterno. Nel dettaglio, in riferimento alla Figura 3, il ricevitore (103) è costituito da un tubo (104), dentro cui scorre il fluido termo-vettore; il tubo (104), come già detto, può essere eventualmente circondato da un secondo tubo in vetro (105).

Per sopperire alla non idealità del sistema di riflessione prima menzionato, il dispositivo è provvisto di un secondo sistema di specchi, chiamato “ottica secondaria” (102), che permette il re-indirizzamento sul tubo (104) dei raggi solari che non lo colpiscono direttamente dopo la prima riflessione operata dall’ottica primaria (101).

Nella Figura 4 è mostrato uno schema ottico (S3) di un dispositivo singolo mentre nella Figura 5 è mostrato un esempio di schema ottico (S4) dove 10 dispositivi sono stati collegati tra loro in serie.

Il funzionamento del sistema ottico è illustrato nella posizione di mezzogiorno solare nelle Figure 6 e 7, le quali mostrano chiaramente come i raggi solari provenienti dal sole incidono sugli elementi (101), costituenti l’ottica primaria, e vengono riflessi all’interno dell’ottica secondaria (102) che, a sua volta, induce ulteriori riflessioni per indirizzare i raggi solari sul tubo (104). In particolare, nella Figura 7, è mostrata una schematizzazione del funzionamento dell’ottica secondaria (102).

La configurazione ideale più diffusa dell’ottica secondaria (Figura 7), in relazione al tubo assorbitore (104), non può essere realizzata nella pratica per la usuale presenza del tubo di vetro a protezione del tubo ricevitore (105) che determina l’introduzione di ulteriore distanza tra l’ottica secondaria (102) e il ricevitore (104).

Per superare questa criticità, nel brevetto codice ES2375389 (B1) vengono proposte alcune modifiche sul ricevitore. Ad esempio il tubo assorbitore in acciaio viene sistemato in maniera eccentrica rispetto al tubo di vetro per avvicinarlo al vertice dell’ottica secondaria. Con lo stesso intento se ne modifica la sezione favorendo un maggior sviluppo orizzontale oppure si aggiungono delle appendici per completare all’interno del tubo di vetro il profilo dell’ottica secondaria con il vertice tangente all’assorbitore in acciaio. Queste soluzioni risultano plausibili e possono, a livello teorico, permettere l’applicazione di un’ottica definita ad “m”. Le stesse soluzioni presentano tuttavia numerose difficoltà a livello realizzativo perchè richiedono l’introduzione di componenti difficilmente standardizzabili nel ricevitore e pertanto determinano incrementi di costo dell’intero sistema.

Nel brevetto US9605876B2 la parte centrale dell’ottica secondaria è sostituita con un profilo troncato, per evitare il contatto con il tubo di vetro, e con una superficie riflettente adagiata direttamente sul tubo di vetro ed avente stessa forma, per ridurre, in parte, il percorso dei raggi riflessi.

Inoltre, si introduce un’eccentricità tra il tubo di vetro e l’assorbitore contenuto all’interno, modificando le estremità del tubo di vetro attraverso una sua deformazione in direzione verticale. In questo modo si punta a diminuire la distanza tra i due tubi nella zona superiore per avvicinare la geometria reale a quella ideale ai fini di un miglior funzionamento. E’ altresì importante notare che approssimando la parte centrale dell’ottica secondaria con una circonferenza dello stesso diametro del tubo di vetro, si ottiene una curvatura ed un profilo molto diverso da quello idoneo a concentrare i raggi intercettati sull’assorbitore metallico, con un conseguente calo delle prestazioni.

Anche nel caso di questa soluzione, le variazioni apportate al ricevitore, sia per quanto riguarda l’eccentricità che la superficie riflettente applicata direttamente sul tubo di vetro, risultano particolarmente complesse e costose da realizzare, imponendo la produzione di tubi ricevitori adattati allo specifico disegno ottico al posto di unità standard già rese disponibili sul mercato da industrie specializzate. Nel brevetto RM2010A000437 (numero di concessione 0001401591) si propone un’ottica secondaria in grado di accettare raggi solari che cadono su una zona ampia in prossimità del ricevitore lasciando da esso una distanza idonea al montaggio. Il profilo di tale ottica è composto da due rami di parabola che hanno il fuoco sul tubo assorbitore. A differenza delle ottiche secondarie più diffuse i suddetti rami di parabola hanno uno sviluppo prettamente orizzontale e non vi è la presenza di una apertura di ingresso dei raggi al di sotto del ricevitore stesso.

La geometria proposta, a fronte di alcuni vantaggi relativi alla realizzazione ed al montaggio, presenta la criticità di non coprire completamente il ricevitore e quindi non esercita la necessaria funzione di schermatura nei confronti delle perdite termiche e non protegge lo stesso ricevitore dagli agenti atmosferici esterni. Inoltre questo tipo di ottica secondaria consente la concentrazione sul ricevitore dei raggi solari che la investono attraverso una sola riflessione. Questa caratteristica ne limita le prestazioni, soprattutto in presenza di inevitabili errori e tolleranze costruttive: nelle geometrie a profilo parabolico più comuni, invece, si sfruttano fenomeni di riflessioni multiple su tutta la superficie riflettente.

Un’ulteriore soluzione è presentata nella domanda di brevetto WO2017131544. In questo caso si descrive un sistema costituito da una coppia di ottiche secondarie asimmetriche ed una coppia di tubi ricevitori posti l’uno di fianco all’altro. La soluzione prevede quindi di concentrare la radiazione intercettata dagli specchi primari sul tubo ricevitore più vicino, dividendo di fatto il sistema Fresnel in due sottosistemi. Le ottiche secondarie sono progettate quindi per ottimizzare separatamente il funzionamento dei suddetti sottosistemi. Sebbene ci siano degli evidenti vantaggi legati alla maggior facilità di compensare gli errori ottici in condizioni operative del sistema Fresnel, emerge la necessità di installare un numero maggiore di componenti con un conseguente aumento dei costi. Un altro aspetto critico riguarda l’aumento della superficie del ricevitore che comporta delle perdite termiche maggiori all’aumentare della temperatura di esercizio.

Per quanto riguarda l’ottica primaria, invece, nei collettori solari a concentrazione di tipo Fresnel lineare, ogni specchio primario (A4), visibile in Figura 11, trovandosi ad una distanza differente rispetto al tubo assorbitore, deve essere caratterizzato da raggi di curvatura differenti che richiedono lavorazioni specifiche e produzioni differenziate, più lente e costose e comunque affette da tolleranze ed inaccuratezze. Nello stato dell’arte dei concentratori solari si cerca di risolvere le criticità dovute alla non idealità delle ottiche mediante sistemi meccanici di regolazione della curvatura o attraverso l’utilizzo di uno strato riflettente fissato su supporti opportunamente profilati o regolati meccanicamente.

Nel brevetto RM2009A000425 (numero di concessione 0001395547) si propone di modificare, in fase di installazione, il profilo di specchi di grandi dimensioni per collettori di tipo dish, attraverso l’uso di cerniere sferiche, cilindriche e servocomandi. La complessità del sistema proposto non consente l’applicabilità in impianti con specchi di più piccole dimensioni.

Nel brevetto US6317229B1 è proposta una soluzione che permette di regolare la curvatura di uno specchio flessibile incernierato agli estremi; la presenza di un meccanismo collegato alla parte centrale dello specchio ne permette la regolazione della curvatura; il sistema sembra essere applicabile per specchi di grandi dimensioni e difficilmente utilizzabile in sistemi con un grande numero di elementi riflettenti come nel caso di sistemi Fresnel.

Nel brevetto US20140168801, invece, si regola la curvatura di pellicole riflettenti fatte aderire ad un supporto cavo a camera chiusa, mediante l’applicazione di una pressione negativa all’interno dello stesso supporto, così da indurre una forza tale da modificare la curvatura della membrana riflettente conferendole la forma desiderata. Oltre ai costi aggiuntivi determinati dall’introduzione della camera, l’evidente criticità di questa soluzione risiede nella difficoltà di mantenere nel tempo la pressione negativa all’interno della cavità e dal fatto che eventuali aumenti della temperatura, causino un’espansione che può far variare la curvatura della membrana stessa.

Il brevetto US5542409A mostra un sistema di regolazione della curvatura di uno specchio metallico che attua una deformazione della forma dello specchio stesso mediante elementi plastici sagomati posti sulla parte superiore ed inferiore. La pressione esercitata da questi elementi forza lo specchio ad assumere la curvatura degli elementi sagomati. Questa soluzione permette di controllare la curvatura alle estremità dello specchio ma non nella sua parte centrale che tenderà ad assumere parzialmente la sua forma originale.

Il modello di utilità CN202614969, invece, illustra uno specchio primario composto da una pluralità di specchi piani che approssimano uno specchio curvo; gli specchi piani sono connessi tra loro attraverso delle cerniere. Il sistema di specchi così connesso può essere regolato attraverso un sistema a vite che fa variare l’altezza dello specchio centrale e quindi l’inclinazione degli specchi ad esso collegati. In questo caso la criticità che si può rilevare sta nel fatto che gli specchi curvi vengono approssimati con dei tratti piani e, se la discretizzazione non è sufficientemente adeguata (basso numero di superfici piane per ogni specchio curvo), la radiazione riflessa può non intercettare l’ottica secondaria ed il tubo ricevitore.

Un’ulteriore criticità, tipica dell’ottica primaria nei sistemi di tipo Fresnel lineare, è costituita dal collegamento, generalmente fisso, tra gli specchi ed il meccanismo di trasmissione, il quale determina un disallineamento tra l’inclinazione reale degli specchi rispetto a quella ideale definita nel disegno ottico. Questa criticità può causare una non corretta focalizzazione di alcuni specchi del sistema facendone diminuire l’efficienza.

Il problema può essere risolto mediante un sistema che consenta, in fase di installazione, la regolazione dell’inclinazione del singolo specchio rispetto al meccanismo di trasmissione.

Nella domanda di brevetto DE4317279 è proposto un sistema in cui l’inclinazione di uno specchio, che ruota simultaneamente ad altri specchi mediante un’asta di trasmissione del moto, può variare tramite due cerniere: una di esse è fissata all’asta di trasmissione mentre l’altra è collegata ad una biella. La biella è collegata dalla parte opposta ad un elemento capace di scorrere sull’asta di trasmissione del moto, variando, per l’appunto, l’inclinazione dello specchio stesso.

Nel brevetto US3484831A è proposto un dispositivo per la regolazione di parti oscillanti per vari generi di applicazione. Il dispositivo è composto da una piastra la cui estremità è caratterizzata da un bordo dentellato che si accoppia ad un elemento di bloccaggio che si innesta nella dentellatura della suddetta piastra imponendo un determinato angolo rispetto alla parte fissa a cui l’elemento di bloccaggio è collegato. Questa soluzione ha lo svantaggio di permettere una regolazione discreta e non continua dell’angolo di inclinazione, quindi non è applicabile in sistemi in cui è necessario dover imporre angoli non consentiti dalla suddetta soluzione con una risoluzione molto elevata (dell’ordine del decimo di grado).

Nel brevetto US4371139A è mostrato un sistema di regolazione dell’inclinazione di un collettore solare che permette, tramite un supporto regolabile in lunghezza collegato ad un’estremità del collettore, di regolarne l’inclinazione facendolo ruotare rispetto ad una cerniera fissa posta all’altra estremità del collettore. Questo sistema è declinabile nel caso di un collettore Fresnel permettendone la regolazione iniziale dell’inclinazione. Tuttavia, in questo caso, esso ha lo svantaggio di dover essere collegato ad un controtelaio che si collega a sua volta al meccanismo di trasmissione del moto. Questa complessità lo rende svantaggioso in termini economici per la presenza di più componenti meccanici da assemblare.

Il brevetto US4425904A mostra un sistema di trasmissione del moto attuato tramite cavi collegati ai collettori in modo tale da permetterne la rotazione simultanea; attraverso una regolazione degli elementi di collegamento tra i cavi ed i collettori è possibile inclinare i collettori stessi in modo da fargli assumere l’inclinazione desiderata. Questa soluzione può essere declinata per l’utilizzo nei sistemi Fresnel per la regolazione dell’inclinazione dell’ottica primaria; essa presenta tuttavia la criticità determinata dall’utilizzo di cavi che, modificando la loro lunghezza nel tempo, possono causare disallineamenti tra i collettori.

Un’ulteriore criticità presente nei dispositivi in oggetto è costituita dalla difficoltà di compensare la dilatazione termica del tubo assorbitore causata dall’alta temperatura raggiunta dal fluido termo-vettore che scorre al suo interno.

Nel brevetto US20140360487, così come nel modello di utilità CN205897578 si propongono soluzioni che permettono la dilatazione termica del tubo assorbitore mediante ruote e sistemi di traslazione che ne consentono lo scorrimento longitudinale; le soluzioni sembrano non permettere alcuna regolazione in altezza del tubo assorbitore rispetto all’ottica secondaria (utile in fase di installazione per ottimizzare il funzionamento) e il collegamento ad una eventuale connessione flangiata tra i tubi assorbitori stessi, necessari per un più semplice smontaggio in caso di sostituzione del tubo.

NOSTRE SOLUZIONI

Nella presente invenzione si propone un dispositivo modulare (A1), visibile in Figura 1, per la concentrazione dell’energia solare e per la conversione della suddetta energia in energia termica, caratterizzato:

1. da un’ottica secondaria (102), visibile in Figura 3, che è stata specificatamente progettata per ottimizzare il funzionamento del sistema Fresnel in esame e rientra nella categoria dei profili di tipo parabolico multifocale. Come già accennato, tale profilo (102) è definito, in letteratura, a partire da un’apertura inferiore dove i raggi arrivano dopo la riflessione dell’ottica primaria. Tale apertura è delimitata da due superfici alari specchiate che si uniscono al centro, formando uno spigolo tangente al ricevitore idealmente illuminato. Le proprietà ottiche di questo componente garantiscono la concentrazione dei raggi solari che entrano nell’apertura con un angolo inferiore ad un valore definito in fase di progetto, detto “angolo di accettazione” (α), visibile in Figura 7, che dipende dalla disposizione degli specchi primari; la presenza del tubo di vetro che contiene l’assorbitore metallico non consente di realizzare la forma teorica di questo tipo di ottica secondaria e per questo motivo si propone la modifica del profilo a parabola multifocale nella parte centrale superiore prolungando le sue parti laterali e congiungendole in un punto situato ad una distanza ridotta rispetto al tubo di vetro (105). La distanza contenuta tra ottica secondaria (102) e ricevitore (103) ha il vantaggio di ridurre il percorso dei raggi solari riflessi e quindi la possibilità di dispersione degli stessi. Questa soluzione porta a determinare un tipo di profilo detto “a campana” che permette di conservare le prestazioni ottiche della geometria ideale proposta dallo stato dell’arte senza alcun problema di interferenza con il posizionamento del tubo ricevitore e riducendo gli ombreggiamenti sugli specchi dell’ottica primaria grazie ad una larghezza complessiva contenuta. La presente invenzione supera quindi le criticità sul corretto funzionamento dell’ottica secondaria causate dall’impiego di geometrie approssimate rispetto a quella ideale, come riportato in US9605876B2. Contemporaneamente consente l’utilizzo di un ricevitore standard che non presenta le complicazioni realizzative, mostrate in ES2375389 (B1) e WO2017131544, che causano l’aumento del costo di produzione del ricevitore stesso. Viene, inoltre, creata una cavità adatta a limitare le perdite termiche radiative che si generano al crescere della temperatura di lavoro del suddetto tubo assorbitore, nonché a proteggere il tubo assorbitore dal deposito di polveri ed altri elementi affini trasportati da fenomeni atmosferici, superando le criticità del brevetto 10RM2010A000437.

Per realizzare l’ottica secondaria (A2), visibile in Figura 8, si collegano in serie gli elementi modulari (A3), visibili in Figura 9. Ogni modulo (A3) è costituito da una serie di elementi trasversali (107), visibili in Figura 10, a cui si collega l’elemento 108 (Figura 9), costituito da una lamiera o altro materiale di piccolo spessore che, grazie alla conformazione dell’elemento (107), ne riproduce la forma interna. Sull’elemento (108) viene applicato un elemento (102), già mostrato in Figura 3, che costituisce la parte riflettente dell’ottica secondaria. Il modulo (A2), di Figura 8, così ottenuto è installato nella struttura portante mediante gli elementi (106).

Un’ottica primaria (A4) dotata di un sistema di regolazione della forma degli specchi primari (visibile in Figure 11 e 12) eseguita in fase di installazione a partire da specchi (101) realizzati in materiali che ne consentano la deformazione. Ogni specchio (101) dell’ottica primaria ha un raggio di curvatura fissato in fase di produzione ad un valore minore della minima distanza focale (distanza tra specchio primario e ricevitore). Gli specchi primari sono fissati ad un frame costituito da un elemento profilato longitudinale (109), visibile in Figura 12, avente rigidezza tale da evitare flessioni nella parte centrale che altererebbero le prestazioni ottiche del sistema, e da una moltitudine di elementi trasversali (110), visibili in Figura 12 e 13, fissati all’elemento longitudinale (109), che servono per il collegamento degli specchi (101) per mezzo degli elementi di connessione (111) detti “ferma-specchi” (Figura 14). Nel dettaglio, come mostrato nelle Figure 15 e 16, il montaggio avviene appoggiando la parte centrale dello specchio (101) sugli elementi trasversali (110) e successivamente collegando i dispositivi (111); tali dispositivi (111), come già visto nella Figura 14, possiedono nella parte superiore una feritoia in cui alloggia il bordo dello specchio e lateralmente un’asola (112) che permette lo scorrimento verticale rispetto agli elementi trasversali (110) a cui sono collegati mediante gli elementi di serraggio (124). Attraverso questo sistema è possibile indurre le opportune tensioni e deformazioni allo specchio (101) in modo da ottenere la curvatura desiderata; gli elementi trasversali (110) ed i dispositivi “ferma-specchio” (111) si ripetono in direzione longitudinale in numero necessario per garantire la regolazione di ciascun punto di collegamento dello specchio (101) al frame (A4) visibile in Figura 11 e 12, risolvendo un’altra criticità dei collettori di tipo Fresnel lineare, costituita dal disallineamento angolare tra varie sezioni di uno stesso specchio (torsione dello specchio). Questo fenomeno può verificarsi in fase di realizzazione e di installazione e produce una riflessione non allineata con la direzione del tubo assorbitore (Figura 17). Questo sistema di regolazione, quindi, risulta essere più flessibile delle soluzioni riportate nello stato dell’arte (RM2009A000425, US6317229B1, US20140168801, US5542409A, CN202614969) grazie alla possibilità di regolare in altezza 18 punti dello specchio, modificandone la forma in maniera molto accurata.

3. Una soluzione meccanica (Figura 22) in grado di superare la criticità relativa al corretto posizionamento dell’ottica primaria (101) rispetto al frame (A4), visibile in Figura 11 e 12, incrementando l’accuratezza nel puntamento del tubo ricevitore da parte degli specchi. Tale soluzione è costituita da un sistema collegato ad una delle estremità del frame; esso è composto dal terminale (113), visibile nella Figura 18, e da una manovella (115), visibile nella Figura 21. Il terminale (113) permette di superare la criticità rappresentata dalla presenza di una eccentricità, tra l’asse longitudinale dello specchio (101) e l’asse di rotazione del frame (A4), come visibile nella Figura 19, la quale genera, durante la rotazione del frame, una roto-traslazione dello specchio alterando il percorso dei raggi riflessi che non risultano perfettamente collimati sul ricevitore. Nel suddetto sistema, i terminali (113), che si collegano alle estremità dell’elemento (109), sono conformati in modo tale da ridurre il più possibile la distanza tra l’asse longitudinale dello specchio e l’asse dei perni del terminale stesso; inoltre, nel caso di eventuali eccentricità ancora persistenti dopo l’installazione degli elementi (101) sul frame (A4), le parti laterali del terminale che si accoppiano all’elemento (109) sono dotati di asole (114), visibili nella Figura 18, che permettono la regolazione della posizione dei perni cilindrici rispetto alla posizione dell’asse longitudinale dello specchio (101); in tal modo è possibile eliminare la suddetta eccentricità (Figure 19 e 20). La manovella (115), visibile in Figura 21, può ruotare (entro un certo intervallo di angoli) tramite le asole semicircolari (116) intorno al perno di rotazione collegato al terminale (113) di Figura 18. Come visibile nella Figura 22, questa rotazione permette il movimento della manovella (115) intorno al perno del terminale (113) in modo da regolare in maniera indipendente l’inclinazione di ogni specchio (101) rispetto agli altri specchi dell’ottica primaria, permettendone il posizionamento, ed il bloccaggio mediante gli elementi di collegamento (117) nella corretta posizione stabilita dal progetto ottico; l’elemento (118) permette la rotazione simultanea di tutti i frame (A4) del dispositivo. La Figura 23 mostra il posizionamento di alcuni specchi dell’ottica primaria orientati nel rispetto del disegno ottico. Il sistema proposto permette una regolazione molto accurata del posizionamento dell’asse longitudinale dello specchio (101) rispetto alle soluzioni che possono essere ricavate nei documenti illustrati nello stato dell’arte (DE4317279, US3484831A, US4371139A, US4425904A).

4. Sistema di scorrimento che permette il superamento della criticità relativa alla dilatazione termica del tubo assorbitore. Il suddetto sistema è mostrato nelle Figure 24 e 25. Esso è costituito da un supporto opportunamente sagomato (119), visibile in Figura 26, a cui si fissa meccanicamente la giunzione flangiata (123) presente tra due tubi assorbitori consecutivi (visibile in Figura 29). Il suddetto supporto è collegato ad un carrello, visibile in Figura 27, costituito da un codolo cilindrico (120) saldato ad una piastra su cui sono calettati due assi; ad ogni asse sono collegate due ruote tramite cuscinetti a sfera. Il codolo cilindrico è filettato e permette, tramite gli elementi (122), visibili in Figura 29, una regolazione in altezza del tubo ricevitore che conferisce a questa soluzione una maggiore versatilità rispetto alle soluzioni proposte nei documenti US20140360487 e CN205897578 citati nello stato dell’arte. Il carrello è inserito all’interno di una rotaia profilata opportunamente (Figura 28) affinché possa scorrere in senso longitudinale compensando l’allungamento del tubo ricevitore dovuto all’incremento di temperatura in fase operativa che indurrebbe tensioni indesiderate.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI Collettore solare a concentrazione di tipo Fresnel lineare per come rappresentato in maniera esemplificativa in Figura 1, comprendente i seguenti sistemi. 1. Ottica secondaria (102), posta in prossimità del tubo ricevitore (103), caratterizzata da una forma a “campana” con profilo di parabola multifocale opportunamente ottimizzata per intercettare la radiazione riflessa dall’ottica primaria per come rappresentato in Figura 7, ove la parte centrale è progettata ottimizzando il prolungamento delle parti laterali in modo da minimizzare la distanza tra la superficie riflettente dell’ottica secondaria (102) ed il tubo ricevitore (103) e contemporaneamente ridurre la larghezza dell’apertura inferiore rivolta verso l’ottica primaria senza influenzare la capacità di concentrazione rispetto alla soluzione ideale e anche limitando gli ombreggiamenti generati sull’ottica primaria stessa.
2. 2. Ottica primaria (101) dotata di un sistema di regolazione della curvatura e della torsione degli specchi in cui ciascuno specchio è ancorato al proprio frame portante (A4) mediante ganci, detti “ferma-specchi” (111), connessi agli estremi laterali di una moltitudine di elementi trasversali (110) ripetuti in direzione longitudinale rispetto all’elemento (109), e liberi di scorrere lungo gli estremi laterali degli elementi (110), in modo da regolare i punti di ancoraggio dello specchio modificandone la curvatura e la torsione (Figure 15, 16 e 17). La regolazione avviene modificando la posizione dei ferma-specchi (111) tramite un’asola (112) su di essi realizzata e fissando la loro posizione rispetto agli elementi trasversali (110) tramite gli elementi di collegamento (124).
3. 3. Ottica primaria (101) dotata di un sistema di correzione dell’eccentricità degli assi di rotazione degli specchi. Nell’ottica primaria, i terminali (113) dei frame di supporto degli specchi (A4) risultano regolabili in modo tale da ridurre il più possibile la distanza tra l’asse longitudinale dello specchio e l’asse dei perni del terminale stesso (Figura 19). Ciascun frame (A4) presenta agli estremi dell’elemento longitudinale (109) dei terminali (113) caratterizzati dalla presenza di perni cilindrici che si accoppiano agli elementi (115). I suddetti terminali (113) sono conformati in modo tale da far coincidere l’asse di rotazione dei frame con l’asse longitudinale degli specchi regolando la posizione degli elementi (113) rispetto all’elemento (109) tramite delle asole (114) presenti nella parte laterale degli elementi (113). L’elemento (115) può ruotare rispetto al perno del terminale (113) tramite le asole (116); tale regolazione permette la corretta inclinazione del frame (A4) stabilita dal disegno ottico (Figura 22).
4. 4. Sistema di compensazione della dilatazione termica del tubo assorbitore (103). Esso è realizzato tramite una rotaia (121), ancorata alla struttura portante, da un carrello (120), libero di scorrere sulla rotaia (121)e avente un perno che si collega ad un elemento di sostegno (119) del tubo assorbitore (103) fissato alla parte flangiata (123) del ricevitore stesso (Figure 24, 25 e 29). Il perno è caratterizzato da una filettatura (120) che permette, durante la fase di installazione, la regolazione della distanza tra il vertice dell’ottica secondaria ed il tubo assorbitore tramite gli elementi di fissaggio (122), garantendo il corretto posizionamento definito nel disegno ottico (Figura 29).