MX2012003353A

MX2012003353A - Sistema concentrador solar con reflectores primarios fijos y espejo secundario de articulacion.

Info

Publication number: MX2012003353A
Application number: MX2012003353A
Authority: MX
Inventors: John H Reif; Katie L Reif
Original assignee: Eagle Eye Res Inc
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2010-09-23
Publication date: 2013-02-15
Also published as: IN2012DN02543A; AU2010298244A1; EP2480837A1; AU2010298244B2; IL218792A0; US20110067688A1; WO2011038144A1; CN102612627A

Abstract

Ciertas modalidades hacen uso de un arreglo de concentradores primarios pasivos colocados sobre el suelo que proporcionan radiación solar concentrada primaria desde abajo hacia un arreglo de concentradores secundarios de seguimiento. Los concentradores secundarios además concentran la radiación solar hacia uno o más receptores centralizados. El sistema concentrador solar puede incluir un aparato para la colección, concentración, y absorbencia de radiación solar de la energía solar concentrada. Algunas modalidades del sistema concentrador solar incluyen un campo grande de concentradores primarios horizontales pasivos, concentradores secundarios de seguimiento elevados, y uno o más receptores, los cuales convierten la radiación solar en productos que se pueden utilizar o energía, tal como electricidad.

Description

SISTEMA CONCENTRADOR SOLAR CON REFLECTORES PRIMARIOS FIJOS Y ESPEJO SECUNDARIO DE ARTICULACIÓN ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN j La energía solar está emergiendo como una de las fuentes de energía sustentables más prometedoras. Una planta de energía solar toma la energía solar y la convierte a enjsrgía i útil y/o productos. Una planta eléctrica solar toma energía solar y la convierte a energía eléctrica. La energía Solar tiene un potencial impresionante: el mundo entero podría satisfacer en teoría sus necesidades actuales con la electricidad de estaciones de energía solar que cubrieran i solamente aproximadamente 1% de la tierra. j De acuerdo a lo ilustrado en la Figura 1A, un sistema concentrador solar colecta irradiación solar directa entrante 2 de un campo de colección y la concentra hacia una región receptora solar más pequeña. El propósito de un sistema concentrador solar es concentrar la irradiación solar para una conversión posterior en otras formas de energía utilizable, tales como energía térmica solar a eléctrica. de energía solar concentradora es una planta solar por dos partes principales: un sistema concentrador solar j8, y i bloque de energía 140, el cual convierte la radiación solar concentrada secundaria 6 a energía y/o productos útiles, i Las plantas térmicas-eléctricas solares concentradas son i I plantas de energía solar que hacen uso de la irradiación solar (sobre todo en el rango de infrarrojos (IR)) para generar electricidad. Cada metro cuadrado de tierra en el Suroeste de Estados Unidos recibe aproximadamente de 5 a 8 kilovatios hora (kVh) de irradiación solar cada día solar, dependiendo de la estación y de las condiciones atmosféricas. Un informe titulado Valoración del Costo y Pronósticos de Desempeño de la Tecnología Solar de Parabólicas y Torres Energía por Sargént y Lundy LLC Consulting Group, Laboratorio Nacional de Energía Renovable, Chicago, Illinois, (octubre de 2003), aquí referida como "el informe de Sargént y Lundy," hizo un análisis de costo que implica que los sistemas de concentración y colección solares de gran escala que operan actualmente I producen electricidad (por kVh) en un costo (que incluyen costos financieros para construcción) de aproximadamente re dos y cinco veces el precio comercial actual dé la electricidad (por kVh) . El análisis de costo amortizado detallado de estos sistemas concentradores solares actuales, de acuerdo con el informe, implica un período de reembolso muy largo, acercándose a un periodo de vida funcional previsto del sistema dado.

Las plantas fotovoltaicas (FV) solares hacen us de celdas fotovoltaicas (FV) para generar electricidad . j Las plantas FV más eficientes hacen uso sobre todo de la radiación solar concentrada en los rangos de ultravioleta (UV) y visuales (VIS) . En comparación con los componentes clave de los sistemas térmicos solares, las celdas FV generalmente se degradan más rápidamente, convirtiéndolas ahora en una opción menos preferible para la generación eléctrica a gran ejscala que las plantas térmicas-eléctricas solares. Sin embargo, las plantas FV solares tienen distintas ventajas, tal como su capacidad para proporcionar energía eléctrica en ¡áreas alejadas, y su portabilidad potencial. j Sistemas concentradores solares Los sistemas concentradores solares consisten equipo de captación solar y/o un sistema de almacenamiento de energía. i superficies de concentración principales. Estos son sistemas de torre de energía, sistemas de colección de canal, siótemas de reflector de Fresnel lineales compactos, y sistemas de disco. Los colectores de torre de energía se componen de un arreglo de los helióstatos, los cuales rastrean individualmente para concentrar la radiación solar; a una central, y generalmente un receptor elevado. ¡ Los I concentradores primarios de los sistemas de colección de ! canal I I I tienen una forma de canal curvo o una aproximación perfilada, que concentran la radiación solar hacia su linea focal! Los concentradores primarios de los sistemas de reflecto'r de i Fresnel lineales compactos son tiras reflectoras planas^ las I i cuales se rotan para concentrar la radiación solar a su 'linea i focal. Los concentradores primarios de los sistemas de ,disco tienen una forma de disco curvo o una aproximación perfilada, que concentran la radiación solar hacia un solo punto focal. Actualmente existen numerosos ejemplos funcionales de sistemas de torre de energía, de colección de canal y de disco. i Aún cuando la clasificación anterior es útil | para i describir la geometría de los sistemas de concentración, cuando se determina la eficiencia económica de los sistemas, es preferible categorizar los sistemas solares con base |en si i las partes clave (por ejemplo, concentradores primarios, concentradores secundarios, y colectores solares) son no móviles o son móviles. Como se estableció anteriormente, un factor limitante del diseño de sistema solar es el alto 'costo I inicial de construcción. Mucho de este costo de construcción proviene de cualquiera o de ambos, de los mecanismos! para seguimiento y control de los concentradores móviles y de los elementos estructurales necesarios para soportar j los colectores primarios en las configuraciones que I están expuestas al viento y a otros elementos del clima. ¡ En cualquier sistema concentrador solar, | los I concentradores primarios, los cuales son el componente que recibe la radiación solar directa, típicamente tienen el área superficial más grande que cualquiera de los componentes, y así su diseño es un componente grande en términos de costos del sistema total. La mayoría de los concentradores primjarios no son horizontales, y están altamente expuestos a fuerzas eólicas, requiriendo frecuentemente costosas estructuras de soporte estructurales. Además, la mayoría dé ! los concentradores solares de gran escala contienen concentradores primarios que son seguidores, esto es, se mueven para seguir el movimiento diario del sol. En los sistemas concentradores de colección de canal, esto puede manifestarse en canalés de i seguimiento unidimensionales, mientras que en los sistemas de torre de energía, éste puede involucrar helióstatos de seguimiento bidimensional . En ambos casos, estos concentradores primarios de seguimiento generalmente componen una porción grande del costo total del sistema debido k sus mecanismos de seguimiento y las estructuras de soporte estructural necesarias para ayudarles a resistir el viento y otras condiciones atmosféricas. El informe de Sargent y Lundy hizo un desglose de los costos de los componentes para un sistema de canal de 2004 y estimaba que el treinta y cincp por ciento del costo era debido a la estructura y manejq del soporte metálico, los cuales juntos comprenden el sisterpa de seguimiento y control para los concentradores primarios. Los concentradores primarios de los sistemas de reflecto'r de Fresnel lineales compactos se pueden colocar sobre el suelo en una posición cercana a la horizontal, pero los concentradores primarios se requieren para el seguimiento, aumentando sus costos por la complejidad y construcción. | Existen también los sistemas concentradores solares I anteriores que incluyen reflectores secundarios, los cuales pueden o pueden no seguir. Por ejemplo, en algunos sistemas los concentradores primarios y secundarios son fijo|s en relación de uno con otro, pero se mueven como una unidad para seguir, lo cual todavía hace necesario partes móviles y una estructura de soporte. : Los receptores solares tienen un componente importjante, los absorbedores, cuya función es recibir la energía solar concentrada con el propósito de almacenamiento o conversión de de energía. Los absorbedores generalmente tienen un bajío ¡costo en comparación con el costo del sistema concentrador sjolar. Las localizaciones de los absorbedores pueden variar ert los colectores solares; un sistema solar concentrador es definido para tener absorbedores localizados si se requiere un absorbedor distinto para cada elemento concentrador primario, i mientras que un sistema concentrador solar tiene absorbedores centralizados si los múltiples concentradores dirigen la energía solar hacia un número pequeño de absorbedores. El uso de absorbedores localizados frecuentemente da lugar ja un sistema de transporte y conversión de calor más complejo y más costoso. Además, la eficiencia de conversión de enjsrgía térmica se incrementa con un diferencial de temperatura más alto. Puesto que los absorbedores ubicados generalmente tienen una menor concentración de radiación solar y su temperatura es más baja, lo que los vuelve en sistemas menos eficientes, y por lo tanto menos preferibles. La concentración la radiación solar, y las temperaturas más bajas también aumentan la emitancia de los absorbedores ubicjados; i los resultados de prueba muestran que los absorbedores los cuales utilizaron tubos receptores cromo negro y Luz Ce¡rmet, por ejemplo, tienen una emitancia térmica (la cantidad emitida por unidad de área, la cual corresponde a la pérdida térmica) de solamente nueve por ciento a temperaturas arriba de 400 grados Fahrenheit (El Reporte de Sargent y Lundy, §4. '2 .2). Actualmente, la mayoría de los concentradores en el mercado tienen absorbedores ubicados. Tales sistemas absorbedores localizados, en algunos ejemplos, incluyen concentradores de í colección de canal de gran escala, concentradores de discos i grandes, y casi la totalidad de concentradores de una, ejscala menor. Las torres de energía solar son uno de los pocos ! i sistemas de absorbedor centralizado.

Además de los absorbedores, los receptores Iso'lares generalmente también incluyen un medio para el almacenamiento de la energía colectada por los absorbedores. El perí-ojio de almacenamiento de energía puede ser temporal o puede ser por un período más largo más allá del período del día solar. En el caso de sistemas concentradores solares-solares térmicos, el almacenamiento de energía se puede alcanzar mediantp un material o un medio para almacenar la energía térmica, lo cual puede ser temporal o puede ser por un período más largo.

Puesto que la energía solar solamente puede ser colectada por una porción del día solar (típicamente aproximadamente 8 horas por día) , ocasiona que sin un medio para almacenar energía, el generador solamente podría producir electricidad para esa porción del día solar. Durante esta ventana de tiempo, el generador tendría que convertir toda la radiación solar colectada. En una práctica típica, al uskr un medio de almacenamiento de energía, el generador potencialmente puede funcionar hasta tres veces más extenso, proporcionando aproximadamente un tercio de la energía !dujrante un período de veinticuatro horas. En sistemas con almacenamiento de energía, el receptor para absorber la energía de la radiación solar focalizada y almacenarla en sustancias de almacenamiento de energía térmicas, materiales de cambio de fase, o sustancias químicas de almacenamiento de energía. 1 Los medios de almacenamiento térmico voluméjtrico almacenan energía simplemente al calentar el medio. | Las i sustancias de almacenamiento de energía térmicas incluyen, en algunos ejemplos, sulfuro liquido, sal fundida, saí de fluoruro, y varios aceites minerales.

Los materiales de cambio de fase hacen uso de un cambio en estado (por ejemplo, de sólido a liquido, o de liquido a pueden utilizar para almacenar y liberar calor al fundirse y solidificarse, respectivamente. j Los medios de almacenamiento químicos hacen usó de reacciones químicas para almacenar y liberar calor. Los1 medios de almacenamiento químicos, en algunos ejemplos, incluyen hidruros de metal, tal como hidruro de magnesio, los cüales almacenan energía por disociación al metal ' base y ga¡s de hidrógeno. ; En resumen, los sistemas de almacenamiento de energía se agregan al costo inicial de una planta de energía solar, pero proporcionan períodos diarios prolongados de salida eléctrica más allá del período de exposición solar, permitiendo qué los generadores eléctricos sean utilizados en períodos extendidos hasta un periodo de veinticuatro horas completo más que el de : i aproximadamente (dependiendo de la latitud y estación) dé las ocho horas de la luz solar directa utilizable, con solamente una muy pequeña disminución de eficiencia. Esto parecería en I primer instancia que disminuye significativamente los costos de amortización para los generadores eléctricos por un factor i de tres por kVh (puesto que son utilizados por tres veces por i una tercera parte de energía) . Sin embargo, como se detalló en el informe de Sargent y Lundy §4.3, el costo para el almacenamiento de energía era de aproximadamente 150%! del i costo para los generadores eléctricos, lo cual implica un total de costo incrementado de aproximadamente 250% j para construir el bloque de energía (almacenamiento y conversión) , así disminuir eficazmente en el costo de bloque de energía por el uso del almacenamiento de energía, es de aproximadamente 2.5/3 o aproximadamente 83%.

Bloque de Energía de Plantas Eléctricas Solares La porción del sistema de energía solar que transforma I la energía solar a otros productos útiles o a energía] tal como electricidad, se llama bloque de energía. El blpqJie de energía, como es referido aquí, incluye generadores} que transforman la energía solar a electricidad así ! como posiblemente los dispositivos de almacenamiento de energía. i La eficiencia (el cociente de salida de energía con respecto a entrada de energía) y el costo del medio para la conversión de energía de la energía solar concentrada en electricidad, es crítica. La eficiencia de Carnot máxima ¡de un sistema reversible para la conversión de energía térmica a potencia mecánica, por ejemplo, es delimitada inferiormente i . j I por 1-r, en donde r es el cociente de la temperatura fría (ambiental) con respecto a la temperatura caliente (en konde ambas temperaturas están dadas en grados Kelvin) . En la práctica, la eficiencia de los sistemas irreversibles típicos para conversión de energía térmica a energía eléctrica se ha encontrado empíricamente al límite (para grandes sistemas de generador) de aproximadamente 1 - r1 2. En cualquier fórmula, se minimiza la cantidad clave r cuando el diferencial de calor I entre la temperatura fría (ambiental) y temperatura caliente t se maximiza.

La mayoría de las plantas termoeléctricas solares concentradas usan turbinas como medio para convertir la energía térmica en electricidad. Las turbinas pueden tener eficiencias de hasta 33% (dependiendo del tamaño del generador), y ésta puede elevarse hasta eficiencia tan | alta como 42% si se utiliza un ciclo de turbina de recalentamijento .

El ingreso eléctrico anual estimado por kVh para las pljantas i i ! termoeléctricas solares concentradas es menor que el 'costo inicial de la compra de turbinas de vapor por kVh.j Sin embargo, este costo comprende solamente la turbina de vapor, no el sistema de conversión de calor completo. Este bloque de energía completo está comprendido de la turbina de vapor', los sistemas de torre de enfriamiento y los sistemas de ubjería. En plantas solares de colección de canal del arte previo; el ; I bloque de energía puede componer aproximadamente el 14% del costo total (El reporte de Sargent y Lundy, §4.3). | Otra variedad de Sistema Solar incluye a los sistemas de cogeneración que, además de generar energía eléctrica a partir del calor, también hacen un uso productivo adicional del ¿alor residual, por ejemplo el calentamiento caliente de edificios. Tales sistemas pueden hacer un uso productivo de hasta energía térmica entrante.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Ciertas modalidades hacen uso de un arreglo de concentradores primarios pasivos colocados sobre el suelo, que proporciona radiación solar concentrada primaria desde Lbajo El sistema concentrador solar puede incluir el apárato para la colección de radiación solar, concentración; jy la absorbencia de la energía solar concentrada. Algunas modalidades del sistema concentrador solar incluyen un campo grande de concentradores primarios horizontales pasivos, no caros, concentradores secundarios de seguimiento elevados, y uno o más receptores, los cuales convierten la radiación solar en productos que pueden utilizarse o energía, tal como electricidad. Un bloque de energía puede almacenar y la energía solar concentrada a productos útiles.

La Figura IB resume una modalidad del flujo dé la I energía a través del sistema concentrador solar, en donde 1 es el sol, 2 es la radiación solar directa, 3 es un concentrador primario (con perfil de dientes de sierra) , 4 es la radiación solar concentrada primaria dirigida desde un concentrador primario, 5 es un concentrador secundario, 6 es radiación solar concentrada adicional dirigida desde el concentrador secundario, 7 es un receptor de la energía solar concentrada.

Un campo usado para la colección de radiación solar del sol es denominado el campo concentrador primario; en aljgunas modalidades, el campo concentrador primario es fijado sobjre el suelo (inmóvil) y se pueden elaborar con un material bajrato, tal como concreto. El campo se puede subdividir en unidades, llamadas concentradores primarios. En ciertas modalidades^, los I hacia una región de foco, generalmente de altura uniforme sobre su superficie, la cual será llamada la línea focal de i los concentradores primarios. En ciertas modalidades, debido i en parte a las desviaciones de fuera de eje, defectos superficiales ópticos y otros efectos, esta línea focal puede ensanchar a una tira horizontal estrecha. Cada concentrador primario puede tener una superficie óptica con una sección transversal de dientes de sierra la cual proporciona una concentración inicial de la radiación solar directa. modalidades, la superficie óptica de los concentradores I primarios tiene una sección transversal parabólica j La superficie óptica puede ser puramente reflectora. En aljgunas modalidades, la superficie óptica puede incluir elementos de refracción y reflectores. En ciertas modalidades,! la superficie óptica de los concentradores primarios incluye una serie de secciones transversales convexas alargadas). En I I algunas modalidades, la superficie óptica incluyej una pluralidad de elementos ópticos reflectores.

En ciertas modalidades, los concentradores primarios son estacionarios y, debido a que el sol se mueve a travos del i día, la linea focal de los concentradores primarios se mueve a través del plano focal en una dirección de oeste a este. En otras modalidades, la linea focal de los primarios se mueve a través del plano focal en de este a oeste. Las superficies ópticas de los concentradores primarios y secundarios pueden proporcionar - una i alta eficiencia óptica, en particular una alta reflec^ancia i espectral. En algunas modalidades, las superficies ópticas de los concentradores primarios son las películas espejo que son muy durables, y baratas para sustituir. En algunas modalidades, las superficies ópticas de los concentradores I secundarios son superficies metálicas extremadamente (du|rables i con una capa protectora, asegurando una vida útil grande.. i Cada concentrador secundario puede tener una oj dos superficies ópticas, cada una de las cuales puede se;r un i concentrador óptico lineal. En algunas modalidades, ¡ las I I superficies ópticas de los concentradores secundarios; son puramente reflectoras. En otras modalidades, las superfjicies ópticas de los concentradores secundarios incluyen a'mbos, i elementos de refracción y reflectores. En una modalidad las i superficies ópticas son reflectoras y cóncavas en su sección transversal. En modalidades alternativas, las superficies . ? i ópticas de los concentradores secundarios pueden incluir i elementos de refracción asi como reflectores. En algunas modalidades, las superficies ópticas tienen una 1 sección I transversal de dientes de sierra. En otras modalidades, las superficies ópticas son parabólicas en sección transversal.

El arreglo de concentradores secundarios puede concentrar además la radiación solar y dirigirla hacia ¡uno o más receptores. En ciertas modalidades, el arreglo de concentradores secundarios se posiciona para dirigir la radiación solar concentrada hacia el receptor o receptoras sin í obstruirse uno a otro. Cada concentrador secundario se, puede suspender sobre el campo colector solar de manera cjue en cualquier hora dada, la linea focal (ésta es la ! linea ? hipotética en la cual los rayos paralelos emitidos depde el i receptor serian enfocados por la superficie óptica activa del concentrador secundario) de una superficie óptica del concentrador secundario coincide con la linea focalj del ajustes del concentrador secundario se pueden utilizar para seguir la linea focal de la radiación solar concentrada inicialmente reflejada desde el concentrador primario;. En otras modalidades, los movimientos de seguimiento simultáneos pueden ser realizados para asegurar que la radiación 'solar concentrada completamente que sale del concentrador secundario se dirija siempre hacia uno de los receptores, i Los concentradores secundarios pueden seguir un eje este-Leste paralelo al plano de la tierra. En algunas modalidades/ los concentradores secundarios rotan verticalmente durante el seguimiento. En otras modalidades, los concentradores secundarios rotan durante el seguimiento este-oeste; la linea focal. En algunas modalidades, los concentradores secundarios suspendidos por encima sobre los cablesj que permiten el movimiento de los concentradores secundarios mientras que siguen la linea focal del concentrador primajrio.

En ciertas modalidades, los receptores están situados centralmente en el campo concentrador primario. Eñ jotras modalidades, los receptores están situados fuera del campo. En modalidades alternativas, los receptores tienen la capapidad de ajustar sus ubicaciones dependiendo de la época del año.

El sistema concentrador solar se puede utilizar en conjunto con un aparato de almacenamiento de calor. En algunas modalidades, el aparato de almacenamiento de calor incluye un medio de almacenamiento de calor volumétrico (por eje'mplo, agua, aceite, azufre, o concreto) . En ciertas modalidadeL, el aparato de almacenamiento de calor es un medio de cambio de : i fase (por ejemplo, via la fusión de sales o conversión de agua/vapor) . En modalidades alternativas, el aparato de almacenamiento de calor es un sistema de calor químico (por ejemplo, reacciones de que liberan hidrógeno) . j En aplicaciones seleccionadas, el sistema concentrador solar se puede utilizar en conjunto con un aparato para convertir la radiación solar colectada del campo en ' energía utilizable. En algunas modalidades, se utilizan celdas solares de alta concentración para convertir la radiación solar en energía. En otras modalidades, un aparato de producción de fusión o de hidrógeno se utiliza para convertir la radiación solar en energía. En modalidades alternativas, una turbina de vapor convierte la radiación solar en energía o calor. j i En aplicaciones de servicio público a gran ¡escala seleccionadas, por ejemplo que usan múltiples sistemas concentradores solares combinados en una manera I compacta, el aparato para almacenar radiación solar ¡y su conversión en energía utilizable se puede compartir entré dos o más sistemas concentradores solares.

Un sistema concentrador solar que incluye concentradores primarios inmóviles, que sigue los concentradores secundarios y receptores centralizados a los cuales se dirige la radijación solar puede utilizar un arreglo de concentradores primLrios pasivos colocados sobre el suelo, de manera que la radiación solar concentrada primaria se puede proporcionar desde jabajo i hacia el arreglo de los concentradores secundarios de I seguimiento. El arreglo de concentradores secundarias de seguimiento entonces puede concentrar adicionalmente la radiación solar hacia los dos receptores centralizados. El i diseño del sistema concentrador solar puede proporcionar una reducción dramática en los costos para construcción y mantenimiento y al mismo tiempo mantener una alta eficiencia energética, longevidad, y una amplia aplicabilidad.

Particularmente, dos aspectos del sistema concentrador 'solar i pueden proporcionar una reducción dramática en los costos para la construcción y mantenimiento. El primero, un elemento ' clave de la ventaja de costo puede incluir el uso de los concentradores primarios inmóviles colocados sobre el suelo, los cuales por lo tanto no requieren un soporte estructural a gran escala costoso. El segundo, el uso de concentradores secundarios de seguimiento suspendidos por encima de los cables también puede proporcionar un ahorro significativo en costos para la construcción. Adicionalmente, el diseño de estas dos características puede reducir otros costos recurrentes (tales como mantenimiento) . El diseño de alta eficiencia energética del sistema concentrador solar. en combinación con la reducción en los costos de construcción y mantenimiento, puede implicar un período de reembolsó corto I para la combinación de los costos iniciales y los ; costos recurrentes a ser amortizados.

Las superficies ópticas de los y secundarios pueden proporcionar una particularmente una alta reflectancia espectral. El receptores centralizados, a los cuales se dirige la solar, puede incrementar significativamente la eficiencia energética del sistema, puesto que el calor no necesita ser se .

Una alta longevidad se puede proporcionar por la ubicación sobre el suelo de los concentradores primarios, permitiendo la exposición limitada a la degradación relacionada con el clima tal como cargas de viento. El ! bajo aspecto y simplicidad de la suspensión de cable de| los I concentradores secundarios pueden también proporcionar i características que extienden la vida útil del sistema de concentrador solar. Las superficies ópticas de ¡ los concentradores primarios, en otro ejemplo, se pueden construir con película de espejo que es muy durable e incluso barata de sustituir. Las superficies ópticas de los concentradores I secundarios, en otro ejemplo se pueden construir 1 con superficies metálicas extremadamente durables con una j capa protectora, que asegura una vida útil de largo plazo. J i Para proporcionar la base más amplia de la aplicación, el sistema concentrador solar puede proporcionar la I concentración de un amplio espectro de radiación solar que i incluye ambas, IR (por ejemplo, para aplicaciones de pllantas eléctricas solares-térmicas), así como UV y VIS (por ejjemplo para aplicaciones de plantas de energía eléctrica FV) . 1 j BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS ' í La Figura 1A ilustra una planta de energía ¡solar compuesta por un sistema concentrador solar y bloque de energía.

La Figura IB resume un flujo de energía a del sistema concentrador solar de la Figura 1A. , j Las Figuras 2A y 2B muestran ejemplos de concentradores , i primarios. j La Figura 3 muestra (en 3D) un campo colector | solar j compuesto Las primarios con patrón superficial de dientes de sierra. ¡ I Las Figuras 5A-5F muestran ejemplos de la concentración de radiación solar por uno o más concentradores solares. | Las Figuras 6A-6C muestran ejemplos de la concentración de radiación solar por un concentrador primario individual y un concentrador secundario asociado en un receptor de energía solar.

Las Figuras 7A-7K detallan varios tipos | de concentradores secundarios. j Las Figuras 8A-8C son ilustraciones de ejemplos de concentradores secundarios suspendidos por cables.

La Figura 9 es una ilustración de un ejemplo de un pampo ! I de concentradores primarios bidireccionales, con concentradores secundarios duplicados asociados, su soporte vía los cables y postes de soporte.

La Figura 10 ilustra la geometría empleada opcionalmente para evitar obstrucciones ópticas entre concentradores secundarios.

Las Figuras 11A-11D muestran ejemplos de cómp un concentrador secundario simple se puede equipar de: uno o múltiples pivotes para permitir que sea plegado ¡en! una posición de cubierta abatible protectora. j Las Figuras 12A-12D muestran ejemplos de cómp un concentrador secundario doble se puede equipar con Uno o múltiples pivotes para permitir que sea plegado eri una posición de cubierta abatible protectora. j Las Figuras 13A-13B ilustran la colocación ejemplar de un concentrador secundario de manera que su linea focal dirigida al receptora coincide con la linea focal : del concentrador primario.

Figura 13C es una ilustración de un ejemplo de cómo la inclinación este-oeste del plano focal de un concentrador primario puede conformarse a la inclinación local de los cables de cables de soporte superiores.

Las Figuras 14A-14C muestran varias posiciones ejemplares de la linea focal extendida del concentrador primario en el transcurso del día, junto con la posición correspondiente del concentrador secundario.

Las Figuras 15A-15D muestran ejemplos de ! una programación diaria usada para colocar un concentrador secundario .

I Las Figuras 16A-16E muestran un aparato de seguimiento con ilustraciones en varios momentos distintos a travos de todo el dia del seguimiento de translación de un concent ador secundario duplicado si elevación no rotatorio así como ilustraciones de la radiación que entra en el concentrador secundario duplicado del concentrador primario bidireccional .

Figura 17A muestra la determinación del ángulo vertical del concentrador secundario desde la horizontal hacia la Áínea media del receptor. i Las Figuras 17B-17F muestran ejemplos de cómo las traslaciones verticales diarias del concentrador secundario de la Figura 17A se pueden utilizar para mejorar! el funcionamiento del concentrador secundario.

La Figura 17G ilustra un ejemplo de un concentrador secundario doble Las Figuras 17G con ilustracione del día de seguimiento de traslación. j La Figura 17L muestra una ilustración de los movimientos diarios ilustrados en las Figuras 17H-17K, condensados una Figura.

La Figura 18A ilustra un ejemplo de la definición (sección transversal en 2D) del ángulo de rotación del j concentrador secundario.

Las Figuras 18B-18E muestran cómo las rotacione!s en sentido contrario a las manecillas del reloj diarias de un concentrador secundario se pueden utilizar para mejórajr su funcionamiento.

La Figura 18F muestra una ilustración de las rotaciones en sentido contrario a las manecillas del reloj diaria ilustradas en las Figuras 18B-18E condensadas en una Figura.

La Figura 19A ilustra un ejemplo de un concentrador secundario doble de sin elevación rotatorio. \ Las Figuras 19B-19F muestran el aparato de la Figura 19A, con ilustraciones en varias momentos distintos a través del día del seguimiento de translación.

I I La Figura 20A ilustra un ejemplo de un concentrador secundario sin elevación simple rotatorio con un disco de leva I y una guia de leva. ; Las Figuras 20B-20G ilustran el aparato de la Figura 20A, con la posición del concentrador secundario y de una sola leva enganchado en varios ángulos de rotación en ¡cinco i momentos ejemplares a través del dia. j La Figura 21 ilustra un par ejemplar de concentradores secundarios de refracción separados horizontalmente, en 'donde ¦ j cada concentrador tiene una superficie óptica operacionalmente refractiva con contorno de dientes de sierra, y jambos concentradores son no rotatorios y sin elevación y dos cables de soporte unidos a los mismos. i La Figura 22 ilustra un par ejemplar de concentradores secundarios de refracción separados horizontalmente, én j donde ambos son no rotatorios y sin elevación y unidos a los mismos dos cables de soporte. | La Figura 23A ilustra un ejemplo de cómo1 los concentradores secundarios pueden girar alejándose ligerámente i del eje norte-sur para compensar la inclinación cambiante de la radiación solar concentrada en curso del año. 1 La Figura 23B ilustra un ejemplo de cómo los receptores pueden moverse sobre el eje norte-sur para seguir en el transcurso del año la ubicación norte-sur cambiante de la radiación solar concentrada de los concentradores I secundarios, para capturar esta radiación solar concentrada.

I La Figura 23C ilustra un ejemplo de un receptor con un arreglo apilado verticalmente de tubos receptores evacuados horizontales, arreglados en un patrón lineal, usado i como absorbedores de radiación solar concentrada. j La Figura 23D ilustra un ejemplo de un receptor ccn una colección de tubos receptores evacuados horizontalmente, arreglados en un patrón de zigzag, usados como absorbedores de la radiación solar concentrada. j Las Figuras 24A y 24B el almacenamiento de la hidruro de magnesio.

Las Figuras 25A y 25B ilustran un sistema concentrador solar ejemplar que incluye un bloque de energía. ¡ La Figura 26 ilustra un ejemplo de la radiación Isolar concentrada de los concentradores secundarios dirigida a un receptor, dividido en dos subreceptores .

Los símbolos de referencia similares en varias figuras indican elementos similares.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Un sistema concentrador solar incluye un aparato para la colección de radiación, concentración, y absorbencia solar de ? la energía solar concentrada. Como se muestra en la Figura IB, I un ejemplo de un flujo de energía a través de un sistema concentrador solar incluye una fuente de energía solatí (por ejemplo, el sol) 1 que proporciona irradiación solar dilrecta 2, un concentrador primario (con perfil de dientes de sierra) 3, radiación solar concentrada primaria 4 dirigida desjde un concentrador primario 3, un concentrador secundario 5, radiación solar concentrada secundaria 6 dirigida desde el concentrador secundario 5, y un receptor 7 de la radiación solar concentrada secundaria 6.

Un campo colector solar configurado para recibir radiación solar directa se puede diseñar para minimizaí los costos de construcción y mantenimiento y al mismo t'iempo proporcionar una concentración altamente eficiente de en'ergia solar. En ciertas modalidades, el campo colector se pósiciona en un plano horizontal y es rectangular en forma. El ¡campo i colector se orienta para que se coloquen dos lados opudstos, en donde por ejemplo, se localizan los receptores solares, en los lados este y oeste del campo. La radiación solaí: en la parte inicial del día solar será concentrada haci receptores solares del este y en la parte final del dia la radiación solar será concentrada hacia los receptores solares del oeste. Los receptores solares son rectangulares en forma con una linea media a una altura fija H. En algunas i modalidades, los dos lados opuestos se ubican generalmente sobre los lados este y del oeste del campo. otras modalidades, los dos lados opuestos se colocan generalmente en los lados del norte y del sur del campo. En ciertas modalidades, existe exactamente un receptor solar en cada uno de los lados de receptor sol. En otras modalidades, hay entre aproximadamente dos y aproximadamente nueve receptores solares en cada uno de los lados receptores solares, preferiblemente entre tres y siete, más preferiblemente cinco.

En ciertas modalidades, el campo colector solar es horizontal y está compuesto de un arreglo de concentradores primarios. Cada concentrador primario es rectangular en forma. Cada concentrador primario tiene como su superficie superior una superficie óptica que proporciona una concentración inicial de radiación solar directa. La superficie de cada concentrador primario tiene un contorno de dientes de sierra, con canales que corren en una dirección norte-sur. En lotras modalidades, los canales corren en una dirección de 'estéoeste. En ciertas modalidades, la superficie óptica ' de los concentradores primarios incluye una serie de formas convexas alargadas. La concentración inicial de radiación (solar proporcionada por el concentrador primario, y dirigida jsobre el éste, será denominada la radiación solar concentrada primaria. La superficie óptica de cada concentrador primario, ! j en algunas implementaciones, es puramente reflectora. En ¡otras j modalidades, el concentrador primario es reflector y de refracción. En ciertas modalidades, los primarios son estacionarios. Cuando los concentradores primarios son estacionarios la radiación solar concentrada primaria se mueve en una dirección de oeste a este sobr¡e los concentradores primarios cuando el sol se desplaza a través del cielo. En ciertas modalidades, la radiación |solar concentrada primaria se mueve en una dirección de este a Leste sobre los concentradores primarios.

Diseño de Concentrador Primario j En algunas implementaciones, los concentradores primarios tienen un contorno de dientes de sierra eiji sus superficies ópticas que consisten de una serie de facetjas en formada de tiras alargadas las cuales son cóncavas y corren linealmente en una dirección norte-sur. En algunas modalidades, las superficies ópticas corren linealmente en una I dirección este-oeste. En modalidades alternativas, la serjie de facetas en forma de tiras alargadas son planas.) Los concentradores primarios, en algunas implementaciones,) son bidireccionales . En otras modalidades, los primarios son unidireccionales. De acuerdo a la Figura 2A, las tiras de un concentrador primario unidireccional 3a son cualquiera, están todas orientadas al este o son todas orientadas al oeste. La superficie óptica de un concentrador primario bidireccional 3b, de acuerdo | a lo mostrado en la Figura 2B, tiene una secuencia de tiraos ¡sobre i su superficie óptica que corre del oeste al este. Las tiras, I por ejemplo, empiezan en el este orientadas al final al o'este, y después son seguidas (progresivamente al este) por una secuencia adicional de tiras que se orientan al oeste. La ; I superficie superior del concentrador primario bidireccional 3b tiene una primera porción 150a y una segunda porción 150¡b, la primera porción 150a que incluye la mitad generalmente al oeste del concentrador primario bidireccional 3b, y la segunda i porción 150b incluye la mitad generalmente al este¡ del concentrador primario bidireccional 3b. Las primera y sejgunda porciones 150 se inclinan generalmente descendentemente hacia I el centro del concentrador primario bidireccional 3b. En (otras modalidades, las primera y segunda porciones 150 se indlinan generalmente descendentemente hacia un primero y un segundo borde del concentrador primario bidireccional 3b, en dondje los primero y segundo bordes están situados en lados opuestos del i concentrador primario bidireccional 3b.

En modalidades alternativas, la superficie óptica de cada concentrador primario es parabólica en sejcción transversal. 1 | En algunas modalidades, los concentradores primarios se inclinan ligeramente asi, los canales de los concentradores i primarios pueden funcionar como un sistema de escurrimiento. Por ejemplo, el escurrimiento desde los canales dej los concentradores primarios se puede suministrar en un sistema de i drenaje de agua adicional en el caso de lluvias fuertes1. ! La Figura 3 muestra un campo solar de colección e emplar 9 compuesto de un arreglo de concentradores primarios bidireccionales 3b. El campo de colección solar 9 irjcluye múltiples concentradores primarios bidireccionales 3b n un I arreglo que es aproximadamente horizontal. Los concentradores primarios bidireccionales 3b localizados en la misma columna, todos tienen la misma disposición, de manera que las primera y segunda porciones de cada concentrador primario bidiréccjional 3b se inclinan generalmente descendentemente hacia el centro del concentrador primario bidireccional 3b a lo largo cié un eje longitudinal que pasa a través de la totalidad dé los concentradores primarios bidireccionales 3b en la columnja. El eje longitudinal, en algunas implementaciones, corre a lo largo de un eje generalmente de norte-sur. En otras modalidades, el eje longitudinal corre a lo largo de p. eje generalmente de este-oeste. i En ciertas modalidades, el campo de colección soj.ar 9 contiene una primera mitad y una segunda mitad. Cada jmitad incluye múltiples concentradores primario bidireccional 3b generalmente se inclina en la misma dirección. Por ejemplo, la primera mitad se puede colocar en el lado oeste del campo de colección solar 9 y tiene una pendiente descendentemente ¡hacia el borde longitudinal occidental del campo de colección solar 9 y la segunda mitad puede ser colocada en el lado est del j campo de colección solar 9 y tiene una pend.iente descendentemente hacia el borde longitudinal este del campo de colección solar 9. En otras modalidades, las primera y selgunda i mitades se inclinan generalmente descendentemente hacia el centro del campo de colección solar 9. En algunas modalidades, la primera mitad se coloca sobre el lado norte del campo de colección solar 9 y la segunda mitad se coloca sobre lado sur del campo de colección solar 9. , j Puesto que la función de cada concentrador primaricj, tal como concentrador primario unidireccional 3a y concentrador primario bidireccional 3b, es recoger y concentrar inicialmente la radiación solar directa del sol,j los concentradores primarios comprenden una mayoría extensa del bulto de materiales del sistema concentrador solar. En algunas I modalidades, dependiendo del contorno de tierra del1 sitio, puede haber la necesidad de graduación de grava mínima la tierra para asegurar que sea suficientemente plana, i Cada concentrador primario puede ser construido de uno o más bloques estructurales de bajo costo. Los bloques estructurales pueden ser compuestos de concreto. En otro ejemplo] los bloques estructurales se pueden hacer de plástico. En , algunas modalidades, los bloques se hacen de un material metálico. En : i otras modalidades, los bloques se hacen de madera o de un compuesto de madera. En ciertas modalidades, el material ' usado i para crear los bloques es ópticamente claro. En aún otras modalidades, los bloques estructurales se hacen de un producto de planta diferente de la madera. Estos bloques puedén ser j preformados fuera de lugar o moldeados en sitio utilizando moldes. Cada molde, por ejemplo, crea un bloque. En ¡otras ? modalidades, un solo molde crea bloques múltiples a la vez. En ciertas modalidades, los bloques son formados fuera de J sitio en una planta de manufactura y transportados al campo de colección solar. En ciertas modalidades, una lámina de malla de alambre puede ser moldeada dentro de estos bloques) para agregar un soporte estructural. En la superficie superior de cada concentrador primario, por ejemplo, puede haber uña o más j capas de un material tales como plástico, que ayuda en definir la forma de la superficie óptica, pule la superficie superior, y también proporcionan protección de revestimiento contra desgaste por la acción atmosférica. Una película metíálica altamente reflectora, en algunas implementaciones, se adhiere a la superficie más alta del concentrador primario1. La reflectancia espectral de una superficie óptica Js el porcentaje de radiación entrante que se refleja directamente, y ni es absorbida ni difundida en alguna otra dirección'. Las películas de espejo diseñadas para aplicaciones de i concentración solar son diseñadas generalmente para ser i baratas, durables, y tienen una alta reflectancia; por ejemplo i ReflecTech, Inc. de Picayune, Mississippi produce una película de espejo que tiene reflectancia espectral de 94%, y ¡se ha demostrado que es durable sin daño significativo en el ambiente exterior en Colorado por más de diez años. , ¡ La Figura 4A muestra una composición del ejemplo uno de los concentradores primarios construidos de un material estructural 10 tal como patrón de superficie de dientes de sierra, de concreto o plástico, con canales 11, cubiertos con el revestimiento 12, tal como ABS, unido al matjerial estructural para el concentrador primario, y una película reflectora externa 14. Una modalidad alternativa dJ los concentradores primarios de bajo costo, portátiles, como es ilustrado en la Figura 4B incluye superficies ópticas dej cada concentrador primario con ambos, elementos de refracción y reflectores. El elemento óptico de cada concentrador primario, por ejemplo, incluye una lámina óptica de refracción 15 con patrón de superficie de dientes de sierra y con un protéctor reflector 16.

La superficie óptica de cada concentrador primario se puede diseñar para formar un concentrador lineal de manera que cualquier posición dada del sol, la radiación solar concentrada se enfocada (aproximadamente) en un solo segmento lineal, por ejemplo la línea focal de los concentradores secundarios. En ciertas modalidades, las ópticas de ¡cada concentrador primario se diseñan de manera que esta línea focal sea siempre horizontal, sea orientada norte-sur, y se mueve en un plano (el plano focal del concentrador primario) ! I de manera predicativa a través del curso del día. Eri ótras modalidades, la línea focal tiene una orientación este .

Cada fila norte-sur de concentradores primarios,1 en algunas implementaciones , tiene planos focales coplanários. Cada fila este-oeste de concentradores primarios, por ejemplo, se puede configurar para no tener ninguna inclinación ¡en la dirección norte-sur (puesto que las lineas focales' son ¡ horizontales y corren norte-sur) . j Una linea focal extendida, por ejemplo, es la líneja que extiende el segmento de linea focal para un solo concentrador primario sobre el campo de colección al norte y al sur. Durante el día, la linea focal extendida de los concentradores primarios se desplaza del oeste al este. Las Figuras 5Á (en la sección transversal 2D) y 5B (en 3D) ilustran la concentración ¦ i de la radiación solar concentrada primaria 4 por el concentrador primario bidireccional 3b en su linea focal 20, con la linea focal extendida 21. j Si, por ejemplo, los planos focales de todos) los concentradores primarios fueron coplanários y horizontálejs, en ; j una altura fija sobre el plano, después la linea focál de i todos los concentradores primarios simplemente permanecería en i esta distancia fija sobre el concentrador primario en ,todos los momentos del día. En una modalidad alternativa, cada! fila este-oeste de concentradores primarios tiene un plano ¡focal con distintas inclinaciones ligeramente lejos :de la horizontal. Una razón para esto es que cada fila este-oeste de concentradores secundarios se puede colgar por medio dé los i cables este-oeste que cambian en altura e inclinación en la dirección este-oeste, requiriendo el diseño de superficies ópticas distintas para cada concentrador primario a lo | largo de una fila este-oeste, de manera que el ángulo este-oeste de i su plano focal de inclinación sea aproximadamente el mismo que j el promedio (por ejemplo, promediado sobre el grado este-oeste del concentrador primario) del ángulo local de inclinación de los cables de soporte sobre ellos. Las Figuras 5C- (jen la sección transversal 2D) y 5D (en 3D) proporcionan una secuencia de planos focales del ejemplo 22 (que cambjia su inclinación este-oeste, pero no tiene ninguna inclinacijón en la dirección norte-oeste) de una secuencia dej los concentradores primarios bidireccionales 3b en la dirección este-oeste. ' " i La Figura 5E ilustra (en la sección transversal 2D) el posicionamiento de un concentrador secundario 5 de manera que I su linea focal dirigida al receptor 60 coincida con la j linea focal 20 del concentrador primario bidireccional 3b. , \ La Figura 5F ilustra (en 3D) el posicionamiento del I concentrador secundario 5 de manera que su linea j focal dirigida al receptor 42 coincida con la linea foca del concentrador primario.

El concentrador primario se puede diseñar para q nga una alta eficiencia óptica y un bajo costo mediante e de la película reflectora y la estructura base de concreto. La eficiencia solar del concentrador primario (que aquí es determinada por la reflectancia espectral del concentrador primario), por ejemplo, se encuentra en el intervalo de aproximadamente 85-99%, preferiblemente 90-97%, \ más preferiblemente 92-96% para las superficies expuestas j para dirigir la radiación solar. En algunas modalidades, la reflectancia espectral del concentrador primario- es aproximadamente 94%. La porción más expuesta del concentrador primario es la película de espejo, que tiene una vida a]! aire libre prevista demostrada de más de diez años; por lo tanto, el concentrador primario se puede esperar que dure > píor lo menos este período sin reparaciones serias, y estas reparaciones serían limitadas sobre todo simplemente al remplazo o reparación de la película reflectora. 1 Un concentrador secundario se puede asociar conj cada concentrador primario. Cada concentrador secundario!, en algunas implementaciones, puede ser orientado norte-sur paralelo al eje de los canales de su concentrador primario correspondiente. En algunas modalidades, las líneas focales de los concentradores primarios se mueven en una dirección¦ este-oeste. Mientras que el sol se mueve durante el día, la posición actual de la línea focal de la radiación ' solar I concentrada por cada concentrador primario se traduce¡ en una dirección oeste a este. La función de cada concentrador i I secundario es dirigir la radiación solar concentrada por el concentrador primario a un receptor. Las Figuras 6A a 6C ilustran ejemplos de la trayectoria óptica de la irradiación solar directa 2 del sol 1, y cómo el concentrador primario bidireccional 3b y el concentrador secundario 5 concentran y vuelven a dirigir la irradiación solar directa 2 al receptor 7. La Figura 6A muestra un concentrador primario bidireccional 3b en asociación con un concentrador secundario 5. El sol 1 dirige la irradiación solar 2 hacia el concentrador primario bidireccional 3b en donde la radiación solar concentrada primaria 4 se refleja hacia el concentrador secundario 5. El concentrador secundario 5 dirige la radiación : solar concentrada primaria 4, como radiación solar concentrada secundaria 6, al receptor 7. La Figura 6B ilustra una serie de concentradores primarios bidireccionales 3b cada uno que dirige la radiación solar concentrada primaria 4 haci,a un concentrador secundario asociado respectivo 5. Los concentradores secundarios 5, a su vez, dirigen la radiación solar concentrada secundaria 6 al único receptor 7.

En una configuración alternativa, como es mostrado en la Figura 6C, el receptor 7 recibe la radiación solar concentrada secundaria directa 6 desde arriba. El área absorbente del receptor 7, como es ilustrado en este ejemplo, se puede posicionar en una altura sobre la tierra más abajo gujs la altura de los concentradores secundarios 5, de manera qu'e la I radiación solar concentrada secundaria 6 dirigida al receptor 7 viene desde un ángulo sobre el receptor 7. Para asegura'r la radiación solar concentrada secundaria 6 de cada concentrador secundario 5 es dirigida hacia abajo al receptor 7 skn la obstrucción de otros concentradores secundarios 5, el receptor 7 se puede colocar suficientemente arriba, :y| los concentradores secundarios consecutivos 5 se pueden ¡colocar suficientemente altos y separados en la dirección En una modalidad, las superficies ópticas dej los concentradores secundarios son aluminio pulido, con unaj capa de película dieléctrica de múltiples capas (los materiales dieléctricos pueden incluir monóxido de silicio o fluoruro de magnesio) para la protección de las superficies ópticas, j En ciertas modalidades, el concentrador secundario jtiene dos superficies ópticas, que se comportan como concentradores ópticos lineales y los cuales tienen un elemento reflector. En algunas modalidades, cada concentrador secundario tiene una superficie óptica. En modalidades alternativas, las superficies ópticas tienen elementos reflectores y de refracción. En algunas modalidades, estas superficies ópticas son puramente reflectoras y cóncavas en la sección i transversal. En otras modalidades, la superficie óptica es ; i parabólica en la sección transversal. puede donde ópticas (una estará orientada al este, otra al oeste1) [puede ser referido como un concentrador secundario doble.

Una superficie óptica de un concentrador secundario se puede describir como operacionalmente reflector si dirijge la radiación solar primaria (entrante del concentrador priijario) de regreso en la misma dirección este u oeste general jde la cual vino; esto es si la superficie óptica se orienta generalmente al este, el concentrador secundario operacionalmente reflector dirige la radiación del este de ! regreso al este, y si la superficie óptica se orienta generalmente al oeste, el concentrador secundario operacionalmente reflector dirige la radiación del oes¡te deregreso al oeste. De lo contrario, la superficie óptica se puede describir como operacionalmente de refracción en donde, cuando la superficie óptica está dirigida generalmente al este, el concentrador secundario operacionalmente de refracción dirige la radiación del este al oeste, y cuando la superficie óptica se dirige generalmente al oestej, el concentrador secundario operacionalmente de refracción dirige la radiación del oeste al este. Observar que esta terminología solamente se relaciona con el efecto de los elementos ópticos; los elementos ópticos reales en cada caso pueden combinar I partes reflectoras y de refracción. j En algunas modalidades, los concentradores secundarios tienen un aparato para proporcionar elevación vertical (por ejemplo, un concentrador de elevación secundario). En ciertas modalidades, los concentradores secundarios tienen un , aparato para rotación (por ejemplo, un concentrador rotatorio secundario) . ¡ Como se mencionó arriba, cada concentrador secundario se puede asociar con uno de los concentradores primarios ser suspendido sobre este. En ciertas modalidades, la suspensión es implementada usando una estructura de tensión soportada por una estructura de soporte. Una estructura de tensión!, por ejemplo, incluye elementos que portan tensión sin compresión o flexibilidad substancial. En un ejemplo, se puede utilizar un sistema de cables como la estructura de tensión con póstíes de soporte como la estructura de soporte. En algunas implementaciones, la estructura de soporte incluye; una i combinación de una o más subestructuras compresivas, flexibles o en tensión. En algunas modalidades, el sistema de cables y de postes de soporte incluye un aparato de (que será tratado más adelante) . En otras modalidades, los concentradores secundarios son suspendidos de una estructura de tensión. En un ejemplo, hay dos cables de soporte asociados a cada fila este-oeste de concentradores primarios. Estos cables de soporte pueden correr paralelos al eje este-oeste asi como perpendicular a los canales en los concentradores primarios. Los postes de soporte, en este caso, puéden ser implementados como elementos estructurales verticales! cuyo propósito es suspender los cables de soporte. Los postes de I í soporte se pueden colocar en filas a lo largo de los bordes del este y oeste del campo colector solar. Cada poste de soporte puede ser asociado con una o más filas este-oes^te de concentradores primarios y puede soportar los cables de soporte asociados con estos concentradores primarios. El aparato para fijar los postes de soporte sobre el suelo, en algunas implementaciones, puede incluir cables adiciónales laterales para proporcionar soporte. Los concentradores secundarios pueden ser suspendidos de estos cables de sóporte mediante dispositivos tales como rodillos que permitan que los concentradores secundarios se muevan libremente a lo largo del eje este-oeste. En otras modalidades, hay entre dos yj seis I cables de soporte para cada fila de concentradores primarios, preferiblemente entre dos y cuatro.

Diseño del Concentrador Secundario La Fig. 7A ilustra un ejemplo de un concentjrador secundario operacionalmente reflector doble, no rotatorio, sin I elevación, 154, aquí referido como un concentrador secundario tipo 1, suspendido por los cables de soporte 30¡. El concentrador secundario tipo 1 154 puede ser acoplado en cada lado a los cables de soporte 30 ni la rotación ni la elevación. el aparato de suspensión también seguimiento de traslación en la dirección ortogonal 1 (por ejemplo, oeste a este) al eje longitudinal (por ejjmplo, : I norte-sur) del concentrador secundario 154. Hay cuatro tipos i de concentradores adicionales secundarios en las modalidades alternativas discutidas abajo.

El concentrador secundario tipo 1 154 puede incluir dos superficies ópticas reflectoras en forma de canal cóncavo 38 y 39. En otras modalidades, las superficies ópticas 38 y 39 del concentrador secundario tipo 1 154 tienen caras planas. El concentrador secundario tipo 1 154, por ejemplo, incluye la superficie óptica orientada hacia el este 38 y la superficie óptica orientada hacia el oeste 39. El sistema de soporte para el concentrador secundario tipo 1 154, en la modjlidad ilustrada, incluye un cable de soporte inmóvil 30, un acoplamiento de carretilla 31 al cable de soporte 30', una j placa 32 (por ejemplo, un disco) acoplada directamente al extremo del concentrador secundario tipo 1 154, y un ca¿le de i seguimiento de traslación 33 usado para permitir la dirección de seguimiento de translación del este al oeste¡ del concentrador secundario de tipo 1 154 durante el día. Un I ensamble 35 disuade la rotación y la elevación vertical ¡de la placa 32 acoplada a ambos al cable de soporte 30 (por ejemplo, a través del acoplamiento de la carretilla 31) iy al concentrador secundario tipo 1 154. j Como es mostrado en las Figuras 7B a 7D, se muestran tres modalidades alternativas de concentradores secundarios: un concentrador secundario operacionalmente reflector doble, no rotatorio, con elevación, aquí referido como un concentrador secundario tipo 2, un concentrador secundario operacionalmente reflector doble, sin elevación, rotatorio aquí referido como un concentrador secundario tipo 3, y un concentrador secundario operacionalmente reflector simple, sin elevación, rotatorio aquí referido como un concentrador secundario tipo 4. ! La Figura 7B proporciona una ilustración de un ejemplo i de un concentrador secundario tipo 2 156 con dos superficies ópticas reflectoras con forma de canal cóncavo 38 y 39! y su sistema de soporte (por ejemplo, cables de soporte 30, acoplamiento de carretilla 31, placa 32, y cablje de seguimiento de traslación 33 similar a los descritos en relación a la Figura 7A) . ¡ El ensamble 36 es acoplado al acoplamiento de carretilla 31. El ensamble 36, por ejemplo, tiene una el movimiento vertical de un perno que sobresale 32.

Por lo tanto, el ensamble 36 puede permitir elevación vertical libre (pero ninguna rotación) del concentrador secundario tipo I 2 156.

I La Figura 7C proporciona una ilustración de un ejemplo I de un concentrador secundario tipo 3 158 con dos superficies ópticas reflectoras en forma de canal cóncavo 38 y 39 y su sistema de soporte (por ejemplo, cables de soporte 30, j ! i acoplamiento de carretilla 31, placa 32, y cable de seguimiento de traslación 33 similar a los descritos en relación a la Figura 7A) . Un ensamble 37, unido al acoplamiento de carretilla 31, tiene una perill libre que puede permitir la rotación (pero no vertical) del concentrador secundario tipo 3 158.

La Figura 7D proporciona una ilustración de de un concentrador secundario tipo 4 160 con una óptica reflectora en forma de canal cóncavo 38, y de su sistema de soporte (por ejemplo, cables de soporte 30, I acoplamiento de carretilla 31, placa 32, y cable de seguimiento de translación 33 similar a los descritos en relación a la Figura 7A y el ensamble 37 como es describo en relación a la Figura 7C) . ! Las Figuras 7E-7J ilustran varios diseños para las superficies ópticas de concentradores secundarios dobles y simples, tales como los descritos en relación a las Figuras 7A-7D. Las superficies ópticas, por ejemplo, pueden ser con perfil de dientes de sierra y operacionalmente reflectoras.

Las Figuras 7E-7F, por ejemplo, ilustran los diseños para superficies ópticas de concentradores secundarios dobles. La Figura 7E proporciona una ilustración (en la sección transversal 2D) de una modalidad para las superficies ópticas 38, 39 de un concentrador secundario operacionalmente reflector doble, tal como el concentrador secundario tipo 1 154, el concentrador secundario tipo 2 156, o concentrador secundario tipo 3 158, como es mostrado en las Figuras 7A|, 7B, y 7C respectivamente. Cada una de las dos superficies ópticas 38, 39 son con perfil de dientes de sierra y forman a "V" sobre toda la forma. La Figura 7F proporciona una ilustración (en la sección transversal 2D) de una modalidad alternativa para las superficies ópticas 38, 38 de un concentrador secundario operacionalmente reflector doble, tal como el concentrador secundario tipo 1 154, el concentrador seCuJdario tipo 2 156, o el concentrador secundario tipo 3 158, como es mostrado en las Figuras 7A, 7B, y 7C respectivamente. Cada una de las dos superficies ópticas 38, 39 son con perfil de dientes de sierra y forman una "T" sobre toda la forma.

El número, dimensiones, y la colocación de los dientes individuales de los diseños de dientes de sierra ilustrados en i las Figuras 7E-7F puede variar dependiendo de1 la implementación . Aunque el diseño de dientes de sierra de la primera superficie óptica 38 y de la segunda superficie óptica 39, como es ilustrado en cada modalidad respectivamente, parece ser substancialmente idéntica, en , jotras implementaciones la primera superficie óptica 38 puede incluir un diseño de dientes de sierra diferente que el de la segunda i superficie óptica 39. i i Las Figuras 7G-7J ilustran los diseños para! las superficies ópticas de los concentradores secundarios simples, tales como el concentrador secundario tipo 4 descrito en relación a la Figura 7D. La Figura 7G, por ejemplo, proporciona una ilustración (en la sección transversal 12D) de una modalidad para la superficie óptica 38 de un concentrador secundario operacionalmente reflector simple en dondej las i superficies ópticas son con perfil de dientes de sierjra y i forman una "L" al revés sobre toda la forma.

La Figura 7H proporciona una ilustración (en la sección transversal 2D) de una modalidad para la superficie ! óptica operacionalmente reflectora de un concentrador secundario simple en donde la superficie óptica 38 tiene perfil de I dientes de sierra y es angulado desde la vertical;. La superficie óptica 38, por ejemplo, tiene una superficie delantera reflectora. La Figura 71 proporciona una ilustración (en la sección transversal 2D) de un diseño alternativo! para i la superficie óptica operacionalmente reflectora dé un concentrador secundario simple, en donde la superficie óptica 38 tiene perfil de dientes de sierra y es angulada désele la vertical, similar al diseño ilustrado en la Figura 17H. El diseño de la Figura 71, sin embargo, tiene un interior de refracción 15 y una superficie trasera reflectora 16j Una modalidad alternativa de las superficies ópticas de concentradores secundarios hace uso de solamente ! una superficie óptica puramente con refracción de manera ¡ que es operacionalmente reflectora. j i En ciertas modalidades, la superficie óptica de un concentrador secundario es diseñada para ser operacionálijiente con refracción para superficies ópticas que generalmente se orientan hacia el este. Por ejemplo, la superficie que se orienta hacia el este operacionalmente con refracción puede dirigir la radiación desde el este al oeste. A la inversa, si la superficie óptica operacionalmente de refracción se dirige generalmente al oeste, la superficie óptica puede dirigir la radiación del oeste al este. Como es mostrado en la Figura 7J 1 j (en la sección transversal 2D) una superficie óptica puramente I con refracción 38 de un concentrador secundario simple j (por ejemplo, incluyendo un interior con refracción 15 ) jtiene perfil de dientes de sierra y es angulado desde la vertical.

Aunque descritos en relación a concentradores secundarios simples, las opciones de superficie descritas en relación a las Figuras 71 y 7J, en modalidades, pueden ser implementadas sobre las superficies ópticas de concentradores secundarios dobles. ' i La- Figura 7K ilustra un concentrador secundario 162 con dos superficies ópticas reflectoras con forma de canal cólncavo 38 y 39 , en donde cada extremo tiene dos acoplamientos de carretilla 31 a un cable de soporte 30 . El concéntlrador secundario 162 también incluye la placa 32 y el de seguimiento de traslación 33 similar a los desc en relación a la Figura 7A.

La Figura 7L ilustra un concentrador secundario con dos superficies ópticas reflectoras en forma de canal cóncavo 38 y 39, en donde cada extremo tiene cuatro acoplamientos de carretilla 31 a dos cables de soporte 30. Por ejemplo,! dos acoplamientos de carretilla superiores 31 pueden ser acopiados a un cable de soporte superior 30, mientras que \ dos acoplamientos de carretilla inferiores 31 pueden ser acoplados a un cable de soporte inferior 30.

En algunas modalidades, los concentradores secundarios utilizan un sistema de radiador de calor, en donde las aletas térmicas de radiación lineal se fijan en su parte posterior, para prevenir el concentrador secundario del sobrecalentamiento.

En ciertas modalidades, las superficies ópticas reflectoras de concentradores secundarios hacen uso de aluminio pulido, que tiene uno de los grados de reflectáncia más altos conocidos de cualquier metal en los interva;lojs de frecuencia de IR (por ejemplo, 3000-10000 nanómetros) y UV (por ejemplo, 200-400 nanómetros) lejanos. En modalidades alternativas, las superficies ópticas reflectoras j de I concentradores secundarios hacen uso de varios revestimientos dependiendo del intervalo de frecuencia objetivo de la radiación solar concentrada que es -concentrada. ; Para aplicaciones de concentración solar en los intervalos de frecuencia de infrarrojos (IR) cercanos (por ejemplo, 700-:3000 nanómetros), una combinación de una o más películas metálicas compuestas de aluminio, plata, oro, y/o cobre, o una combinación de éstos puede ser utilizada, opcionalmente1 con capas protectores. Para aplicaciones en el intervalo) VIS (visible) (por ejemplo, 400-700 nanómetros) , algunas : i modalidades utilizan aluminio, plata, y/o estaño, o¡ una combinación de los mismos, opcionalmente con las capas protectoras. Las capas protectoras, por ejemplo, pueden consistir de películas dieléctricas de múltiples capas tales como trióxido de disilicio (SÍ2O3), SiO y/o MgF3. ¡ Implementacion del Concentrador Secundario En ciertas modalidades, los cables de soporte! son mantenidos tensos de manera que los cables de soporte aparecen esencialmente horizontales, en una altura fija. Esto implica que los planos focales de todos los concentradores primarios conectados con los cables de soporte pueden ser mantenidos substancialmente coplanarios y horizontales, en una altura fija sobre el plano, de manera que la línea focal de todos los concentradores primarios permanece en substancialmente' una distancia fija sobre el concentrador primario en todos los momentos del día. La Figura 8A es una ilustración de un ejemplo de una fila este-oeste de los concentradores secundarios tipo 1 154, suspendida por 30 que aparecen horizontales, y unidos por de carretilla 31 para seguimiento de tras ste coordinado.

En algunas modalidades, los cables de soporte no! son I absolutamente horizontales. Incluso los cables más fuertes se i inclinarán ligeramente debido a la gravedad; en particular, los cables del espesor uniforme en la conocido que se inclinan para formar curvatura e inclinación, por ejemplo, puede depender de las propiedades estructurales de los cables de soporte y1 la fuerza aplicada a ellos. Esta curvatura catenaria inducida por gravedad puede ser bastante significativa para afectar el i diseño óptico. Jalar los cables de soporte extremadamente tensos para evitar esto afecta el diseño óptico lo que no puede ser factible o rentable. La Figura 8B es una ilustración de una fila este-oeste de los concentradores secundarios! tipo 1 154, suspendida por los cables de soporte 30 que se inclinan ligeramente para formar una curva catenaria. I Además, los postes de soporte y/o las de estabilización pueden afectar la curvatura y la altura de los cables de soporte. La Figura 8C es una ilustración de un ejemplo de una fila este-oeste de los concent secundarios tipo 1 154, suspendida por los cables de soporte i 30 mediante acoplamientos de carretilla 31, con líneas laterales acopladas adicionales 41 en los cables de soporte 30 usados para disminuir el desplazamiento del cable de soporte i de la* fuerza eólica de translación. Las líneas laterales 41, en algunas implementaciones, tienen un efecto latera'l del I desplazamiento ligeramente vertical de los cables de soporte de la horizontal. También, los postes de soporte y/o las lineas de estabilización pueden proporcionar opcionalménte un medio para inducir intencionalmente cambios de altura a lo largo de la longitud de estos cables de soporte este-oeste 30, para poder cambiar el ángulo de la dirección solar concentrada es dirigida de los secundarios 154 a los receptores durante el seguimiento oeste a este. Esto, a su vez, puede afectar el diseño dej las superficies ópticas de los concentradores primarios, que se pueden inclinar en el eje este-oeste para inclinación de sus planos focales se conforma de los segmentos de los cables de soporte sobre ellos.

En algunas modalidades, cambiar la curvatura y de los cables de soporte este-oeste (por ejemplo, via de J soporte y/o lineas de estabilización) proporciona cambios de seguimiento verticales dependientes en la posición este-oeste x induciendo cambios de altura (por ejemplo, con la altura de los cables de soporte que son más bajos en los lados exttemos este y oeste del campo de colección) a lo largo de la longitud de estos cables de soporte este-oeste. Esto puede: ser utilizado, por ejemplo, para cambiar el ángulo que concéntró la radiación solar es dirigido desde el concentrador secundario a los receptores durante el seguimiento este-ojsste. Se proporciona abajo un ejemplo en relación a las Figuras! 17B-17E. Los cambios de altura de los cables de soporte pueden afectar el diseño de las superficies ópticas de los concentradores primarios que proporcionan la inclinación este-oeste de su plano focal que es aproximadamente el mismo que la inclinación este-oeste de sus cables de soporte. j En algunas modalidades, una fila norte-sur j de concentradores secundarios se puede ensamblar a lo largo de su eje longitudinal para permitir el seguimiento de traslación coordinado. En algunas modalidades, una fila de concentradores secundarios se puede ensamblar a lo largo de su eje longitudinal para permitir el seguimiento rotatorio coordinado. En modalidades adicionales, una fila j de concentradores secundarios puede ser ensamblada a lo larg de su eje longitudinal para permitir el seguimiento de traslajción y rotatorio coordinado. En ciertas modalidades, una fila norte-sur unida de concentradores secundarios, suspendida por cables en una forma que ni permita recorrido rotatorio ni elevacional, se puede ensamblar a lo largo de su : eje longitudinal para permitir el seguimiento de traslación ojeste a este coordinado. En algunas modalidades, una fila nortej-sur unida de concentradores secundarios tipo 2, suspendida j por cables horizontales, puede ser acoplada de una manera que permita la elevación pero no la rotación y ensamblada a lo i largo de su eje longitudinal para permitir el seguimiento coordinado. En otras modalidades, una fila norte-sur unida de los concentradores secundarios tipo 1, suspendida por cables horizontales, se puede acoplar de una manera que permita la rotación pero no la elevación y ensamblada a lo largo de su eje longitudinal para permitir el seguimiento coordinado.

La Figura 9 ilustra un campo de colección solar de concentradores primarios bidireccionales, con concentradores secundarios asociados. Los concentradores secundarios, como es ilustrado, son soportados vía los cables de soporte 30 y postes de soporte.

En términos generales, el arreglo de concentradores secundarios es colocado dependiendo de la geometría del campo de colección solar de manera que puedan dirigir la radiación solar concentrada a uno o más receptores sin obstruirse uno a otro. Como es ilustrado en la Figura 10, para la este-oeste dada x de una superficie óptica 38a de concentrador secundario, permite que ? = ?(?) sea un ángulo vertical 50 de la horizontal que la radiación : solar concentrada puede ser dirigida en la dirección este-oeste, sin obstrucción, del concentrador secundario a una línea media vertical del receptor. Observar que la distancia entré el primer concentrador secundario y un concentrador secundario vecino en la dirección este-oeste (como es ilustrado por una segunda superficie óptica 38b) es w, en donde w es un ancho este-oeste 51 de cada concentrador primario. Permite qué vj sea una dimensión vertical máxima 52 de cada concentrador secundario. La tan (4J (x) ) es el límite inferior por v/w¡, de modo que ?(?) sea el limite inferior por arcotan (v/w) . ; j Los concentradores primarios concentran la radiación solar concentrada primaria que entra en los concentradores secundarios por un factor significativo, por ejemplo un factor de entre 10 y 30, preferiblemente entre 15 y 25. Por lp jtanto el diseño óptico de los concentradores secundarios puede pomar en cuenta el aumento correspondiente en intensidad óptica. En particular, las superficies ópticas de los concentradores secundarios pueden ser diseñadas para poder sostener alto flujo de calor. Las superficies ópticas de cada concentrador secundario se pueden construir de lámina metálica altamente reflectora. Las superficies ópticas de los concentradores secundarios, por ejemplo, se pueden hacer del aluminioj que tiene un punto de fusión elevado de 660.32°C, es relativamente barato, tiene una densidad relativamente baja (2.70 q por centímetro cúbico) , y se puede pulir a aproximadamente 751- 9% , preferiblemente 85-97%, más preferiblemente 90-95%: de reflectancia espectral. En ciertas modalidades, ¡ la reflectancia espectral de los concentradores secundarios es I aproximadamente 90%. La capa protectora de las superficies ópticas de los concentradores secundarios puede incluir una í capa de película dieléctrica de múltiples capas. j Resistencia al Clima en el Diseño Concentrador Secundario Las Figuras 11A-11D y 12A-12D ilustran varias modalidades de concentradores secundarios modificados paira la resistencia al clima. Los concentradores secundarios como es ilustrado, por ejemplo, se pueden abrir para uso típico o cerrar para protección contra condiciones del clima inclementes. j Las Figuras 11A (posición abierta) y 11B (posición cerrada) muestran (en la sección transversal 2D) una modalidad alternativa de un concentrador secundario simple con| una superficie óptica en forma de canal cóncavo 38 equipada: con un pivote 53 permitiendo que el concentrador secundario simple sea doblado en una posición de cubierta abatible protectora. En otras modalidades, dos o más pivotes 53 se pueden colocar a lo largo de la superficie óptica 38.

Las Figuras 11C (posición abierta) y 11D (posición cerrada) (en la sección transversal 2D) una modalidad alternativa de un concentrador secundario simple con una superficie óptica 38 capaz de ser doblada en una pósición protectora usando un pivote 53. La superficie óptica 38,: como es ilustrado, es con perfil de dientes de sierra y angulada desde la vertical. En otras modalidades, el concentrador secundario simple puede ser equipado con dos o más pivotes para permitirle que sea doblado múltiplemente en una posición protectora. 1 ! Las Figuras 12A (posición abierta) y 12B (posición cerrada) muestran (en la sección transversa 12D) una modalidad alternativa de un concentrador secundario doble c ??; dOS superficies ópticas en forma de canal cóncavo 39, 39 jy un pivote 53 que permite que el concentrador secundario doblé sea doblado en una posición de cubierta plegable protectora. En otras implementaciones, el concentrador secundario doble puede ser incluir dos o más pivotes 53 para permitir que j sean I doblados múltiplemente en una posición protectora.

Las Figuras 12C (posición abierta) y 12D (posición cerrada) muestran (en la sección transversal 2D) una modalidad alternativa de un concentrador secundario doble con '¦¦ dos ' I superficies ópticas 38, 39 con perfil de dientes de sierfra y forma una V. El concentrador secundario doble, como es ilustrado, es equipado con un pivote 53 para permitir que| sea doblado en una posición protectora. En otras implementaciones, el concentrador secundario doble puede incluir dos o 1 más pivotes 53 para permitir que sea doblado múltiplemente en! una posición protectora. j En algunas modalidades, los miembros de soporte 1 I estructurales pueden ser fijados a la parte posterior de los concentradores secundarios para la estabilidad en vientos;. En modalidades alternativas, el sistema de concentración: solar incluye un aparato para protección contra el clima inclemente, tal como aparato para bajar los concentradores secundarios a una ubicación protegida sobre el suelo. I Los concentradores secundarios son típicamente j más complejos que los concentradores primarios, pero son también generalmente mucho más pequeños y mucho menos masivos qué los concentradores primarios (por ejemplo, debido la concentración inicial del concentrador primario de la energía solar) J Los concentradores secundarios son frecuentemente modestos cuando .: I son repartidos al área mucho más grande del concentrador primario que cada servicio de concentrador secundario. La superficie óptica de aluminio de los concentradores i secundarios puede tener una reflectancia de aproximadamente 90%, dando al concentrador secundario una alta eficiencia I solar. j En ciertas modalidades, cada concentrador secundario tiene una o dos superficies ópticas reflectoras, cóncavas en sección transversal, que tienen una forma de canal cóncavo tridimensional. En modalidades alternativas, j los concentradores secundarios incluyen elementos de refrajcción así como reflectores y son dientes de sierra en sejcción transversal. En otras modalidades, los concentradores í secundarios son parabólicos en sección transversal. Cada una de estas superficies ópticas puede funcionar como un concentrador lineal. Es decir, las superficies ópticas pjueden enfocar la radiación entrante paralela en una línea. La línea focal (dirigida al receptor) de una superficie ópticá del concentrador secundario, por ejemplo, es la línea hipotiética en la cual los rayos paralelos emitidos desde el receptor i serían enfocados por esa superficie óptica del concentjrador secundario. Por los principios de la reversibilidad del sistema óptico lineal, esto implica que la radiación que ¡ sale en cualquier ángulo de la linea focal (dirigida al repeptor) del concentrador secundario está dirigida al receptor¡. En concentrador primario asociado.

Posicionamiento del Concentrador Secundario Las ilustraciones de la Fig. 13A (en sección transversal 2D) y Figura 13B (en 3D) juntas muestran el posicionamiento del ejemplo del concentrador secundario 5 de manera que su linea focal 20 (dirigida al receptor) coincida con lá linea focal del concentrador primario bidireccional 3b.

Los cables de soporte este-oeste pueden no | ser estrictamente horizontales, de manera que cada f de los concentradores secundarios que cuelgan en j soporte puede variar en altura sobre los concentradores primarios. Esto puede afectar el diseño de las superficies si i los concentradores primarios bidireccionales 3b no tienen ninguna inclinación norte-sur.

En algunas modalidades, cada uno de los cables de soporte este-oeste es substancialmente idéntico en forma. Esto puede afectar el diseño de las superficies ópticas de los concentradores primarios. En un ejemplo particular, cad† par de concentradores primarios que tienen la misma posición ste-oeste tendrá planos focales coplanarios, y por lo tanto estos concentradores primarios pueden tener la misma forma de superficies ópticas.

En ciertas modalidades, la linea focal del concentrador primario bidireccional 3b es paralela a la porción superior de la superficie del concentrador primario bidireccional1 3b, y corre norte-sur. Considerar un solo concentrador secundario cilindrico que sigue del oeste al este de una manera tal que su linea focal (dirigida al receptor) coincida con la linea focal del concentrador primario bidireccional 3b. Permitir que la linea focal extendida sea la linea que extiende el segmento de linea focal sobre el campo de colección al norte y al sur. bidireccional 3b durante el dia.

La superficie óptica orientada hacia el este 38! del concentrador secundario. Como es visto en la Figura 14A,¡ una posición 61 de la linea focal en el tiempo más tempraho tf ilustra un punto en el tiempo cuando la superficie óptica orientada hacia el este 38 del concentrador secundario recibe toda la radiación solar concentrada primaria del concentrador primario bidireccional 3b.

También permitir que tw sea el tiempo más temprano en que I la superficie óptica orientada hacia el oeste 39 del concentrador secundario recibe toda la radiación, 'solar primario bidireccional 3b es concentrado a (y tiene una trayectoria sin obstáculo directa) que la superficie óptica orientada hacia el oeste 39 del concentrador secundario. Como es visto en la Figura 14B, una posición 63 de la linea focal en el tiempo más temprano t„ ilustra un punto en el tiempo cuando la superficie óptica es orientada hacia el oeste 3j9 del concentrador secundario recibe toda la radiación ;solar concentrada primaria 4 del concentrador primario bidiréccjional 3b.

Permitir que tm = (te+tw) /2 sea la mitad del periodo de tiempo de te y tw. La Figura 14C ilustra (en la ¡sección transversal 2D) una ilustración combinada de la posición del : i concentrador secundario en tiempos te, tm y tw, en dónde la í posición 61 de la linea focal en el último tiempo te cuanjdo la superficie óptica dirigida hacia el este 38 del concentrador secundario recibe toda la radiación solar concentrada pri' aria 4 del concentrador primario bidireccional 3b, una posicijón 62 de la linea focal en un tiempo tm en la mitad entré los tiempos te y tw, y la posición 63 de la linea focal en el tiempo más temprano tw cuando la superficie óptica orientada hacia el oeste 39 del concentrador secundario recibe toda la radiación solar concentrada primaria 4 del concentrador primario bidireccional 3b. j Las Figuras 15A-15D muestran en la sección transversal i 2D un horario diario ejemplar usado para colocar uno de los concentradores secundarios. Las Figuras en cada figura i muestran solamente la superficie óptica 38 del concentrador secundario que está funcionando actualmente para dirigir la radiación solar primaria del concentrador primario bidireccional 3b a uno de los receptores 7. Esta es la superficie óptica activa. El concentrador primario bidireccional 3b y la radiación solar concentrada primaria 4 también se muestran en cada figura.

La Figura 15A ilustra en la sección transversal 2D el tiempo de inicio t0 del seguimiento diario, cuando la superficie óptica activa 38 del concentrador secundario se dirige al este.

Observe que en tiempos entre te y tw algo de la radicación solar concentrada primaria 4 del concentrador primario solar ejecuta un cambio este-oeste del concentrador secundario, en donde la superficie óptica actualmente ajctiva del concentrador secundario cambia de una superficie óptica que se orienta generalmente al este a una superficie óptica que se orienta generalmente al oeste. En modalidades alternativas, la superficie óptica activa puede ser la misma, pero re-orientada, en los dos periodos de tiempo respectivos. Permitir que el tiempo ti de inicio un cambio este-oeste sea un tiempo considerablemente después del tiempo de partida: t0 y (justo) antes del tiempo tra; asimismo, permitir que el tiempo t2 termine el cambio este-oeste sea un tiempo (justo) después de tm y considerablemente antes del tiempo del final ;. tiI, de modo que tm = (ti+t2)/2 (por ejemplo, permite t2 = 2tm - ti). La Figura 15B y Figura 15C, por ejemplo, pueden ser consideradas i como una ilustración en la sección transversal 2D del cambio este-oeste. La Figura 15B ilustra el inicio de un cambio éste-oeste en el tiempo ti cuando la cara óptica activa 38¡ del concentrador secundario está orientada generalmente al ¡este y una linea focal extendida 71 del concentrador secundario es justo por arriba de la mitad del concentrador primario bidireccional 3b. La Figura 15C ilustra en la sección transversal 2D el término de un cambio este-oeste en el tiempo t2 cuando la cara óptica activa 39 del concentrador secundario es orientada generalmente al oeste y una linea focal extendida 72 del concentrador secundario es justo al este de por ; aririba de la mitad del concentrador primario bidireccional 3b. j La Figura 15D ilustra en la sección transversal 2P el tiempo final T3 del seguimiento diario cuando la superficie óptica activa 39 del concentrador secundario orienta al oeste.

El horario diario del seguimiento del concentrador secundario, en tiempo de progresión, es dado por' las ilustraciones mostradas en las Figuras 15A (tiempo de; inicio t0) , Figura 15B (tiempo de inicia ti del cambio este-oeste), Figura 15C (tiempo final t2 del cambio este-oeste) , y Figura 15D (término tiempo del día t3) . Después del término del día solar, el movimiento de seguimiento puede ser invertido j para permitir que el concentrador secundario sea colocado nuevamente al inicio de la posición del día (por ejemplo, la posición ilustrada en la Figura 15A) . ' tiempos entre tw y te/ pero no habría tal pérdida antes de: t„ y después de te. En ciertas modalidades, el sistema' de i concentración solar minimiza la pérdida por fuga maximizando la proporción de la altura de la línea focal del concentrador primario con respecto a la anchura este-oeste del concentrador primario bidireccional 3b. Esto, por ejemplo, puede trabajar para minimizar la duración del tiempo entre tw y te cuando puede haber pérdida por fuga. En otras modalidades, el sistema de concentración solar puede trabajar para minimizar la pérdida por fuga construyendo el concentrador primario bidireccional 3b de manera que al mediodía solar, la línea focal extendida del concentrador primario bidireccional 3b , I esté lo más lejos posible al este u oeste del centró del concentrador primario bidireccional 3b. Esto implica,) por ejemplo, que el plano focal del concentrador primario bidireccional 3b sea inclinado de manera similar ya . sea al este u oeste, lo que también puede implicar (puesto que la i inclinación este-oeste del plano focal y la sección correspondiente del cable de soporte son probablemente similares para permitir que las líneas focales ' del concentrador primario y secundario coincidan) la inclinación del cable de soporte sobre el concentrador primario bidireccional 3b en un ángulo similar. Esto, por ejémplo, asegura que el período entre tw y te puede ser cambiado lejos del mediodía solar, el período de irradiación solar 'directa más intensa.

En ciertas modalidades, el sistema de concentración es comprendido de los concentradores primarios y secundarios, y i la geometría de los medios de seguimiento se puede resumir en lo siguiente: j (a) En cualquier tiempo dado, cada tira norte-sur de concentradores primarios tiene una sola línea focal extendida, y a través del curso del día, que la línea focal extendida se mueve desde el oeste al este. : ! (b) La cara actualmente activa del concentrador secundario substancialmente orienta la radiación concentrada primaria del concentrador primario, y (c) El plano focal (dirigido al receptor) de una cara actualmente activa del concentrador secundario coincide substancialmente con la linea focal del concentrador primario.

I El sistema de concentración, en aljgunas implementaciones, incluye un sistema de seguimiento y, opcionalmente, un sistema de control para proporcionar la colocación de varios elementos del sistema de concentración, tales como los concentradores y receptores secundarios, ¡ para aumentar la eficiencia de la colección de irradiación solar a través de un día solar. Por ejemplo, el sistema de seguimiento puede colocar y orientar los concentradores secundarios) para aumentar la eficiencia de la colección solar de irradiación J por los receptores alineando la superficie óptica activa de i cada concentrador secundario próximo a la linea focal de cada concentrador primario respectivo. De manera similar^ el sistema de seguimiento puede ajusfar la colocación de cada concentrador secundario, en otro ejemplo, para dirigir la : i radiación concentrada secundaria, reflejada por los concentradores secundarios, substancialmente a un recjeptor centralizado .

El sistema de seguimiento, en algunas incluye un sistema de control que determina los ajuste y el equipo de colocación de señales, tal como imojtores y actuadores, para afinar la colocación de los varios elementos del sistema. En algunos ejemplos, el sistema de control puede enviar señales de control para provocar un ajuste en el posicionamiento de concentradores secundarios, receptores centralizados, o componentes de una estructura de tensión tales como cables de suspensión usados para suspender los concentradores secundarios. Las señales de control pueden ser digitales o análogas dependiendo del tipo de motores y actuadores usados en un sistema particular. J En algunas modalidades, el sistema de seguimiento incluye un sistema de control de circuito abierto con uñ jeloj interno y un conjunto de parámetros calculados de contrql de motor precalculados . Por ejemplo, con base en un acceso a la tabla, en tiempos específicos a través de un dia solar, el sistema de control de circuito abierto puede efectuar el reposicionamiento de uno o más de los elementos del sistema concentrador solar. La tabla de parámetros, en algunas implementaciones, puede incluir variaciones basadas durantle el día del año. En algunas implementaciones, la información recuperada de la tabla de parámetros se puede utilizar para calcular los ajustes basados en ajustes del sistema. | Por I ejemplo, con base en una localización geográfica particular del sistema concentrador solar (por ejemplo, latitud, longitud, coordenadas GPS, altitud, etc.) los ajustes! de posicionamiento pueden variar. , En Otras modalidades, el sistema de seguimiento puede funcionar con un sistema de control de circuito cerrado que depende de ambos dispositivos calculados pre-derivados (por ejemplo, con base en ecuaciones astronómicas) asi ? como dispositivos de monitoreo externos. Los dispositivos de monitoreo externo, por ejemplo, pueden incluir uno oj más sensores que detectan las condiciones actuales que afectan el sistema concentrador solar. En algunos ejemplos, ! los dispositivos de monitoreo externo pueden detectar la cantidad de energía solar dirigida a los receptores centralizados ! (por ejemplo, usando uno o más sensores de energía solar), una temperatura externa (por ejemplo, como es medido por uno ó más termómetros colocados en el sistema concentrador , velocidad del viento y dirección del viento (por , utilizando indicadores de la velocidad del viento colocadojs en una o más ubicaciones en el sistema concentrador solar) , o intensidad de irradiancia solar y dirección de irradia cia solar (por ejemplo, como es determinado por uno o j más fotosensores direccionales colocados en el sistema I ¡ concentrador solar) . El sistema de control de circuito cerrado, en algunas implementaciones, incluye una tabla! de datos de acceso asociados con uno o más de estos valores i monitoreados . Por ejemplo, con base en una velocidad del viento particular una dirección, el sistema de controll de circuito cerrado puede determinar que un ajuste en el posicionamiento de uno o más concentradores solares puede ser recomendable. En algunas implementaciones , en el momento de alcanzar tal determinación, el sistema de control emplea ost-procesamiento para determinar las señales de control apropiadas de uso para manipular los elementos del sistema (por ejemplo, actuadores, motores, etc. ) .

El sistema de seguimiento y control, en modalidades j alternativas, puede monitorear activamente la irradiación solar recibida por los varios elementos del ¡sistema I I concentrador solar. Por ejemplo, con base en una posición y una intensidad medidas del sol, el sistema de seguimiento y i control pueden ajustar automáticamente el posicionamiento de varios elementos del sistema concentrador solar para zar la colección de energía de radiación solar concentrada. ( En algunas implementaciones, el sistema de seguimiehto y control periódicamente hace ajustes a uno o más dej los elementos del sistema concentrador solar. Por ejemplo!, un i temporizador se puede utilizar junto con el reloj interno1 para determinar un horario durante el cual las posiciones dé los elementos del sistema concentrador solar pueden ser ajustadas.

En otras implementaciones, el sistema de seguimiento proporciona continuamente reajustes, por ejemplo a señales de control para motores y actuadores apropiados, para posicionar y orientar los concentradores secundarios, permitiendo que el sistema concentrador solar se compense dinámicamente para cambios en condiciones monitoreadás ' para optimizar la energía solar dirigida a los receptores centralizados.

En un sistema de circuito cerrado, en alagunas modalidades, el control de retroalimentación se' puede proporcionar por métodos de teoría de control de circuito cerrado convencionales que, por ejemplo, determinan el coLtrol dinámico del sistema concentrador solar basado en una í combinación de las señales de error, salida medida, y sjalida deseada. Ejemplos de métodos de la teoría de control de retroalimentación incluyen mecanismos integrales derivativos (PID) , que determinan cálculo integral, y mecanismos de tiempo-dominio, que mo!delan el problema en espacio de estado y solucionan una ecujación diferencial de primer orden que modela el sistema físico.

En algunas modalidades, la relación entre j los concentradores primarios y secundarios se puede lograr por el seguimiento de traslación oeste a este del concentrador secundario con posiblemente una cierta forma de movimiento vertical o rotatorio para proporcionar la compensación para el cambio en ángulo vertical a los receptores durante el seguimiento de traslación, así como una cierta clas¡e de mecanismo para el cambio este-oeste descrito previamente. j En ciertas modalidades, los movimientos de traslación y I i rotatorios de cada fila norte-sur de concentradores secundarios pueden ser substancialmente iguales, asi qué los concentradores secundarios de cada fila norte-sur se unen! y se mueven en un eje común. ! I Algunas modalidades de un aparato de seguimiento proporcionan seguimiento de traslación, sin la rotación de los concentradores secundarios. El cambio este-oeste, por ejemplo, se puede lograr simplemente moviéndose desde la porción del concentrador secundario orientando generalmente al este a la otra porción orientada generalmente al oeste.

En algunas modalidades, el concentrador es colocado una distancia considerable de los receptores, de ¡modo que los movimientos de traslación diarios cortos po:tr el concentrador secundario son menos probables para afectar significativamente los ángulos de la dirección de j los concentradores secundarios a cada receptor.

Ciertas modalidades del campo de concentración solar i utilizan un concentrador secundario tipo 1, que es¡ un concentrador secundario doble sin rotación, sin elevación.! El concentrador secundario doble, por ejemplo, tienei dos superficies ópticas reflectoras, colocadas orientadas generalmente al este y oeste, respectivamente. La superficie óptica orientada al este puede ser utilizada desde el inicio del día hasta la iniciación del cambio este-oeste y, después de haber ejecutado el cambio este-oeste, el concentrador secundario puede ser cambiado ligeramente al oeste j (por ejemplo, temporalmente aumentando la proporción de movimiento de seguimiento de traslación de oeste a este) para la radiación solar concentrada primaria entrante desde la superficie óptica del este a la superficie óptica del oeste.

Aparato de Seguimiento 1: Concentrador Secundario Doble no Rotatorio, Sin elevación En algunas modalidades, los concentradores secundarios siguen movimientos de translación oeste a este comó es ilustrado en las Figuras 16A-16D. La Figura 16A ilustra un Aparato de Seguimiento 1 en el tiempo de inicio t0| del seguimiento diario, la Figura 16B ilustra el aparato de seguimiento 1 en el tiempo de inicio ti, la Figura 16C ilüstra el aparato de seguimiento 1 en el tiempo 16D ilustra el seguimiento del aparato 1 en el del seguimiento diario. Durante el intervalo de tiempo desde t0 hasta ti, como es ilustrado por las Figuras 16A y 16B, el concentrador secundario doble es seguido translacionalmente desde el oeste al este en una proporción fija, de modo1 que todo el tiempo durante este periodo la superficie óptica del este 38 del concentrador secundario doble es colocado de manera que su linea focal 70 (este) (dirigido al receptor) coincida substancialmente con la linea focal del concentrador primario bidireccional 3b de manera que la superficie óptica del este 38 además concentra la radiación concentrada primaria entrante 4 desde el concentrador primario bidireccional | 3b y se dirige al receptor este 7. Durante el intervalo de tiempo de cambio este-oeste desde ti hasta t2, como es ilustradlo por las Figuras 16B y 16C, la velocidad de movimientp de seguimiento de traslación del oeste al este es incremenjtada, para mover el concentrador secundario doble al oeste.1 Esta velocidad incrementada es establecida de manera que n el tiempo t2, la superficie óptica oeste 39 del concentrador i secundario doble es colocada de manera que su linea focal 72 (oeste) (dirigida al receptor) coincida con la linea focal del concentrador primario bidireccional 3b. Durante el intervalo del tiempo desde t2 hasta t3, como es ilustrado po j las Figuras 16C y 16D, el concentrador secundario doble es ¡ otra vez seguido traslacionalmente del oeste al este a una i velocidad fija, de manera que en substancialmente todo el tiempo durante este periodo la superficie óptica oeste del concentrador secundario doble es colocada de manera que su I linea focal 72 (oeste) (dirigida al receptor) coincida; con la i linea focal del concentrador primario bidireccional 3b, y de este modo que concentre adicionalmente la radiación concentrada primaria entrante 4 del concentrador primario bidireccional 3b y la dirija al receptor oeste 7. Después del final del dia solar, el movimiento de seguimiento es invertido para permitir que el concentrador secundario sea recolocado al inicio de la posición del dia (por ejemplo, como es ilus en la Figura 16A) .

Los efectos dinámicos, de las variaciones de temperatura y viento, pueden inducir oscilaciones y desalineamientos verticales y rotatorios de los concentradores sus cables y postes de soporte, asi como lo transversales a lo largo de la longitud de los cables de soporte. En algunas modalidades, para la compensación movimientos dinámicos, hay un sistema de control de abierto para ejecutar varias correcciones que pueden incluir correcciones de seguimiento del concentrador secundarjio y correcciones de tensión del cable. Cada corrección, por ejemplo, se puede basar en variaciones observadas de uno b más de los observables siguientes: magnitud del viento, direjcción del viento, temperatura, intensidad solar y ángulo solar.

Durante ciertos períodos del día solar (por ejemplo, temprano y tarde), las desviaciones fuera del eje ¡dej los concentradores secundarios pueden ensanchar el foco lineal al receptor, reduciendo el funcionamiento del sistema. En ciertas modalidades, se proporcionan medios para reducir desviac ones fuera del eje de los concentradores secundarios, incluyendo la anchura de la abertura de los concentradores secundarios. En j ciertas modalidades, los medios son proporcionados parla la compensación de las desviaciones fuera del eje del concentrador secundario, por ejemplo ensanchando la región absorbente o por el movimiento fuera del plano horizontal1.

En ciertas modalidades, la radiación solar concentrada por los concentradores primario y secundario se dirige a unos o más receptores. En ciertas modalidades, hay dos receptores que colectan la radiación solar concentrada, una ubicada al este del campo de colección y una ubicada al oeste del campo de colección. En algunas modalidades, el receptor ubicado en el oeste se acumula principalmente en la radiación solar concentrada AM (antes del mediodía solar) , el receptor ubicado en el este se acumula principalmente en la radiación solar concentrada PM (después del mediodía solar) . ! La superficie óptica del receptor actúa como región absorbente que absorbe la radiación solar concentrada entrante dei los concentradores secundarios. En ciertas modalidades, la región absorbente de cada receptor corre en forma rectangular norte-sur. i i En algunas modalidades, la región absorbente de cada uno i de los receptores se coloca en una altura sobre la tierra más grande que la altura de los concentradores secundarios:, de manera que la radiación solar concentrada dirigida a¡ los receptores venga desde un ángulo debajo de ellos ¿ ¡Para asegurar la radiación solar concentrada de secundario se dirige hacia arriba a uno de obstrucción de otros concentradores secundarios, en algunas implementaciones los receptores se posicionan suficientemente arriba y los concentradores secundarios consecutivos se 1 separan suficientemente en la dirección este-oeste. i El receptor puede incluir un medio para el transporte y por lo menos el almacenamiento temporal de la energía 'solar absorbida. En algunas modalidades, los medios de i almacenamiento de energía son un medio de almacenamiento térmico volumétrico tal como azufre líquido, sal fundida (por ejemplo, sal fundida del salitre que es aproximadamente 60% de nitrato de sodio y aproximadamente 40% de nitrato de potasio), fluoruro-sal, y/o aceite mineral (por ejemplo, aceite sintético Therminol VP-1) . En modalidades alternativas, los medios de almacenamiento de energía incluyen un medi;o de almacenamiento de cambio de fase (tal como agua a y de vapor, o sales que se funden y solidifican) .

Cada receptor tiene un alojamiento estructural; El alojamiento estructural del receptor sirve para soportar y para proteger las otras porciones del receptor.

En ciertas modalidades, dentro de la región absorbente de cada uno del receptor son colocados en un arreglo lineal de tubos del receptor que corren norte-sur. Dentro de cada uno de los tubos receptores, por ejemplo, hay un tubo metálico que contiene material usado para almacenamiento de calor j (por ejemplo, ya sea almacenamiento de calor volumétrico o material de almacenamiento de calor de cambio de fase) . En algunas I implementaciones, está un espacio vacío rodeando el I tubo metálico interior, que proporciona aislamiento. En el extprior de cada tubo receptor, en algunas modalidades, está un tubo de vidrio de borosilicato con un revestimiento anti-reflector, anti-abrasión que tiene alta absorbencia de radiación yj baja emitancia. El vidrio de borosilicato, por ejemplo, ofrece el mismo coeficiente de expansión que el metal fundido. Este exterior puede permitir que una alta proporción dé la J radiación solar penetre al tubo metálico interior del receptor I y caliente el material de transferencia de calor dentro. Por i ejemplo, la tecnología del receptor de corriente tal como el receptor SCHOTT PTR 70 por SCHOTT Solar de Albuquerque, NM permite absorbencia arriba de 95% y menos de 10% de emitakcia. i A través del curso del año, el ángulo norte-sur del sol se desvía a ambos al norte y al sur de su posición del equinoccio, por ejemplo por aproximadamente 23.5 grados en el sudoeste de los Estados Unidos. Por lo tanto, la poJición norte-sur de la radiación solar concentrada en un receptor puede cambiar a través del año. En ciertas modalidades^ los receptores son inmóviles, pero su área absorbente es suficientemente larga en la dirección norte-sur para in'cluir J el intervalo completo de las posiciones que concentraron radiación solar se dirigen a través del año. Esto,¡ por ejemplo, puede asegurar que los receptores puedan recogjer la radiación solar concentrada a través del año. j En algunas modalidades, el concentrador secundario !tiene solamente una superficie óptica, y ejecuta un cambio jsste-oeste haciendo, en un cierto periodo en el día, un cambio en la orientación dirigida generalmente al este para dirigir generalmente al oeste.

En ciertas modalidades, toda la radiación concentriada se dirige hacia un receptor centralizado.

En modalidades alternativas, la compensación para el cambio en ? (el ángulo vertical de la horizontal durante el movimiento de translación del secundario, es determinada calculando ? como vertical más pequeño desde la horizontal esa radiación puede ser dirigida, sin obstrucción, desde el concentrador secundario al receptor. j Recordar que, como se describió en relación a la Figura 10, ? fue definido que es el ángulo vertical 50; del concentrador secundario desde la horizontal a la linea media del receptor 7. Regresando ahora a la Figura 17?, si R es la i altura del receptor 91 sobre la superficie óptica 38¡ del I concentrador secundario y D es la distancia horizontal 92 entre la superficie óptica 38 del concentrador secundario y el receptor 7, entonces tan (?) = R/D, de manera que ? = arcotan (R/D) . Observar que ? es constante para cada tira nortei-sur de concentradores primarios, pero puede variar a lo largo de las tiras este-oeste de concentradores primarios. En particular, ? disminuye con la distancia de la superficie óptica del concentrador secundario al receptor actualmente usado 7. En el tiempo de inicio t0, ? tiene un ángulo relativamente pequeño ?? inicial de la radiación solar concentrada dirigida hacia el receptor este 7. En el tiempo ti, la radiación solar concentrada es dirigida a un ángulo más alto ?? hacia el receptor este 7. En el tiempo t2 la radiación solar concentrada es dirigida en un ángulo de reposicionamiento ?2 hacia el receptor oeste 7. En el tiempo final t3 la radiación solar es dirigida a un ángulo algo más bajo ?3 hacina el receptor oeste 7. | Además observar que el ángulo ? está en un ángulo mínimo í en una tira norte-sur aproximadamente en el punto medicj del campo colector solar. También recordar, de acuerdo a lo descrito en relación a la Figura 10, que para que la trayectoria directa de la radiación concentrada (dirigida del concentrador secundario al receptor) pueda ser obstruida por otros concentradores secundarios, el deben ser mayor que arcotan (v/w) , en donde v es la anchura del concentrador secundario y w es la anchura este-oeste^ del concentrador primario. Esto proporciona un mínimo absolutjo al valor que el ángulo ? puede tener. ' Aparato de Seguimiento 2: Seguimiento Vertical de n 1 Concentrador Secundario Reflector Doble \ En ciertas modalidades, las traslaciones verticales de Í los concentradores secundarios se pueden utilizar para cambiar ? la dirección de la radiación concentrada al receptor,j asi proporcionando un aparato para los cambios en el ángulo ? hacia el receptor durante el seguimiento translación del (oeste al este. Las Figuras 17B-17E muestran ilustraciones dé los tiempos distintos del ejemplo a través del día que muest a una posición vertical 93 de la superficie óptica activa 38, J39 de un concentrador secundario doble utilizado para compensar la rotación del concentrador secundario debido al cambio en el ángulo ? durante el movimiento de traslación hacia el ¡este. Estas traslaciones verticales periódicas del concentjrador i secundario, por ejemplo, se pueden utilizar para mejorar su funcionamiento. Como se muestra, la radiación 'solar i I concentrada secundaria 6 dirigida hacia el receptor estej 7 es recibida en la inclinación creciente antes del cambio ¡este-oeste. Inversamente, la radiación solar concentrada secundaria 6 dirigida hacia el receptor oeste 7 se recibe eri una i inclinación decreciente después del cambio este-oeste. j Para simplicidad, las figuras ilustran solamente la superficie óptica actualmente activa 38, 39 del concentrador secundario, y asi aparecen como solamente como un concentrador secundario simple, aunque los mismos principios ópticos se mantienen para el caso de un concentrador secundario doble. j La Figura 17B ilustra una primera posición, en el iiempo de inicio t0, con la posición vertical inicial elevada 93 yo para asegurar que la radiación solar I secundaria 6 .es dirigida inicialraente a un ángulo péqueño relativamente 50 ?? hacia el receptor este 7. La Figura 17C ilustra una segunda posición, en el tiempo ti, con la posición vertical elevada adicionalmente 93 yi para asegurar · que la radiación solar concentrada secundaria 6 es dirigida | a un ángulo mayor 50 ?? hacia el receptor este 7. Puesto que el concentrador secundario se ha movido al este algo más cercano ; i al receptor este 7, la posición vertical 93 y el ángulo ? son j aumentados. La Figura 17D ilustra una tercera posición (en el I tiempo t2 con una posición vertical elevada de reposicionamiento 93 y2 para asegurar la radiación jsolar concentrada secundaria 6 es dirigida en un áng'uljo de reposicionamiento 50 ?2 hacia el receptor oeste 7. El reajuste de la posición vertical 93 y el ángulo 50 ?, por ejempljo, es debido al cambio este-oeste. La Figura 17E ilustra una cuarta posición, en el tiempo final t3, con la posición vertical reducida 93 y3 para asegurar la radiación solar concentrada secundaria 6 es dirigida a un ángulo reducido 50 ?3 hac;ia el receptor oeste 7. Puesto que el concentrador secundario ¡se ha movido algo más lejos del receptor oeste 7, la posición vertical 93y y el ángulo 50 ? son reducidos. La Figura 17F proporciona una ilustración combinada resumida de¡ los movimientos de seguimiento horizontales y verticales diarios con posiciones del concentrador secundario doble rotatorio durante el día condensado en una figura.

La relación exacta entre los valores de la posición vertical 93y y el ángulo 50 ? durante el dia, por ejemplo, depende en parte de la configuración de las superficies ópticas 38, 39 del concentrador secundario. I En modalidades alternativas, los concentradores i secundarios utilizan levas guiadas para seguimiento de translación. Los sistemas de leva, por ejemplo, pueden incluir discos o levas tipo clavija situadas en varios radios 1 para controlar el movimiento vertical o rotatorio de los ; discos fijados a los extremos del concentrador secundario. En algunas modalidades, el seguimiento para cada fila norte-sur de concentradores secundarios es igual. Por ejemplo, cuando; una fila de concentradores secundarios norte-sur tiene el mismo seguimiento, los concentradores secundarios pueden ser acoplados, y un solo sistema de leva puede ser utilizado 'para cada tal fila norte-sur.

Otras modalidades alternativas incluyen varios aparatos para concentradores secundarios de seguimiento. Como el aparato de seguimiento 1, los Aparatos de Seguimiento \ 5 ¡ y 6 i utilizan solamente seguimiento de traslación oeste a este.j Los otros Aparatos de seguimiento 2, 3, 4, y 7 hacen uso de elevación vertical o movimientos rotatorios para seguimiento también .

El aparato de seguimiento 2 puede utilizar una leva como un aparato para inducir traslaciones verticales | que compensan el cambio en el ángulo ? durante el movimiento de traslación este-oeste del concentrador secundario.

La Figura 17G ilustra un ejemplo de un concentrador secundario tipo 2 166 (doble, no rotatorio, con elevación) utilizado en el aparato de seguimiento 2, con un disco 32 unido directamente al concentrador secundario 166, leva 112, y clavija de leva 111. La guia de leva inclina inicialmente suavemente hacia arriba. La guia de leva 112 puede cambiar su altura precipitadamente para el cámbio este-oeste, puesto que su altura necesita ser recolocada j para permitir un ángulo de reposicionamiento ?2 debido al cambio este-oeste. Durante la conclusión del cambio este-oeste, la guia de leva 112 se inclina suavemente hacia abajo. La clavija de leva 111 está situada aproximadamente en la posición izquierda superior respecto al disco de leva 32 en su posición inicial. El seguimiento de traslación del oeste al ¡este entonces fuerza el disco de leva 32 (y por lo tanto el concentrador secundario 166) a elevarse verticalmente . ? ! ij Las Figuras 17H-17K muestran el aparato de seguimiento basado en la leva del ejemplo 2, con ilustraciones en varios tiempos distintos a través del día del seguimiento' de traslación del concentrador secundario doble no rotatorio 166 asi como ilustraciones de las de la guia de leva acoplada 112 induciendo traslaciones verticales del disco de leva 32 y concentrador secundario doble 166.

La Figura 17H ilustra el aparato de seguimiento 2 en el tiempo de inicio t0 del seguimiento diario, con la posicijón de la guía de leva individual acoplada 112 en la posición izquierda superior respecto al disco de leva 32 i La inclinación ascendente suave de la guía de leva 112 enj este período, por ejemplo, provoca que el disco de leva 32 se 'mueva lentamente. Esto aumenta el ángulo ? para compensajr el movimiento hacia el este del concentrador secundario 166 hacia el receptor este. i j La Figura 171 ilustra el aparato de seguimiento 2 en el i tiempo ti. Recordar que el cambio este-oeste puede induc'ir un cambio abrupto en el ángulo ? (y por lo tanto un reposicionamiento de la posición vertical y) puesto que antes del cambio este-oeste el receptor este es utilizado para determinar el ángulo ?, y después del cambio este-oeste el receptor oeste se utilizado para determinar el ángulo ?.

La Figura 17J ilustra el aparato de seguimiento 2 én el i tiempo t2. La inclinación hacia abajo suave de la guía de; leva 112 en este período otra vez hace que el disco de leva mueva hacia arriba a una velocidad relativamente lenta. disminuye el ángulo ? para compensar el movimiento hacia el este continuado del concentrador secundario 166 lejos del receptor del oeste. j La Figura 17K ilustra la posición del aparato de seguimiento 2 en el tiempo ti justo después del cambio este-oeste. j La Figura 17L proporciona una ilustración combinada resumida del movimiento diario del Aparato de Seguimiento rotatorio basado en la leva 2, con posiciones de leva individual acoplada 112 y el concentrador doble 166 durante el dia condensado dentro de una fijgura. Después del final del dia solar, el movimiento de seguimiento basado en la leva puede ser invertido para permitir que el concentrador secundario 116 y la guia de leva 112 j sean recolocados al inicio de la posición del dia. modalidades alternativas, cada una dos superficies ópticas del concentrador secundario doble 166 son formadas y colocadas apropiadamente, de manera que la posición vertical y2 es substancialmente equivalente a la posición vertical y3 y por lo tanto no hay cambio de elevación verjtical requerida durante el cambio este-oeste.

En modalidades alternativas, el aparato el seguimiento de traslación coordinado es por la acción de uno o más motores situados a lo largo de cada tira este-oeste de concentradores primarios. Los motores individuales acop'lados con los sistemas de engranaje, por ejemplo, pueden! ser ! utilizados para seguimiento vertical y/o rotatorio. Puesto que Í las necesidades de seguimiento son substancialmente las mismas para cada fila de concentradores secundarios norte-sur, estos pueden ser acoplados opcionalmente, y un motor individual i I puede ser utilizado para cada tal fila norte-sur. ¦ ¡ Aparatos de Seguimiento 3 y 4: Seguimiento Rotatorio El Aparato de Seguimiento 3 y el Aparato de Seguimiento 4 utilizan seguimiento rotatorio. La Figura 18A ilu tra un ejemplo usado para definir un ángulo de rotación ', 9p de rotación en sentido contrario de las manecillas del reloj T del concentrador secundario: el ángulo de rotación 90 T puede ser considerado como la diferencia angular en sentido contrario de las manecillas del reloj entre un rayo que a al este y el normal desde el centro de la reflectancia de la superficie óptica orientada hacia el oeste 38 del concentrador secundario. 1 j La ubicación de la coordenada cartesiana de un punto en un disco rotatorio y translación se puede determinar con las ecuaciones siguientes: {x= ??+Rcos (?-?0) , y=Rsen ( ?-?0 } i en donde el ángulo ?0 es la posición angular de partida, ß e¡s el I desplazamiento angular, R es la distancia desde el punto al centro del disco, y v es la velocidad. Estas ecuaciones se pueden utilizar para regular la geometría de las guías de leva. El disco de leva es conectado con el concentrador secundario, de manera que el concentrador secundario rota! con I el disco de leva (u, opcionalmente, dos o más discos de leva) .

Para la motivación del Aparato de Seguimiento 3 y 4,¡ Las Figuras 18B-18E proporcionan ilustraciones de un horario ¡del i ejemplo de momentos distintos a través del día en donde el ángulo de rotación de 90 T de un concentrador secundario doble se puede utilizar para compensar la rotación necesaria del concentrador secundario, de tal modo compensando el cambio en el ángulo ? durante el movimiento de traslación hacia el este y debido al cambio este-oeste. Son incluidas las ilustraciones I de la radiación solar concentrada secundaria 6 dirigida nacía el receptor este 7 en el ángulo que aumenta 50 ? antes del cambio este-oeste; así como ilustraciones de la radiación solar concentrada secundaria 6 dirigida hacia el recéptor I i oeste 7 en el ángulo de rotación que disminuye 90 ? después del cambio este-oeste. Para simplicidad, las figuras ilustran solamente la superficie óptica actualmente activa 38, 39 del concentrador secundario, y así aparecen como solament un concentrador secundario simple, aunque el principal el mismo para el caso de un concentrador secundario doble. j La Figura 18B ilustra el ángulo relativamente pequerjo de rotación ?0 de la superficie óptica 38 del concentrador secundario en el tiempo inicial t0 del seguimiento diario, para asegurar la radiación solar concentrada secundaria ¡6 es J dirigida en ángulo inicial relativamente pequeño 90 ?0 hacia el receptor este 7. La Figura 18C ilustra el ángulo incrementado de rotación ?? para la superficie óptica 38¡ del concentrador secundario en el tiempo ti justo al inicio' del cambio este-oeste, para asegurar que la radiación solar concentrada secundaria 6 se dirige al ángulo incrementadb 50 ?? hacia el receptor este 7. La Figura 18D ilustra el ángulo de reposicionamiento de rotación ?2 en el tiempo t2 n el termino del cambio este-oeste, para asegurar que la radiación i solar concentrada secundaria 6 es dirigida en el ángulo de reposicionamiento 50 ?2 hacia el receptor oeste 7. La Figura 18E ilustra el ángulo final disminuido de la rotación ?3 Ln el tiempo t3 en el termino del cambio este-oeste, para asegurar que la radiación solar concentrada secundaria 6 se dirige a un ángulo final disminuido 50 ?3 hacia el receptor oeste 7. La Figura 18F proporciona una ilustración combinada resumióla de las rotaciones en sentido contrario de las manecillas; del reloj diariamente del ejemplo que se pueden utilizar para mejorar el funcionamiento de un concentrador secundario doble, con posiciones del concentrador secundario doble rotatorio durante el dia condensado en una figura. ! Observar durante el dia hasta el momento del cambio este-oeste, puesto que el concentrador secundario sigu'e el este-oeste hacia el receptor este 7, ambos el ángulo 50 ? asi I como el ángulo en sentido contrario de las manecillasj del reloj T de rotación aumentan, y asi el ángulo de rotación ?0 es menor que el ángulo de rotación ??. Recordar que el cámbio I este-oeste puede inducir un cambio abrupto en el ángulo 50 ? puesto que antes del cambio este-oeste el receptor este '7 es utilizado para determinar el ángulo 50 ?, mientras que después de que el cambio este-oeste el receptor del oestei |7 es I itilizado para determinar el ángulo 50 ?. Por lo tanto el ángulo rotatorio T también debe ser recol¡ocado correspondientemente durante el cambio este-oeste dependiendo del número y de la configuración de , las superficies ópticas 38, 39 del concentrador secundario, este cambio este-oeste puede provocar un cambio considerable en el ángulo rotatorio T. Observar que durante el día despúé.; del tiempo del cambio este-oeste, puesto que el concentrador secundario sigue el este-oeste lejos del receptor este 7, ambos el ángulo 50 ? asi como el ángulo en sentido contrario i de las manecillas del reloj T de rotación necesaria disminuye, y así el ángulo rotación ?2. La de rotación T y el ángulo 50 ? durante el día depende de la configuración de las superficies ópticas 38, 39 del concentrador secundario.

Aparato de Seguimiento 3: Seguimiento Rotatorio de uní Concentrador Secundario Reflector Doble En algunas modalidades, el aparato de seguimiento 3 utiliza una leva sencilla para inducir la rotación ¡ que compense el cambio en el ángulo 50 ? durante el movimiento de traslación este-oeste del concentrador secundario. [ La Figura 19A ilustra un ejemplo de un concentrador secundario tipo 3 168 (rotatorio, sin elevación, doble); usado en el aparato de seguimiento 3, con el disco de leva 32 acoplado directamente al concentrador secundario 168 y guia de leva 122 utilizando una clavija de leva 121. La guia del leva 122 se inclina inicialmente suavemente ascendente, después cambiará su ángulo de inclinación precipitadamente hacia abajo para el cambio este-oeste, y se inclina después suavemente hacia abajo. La clavija de leva 121 está situada en la posición 11A (es decir, izquierda superior) sobre el disido de leva 32 en su posición inicial. El seguimiento de traslación oeste a este entonces fuerza el disco de leva 32 (y por lo tanto el concentrador secundario 168) para rotar lentamente en sentido contrario de las manecillas del reloj .

Para que este sistema de la leva funcione correctamente, este cambio de la rotación total debe ser menor que un valor ?, y por lo tanto las dos superficies ópticas 38, 39' del concentrador secundario doble 168 es diseñado de manera que ?2 - ?? < ?. Puesto que ?3 < ?0, la desviación de la rotación total durante el día puede ser limitada por ?2 - ??· Las ilustraciones de la Fig. 19B-19F muestran el Aparato de Seguimiento rotatorio basado en la leva 3, con, las ilustraciones del ejemplo en varios tiempos distintos a través del día de seguimiento de traslación del concentrador secundario doble no rotatorio 168 asi como ilustraciones de la guia de leva acoplada 122 induciendo la rotación en sentido contrario de las manecillas del reloj del disco de leva ;32 y concentrador secundario doble 168. 1 ! La Figura de seguimiento 19B ilustra el Aparato de Seguimiento 3 en el tiempo de inicio t0 del seguimiento diario, con la posición de la guia de leva sencilla acoplada 122 en la posición izquierda superior en el disco de leva 32 resultando en un ángulo relativamente pequeño de la rotación ?0 del concentrador secundario doble 168. La inclinación ascendente suave de la guía de leva 122 en este período provoca que el disco de leva 32 rote en una dirección en sentido contrario de las manecillas del reloj relativamente i lenta. ! i La Figura 19C ilustra el Aparato de Seguimiento 3 én el tiempo ti con un ángulo incrementado de rotación ??' del concentrador secundario doble 168. Recordar que el cambio este-oeste puede inducir un cambio precipitado en el 50 ? puesto que antes del cambio este-oeste el ángulo 50 |? se puede determinar usando la posición del receptor este, y después de que el cambio este-oeste del ángulo 50 ? se puede determinar usando la posición del receptor oeste. Por ló ttanto i el ángulo de rotación T también debe ser recolócado correspondientemente.

La Figura 19D ilustra el Aparato de Seguimiento 3 e;n el tiempo t2 (con el cambio en el ángulo de rotación T desde el tiempo ti) resultando en el ángulo de reposicionamientó de rotación ?2 del concentrador secundario doble 168.' La inclinación ascendente suave de la guía de leva 122 en este provoca otra vez que el disco de leva 32 rote en una dirección en sentido contrario de las manecillas del reloj relativamente lenta.

La Figura 19E ilustra la posición final en el tiempo ti con el ángulo final disminuido de rotación ?3 del concentrador secundario doble.

La Figura 19F proporciona una ilustración combinada resumida del movimiento diario del Aparato de Seguimiento rotatorio basado en la leva 3, con posiciones de la guia de leva acoplada sencilla 122 y el concentrador secundario doble 168 durante el día condensado en una figura. Después del termino del día solar, el movimiento de seguimiento basado en leva puede ser invertido para permitir que el concentrador secundario 168 y la guia de leva 122. sean recolocados al inicio de la posición del dia.

En algunas modalidades, cada una de las dos superficies ópticas 38, 39 del concentrador secundario doble 168 es rptada j por la cantidad apropiada, de manera que el ángulo rotatorio ?2 sea substancialmente equivalente al ángulo rotatorio 3, y por lo tanto no haya necesidad de inducir un cambio rotatorio durante el cambio este-oeste.

Aparato de Seguimiento 4: Seguimiento Rotatorio de un Concentrador Secundario Reflector Simple En ciertas modalidades, el Aparato de Seguimiento 4 utiliza un concentrador secundario tipo 4 170 (rotatorio) sin elevación, sencillo) con una cara óptica 38. El concentrador secundario 170, como es ilustrado en las Figuras 20A'-20G, incluye una clavija de leva 131 y una guia de leva Í3¿. La Figura 20A proporciona detalles del concentrador secundario simple 170 con la guia de leva sencilla 132. El disco dejleva 32 se puede acoplar directamente al concentrador secundario 170, la clavija de leva 131 y la guia de leva 132. La guia de leva 132 se inclina inicialmente suavemente hacia arriba, después se inclina bruscamente hacia arriba para el cambio este-oeste, y se inclina otra vez suavemente hacia aíriba i durante la conclusión del cambio este-oeste. La clavija de leva 131 está situada en la posición derecha superior respecto sobre el disco de leva 32 en su posición inicial] El seguimiento de traslación oeste al este junto con la gui'a de leva 132 se puede utilizar para forzar el disco de leva 3^2 (y por lo tanto el concentrador secundario 170) en seJtido ? contrario de las manecillas del reloj en varias velocidades durante el dia. i Las Figuras 20B-20G ilustran el Aparato de Seguimiento i 4, con la posición de la guia de leva sencilla acoplada 132 y i el concentrador secundario 170 en varios ángulos de| la rotación en cinco momentos del ejemplo a través del dia.

La Figura 20B ilustra la posición inicial en el tiempo de inicio to del seguimiento diario, con la sencilla acoplada 132 en la posición izquierda disco de leva 32 resultando en un ángulo relativamente de la rotación ?0 del concentrador secundario simple disco de leva 32 entonces rota lentamente contrál las manecillas del reloj .

La Figura 20C ilustra la posición en el tiempo ti ¿le la guia de leva sencilla acoplada 132 y el concentrador secundario simple 170 en el ángulo incrementado de rotación ??. El disco de leva 32 entonces rota relativamente i rápidamente en sentido contrario de las manecillas del reloj para el cambio este-oeste. ' La Figura 20D ilustra la posición en el tiempo ti (en el punto medio del cambio este-oeste) con la cara óptica 38 del concentrador secundario simple 170 generalmente orientado apenas hacia arriba. j La Figura 20E ilustra la posición en el tiempo Í2 ; con el ángulo de reposicionamiento de la rotación ?2. Este Aparato de Seguimiento rotatorio de una leva 4 tiene la propiedad jútil que durante el cambio oeste-oeste, la radiación solar cóntiinúa siendo concentrada generalmente hacia arriba (en lugar que en cualquier momento hacia abajo, que de otra manera potencialmente dañaría el concentrador primario) . ; El disco de leva 32 entonces rota adicionalmente lentamente en sentido contrario de las manecillas del rejloj . La Figura 20F ilustra el Aparato Seguimiento 4 en el tiempo final t3 del seguimiento diario, con la posición de la guia de leva sencilla acoplada 132 y el concentrador secundario sjimple 170 en el ángulo de rotación final incrementado ?3. i La Figura 20G da una ilustración combinada resumida del movimiento diario del Aparato de seguimiento 4, con las posiciones de la guia de leva sencilla acoplada 132 y el concentrador secundario simple 170 en cinco momentos distintos durante el día condensado en una figura. Después del téjrmino del día solar, el movimiento de seguimiento basado en la1 leva I puede ser invertido para permitir que el concentrador secundario 170 y la guia de leva 132 sean recolocados al inicio de la posición del dia. j Aparato de Seguimiento 5 - Seguimiento De traslación dé un Par de Concentradores Secundarios de Refracción En algunas modalidades, el Aparato de Seguimiento 1 hace uso del seguimiento de traslación oeste a este de un concentrador secundario tipo 1 (no rotatorio, sin elevación, doble, operacionalmente reflector) asociado a j cada concentrador primario.

En ciertas modalidades, como es ilustrado en la Figura 21, el Aparato de Seguimiento 5 incluye un par (llamado de refracción orientado del este y de refracción orientado del oeste, respectivamente) de concentradores secundarlo's de refracción horizontalmente separados distintos 172a y ¡172b. i Ambos de estos concentradores secundarios de refracción orientados del este y de refracción orientados del oeste1 172a y 172b, por ejemplo, se asocian al mismo concentrador primario. Pueden ser acoplados a los dos mismos cables de soporte 30, y cada uno acoplado de manera que son no rotatorios y sin elevación. El concentrador secundario de refracción orientado del este 172a se puede acoplar los cables de soporte 30 al este, y el concentrador secundario de refracción orientado del oeste 172b puede ser acoplado a. los cables de soporte 30 al oeste, con suficiente separación de modo que no obstruyen su radiación refractada dirigida á los receptores m Cada uno de estos concentradores secundarios de refracción 172a, 172b tiene una superficie ójotica operacionalmente de refracción con perfil de dientes de sierra 38, 39 (por ejemplo, de acuerdo a lo descrito en relación con la Figura 7J) . El concentrador secundario de refracción orientado al este 172a puede ser inclinado hacia abajó del este al oeste, y puede ser diseñado de manera que dirija la i radiación concentrada primaria, recibida del concentrador primario del este abajo, al receptor oeste. El concentrador secundario de refracción orientado al oeste 172b se puede i inclinar hacia abajo del oeste al este, y puede ser diseñado de manera que dirija la radiación concentrada primaria, recibida del oeste del concentrador primario abajo; al receptor del este.

La linea focal dirigida al receptor para el concentrador secundario de refracción orientado del este 172a, por ejemplo, es una línea hipotética en donde la radiación del receptor oeste sería enfocada. La línea focal dirigida al receptor para el concentrador secundario de refracción orientado del ¡oeste 172b, por ejemplo, es una línea hipotética en dond'e la radiación del receptor del este sería enfocada.

El Aparato de Seguimiento 5 puede hacer uso dfe un horario de seguimiento de traslación este a oeste diario similar al descrito en relación al aparato de seguimiento 1 en lo que respecta a las Figuras 16A-D. El concentrador secundario de refracción orientado del este 172a puede proporcionar la superficie óptica activa 39 durante el peiríodo de tiempo del tiempo de inicio t0 del seguimiento diario al tiempo ti del comienzo de un cambio este-oeste. Por ejemplo, la línea focal dirigida al receptor del concentrador secundario de refracción orientado del este 172a puede coincidir substancialmente con la línea focal del concentrador primario, y su radiación concentrada se puede dirigir al i receptor del oeste. El cambio este-oeste puede ser ejecutado por el seguimiento de traslación oeste a este rápido similar al descrito detalladamente para el aparato de seguimiento 1 (por ejemplo, ver las Figuras 16A-B) . El concentrador secundario de refracción orientado del oeste 172b 1 p¡uede í proporcionar la superficie óptica activa 38 durante el tiempo 1 í t2 de completar un cambio este-oeste al tiempo final t3.¡ Por ejemplo, la linea focal dirigida al receptor del concentrador secundario de refracción orientado del oeste coincidir substancialmente con la linea focal del primario, y su radiación concentrada se puede dirigijr al receptor este. Después del final de seguimiento diarioj, el seguimiento de los concentradores secundarios es invertido, para colocarlos por el tiempo de inicio del día siguiente J Aparato de Seguimiento 6: Seguimiento De Traslación de un Concentrador Secundario de Refracción y reflector, con I Solamente un Receptor En algunas modalidades, el Aparato de Seguimienlo 6 dirige toda la radiación concentrada a solamente un .

Como es mostrado en la Figura 22, el aparato de seguimiento 6 puede incluir un par de concentradores secundarios distintos, horizontalmente separados 174, llamados un concentrador secundario reflector orientado del oeste 174a ;yj un concentrador secundario de refracción orientado del : ojeste 174b, respectivamente. Ambos el concentrador secundario orientado del oeste 174a y el concentrador secundario orientado del oeste 174b se pueden asociar al mismo ¦ I concentrador primario. El concentrador secundario reflector 1 l I orientado del este 174a y un concentrador secundariOj de i refracción orientado del oeste 174b, en algunas implementaciones, son ambos acoplados a los mismos dos cables de soporte 30, y cada uno puede ser acoplado en una manera no rotatoria y sin elevación. El concentrador secundario reflector orientado al este 174a se puede unir a los cables de soporte 30 al este y el concentrador secundarip de refracción del oeste 174b puede ser acoplado a los cables de soporte 30 al oeste, con la suficiente separación de modo que no obstruyen su radiación refractada dirigida a l los receptores.

El concentrador secundario reflector orientado del' este 174a puede dirigir la radiación concentrada primaria, dirigida del este del concentrador primario abajo, al receptor del este. La superficie óptica 39 del concentrador secundario reflector orientado del este - 174a, en algunos ejemplos, se I puede configurar como una superficie óptica reflectora orientada del este con perfil cóncavo o una superficie óptica operacionalmente reflectora con perfil de dientes de sierra, como es ilustrado en relación a las Figuras 7H y 71 í respectivamente. La superficie óptica 38 del concentrador secundario de refracción orientado del oeste 174b, por ejemplo, puede ser configurado similar a la superficie óptica 38 descrita en relación a la Figura 7J. En algunas implementaciones, la superficie óptica 38 del concentrador secundario refractivo orientado del oeste 174b se inclina hacia abajo desde el oeste al este y se diseña de manera que dirige la radiación concentrada primaria, dirigida del peste i del concentrador primario abajo, al receptor del este. : \ La línea focal dirigida al receptor para el concentrador secundario reflector orientado del este 174a, por ejemplo, es una linea hipotética en donde la radiación del receptor del este sería enfocada. La línea focal dirigida al receptor para el concentrador secundario de refracción orientada del oeste 174b, por ejemplo, es una línea hipotética en donde la radiación del receptor del este sería enfocada.

En algunas modalidades, el Aparato de Seguimiento 6 puede hacer uso de un horario de seguimiento de traslación oeste a este diario similar al Aparato de Seguimiento 1, descrito en relación a las Figuras 16A-D. El concentrador secundario reflector orientado del este 174a, por ejemplo, puede proporcionar la superficie óptica activa 39 durante el período de tiempo a partir del tiempo de inicio t¿ del seguimiento diario al tiempo ti del comienzo de un i cambio este-oeste. Por ejemplo, la línea focal dirigida al receptor del concentrador secundario de refracción orientado del este 174a puede coincidir substancialmente con la línea focal del concentrador primario, y su radiación concentrada se puede dirigir al receptor este. El cambio este-oeste puedej ser ejecutado por el seguimiento de traslación oeste a este rápido similar al cambio este-oeste como se describió en al Aparato de Seguimiento 1 (por ejemplo, ver las Figuras 16B-C) . El concentrador secundario de refracción orientado del Oeste 174b puede proporcionar la superficie óptica activa 38 durante el tiempo t2 de completar un cambio este-oeste al tiempo ¡final i t3. Por ejemplo, la linea focal dirigida al receptor del concentrador secundario de refracción orientado del oes;te¡ 174b puede coincidir con la linea focal del concentrador primario, y su radiación concentrada se puede dirigir al receptor éste. Después del término del seguimiento diario, en algunas implementaciones, el seguimiento de los concentradores secundarios 174a, 174b puede ser invertido, para coloca! los concentradores secundarios 174a, 174b para el tiempo de inicio del día siguiente. ! En otras modalidades, un aparato de seguimiento similar al Aparato de Seguimiento 6 se puede proporcionar co un concentrador secundario reflector orientado del oeste y un concentrador secundario de refracción orientado del esté. | Aparato de Seguimiento 7: Seguimiento Rotatorio de un solo concentrador secundario de refracción ; En algunas modalidades, el Aparato de Seguimiento 7 uso de un concentrador secundario de refracción simplej. El aparato de seguimiento 7 incluye un concentrador secundario reflector simple similar a un concentrador secundario tipo 4 (por ejemplo, rotatorio, sin elevación, simple, operacionalmente reflector) como es descrito en relación a la Figura 7D, excepto la superficie óptica del concentrador secundario de refracción simple. El aparato de seguimiento 7 tiene un perfil de dientes de sierra y es operacionalment!e de refracción (por ejemplo, como es descrito en relación a la Figura 7J) .

El aparató de seguimiento 7, en algunas modalidades, hace uso un horario del oeste diario al seguimientp de traslación este y seguimiento rotatorio basado en leva similar al Seguimiento del Aparato 4, descrito en relación a las Figuras 20B-20G, excepto que los receptores opuestos pueden recibir la radiación solar concentrada. El concentrador secundario reflector simple, orientado inicialmente al este, puede proporcionar la superficie óptica activa durante ambos el periodo de tiempo desde el tiempo de inicio ito del seguimiento diario al tiempo ti del comienzo de un cambio este-oeste. Por ejemplo, la linea focal dirigida al recéptor del concentrador secundario de refracción simple puede coincidir substancialmente con la linea focal del concentrjador primario, y su radiación concentrada se puede dirigij: al receptor oeste. El cambio este-oeste puede ser ejecutado t mediante seguimiento rotatorio rápido basado en la leva ¡como se describió detalladamente para el aparato de seguimiento 4 (por ejemplo, ver las Figuras 20C-E) . El mismo concentrador ¡ secundario reflector simple, ahora orientado al oeste, puede proporcionar la superficie óptica activa durante el tiempo de terminación de un cambio este-oeste al tiempo final t3. Por ejemplo, la línea focal dirigida al receptor del concentrador secundario reflector simple puede coincidir substancialmente con la línea focal del concentrador primario, y su radiación concentrada se puede dirigir al receptor este. En algunas implementaciones , después del final de seguimiento diario, el seguimiento del concentrador secundario reflector simple puede ser invertido, para colocarlo en el tiempo de inicio del día siguiente.

En otras modalidades, los sistemas de leva simples pueden incluir una segunda leva interna para permitir una rotación más rápida durante el cambio este-oeste1. | Para permitir esta funcionalidad, por ejemplo, un disco adicional de leva y guía de leva se pueden agregar, con una clavija de leva más cercana al eje de rotación, es el disco de ; leva adicional que es acoplado solamente durante el cambio este-oeste mientras que la otra leva es desacoplada. i Recordar que la posición norte-sur de la radiación solar concentrada en el receptor cambia a través del año. En algunas modalidades, como es mostrado en la Figura 23A, cada receptor es inmóvil pero los concentradores secundarios 5 hacen una conexión rotatoria (por ejemplo, ver la línea focal 42 en relación al concentrador secundario 5) ligeramente lejos del eje norte-sur para compensar un desplazamiento estacional de irradiación solar. Por ejemplo, la conexión rotatoriá puede I compensar la inclinación del cambio de la radiación †olar concentrada durante el año, dirigiendo la radiación solar i concentrada secundaria 6 al receptor inmóvil apropiado. j En algunas modalidades, como es mostrado en la Figura 23B, el receptor 7 se mueve en un eje norte-sur para seguir lentamente durante el año cambiando horizontalmente 43 en el í eje norte-sur para compensar la inclinación de cambio de la ¡ radiación solar concentrada durante el año. | La Figura 23C ilustra un ejemplo del receptor 7 cón un arreglo apilado verticalmente de tubos receptores evacuados horizontales, dispuestos en un patrón lineal, usados ' como absorbedores de la radiación solar concentrada. La región absorbente del receptor 7 se puede posicionar como un de tubos receptores, cada uno con el eje central corriendo horizontalmente norte-sur. En otra modalidad, mostrada en relación a la Figura 23D, los tubos receptores múltiples se pueden arreglar en un patrón de zigzag de columnas verticales desplazadas. En este arreglo, el eje central de cada tubo del receptor y el tubo receptor vecino cercano puede í ser desplazado verticalmente por una distancia fija y también desplazado en la dirección este-oeste por una distancia fija. Por ejemplo, si los tubos receptores tienen diámetro exterior d, los tubos receptores pueden ser arreglados en una columna vertical desplazada en zigzag de manera que el eje central de los tubos receptores consecutivos son desplazados verticalmente por el sqrt d (2) y también desplazados en la dirección este-oeste por el sqrt d (2), de manera que la distancia entre cada eje de tubo receptor respectivo es 2d.

El efecto de este arreglo particular de los; tubos receptores es primero para obscurecer en parte una po::ción significativa de la superficie de cada segundo tubo qué no es normal para la radiación solar concentrada entrante y en segundo lugar para aumentar la proporción de la superficie de los tubos receptores que reciben la radiación solar concentrada entrante en un ángulo casi normal a la superficie de cada tubo respectivo. Puesto que la transmitancia de la superficie de vidrio externa de cada tubo es más alta para la radiación solar que es normal a la superficie, este i posicionamiento de los tubos del receptor puede mejorajr la transmitancia total de radiación solar concentrada dirigida a la región absorbente del receptor.

Almacenamiento de Energía Solar Térmica Concentrada En ciertas modalidades, proporcionar el aparato para el almacenamiento de energía aumenta el costo total de la fabricación del sistema total, pero potencialmente además incrementa la eficiencia de costo, permitiendo que el proceso de conversión solar ocurra por un período más allá del período de colección de energía solar. Puesto que uno o más receptores son centralizados, el intercambiador de calor y el aparato de almacenamiento de energía también pueden ser situados centralmente cerca o dentro de los receptores, en algunas j modalidades, para asegurar la transferencia de calor rápicto y eficiente. Cuando los materiales absorbentes se enfrían, por ejemplo después de la terminación del día solar o durante un día con la radiación solar directa reducidd, el calor almacenado se libera.

En ciertas modalidades, el sistema de energía solar incluye un aparato para almacenamiento térmico volumétrico de la energía solar concentrada en los receptores. En ciertas modalidades, el aparato para almacenamiento térmico i volumétrico incluye los materiales de almacenamiento de calor volumétricos, recipientes de almacenamiento para el material volumétrico, así como los intercambiadores de calor que proporcionan transferencia de calor a y desde el material de almacenamiento térmico volumétrico, así como el aislamiento usado para reducir la pérdida de calor. Los materiales usados en esta modalidad alternativa para el almacenamiento térmico volumétrico puede incluir, pero no limitar a, azufre líquido, sal fundida, aceites minerales, y concreto. El concreto, por ejemplo, es probablemente el costo más bajo de; éstos materiales de almacenamiento térmicos volumétricos. Mientras que el concreto convencional generalmente consiste de' una mezcla de un agregado, cemento Portland, agua, y aditivos, en ciertas modalidades el material de almacenamiento térmico i volumétrico consiste de concreto a alta temperatura, ¡ por í ejemplo, el MEYCO Fireshield 1350©, disponible de BAStf SE de Ludwigshafen, Alemania. El material de almacenamiento térmico volumétrico, en este ejemplo, puede ser hecho substituyendo el agregado usual por un material alternativo.

En algunas modalidades, el sistema de energía solar incluye un aparato para almacenamiento de cambio de fase de la energía solar concentrada por los receptores centralizados. Los intercambiadores de calor los recipientes de almacenamiento ' para materiales de cambio de fase, por eje†plo, pueden ser situados dentro o apenas en la parte posterior de los receptores y el aislamiento puede ser utilizado para reducir la pérdida de calor. Las sustancias usadas para el almacenamiento térmico volumétrico, por ejemplo, pueden incluir varias sales que forman eutécticos con otras sales y otros materiales que almacenan y liberan calor mediante fusión y solidificación, respectivamente. Ejemplos de 1 eistos materiales de cambios de fase incluyen NaCl, NaN03, KNÓ3, así como la combinación de ZnCl2 y KC1, y la combinación de MgCl y NaCl. : En ciertas modalidades, el sistema concentrador solar incluye un aparato para el almacenamiento de energía química de la energía solar concentrada en los receptares. Típicamente, los productos químicos proporcionan quej el almacenamiento de energía reaccione en la presencia de calor y catálisis. La reacción absorbe calor, y varios prqductos químicos son almacenados. Después del día solar, el c^lor almacenado puede ser liberado por una reacción inversa.

Un aparato del ejemplo para el almacenamiento ¡de la energía solar concentrada se ilustra en las Figuras 24A (que ilustra almacenamiento de calor) y 24B (que ilustra la liberación de calor), en donde un hidruro metálico (tal j como polvo de hidruro de magnesio (MgH2) ) , por ejemplo, se pueden utilizar para almacenar energía mediante disociación al metal base y gas de hidrógeno. El aparato incluye una cámara 142 que utiliza energía térmica para producir gas presurizado y una cámara de almacenamiento de gas 144. Un flujo de energíja de calor 141, proporcionada del receptor, se pasa a la cámara 142. La cámara 142, a su vez, pasa un flujo de gas presurizado 143 a la cámara de almacenamiento de gas 144. El receptor,' por ejemplo, puede contener una o más cámaras de reacción tál ¡como la cámara de reacción 142. La cámara de reacción 142, por ejemplo, se puede construir como un arreglo de tubejrías horizontales, cada uno llenado en parte con un polvo^ de hidruro metálico suspendido en un solvente tal como tolueno i junto con los catalizadores para la reacción. La cámara de reacción de reacción 142 está conectada con la cámara de gran almacenamiento 144 en donde el H2 disociado resultante^ se puede almacenar en la presión de disociación resultante.

Como es ilustrado adicionalmente en la Figura 24B, cuando el metal base se enfría después del día solar¡ (o durante un día con la radiación solar directa reducida) ,| el hidrógeno puede fluir de regreso de la cámara ! de almacenamiento 144 al metal base en la cámara de reacción ; 142 en donde el hidrógeno reacciona para reformar un hidruro metálico, liberando la energía térmica almacenada para aplicaciones después del día solar.

En ciertas modalidades, el almacenamiento se reparte en una serie de bloques de almacenamiento los bloques proporcionan almacenamiento térmico en de almacenamiento de calor volumétrico, almacenamiento de calor químico, o almacenamiento de energía de cambio de fase. El número de bloques de almacenamiento térmico usado actualmente, en algunas modalidades, puede ser variado dinámicamentje de acuerdo con la cantidad total de energía solar concentrada necesaria para ser almacenada. Puede haber medios, \ por ejemplo, para el transporte de calor entre ciertos de estos bloques, así como medios para el transporte de calor del sistema de colección solar a estos bloques y también medios para el transporte de calor de ciertos de estos bloques al sistema usando la energía solar concentrada. En el ¡caso I inicial de que nada de calor que es almacenado actualménte, por ejemplo, solamente un bloque de almacenamiento de calor puede ser activo. Bloques adicionales pueden ser activados En ciertas modalidades de este sistema de almacenamiento térmico dinámico, los bloques son configurados en uno o| más Generación de Energía Eléctrica En modalidades alternativas, el sistema concentrador solar incluye un bloque de energía que hace uso de los paneles fotovoltaicos que convierten la energía solar concentrada | para producir energía eléctrica.

En algunas modalidades, como es mostrado en la : igura 25A, el sistema de energía solar incluye un bloque de énérgía que hace uso el vapor calentado para impulsar una turbina de gas. En esta modalidad, las tuberías de vapor 176 corten a través del receptor 7, absorbiendo energía térmica, Las i tuberías de vapor 176 conducen a un generador de energía eléctrica de turbina de gas 145 que genera electricidad del flujo de gas presurizado a través de sus aspas de turbina. Aquí la expansión del volumen, debido al uso de la energía solar concentrada para hervir agua en un gran volumeb de vapor, se puede utilizar para convertir la energía en energía cinética para accionar el generador de la energía eléctrica de la turbina de gas 145. Después de accionar a i través del generador de la energía eléctrica de la turbina de gas 145, el vapor entra en una cámara de almacenamiento de1 gas de retorno 147 que, para esta aplicación, puede contiener opcionalmente una unidad de la torre de enfriamiento j que j permite que el vapor se condense nuevamente en agua. El vapor I j o agua se regresa nuevamente desde la cámara de almacenamiento : i de gas de regreso 147 a las tuberías de vapor 176 del receptor 7 y/u, opcionalmente, una unidad de almacenamiento de calor (no ilustrada) . La velocidad de flujo de regreso del vapor o agua de la cámara de almacenamiento de gas de regreso 14† al receptor 7 o unidad de almacenamiento de calor, por ejemplo, I se puede controlar por una válvula de control de flujo de i retorno 148. j En algunas modalidades, el sistema de energía solar incluye un bloque de energía que hace uso del gas de hidrpgeno presurizado, por ejemplo obtenido mediante calentamiento ele un hidruro metálico, para accionar una turbina de gas. La: Figura 25B se puede utilizar alternativamente para ilustrar el flujo de energía y gas con el bloque de energía. En resumen, la energía térmica 141 proporciona la disociación inducida por calor de hidruro metálico en el metal base y gas de hidrógeno presurizado, absorbiendo la energía térmica. El gas de hidrógeno se alimenta a través del generador eléctrico de la turbina de gas 145 y se recoge en la cámara de almacenamiento de retorno 147. Finalmente, el gas fluye nuevamente al i receptor 7, con la velocidad de flujo de regreso controlado por la válvula de control de flujo de retorno 148. de este ciclo de energía se detallan adicionalmente Dentro del receptor 7 está una cámara de reacción que consiste de un arreglo de las tuberías de vapor horizontales 176, llenadas, por ejemplo, con un hidruro metálico así ¡como catalizadores. El calentamiento solar concentrado (para la temperatura de disociación) del hidruro metálico (tal como hidruro de magnesio) en la cámara de reacción en el receptjor 7 resulta en dos productos de reacción: el producto del metal base y gas de hidrógeno H2 en la presión de disociación.

La expansión de volumen, de la liberación de un jgran volumen del producto de gas de hidrógeno H2, se puede utilizar para convertir la energía térmica en energía cinética para accionar la turbina de gas del generador de energía de la turbina de gas 145. La cámara de reacción se puede conectar por una o más tuberías con el generador de en¡ergia eléctrica de la turbina de gas 145. Tales turbinas, por ejemplo, pueden tener eficiencia de hasta 42% dependiendo del tamaño.

Después de conducir a través del generador de energía eléctrica de la turbina de gas 145, el hidrógeno entra en la cámara de almacenamiento de retorno 147 que también, por ejemplo, tiene una tubería (usada después de que la generación de energía solar ha terminado para el día) de regreso 'a la cámara de reacción de hidruro metálico 142.

El uso de una turbina de hidruro/hidrógeno metálicoj para la conversión de la energía térmica a energía eléctrica puede proporcionar eficiencia mejorada sobre un sistema de turbina de vapor, puesto que el diferencial de temperatura entre el estado enfriado y el estado calentado requerido para la disociación gaseosa puede ser considerablemente más grande en el sistema de conversión de energía de hidruro/hidrógeno metálica que un sistema de En algunas modalidades, el bloque de energía cierra el control de flujo de regreso 148 durante el período delj día solar cuando se genera energía térmica. Entonces, después del día solar, cuando el metal base de hidruro metálico en la cámara de reacción 142 se ha enfriado, la válvula de control de reflujo de retorno 148 se puede abrir para permitir que el hidrógeno fluya de regreso a la cámara de reacción 142. ! En algunas modalidades, una cámara de almacenamiento de ' I gas adicional 144 para el almacenamiento de la energía se agrega al bloque de energía, como es ilustrado en la Figura 25B. La energía térmica 141 proporciona la disasociación inducida por calor del hidruro metálico en el metal base | el gas de hidrógeno presurizado, absorbiendo energía térmica. Algo del gas de hidrógeno que resulta fluye al almacenamiento temporal proporcionado por la cámara de almacenamiento de gas adicional 144, y el resto del gas de hidrógeno alimenjta a través del generador eléctrico de la turbina de gas 145, recoge en la cámara de almacenamiento de retorno Finalmente, el gas fluye de regreso a la cámara de réacción 142. Después del día solar, el gas de hidrógeno almacenado en la cámara de almacenamiento temporal 144 puede fluir de regreso a la cámara de reacción 142, que reacciona con el metal base para formar otra vez hidruro metálico, liberando el calor que crea una presión de gas incrementada para conducir además el generador eléctrico de la turbina de gas 145.

Las plantas termoeléctricas solares concentradas pueden hacer uso de la radiación solar (por ejemplo, principalmente Í en el rango infrarrojo (IR)) para generar electricidad] en donde mientras que las plantas fotovoltaicas solares ,(FV) hacen uso la radiación solar principalmente en los rangos ,UV y VIS para generar electricidad.

En ciertas modalidades, el sistema de energía Solar incluye un aparato para la separación de la radiación Solar concentrada en el rango IR de la radiación solar en rangos UV y VIS, y el aparato para la generación termoeléctrica para cosechar la energía solar en el rango IR, también el aparato fotovoltaico para cosechar la energía solar en los rangos; UV y VIS.

Con el uso de las superficies de refracción 1 y/o reflectoras con capas ópticas, la radiación solar en eí rango IR se puede separar de la radiación solar en rangos UV y VIS.

En algunas modalidades, la separación del rango IR de! los i rangos UV y VIS se alcanza en concentradores primarios;. En otras modalidades, la separación del rango IR de los rangos UV y VIS se alcanza en los concentradores secundarios! En modalidades alternativas, los receptores separan la radiación solar en el rango IR de la radiación solar en los rangos UV y VIS. I i En el caso en donde la separación se hace en los receptores, cada uno de por lo menos dos (por ejemplo,; éste, i oeste) receptores se puede repartir en un par de subreceptjores A y B, uno para absorber principalmente el rango IR, y él jotro para absorber principalmente en los rangos UV y VIS. i Por ejemplo, la Figura 26 ilustra la radiacióni solar concentrada de los concentradores secundarios dirigidos al I receptor este 7, que se reparte en el subreceptor A 151, j y el subreceptor B 152, en una configuración del ejemplo, el Í subreceptor A 151 tiene una superficie óptica que refleja la radiación entrante principalmente en el IR, pero absorbe la radiación entrante principalmente en los rangos UV y j VIS, mientras que el subreceptor B 152 absorbe la radiación ' (por i ejemplo, principalmente en el rango UV y VIS) reflejada del subreceptor A 151. Alternativamente, el subreceptor A 151 se puede proporcionar con una superficie óptica que refleja la radiación entrante principalmente en los rangos UV y VIS ; pero absorbe la radiación entrante principalmente en los IR.

En este ejemplo, el subreceptor B 152 puede absorber | (por ejemplo, ) la radiación principalmente IR reflejada j del subreceptor A 151. | En algunas modalidades, el sistema de energía solar incluye los sistemas para la generación de energía eléctrica I así como un sistema para la distribución de la energía térmica i restante y residual para otro uso productivo. El ; uso productivo adicional de esta energía térmica puede incluir, en algunos ejemplos, fundición, calentamiento de edificios^ el mejoramiento de las reacciones químicas (por ejemplo, agua de : I calentamiento para mejorar la producción del hidrógeno1 por electrólisis), y generación adicional de la energía eléctjrica mediante ciclos térmicos con diferenciales de temperatura; más baja.

En ciertas modalidades, el sistema de energía solar incluye los sistemas para la generación de energía eléctrica en donde una porción de la electricidad se puede utilizar para la generación de la energía de hidrógeno por electrólisis. La energía térmica restante y/o residual, por ejemplo, sé puede utilizar en parte para agua de calentamiento para mejorar) esta producción de hidrógeno por electrólisis. | Un número de modalidades de la invención se j han descrito. Sin embargo, será entendido que varias modificaciones pueden ser hechas sin salir del espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, otras modalidades están i dentro del alcance de las reivindicaciones siguientes.

Claims

REIVINDICACIONES j

1. Un sistema concentrador solar caracterizado porque comprende: , unos o más concentradores primarios estacionarios colocados para recibir irradiación solar, cada uno de lino o ¦ I más concentradores primarios estacionarios incluye j una superficie óptica generalmente curvada capaz de reflejar irradiación solar como radiación solar concentrada primaria, la radiación solar concentrada primaria substancialipente refleja una posición próxima a una primera linea focal; ' uno o más concentradores de articulación secundarios, cada concentrador de articulación secundario colocado I generalmente sobre un concentrador primario estacionario respectivo de manera que una primera superficie óptica de !cada concentrador de articulación secundario es colocada próxima a la primera linea focal, la primera superficie óptica de cada concentrador de articulación secundario recibe la radiación i solar concentrada primaria reflejada por un concentrador primario estacionario respectivo y refleja la radiación solar concentrada primaria como radiación solar concentrada i secundaria; uno o más receptores centralizados pasivos configurados para absorber substancialmente la energía recibida como radiación solar concentrada secundaria reflejada por uno o! más concentradores de articulación secundarios, en donde uno o | más concentradores de articulación secundarios reflejan la radiación solar concentrada secundaria en una dirección substancialmente lateral hacia uno o más receptores centralizados pasivos; y j un sistema de seguimiento configurado para determinar una dirección en la primera linea focal y para ajusfar uno o más concentradores de articulación secundarios para corregir la dirección en la primera linea focal. '

2. El sistema de conformidad con la reivindicaúió'n 1, caracterizado porque además comprende: j una estructura extensible de la cual se suspenden uno o más concentradores de articulación secundarios; y i una estructura de soporte que soporta la estructura extensible, la estructura de soporte incluye una combinación de una o más subestructuras, cada subestructura tiene pojr lo menos una de las propiedades compresivas, de flexión, y tensión. !

3. El sistema de conformidad con la reivindicaci ;ónj 2, caracterizado porque la estructura extensible incluye uno o más cables de soporte.

4. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además un sistema de control de circuito abierto configurado para compensar efectos dinámicos ,us|ando I correcciones dinámicas a por lo menos uno de uno o j más concentradores de articulación secundarios y la estructura j extensible, en donde el sistema de control de bucle abierto hace correcciones dinámicas en por lo menos uno dé la i posición, orientación, y tensión. I

5. El sistema de conformidad con la reivindicacic-n 1, caracterizado porque por lo menos uno de uno o I más concentradores de articulación secundarios y uno o j más concentradores primarios estacionarios incluye una superficie óptica con un perfil de dientes de sierra. ^

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, i caracterizado porque por lo menos uno de uno o más concentradores de articulación secundarios y uno o j más concentradores primarios estacionarios incluye una superficie óptica con propiedades de refracción.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque uno o más receptores centralizados pasivos incluyen un primer receptor centralizado pasivo y un segundo receptor centralizado pasivo, i el primer receptor centralizado pasivo es colocado: en un primer extremo de uno o más concentradores primarios estacionarios, y j el segundo receptor centralizado pasivo es colocádó en un segundo extremo de uno o más concentradores primarios i estacionarios, el segundo extremo es opuesto al primer extremo. !

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque uno o más concentradores de articulación secundarios cada uno incluye una segunda superficie óptica; y I el ajuste de los concentradores secundariosj de articulación para corregir la dirección en la primera linea focal por el sistema de seguimiento incluye: i i ajustar cada uno de uno o más concentradores de articulación secundarios para orientar la primera superficie óptica para reflejar la radiación solar concentrada secundaria hacia el primer receptor centralizado pasivo durantej una primera parte de un día solar, y el ajuste de cada uno de uno o más de articulación concentradores secundarios para orientar la segunda superficie óptica para reflejar la radiación solar concentrada secundaria hacia el segundo receptor centralizado pasivo durante una segunda parte del día solar.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de seguimiento es configurado adicionalmente para determinar un desplazamiento estacionajl de la primera línea focal y para ajusfar uno o más concentradores de articulación secundarios para corregir el desplazamijento I estacional en la primera línea focal, en donde los ajustes de desplazamiento estacional incluyen por lo menos uno de: ajusfar cada uno de uno o más concentradores! de I articulación secundarios para reorientar la primera superficie I óptica para reflejar la radiación solar concentrada secundaria hacia un receptor centralizado pasivo respectivo, y ajustar cada uno o más receptores centralizados pasivos para reorientar hacia una dirección de la radiación solar concentrada secundaria que es reflejada desde un concentrador de articulación secundario respectivo. j í

10. El sistema de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el sistema de seguimiento es configurado adicionalmente para activar el movimiento de orientación a uno o i más concentradores de articulación secundarios para ajustar cada uno de uno o más concentradores de articulación secundarios para reorientar la primera superficie óptica, y | el movimiento de orientación incluye por lo menos un de desplazamiento de rotación y vertical. ¦

11. El sistema de conformidad con la reivindicacióiji 1, caracterizado porque uno o más concentradores de articulación secundarios incluyen medios para protección contra el clima inclemente.

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque uno o más receptores centralizados pasivos son colocados en una elevación substancialmente |más alta que uno o más concentradores de articulación secundarios. I

13. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque uno o más receptores centralizados pasivos se reparten en receptores sub-múltiples , cada sub- I receptor incluye medios para recibir una porción ; de la radiación solar concentrada secundaria que tiene una frecuencia en una amplitud distinta del espectro de frecuencia. j

14. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque uno o más concentradores de articulación secundarios son colocados para ser aproximadamente uniformes I en altura sobre uno o más concentradores primarios estacionarios. j

15. Un método para dirigir la radiación solar concentrada primaria en un sistema concentrador solar,| el método caracterizado porque comprende: I determinar, en un sistema de seguimiento, una dirección en una primera linea focal, ! i la primera linea focal que es una posición hacia la cual i la radiación solar concentrada primaria es reflejada por cada i uno de uno o más concentradores primarios estacionarios, uno o más concentradores primarios estacionarios que ¡son colocados para recibir la irradiación solar, 1 , cada uno de uno o más concentradores primarios estacionarios incluyen una superficie óptica generalmente curvada capaz de reflejar irradiación solar como radiación solar concentrada primaria; y ajusfar, en el sistema de seguimiento, uno o ¡más concentradores de articulación secundarios para corregir la dirección en la primera linea focal, ! cada uno de uno o más concentradores de articulación secundarios son colocados generalmente principalmente sobre un concentrador primario estacionario respectivo de que una primera superficie óptica de cada uno de más concentradores de articulación secundarios coincide substancialmente con la primera linea focal, i la primera superficie óptica de cada uno de uno más concentradores de articulación secundarios que reciben la radiación solar concentrada primaria reflejada porj un concentrador primario estacionario respectivo y que reflejan la radiación solar concentrada primaria como radiación ^olar concentrada secundaria, en donde los ajustes permiten a uno o más concentradores de articulación secundarios reflejar la radiación : sjolar concentrada primaria recibida de uno o más concentradores primarios estacionarios como radiación solar concentrada secundaria en una dirección substancialmente lateral hacial uno o más receptores centralizados pasivos, uno o más receptores centralizados pasivos están configurados para absorber substancialmente la energía recibida como radiación solar concentrada secundaria. !

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque uno o más concentradores de articulación secundarios son suspendidos de una estructura extensiblé, la estructura extensiblé es soportada por una estructura de soporte que incluye una combinación de una o más subestructuras, cada subestructura tiene por lo menos uña de las propiedades compresiva, flexible, y de tensión, el método además comprende: j compensar, en un sistema de control de bucle abierto, para los efectos dinámicos que utilizan correcciones dináijiicas a por lo menos uno de uno o más concentradores de articulación secundarios y la estructura extensiblé, en donde el sistema de control de bucle abierto hace correcciones dinámicas lo menos una de posición, orientación, y tensión. j

17. El método de conformidad con la reivindicaciónj 15, caracterizado porque uno o más receptores centralizados pasivos incluyen un primer receptor centralizado pasivo y un segundo receptor centralizado pasivo; 1 I el primer receptor centralizado pasivo es colocado1 eh un primer extremo de los concentradores primarios, y I el segundo receptor centralizado pasivo es colocádo en i un segundo extremo de los concentradores primarios, el segundo extremo es opuesto al primer extremo; y j i uno o más concentradores de articulación secundarios cada uno incluye una segunda superficie óptica, en donde el método además comprende: seguir, en el sistema de seguimiento, para ajustjari al desplazamiento estacional de la irradiación sola onde los ajustes de desplazamiento estacional incluyen p enos uno de : ajustar cada uno de uno o más concent de articulación secundarios para reorientar hacia un receptor í centralizado pasivo respectivo, y I ajustar cada uno de uno o más receptores centrali pasivos para reorientar hacia un concentrador de articulación secundario respectivo. ! 18. El método de conformidad con la reivindicación' 15, i caracterizado porque además comprende: | determinar, en el sistema de seguimiento, j un desplazamiento estacional de la primera linea focal; y \ ajustar uno o más concentradores de articulación secundarios para corregir el desplazamiento estacional en la primera linea focal, en donde los ajustes de desplazamipnto estacional incluyen por lo menos uno de: j ajustar cada uno de uno o más concentradores! de articulación secundarios para volver a orientar la primera j superficie óptica para reflejar la radiación solar concentrada secundaria hacia un receptor centralizado pasivo respectivo, y ajustar cada uno de uno o más receptores centralizados pasivos para reorientar hacia una dirección de la radiación i solar concentrada secundaria que es reflejada de | un concentrador de articulación secundario respectivo.

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19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el ajuste de cada uno de uno > oj más concentradores de primera superficie de activación a secundarios, en donde el movimiento de orientación incluye por lo menos uno de desplazamiento de rotación y vertical. ¦

20. El método de conformidad con la reivindicación^ 15, caracterizado porque ! uno o más concentradores de articulación secundario^ se posicionan en la orientación aproximadamente uniforme j con respecto a un primer eje, y j ajustar uno o más concentradores de articulación secundarios para que para corregir la dirección en la prinera linea focal incluye seguimiento de un movimiento de traslación de uno o más concentradores de articulación secundarios a I lo largo de aproximadamente el primer eje. ; i