MXPA01002338A - Montaje receptor de la energia solar. - Google Patents

Abstract

El receptor de la energia solar comprende un alojamiento aislante (2) al cual se fija un reflector enfriado (4) el cual es circular en un plano, un prisma (6), un receptor de temperatura baja (8) y un receptor de temperatura elevada (10). En el frente del receptor de temperatura baja (8) esta un filtro (12) el cual transmite la mayoria de la radiacion solar incidente, pero no la mayoria de la radiacion solar de. longitud de onda mas prolongada emitida desde el receptor (8). En el frente del receptor de temperatura elevada (10) esta un filtro (14) el cual opera de una manera similar al filtro (12) previniendo la transmision de la radiacion solar que tiene longitudes de onda correspondientes a la mayoria de la radiacion emitida del receptor (10). El recubrimiento del alojamiento entre el reflector y los receptores es un absorbedor de la radiacion perdida (16) enfriado. Los tubos de enfriamiento (18), mostrados sobre el extremo, llevan un fluido de trabajo y estan colocados entre el alojamiento (2) y los receptores (8, 10), el absorbedor (16) y el reflector (4). Sobre el fondo del montaje del receptor esta una abertura (20). Un absorbedor de la radiacion reflejada (26) descansa sobre un lado del reflector enfriado.

Description

MONTAJE RECEPTOR DE LA ENERGÍA SOLAR Campo de la Invención Esta invención se refiere a receptores solares y en particular a receptores solares para la colección de la radiación solar concentrada.

Antecedentes de la Invención Los receptores solares de la clase a la cual se refiere la invención son utilizados típicamente en conjunción con dispositivos de enfoque solar tales como reflectores parabólicos. Los mismos convierten la energía óptica de la radiación incidente en calor comúnmente para la producción de la electricidad por medio de las turbinas de gas y/o vapor o para impulsar o activar reactores químicos. La eficiencia de los receptores solares y los reactores a los cuales realizan el suministro, es reducida en al menos tres formas. Algo de la radiación la cual cae sobre el receptor es reflejada fuera del receptor. Algo de la energía es perdida por la conducción del calor Ref.127634 apartándose del receptor hacia la atmósfera circundante a través de las paredes del receptor y algo de energía es desechada a través de las pérdidas radioactivas. Las pérdidas de reflexión pueden ser minimizadas por el recubrimiento de la superficie radiada con una substancia de reflexión baja y que se adapta a la forma del receptor para provocar que la radiación sea reflejada muchas veces antes de dejar el receptor mientras que las pérdidas conductoras pueden ser minimizadas aislando el receptor. Las pérdidas las cuales es más difícil minimizar son las pérdidas por radiación. Estas son provocadas por las superficies calientes del receptor, siendo usualmente las superficies radiadas, que irradian la energía apartándose del receptor en la forma de radiación electromagnética. La energía radiada hacia afuera y las longitudes de onda a las cuales ocurren las pérdidas por radiación, ambas se incrementan con la temperatura. Las pérdidas por radiación son difíciles de controlar a causa de que la radiación solar tiene que introducirse al receptor para calentar el fluido de trabajo, y si la radiación puede introducirse al receptor, la misma también puede salir a través de la misma abertura. Los receptores solares conocidos emplean comúnmente dos métodos para reducir las pérdidas por la radiación. Uno de tales receptores conocidos utiliza un recubrimiento selectivo colocado sobre la porción radiada del receptor. Esto permite la radiación solar abajo de una cierta longitud de onda para que sea absorbida por el receptor y reflejar la radiación que tiene longitudes de onda más extensas o prolongadas. Las longitudes de onda reflejad s corresponden a aquellas las cuales conducen a pérdidas de la radiación más grandes. Este método es utilizado normalmente a temperaturas inferiores de aproximac.amente 400 °C. A temperaturas más elevadas, la longitud de onda de la radiación radiada es más corta y se superpone crecientemente con aquella de la radiación solar incidente. Por consiguiente, utilizando un recubrimiento selectivo para reducir las pérdidas por radiación a temperaturas más elevadas, conduce a una proporción más grande de la radiación solar que es reflejada, lo cual reduce la eficiencia máxima teórica del receptor. Un segundo método empleado por otros receptores conocidos los cuales operan a temperaturas más elevadas es diseñar los receptores para aprovechar la ventaja de la división del receptor. En tal arreglo es típico utilizar un receptor el cual es circular en su sección horizontal. El reborde fel receptor que tiene un número de receptores circulares que comprenden cada uno, una cavidad tubular en espiral enrollada, similar a aquella mostrada en US 4449514. La porción más interna del receptor consiste de un receptor similar a aquel descrito en EP 552732. Los receptores externos alrededor del resalte son calentados a una temperatura inferior por la radiación solar sobre el borde del foco de la radiación incidente la cual tiene una relación de la concentración relativamente baja. La porción de la temperatura elevada interna del receptor calienta el fluido de trabajo precalentado desde el centro del foco de la radiación incidente hasta una temperatura de aproximadamente 1300 °C. Por consiguiente solo la porción interna del receptor llega a estar lo suficientemente caliente para producir pérdidas por radiación significativas. Sin embargo, con los niveles de aislamiento al 80% de los valores máximos aceptables, y cuando se calientan los fluidos de trabajo hasta aproximadamente 1300 °C, este sistema todavía pierde aproximadamente 25% de la radiación solar de entrada por medio de pérdidas por radiación. Controlando la velocidad de flujo del fluido de trabado, los receptores usualmente operan con la temperatura de salida del fluido de trabajo que es aproximadamente constante sin importar el nivel de aislamiento. Por consiguiente la temperatura dentro del receptor también es constante y por lo tanto, las pérdidas por radiación son aproximadamente constantes cuando el receptor está en uso a cualquier nivel de aislamiento operativo. Esto significa que la energía perdida a través de las pérdidas por radiación a los niveles de aislamiento inferiores es una proporción más grande de la radiación de 5 entr=da. Cuando tanto energía es retirada por radiación del receptor cuando la misma cae sobre el receptor, la eficiencia se aproxima a cero. Estas pérdidas pueden ser reducidas parcialmente utilizando relaciones de concentración elevada de la 10 radiación solar las cuales permiten el uso de un receptor más pequeño para un nivel de salida de la potencia dado. Sin embargo, existe un límite superior a las relaciones de la concentración factibles, y por lo tanto, las temperaturas de operación máximas a niveles de aislamiento 15 inferiores. La presente invención mejora la eficiencia del receptor reduciendo las pérdidas por radiación a todos los niveles del aislamiento. De acuerdo con la presente invención, un montaje 20 receptor de energía solar comprende: un cuerpo del receptor que tiene al menos dos regiones formadas en el mismo para la aceptación de la radiación solar; medios para separar la radiación incidente sobre el montaje del receptor en al menos dos bandas de longitudes de onda de modo que una 25 banda diferente de la radiación sea incidente sobre cada ^^^|^¡j^^^ región; y un medio asociado con al menos una de las regiones para prevenir substancialmente que las longitudes de onda de radiación electromagnética más extensas que aquellas incidentes sobre la región, dejen la región. Preferentemente cada una de las regiones tiene un medio asociado para prevenir substancialmente que las longitudes de onda de la radiación electromagnética más extensas o prolongadas que aquellas incidentes sobre la región, dejen la región. Preferentemente, el o cada uno de los medios para prevenir substancialmente que las longitudes de onda más extensas o prolongadas que aquellas incidentes sobre la región dejen la región, comprenden un filtro. El filtro puede ser lineal, cóncavo o convexo. Se puede apreciar que puede existir un espacio entre la superficie sobre la cual la radiación está incidiendo y los medios para prevenir la radiación. Esto puede ser ventajoso porque se reduce la concentración de la radiación que pasa a través de los medios para prevenir la radiación. Aunque existen varios medios para dispersar la radiación solar para que diferentes bandas de longitud de onda diferente caigan sobre cada receptor, los medios preferidos, descritos con detalle posteriormente, comprenden hacer pasar la radiación a través de un prisma y/o reflejarla desde una rejilla de reflexión. La dispersión de la radiación se puede llevar a cabo en el propio montaje del receptor o por medios de colección primaria los cuales pueden ser una bandeja parabólica, antena parabólica o un campo de helióstato. En un ejemplo preferido, un receptor o grupo de receptores separados está asociado con cada una de las regiones. Alternativamente, un solo receptor que comprende un número de secciones de recepción puede ser provisto de tal modo que las diferentes bandas de longitud de onda de la radiación estén incidiendo sobre las diferentes secciones del receptor. Se prefiere que el montaje del receptor comprenda al menos dos receptores. Estos receptores están diseñados para operar a diferentes temperaturas. En un montaje del receptor que tiene dos receptores, la radiación de longitud de onda más extensa o prolongada está dirigida para que sea incidente sobre un receptor de temperatura baja y la radiación de longitud de onda más corta dirigida sea incidente sobre un receptor de temperatura elevada. El receptor de la temperatura baja emite radiación la cual es de una longitud de onda más prolongada que la radiación incidente sobre la misma. La porción más grande de esta radiación emitida es preferentemente de longitud de onda más extensa o prolongada que la mayoría de la radiación solar de longitud de onda extensa o prolongada la cual está incidiendo sobre el receptor. Por lo tanto, en las modalidades preferidas, un filtro es colocado sobre la abertura en el receptor de temperatura baja. Este filtro permite que la radiación incidente pase a través de la misma pero no permite el paso de la radiación de longitud de onda más extensa o prolongada emitida desde el receptor. Por consiguiente, la radiación emitida por el receptor es retenida dentro del montaje del receptor debido a la absorción o reflejo de esta radiación por el filtro. El receptor de temperatura elevada de tal modalidad opera de una manera similar. La radiación solar de longitud de onda corta es dirigida para que sea incidente sobre el receptor de temperatura elevada. La temperatura más elevada de este receptor ocasiona emisiones de radiación de longitud de onda más corta que el receptor de la temperatura baja. Sin embargo, estas emisiones son de una longitud de onda más prolongada que la radiación incidente. Por lo tanto, de una manera similar al receptor de la temperatura baja, el uso de un filtro en conjunción con el receptor de la temperatura elevada permite el paso de la radiación solar de longitud de onda corta pero no la radiación emitida de longitud de onda más larga. Tal filtro utilizado sobre el receptor de temperatura elevada preferentemente no transmite longitudes de onda las cuales sean ~an largas como aquellas transmitidas por el receptor de la temperatura baja. Opcionalmente, solo uno o ninguno en total de los receptores tiene un filtro asociado. 5 Un número de modalidades será descrito ahora a manera de ejemplo y con referencia a los siguientes dibujos en donde: La Figura 1 es una vista en elevación de una sección de una primera modalidad de un montaje receptor de 10 acuerdo con la invención. La Figura 2 es una vista en perspectiva del prisma utilizado en un montaje del receptor similar a aquel de la Figura 1. La Figura 3 es una elevación lateral de una 15 segunda modalidad de un montaje del receptor de acuerdo con la invención. La Figura 4 es una elevación lateral de una sección de una tercera modalidad de un montaje del receptor de acuerdo con la invención. 20 La Figura 5 es una vista en perspectiva del dispersador del compuesto utilizado en el montaje del receptor de la Figura 4. La Figura 6 es una elevación en sección de un montaje del receptor de acuerdo con una cuarta modalidad de 25 la invención. ^^^^^fe^S^^^^^í La Figura 7 es una elevación en sección de una variación del montaje del receptor de la Figura 6. La Figura 8 es una elevación en sección de una quinta modalidad de un montaje del receptor de acuerdo con la invención. La Figura 9 es una vista en sección transversal de ura sexta modalidad de un montaje del receptor de acuerdo con la invención. La Figura 10 es una vista en sección transversal de una variación del montaje del receptor de la Figura 9. La Figura 11 es una vista en sección transversal de una séptima modalidad de un montaje del receptor de acuerdo con la invención. La Figura 12 es una vista en sección transversal de las variaciones del montaje del receptor de la Figura 8. La Figura 13 es una vista en sección transversal de una modalidad adicional de un montaje del receptor de acuerdo con la invención. La Figura 14 es una vista en sección transversal de una modalidad adicional de un montaje del receptor.

Descripción Detallada de la Invención Una primera modalidad de un montaje del receptor de conformidad con la invención es mostrada en la Figura 1.

La misma comprende un alojamiento aislante 2 al cual está fijado un reflector enfriado 4 el cual es circular en un plano, un prisma 6, un receptor de temperatura baja 8 y un receptor de temperatura elevada 10. En frente del receptor de temperatura baja 8 está un filtro 12 el cual transmite la mayoría de la radiación solar incidente, pero no la mayoría de la radiación solar de longitud de onda más larga emitioa desde el receptor 8. En frente del receptor 10 de temperatura elevada está un filtro 14 el cual opera de una manera similar al filtro 12 previniendo la transmisión de la radiación solar que tiene una longitud de onda correspondientes a la mayoría de la radiación emitida desde el receptor 10. Uno u otro de los filtros 12, 14 puede ser omitido. Recubriendo el alojamiento entre el reflector y los receptores está un absorbedor 16 de la radiación perdida por enfriamiento. Los tubos de enfriamiento 18, mostrados con la punta de frente, llevan un fluido de trabajo y están localizados entre el alojamiento 2 y los receptDres 8, 10, el absorbedor 16 y el reflector 4. Sobre la parte inferior del montaje del receptor está la abertura 20. Un absorbedor 26 de la radiación reflejada se conecta a un lado del reflector enfriado. Durante la operación, la radiación solar concentrada 28 se introduce al receptor a través de la abertu.ra 20. Si la radiación es reflejada desde una antena parabólica reflectora, es típico que la radiación se introduzca al receptor dentro de un cono que tiene un ángulo de aproximadamente 90°. La radiación solar concentrada se refleja desde el reflector o colimador 4 el cual produce un haz de radiación concentrada 30 substancialmente paralelo. Este haz choca sobre el prisma 6 el cual dispersa la luz por la longitud de onda. Las longitudes de onda más cortas son desviadas al grado más grande ocasionando los rayos 22 como se muestra en la Figura 1, los cuales caen sobre el receptor de temperatura elevada 10. Las longitudes de onda más largas son desviadas a un grado menor y producen los rayos 24 los cuales caen sobre el receptor de temperatura baja 8. La radiación la cual cae entre los receptores 8, 10 es reflejada hacia los receptores 8, 10 por un reflector 38 el cual es mostrado en la Figura 1 como el que tiene una sección transversal circular. El receptor de temperatura baja 8 emite radiación a longitudes de onda las cuales son preferentemente más largas que aquellas de la radiación en los rayos 24, los cuales caen sobre el receptor de temperatura baja 8. El filtro de temperatura baja 12 está construido para transmitir las longitudes de onda más largas de la radiación solar 24 que inciden sobre el receptor y absorben o reflejan las longitudes de onda más largas de la radiación las cuales forman la mayoría de la radiación la cual es emitida como emisiones radiantes desde el receptor 8. El fluido de trabajo es calentado parcialmente en el receptor de temperatura baja 8, luego se hace pasar al receptor de temperatura elevada 10. Luego el mismo es calentado por la radiación solar de longitud de onda más corta de los rayos 22. Debido a su temperatura más elevada, las emisiones radiantes desde este receptor 10 son a longitudes de onda más cortas que aquellas del receptor de temperatura baja 8. Sin embargo, la mayoría de la radiación la cual cae sobre el receptor de la temperatura elevada 10 es de longitud de onda más corta que la radiación emitida desde el receptor de temperatura elevada 10. Por consiguiente el filtro 14 está construido para permitir el paso de la radiación solar 22 que incide sobre este receptor pero refleja o absorbe la radiación emitida desde este receptor la cual está a longitudes de onda más largas. Los filtros 12 y 14 podrían ser reemplazados o cumplimentados con un recubrimiento selectivo sobre la superficie del receptor que los mismos cubren para mejorar las cualidades de absorción del receptor. Por consiguiente permitiendo solamente la radiación solar de longitudes de onda más cortas que aquellas emitidas por el receptor respectivo para que caigan sobre el receptor, la radiación emitida se puede prevenir que deje el receptor utilizando los filtros que eliminan las pérdidas por radiación. El absorbedor 16 de la radiación perdida, el reflector enfriado 4 y el absorbedor de la radiación reflejada 26 recibe el fluido de trabajo frío y actúa para calentar el fluido ligeramente hacia arriba. El absorbedor de la radiación perdida 16 colecta la radiación solar la cual no cae directamente sobre el receptor. Esta puede ser la re.diación reflejada internamente desde el prisma 6 o la radiación la cual no se ha hecho completamente paralela por el colimador 4. Esta radiación podrá entonces desviarse hacia el prisma 6 y los receptores 8, 10 o caer sobre el receptor erróneo y puede ser retirada por reflexión. El absorbedor 26 de la radiación reflejada, colecta la radiación la cual es reflejada desde el prisma 6 como los rayos 32. Los receptores 8, 10 tienen preferentemente una forma cónica para minimizar la reflexión de la radiación solar desde los receptores respectivos asegurando que sea reflejada muchas veces dentro de cada receptor antes que lo deje. El montaje del receptor puede producir temperaturas de 1300 °C en el fluido de trabajo. Para lograr esta temperatura, la superficie radiada del receptor 10 de» temperatura elevada puede alcanzar temperaturas de aproximadamente 2000K y el receptor de la temperatura baja 8 puede alcanzar temperaturas de aproximadamente 1000K. Si el filtro de la temperatura elevada 14 transmite longitudes de onda de 800 nm y más cortas, entonces más del 95% de la energía emitida desde la superficie del receptor 10 a 2000K, suponiendo que se comporta como un cuerpo negro, será retenida dentro del montaje del receptor debido al filtro que absorbe o refleja esta radiación de longitud de onda más larga. La radiación solar de longitudes de onda más cortas que 800 nm se hace entonces que caiga sobre el receptor de la temperatura elevada 10. Las longitudes de onda más prolongadas que 800 nm caen sobre el receptor 8 de temperatura baja. La vasta mayoría de la radiación solar es de una longitud de onda más corta que 2500 nm, de modo que el filtro de temperatura baja sea seleccionado preferentemente para absorber las longitudes de onda más prolongadas que 2500 nm. A 1000K, aproximadamente 25 % de la energía emitida desde el receptor de temperatura baja 8, tiene longitudes de onda más cortas que 2500 nm. Sin embargo, la energía total emitida a 1000K utilizando la teoría del cuerpo negro, es menor que 10% de aquella emitida a 2000K. Por consiguiente el 25 % de la radiación emitida a 1000K no es altamente significativa.

Aproximadamente la mitad de la energía llevada por la radiación solar entre las longitudes de onda de 850 y 950 nm es absorbida por la atmósfera. Por consiguiente la división entre los receptores de temperatura baja y elevada puede ser colocada entre estas longitudes de onda. Una energía menor será perdida por el reflector 38 para aproximadamente un incremento de 1-2% en las pérdidas por radiación en el receptor de temperatura elevada. Debido a las imperfecciones en el reflector primario, no es posible para el foco de la radiación solar que sea un foco puntual como se muestra en la Figura 1. En lugar de esto, en la práctica, el mismo siempre será un foco plano. Un foco plano no produce una radiación completamente paralela cuando se refleja desde el colimador 4. Sin embargo si el colimador 4 y el montaje del receptor son grandes en relación con el plano focal, el foco del plano se comporta aproximadamente semejante a un foco puntual. Por supuesto que es posible utilizar más de dos receptores que operan cada uno a diferentes temperaturas. El prisma dispersa la radiación solar casi infinitamente, de modo que se puede utilizar cualquier número práctico de receptores. En este caso cada receptor podría operar a una temperatura entre las temperaturas operativas de los dos receptores localizados ya sea a un lado del mismo, y recibir la radiación la cual es de una longitud de onda más corta que el mismo emite. La distribución de las longitudes de onda de la radiación solar se altera con la altitud del sol en el cielo. Esto es a causa de que mientras más abajo esté el sol en el cielo, más atmósfera debe pasar a través de él. Esto conduce a una longitud de onda más prolongada de la radiación solar que coincide con la intensidad máxima. Cuando el sol está directamente sobre la cabeza, la intensidad máxima está a aproximadamente 480 nm. Cuando la altitud del sol cambia, la proporción de la energía solar la cual está incidiendo sobre cada receptor también cambia. Por ejemplo, cuando el sol está sobre el horizonte, la cantidad de radiación de longitud de onda corta expresada como una proporción de la radiación solar total es más pequeña que aquella de la radiación de longitud de onda larga. Por lo tanto, la velocidad de flujo del fluido de trabajo a través de cada receptor con relación a los otros receptores es capaz de hacerse variar para que el fluido de trabajo alcance una temperatura de salida constante. Como una aproximación, mientras más abajo esté el sol en el cielo, más tiempo el fluido de trabajo debe consumirse en los receptores de temperatura elevada comparado con el tiempo que el mismo consume en los receptores de temperatura baja. Por consiguiente, para permitir que el fluido de trabajo se introduzca al montaje del receptor cuando el mismo sale del montaje del receptor, se debe hacer variar el volumen disponible para el fluido de traba; o en al menos alguno de los receptores de diferente temperatura. Para controlar la velocidad de flujo del fluido de trabajo a través de cada receptor, un dispositivo debe ser utilizado para medir la distribución de la intensidad de las longitudes de onda dentro de la radiación solar concentrada de entrada. El volumen del espacio dentro de cada receptor para el fluido de trabajo puede ser fijado si los fluidos de trabajo de temperatura alta y baja pueden se mantenidos separados. Los fluidos de trabajo pueden fluir entonces a diferentes velocidades a través de cada receptor. La velocidad de flujo depende de las proporciones de la radiación solar llevada en cada longitud de onda la cual es determinada por la altitud del sol en el cielo. Cada fluido de trabajo separado es calentado en su receptor respectivo hasta su temperatura operativa máxima. Los fluidos de trabajo pueden ser almacenados entonces en un tanque intermedio a la temperatura operativa máxima de cada receptor, el receptor más caliente extrae su fluido de trabajo "frío" desde el tanque el cual contiene el fluido de trabajo "caliente" del receptor el cual opera a la segunda temperatura más caliente. En este caso el mismo fluido de trabajo se hace pasar a través de cada receptor. Los fluidos de trabajo para cada receptor también pueden ser mantenidos separados permanentemente permitiéndoles que se hagan de diferentes substancias con diferentes capacidad de calor, densidades y puntos de fusión y ebullición. Los fluidos de trabajo separados requieren un almacenamiento a causa de que los mismos son calentados a diferentes velocidades. Una proporción más grande del fluido de trabajo de temperatura elevada es producido cuando la altitud del sol es elevada a causa de que una proporción más grande de la radiación solar es de longitud de onda más corta. En donde se utilicen fluidos de trabajo diferentes, o se provean diferentes medios para el uso de la energía, cada fluido de trabajo diferente o semejante puede ser utilizado en una o más secciones del receptor. Con los niveles bajos de la radiación ultravioleta de longitud de onda corta disponibles cuando el sol está a altitudes bajas, es deseable colectar tanto de esta radiación como sea posible para mantener el tiempo el cual consume el fluido de trabajo en el receptor de la temperatura elevada tan breve como sea posible. La mayoría de los espejos de reflexión solar primaria están hechos de vidrio de alta transmisividad con respecto a la radiación solar, empotrados o haciendo contacto a tope con un respaldo de plata. Sin embargo, entre 300 nm y 350 nm la reflexividad de la plata es baja y la radiación entre estas longitudes de onda es perdida usualmente. Esta radiación puede ser reflejada si los vidrios que tienen el respaldo de plata son diseñados para reflejar la radiación de longitud de onda corta, abajo de 400 nm por ejemplo. Los filtros transmiten las longitudes de onda de la radiación solar incidente para el receptor respectivo y ya sea absorben o reflejan longitudes de onda más largas las cuales son emitidas por el receptor. Los filtros absorbedores tienen la ventaja de que cualquier radiación perdida la cual cae sobre el filtro, que tiene longitudes de onda más largas que están propuestas para que caigan sobre este filtro, serán absorbidas y no perdidas. Aunque es posible utilizar un filtro de reflexión el cual podría reflejar la radiación solar de longitud de onda larga, esto podría conducir a la pérdida de la radiación desde el receptor. Los filtros de reflexión tienen sin embargo una ventaja la cual es descrita posteriormente. En las modalidades ilustradas, la forma del filtro es elegida para que sea aproximadamente cónica. Esto tiene el efecto de incrementar la transmisión de la radiación solar asegurando que los rayos de entrada sean reflejados al menos dos veces dentro del receptor antes de que se refleje sobre el filtro respectivo. Las ventanas de varias formas las cuales minimizan la reflexión para los receptores solares y los reactores receptores ya son conocidas. Los filtros, especialmente los filtros absorbedores, son calentados por la radiación la cual los mismos absorben, y pueden ser enfriados para prevenir que los mismos se sobrecalienten. El enfriamiento se puede llevar a cabo haciendo pasar un fluido sobre el filtro el cual es calentado por el filtro caliente. Este fluido puede ser utilizado como el fluido de trabajo para el o para cada receptor, o puede ser pasado a través del fluido de trabajo antes que el mismo sea calentado en el montaje receptor. Esto asegura que la energía calorífica absorbida por los filtros sea utilizada para calentar el fluido de trabajo y no es perdida. Los diferentes fluidos de enfriamiento pueden estar asociados con los diferentes filtros o ventanas. En este caso, se prefiere que los fluidos de enfriamiento sean utilizados para calentar el fluido de trabajo más frío, por lo cual se asegura que los filtros o ventanas estén tan fríos como sea posible. El fluido utilizado para enfriar cada filtro es preferentemente transparente con respecto a las longitudes de onda de la radiación solar las cuales están propuestas para caer sobre el receptor el cual cubre al filtro. El fluido también podría ser diseñado para absorber las longitudes de onda de la radiación emitida por el receptor el cual cubre el filtro por lo cual se cumplimenta el filtro. Para mantener el fluido de enfriamiento del filtro en contacto con el filtro, un segundo filtro o ventana de forma similar al primer filtro podría ser colocado por un lado del primer filtro, y el fluido de enfriamiento se hace pasar entre el filtro y la ventana. Si una combinación de filtro y ventana es utilizada, es preferible colocar la ventana más cercana a la pared del receptor y el filtro alejado. Esto es a causa de que una ventana de cuarzo transparente puede operar a temperaturas más elevadas que el filtro y además, la ventana de cuarzo protege al filtro de las temperaturas elevadas del receptor. El espacio entre la pared del receptor y la ventana de cuarzo interna podría ser un vacío o alternativamente, llenado con un fluido transparente. El uso de un vacío o fluido transparente también puede ser apropiado entre la pared del receptor y el filtro en donde ninguna ventana es provista. Si el espacio es llenado con el fluido y la pared del receptor está más caliente que la temperatura operativa máxima de la ventana de cuarzo, entonces el calor es conducido desde la pared del receptor hasta la ventana de cuarzo y transferida al fluido el cual a su vez enfría el filtro. Un filtro de reflexión no absorbe tanta energía como un filtro absorbedor de modo que no llegará a estar tan caliente. El fluido de trabajo utilizado para llevar la energía solar desde el receptor hasta la turbina puede tener una temperatura elevada la cual podría ser de 1000 °C arriba de su temperatura fría. La temperatura fría puede ser de 250 °C por ejemplo. La temperatura operativa máxima de los filtros puede ser de 400 °C. El fluido utilizado para enfriar los filtros no puede ser cualquiera que enfríe más que 250 °C y ninguno que caliente más que 400 °C. Por consiguiente, el calor absorbido por el fluido de enfriamiento del filtro no puede incrementar la temperatura en más de 150 °C. Esto a su vez no puede elevar la temperatura del fluido de trabajo en más de 150 °C. Suponiendo que la capacidad calorífica del fluido de trabajo es independiente de la temperatura, y que la velocidad de flujo del fluido de trabajo que se introduce al montaje del receptor es igual a la velocidad de salida, no má.3 del 15% de la energía total absorbida por el fluido de trabajo puede ser absorbida por los filtros. Por consiguiente, los filtros que reflejan la radiación, los cuales requieren un enfriamiento menor que los filtros absorbedores, permitirán que se utilicen temperaturas del fluido de trabajo máximas más elevadas. Los filtros de reflexión también son más adecuados para la operación cuando el sol está abajo en el cielo. La intensidad máxima de la radiación solar ocurre a longitudes de onda más prolongadas cuando el sol está abajo en el cielo y por lo tanto el fluido de trabajo debe consumir un tiempo más prolongado en el receptor de temperatura elevada para alcanzar la temperatura de salida deseada. Con el fluido de trabajo que consume un tiempo más prolongado en el receptor de temperatura elevada, una proporción mayor de la energía absorbida por cada unidad del fluido de trabajo es retirada por radiación. Si esta energía fuera absorbida por un filtro, el mismo podría requerir una cantidad considerable de enfriamiento. Esto podría significar que una proporción mayor de la energía total absorbida por el fluido de trabajo podría venir del filtro, y la elevación de la temperatura en el fluido de trabajo a partir del fluido de enfriamiento del filtro puede ser muy bien de más del 15% de la elevación de la temperatura total. Otra alternativa es colocar un filtro absorbente enfriado en la parte del frente de un filtro de reflexión. Aquí la radiación perdida calienta el filtro absorbente enfriado y es reclamada por el calentamiento del fluido de trabajo, y el filtro reflejante refleja hacia atrás las emisiones radiantes desde el receptor. Una tercera ventana transparente podría ser colocada en la parte del frente de los dos filtros para mantener al fluido de enfriamiento del filtro en contacto con el filtro de absorción. El fluido de enfriamiento del filtro se podría hacer pasar entre los filtros de reflexión y de absorción. Otras configuraciones de ventanas y filtros también pueden ser utilizadas. El prisma 6 como se mostró en la Figura 1 podría ser reemplazado por un prisma circular 34 como es mostrado en la Figura 2. El centro de este prisma (punto 36) está arriba del eje central del reflector 4. El prisma circular está diseñado para producir un espectro con forma de disco con las longitudes de onda más cortas que están siendo dirigidas hacia el exterior y las longitudes de onda más largas al interior. Los receptores podrían formar entonces círculos concéntricos con los receptores más calientes sobre el lado externo y los receptores más fríos sobre el lado interno. Para evitar que la luz blanca sea producida por el prisma 34 en el centro del espectro, los receptores tienen que se colocados apartándose del prisma 34. Esto significa que el montaje del receptor tiene que ser grande. El espectro producido también será más ancho que la luz paralela incidente sobre el prisma. Esto reduce la relación de la concentración de la radiación solar por lo cual hace más difícil lograr temperaturas elevadas' en el fluido de trabajo. La anchura del espectro disperso puede ser reducida utilizando muchos prismas a través del haz de la radiación solar paralela, cada prisma estando colocado para interceptar una parte diferente del haz. Los prismas también estén colocados para situar los espectros los cuales los mismos producen sobre las mismas áreas del montaje del receptor. Una modalidad de acuerdo con este diseño es mostrada en la Figura 3. En esta modalidad el alojamiento 2, el reflector enfriado 4, y el absorbedor de la radiación perdida permanecen idénticos. Una serie de prismas 40, 42, 44 y 46 cruzan el alojamiento 2 en la ruta de la radiación paralela. Los receptores 50a, 50b, 50c, 50d y los filtros 48a, 48b, 48c, 48d están colocados sobre un lado del alojamiento 2. El receptor 50a está diseñado para operar a la temperatura más elevada y la radiación solar de longitud de onda más corta es dirigida para que sea incidente sobre el receptor 50a por los prismas 40, 42, 44 y 46. Durante la operación, la radiación solar concentrada cae sobre el reflector 4, el cual es enfriado por el fluido de trabajo frío de entrada. El fluido de trabajo enfría entonces el absorbedor de la radiación y los receptores. El reflector 4 o el colimador producen rayos paralelos 52, 54, 56 y 58. Los rayos 52 caen sobre el prisma 40 el cual es el refractor más débil. La radiación dispersada cae sobre los receptores. Los rayos 54 caen sobre el prisma 42 el cual es un refractor ligeramente más fuerte que el prisma 40. Esta radiación dispersada también cae sobre los receptores. El prisma 40 está más alejado de los receptores que el prisma 42. Sin embargo, cuando el prisma 40 es un refractor más débil que el prisma 42, el espectro producido en los receptores por el prisma 40 es el mismo que aquel producido en los receptores por el prisma 42. Los rayos de radiación 56 y 58 caen sobre los prismas 44 y 46. El prisma 44 es un refractor más fuerte y está colocado más cercano a los receptores que el prisma 42, el prisma 46 es el refractor más fuerte y está colocado más cercano a los receptores. Por consiguiente, el mismo espectro de anchura es producido por cada prisma, y todos los espectros se superponen por lo cual se concentra la radiación. El espectro producido a través de los receptores está formado de los espectros de dispersión superpuestos creados por muchos prismas que conducen a que se incrementa la relación de la concentración de la radiación solar. Los receptores operan de la misma manera que en la primera modalidad.

El espectro disperso de cada prisma cae sobre los receptores desde un ángulo diferente de modo que la anchura del espectro perpendicular a los rayos sea más estrecho para el prisma 40 el cual cae sobre los receptores desde un ángulo un poco más profundo que la anchura del espectro perpendicular a los rayos del prisma 42. Para permitir este efecto y todavía producir espectros que se superpongan exactamente, puede ser deseable para cada prisma tener un índice de refracción ligeramente diferente. Los rayos reflejados desde el prisma son colectados por el absorbedor 16 de la radiación perdida. Los prismas son arreglados de modo que los rayos los cuales caen eobre ellos tengan un ángulo de incidencia de menos de aproximadamente 40°. La reflexión desde una interfase del vidrie con el aire es aproximadamente constante a 5% hasta los ángulos de incidencia de alrededor de 40°. Los recubrimientos antirreflejantes pueden ser utilizados para reducir esta reflexión. El prisma 46 refracta la radiación a un grado más grande. Cuando la radiación pasa a través de la primera cara del prisma, la misma es desviada y puede conducir a la radiación que es reflejada fuera de la cara trasera. Para prevenir esto, ya sea la cara trasera del prisma se hace para que tenga una pendiente como es mostrada por la línea continua, o el prisma completo se hace más grande como es mostrado porcia línea interrumpida. Los prismas más pequeños producen una relación de la ccncentración de la radiación solar más elevada y por consiguiente permiten que los receptores estén más cercanos a los prismas. Para acomodar más prismas en el haz de radiación paralela del mismo tamaño, los prismas deben ser más pequeños. Muchos prismas que producen espectros de superposición estrechos darán una relación de la concentración de la radiación solar más elevada que pocos prismas que producen espectros de superposición más amplios. En la modalidad mostrada en la Figura 3, los prismas son largos y rectos. Los mismos podrían ser reemplazados sin embargo con prismas circulares similares a aquellos en la Figura 2. Si tal alternativa fue utilizada, un prisma similar a 34 podría estar en el centro del montaje del receptor y puede ser el refractor más fuerte. El mismo también podría estar colocado más cercano al receptor. Los prismas más débiles podrían tener una forma más toroidal con un orificio en la parte media. Por ejemplo el prisma inmediatamente abajo de uno central podría tener un orificio en su centro igual al diámetro externo del refractor del prisma central superior. El prisma abajo de uno superior también podría ser un refractor ligeramente más débil que uno de arriba y estar colocado alejado del receptor. El siguiente prisma descendente podría tener un orificio central en el mismo, igual al diámetro externo del prisma arriba de él, y ser un refractor más débil y colocado alejado del receptor que uno inmediatamente arriba de él. El espectro de superposición producido por estos prismas anulares podría ser un disco en la parte superior del montaje del receptor. El receptor más caliente podría recibir la radiación de la longitud de onda más corta desplazada por los prismas hasta el lado externo del disco. El reflector primario se puede hacer para producir un anillo focal como se describió en una última modalidad, con la luz de un lado del disco que es reflejada hasta el lado opuesto del receptor. Este puede ser utilizado en cualquiera de las modalidades las cuales producen un espectro dispersado sobre un área circular con la radiación de la longitud de onda corta en el lado externo. El anillo permite que los medios de división o separación de la luz coloquen la radiación de la longitud de onda más corta en el centro del montaje receptor, incrementando así la relación de la concentración sobre el receptor de temperatura elevada, reduciendo su radio desde el centro del receptor. El anillo focal también puede ser producido haciendo que la luz desde un lado del disco caiga sobre el mismo lado del receptor, y por lo tanto puede ser utilizado para producir un espectro similar. Una tercera modalidad elimina la necesidad de un reflector para dar una radiación paralela, colocando los prismas en la ruta de la radiación solar concentrada cuando la m.Lsma está convergiendo antes de que alcance el foco.

Esta modalidad es mostrada en la Figura 4. En la tercera modalidad, una sección de un lado del montaje del receptor circular es mostrada en la Figura 4. La misma comprende un alojamiento aislado 70 que contiene un absorbedor de la radiación perdida 72, y una serie de receptores y filtros 74. Fijado en cualquier extremo del alojamiento está un dispersador del compuesto (CD) 76. En tres dimensiones el CD está conformado como se ilustra en la Figura 5, con el plano 78 que muestra la sección tomada en la Figura 4. El CD está hecho de un material el cual transmite la radiación solar y tiene un número de muescas circuiferenciales cortadas en el mismo. Las muescas son de tal forma que el CD forma una serie de prismas los cuales se incrementan en la fuerza de refracción desde el lado externo hacia el centro. El ángulo de su eje cambia aproximadamente con la pendiente total del CD. Los prismas formados en el CD son numerados 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94 y 96. Los rayos de intercepción de la radiación solar concentrada 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112 y 114 respectivamente. El rayo 98 es interceptado por el prisma de refracción más débil 80 el cual está colocado más alejado de los receptores. Las longitudes de onda cortas de la radiación solar caen entonces sobre las porciones externas de los receptores y las longitudes de onda largas sobre las porciones internas. Los prismas restantes desvían y dispersan la radiación que los mismos interceptan a un grado creciente, para dar espectros de superposición sobre los receptores. Tomado con un todo, la radiación solar concentrada previo a la intercepción por el CD es convergente. La porción pequeña interceptada por cada prisma es aproximadamente paralela y así puede ser dispersada para dar un espectro. En esta modalidad, las reflexiones desde los prismas no son interceptadas fácilmente. Por lo tanto puede ser necesario utilizar un recubrimiento antirreflejante en conjunción con el CD. Los recubrimientos antirreflejantes tienen una temperatura operativa máxima de aproximadamente 400 °C. Esto puede significar el enfriamiento del CD con un fluido transparente y recuperar cualquier energía haciendo pasar el fluido hasta el fluido de trabajo frío. Alternativamente, el espacio entre el CD y los receptores y el absorbedor de la radiación perdida podría ser dejada abierta a la atmósfera. Esto podría colocar menos tensión sobre el CD eliminando cualesquiera diferencias de la presión creadas en cualquier lado del mismo. Los prismas los cuales van a componer el CD se 5 podrían hacer de materiales que tienen cada uno índices de refracción ligeramente diferentes. Para una cantidad dada de la refracción, un índice de refracción elevado reduce el ángulo de incidencia requerido entre el rayo y la superficie del prisma. Esto reduce las pérdidas reflexivas. 10 En cualquiera de las modalidades anteriores las cuales usa?i los prismas para dispersar la radiación solar, el lado del prisma el cual no está irradiado directamente por la radiación solar podría ser recubierto con un recubrimiento reflejante. Eso podría enviar cualquier 15 radiación reflejada internamente dentro del prisma hacia el absorbedor de la radiación perdida. Los beneficios de esto dependen de la forma del receptor y de la dirección de la radiación perdida. Los recubrimientos antirreflejantes también podrían ser utilizados sobre los prismas en 20 cualquiera de las modalidades anteriores. Existen otros métodos los cuales pueden ser utilizados para dispersar la radiación solar por la longitud de onda para un receptor de esta clase. Estos incluyen los medios para hacer que la radiación solar 25 concentrada interfiera con los propios medios. Esto puede gg g g ser logrado por la difracción de la radiación a través por ejemplo de una rejilla. Las rejillas de difracción tienen la desventaja que algo de la radiación es reflejada desde la rejilla por las líneas y sobre la misma y en consecuencia es perdida. Además, los espectros son producidos en franjas oscuras las cuales complican la distribución de los receptores. Las rejillas de la reflexión ofrecen un mejor funcionamiento. Aquí las porciones sucesivas de la radiación son reflejadas completamente de las superficies las cuales están ligeramente más alejadas de la fuente de radiación, provocando que los haces reflejados subsiguientes estén fuera de fase entre sí y por lo tanto hagan interferencia. La interferencia provoca que la radiación se disperse, ocasionando un espectro. Una modalidad de un montaje del receptor el cual utiliza una rejilla de reflexión como un medio de dispersión de la radiación es mostrado en la Figura 6. La poción inferior del montaje del receptor, es decir, el reflector para producir la radiación paralela y el absorbedor de la radiación perdida, son similares a aquellos utilizados en la primera modalidad. Una rejilla de reflexión 120 está colocada en la ruta de la radiación paralela y la radiación reflejada y dispersada 122 cae sobre los receptores 124. La radiación de longitud de onda más larga 126 cae sobre el receptor más frío 128. Los filtros están asociados ' con los receptores como se describió anteriormente. La modalidad ocasiona un espectro el cual es dispersado sobre un área amplia, similar a aquella en la primera modalidad, y por lo tanto reduce la relación de la concentración y puede provocar dificultades en la obtención de temperaturas elevadas en el fluido de trabajo. Esto puede ser superado colocando un reflector de concentración 130, preferentemente enfriado, como se muestra en la Figura 7 en la ruta de la radiación dispersada entre la rejilla de reflexión y los receptores. Un reflector de concentración enfriado similar podría ser utilizado en la primera modalidad. Puede ser posible diseñar una rejilla de reflexión la cual pueda ser colocada en la ruta de la radiación concentrada desde el reflector primario. La rejilla podría entonces dispersar la radiación por la longitud de onda y producir un espectro, y posiblemente llevar el espectro al foco de una manera similar a aquella en las segunda o tercera modalidades. Esto podría mantener la relación de la concentración elevada. Una modalidad adicional es mostrada en la Figura 8. Esta modalidad comprende un alojamiento 140 con un reflector de colimación enfriado 142. Los receptores de temperatura baja son mostrados en 144 y los receptores de la temperatura elevada en 146. En el frente del receptor de temperatura baja, a 45° con respecto al haz incidente de la radiación concentrada 148 está un espejo frío 150. En el frente del receptor de temperatura elevada está un espejo caliente 152. Los espejos 150, 152 actúan como filtros. El reflector de colimación enfriado 142 produce un haz substancialmente paralelo de radiación solar concentrada. Este choca sobre el espejo frío 150. Este espejo refleja la radiación de longitud de onda más corta que incluye la radiación visible y ultravioleta (UV) , pero permite el paso de la radiación infrarroja (IR) .La radiación visible y de UV reflejada pasa entonces a través del espejo caliente 152. Este espejo transmite la radiación de UV y visible, pero refleja la radiación de IR. Ninguna radiación IR está presente en esta etapa a causa de que la misma ya ha sido introducida al receptor de temperatura baja. La radiación de UV y la radiación visible calientan el fluido de trabajo en el receptor de temperatura elevada hasta que el fluido alcanza la temperatura de salida. El receptor de la temperatura baja no opera a una temperatura lo suficientemente elevada para ocasionar pérdidas por radiación apreciables las cuales podrían ser perdioas a través del espejo frío. El receptor de la temperatura elevada no está lo suficientemente caliente para emitir una radiación IR. El espejo caliente, así llamado a causa de que el mismo refleja las longitudes de onda correspondientes de la radiación las cuales son sentidas como calor, reflejan nuevamente esta radiación de IR hacia el receptor por lo cual se minimizan las pérdidas de la radiación. El espejo frío el cual transmite la radiación de IR opera más exitosamente a 45° con respecto al haz incidente. El espejo caliente es mejor colocado normal con respecto al haz de radiación como es mostrado en la Figura 8. Otra modalidad utiliza el reflector primario, una antera parabólica, una artesa o cubeta parabólica o un campo de helióstato para dispersar la radiación solar directa por la longitud de onda así como para llevarla hasta el foco inicial. Esto elimina la necesidad de un medie de dispersión de la radiación en el montaje receptor, permitiéndole que consista de receptores diseñados para operar a diferentes temperaturas con los filtros que transmiten las longitudes de onda más y más cortas en el frente de ellos. El reflector puede tomar la forma de un prisma poco profundo con un respaldo reflexivo o una rejilla de reflexión. Las modalidades anteriores pueden ser aplicadas igualmente bien a un receptor central del campo norte así como a una antena parabólica. Los receptores centrales del campo circundante típicamente concentran la radiación solar sobre las paredes de un receptor con la forma de un cilindro vertical. Aplicar las modalidades anteriores a un receptor cilindrico podría requerir un número de montajes receptores lineales verticales los cuales dispersan la radiación sobre un número de grupos de los receptores que comprenden al menos un receptor de temperatura elevada y un receptor de temperatura baja, alrededor de la circunferencia del cilindro. Los receptores podrían tener que hacer pasar el fluido de trabajo a lo largo de los tubos verticales. El método de dispersión de la radiación podrían tener que ocasionar que se superpongan los espectros concentrados a causa de que los dispersadores son de un diámetro más grande que los receptores y así los receptores deben tener un área más pequeña que los distribuidores . Una modalidad adicional de un montaje del receptor es mostrada en sección transversal en la Figura 9. Esta modalidad hace uso de una rejilla de reflexión la cual intercepta la radiación solar concentrada divergente después del foco. Esta modalidad comprende un alojamiento aislado 200 que contiene una rejilla de reflexión 202 preferentemente enfriada y una serie de receptores 204 los cuales calientan progresivamente el fluido de trabajo hasta una temperatura más elevada. El receptor más caliente 206 está en la parte superior. 1.a abertura 208 está colocada en el foco de la radiación solar concentrada, y está rodeada por un medio ambiente circundante 210 de la abertura enfriada. Cuando están en operación, los filtros que cubren los receptores son enfriados por el fluido de enfriamiento del filtro el cual es utilizado para precalentar el fluido de trabajo de entrada como en las modalidades previas. El fluido de trabajo precalentado se hace pasar entonces a través de la rejilla de reflexión y hacia el medio circundante o anillo de la abertura. El medio circundante o anillo de la abertura intercepta las porciones perdidas de la radiación solar las cuales no caen sobre el punto focal de la radiación solar concentrada. Esta radiación calienta el fluido de trabajo el cual se hace pasar a través del anillo o medio circundante de la abertura. El fluido de trabajo pasa entonces a través de los receptores lo cual los calienta hasta su temperatura de salida. La superficie radiada del anillo o entorno circundante de la abertura está conformada y recubierta para tiinimizar la reflexión de la radiación que la misma intercepta. Esto es logrado usualmente utilizando un recubrimiento negro para absorber la radiación y una superficie con muescas para reflejar la radiación varias veces sobre la superficie de absorción antes de dejarla. Cuando se enfría el montaje receptor, es preferible calentar el fluido de trabajo el cual ha sido precalentado por el fluido de enfriamiento del filtro de tal manera que se mantengan las áreas más grandes tales como la rejilla de reflexión a las temperaturas más bajas. Esto minimiza las pérdidas por radiación cuando la radiación no se evita que deje el montaje del receptor por un filtro. Como se muestra en la Figura 9, los rayos 212, 214 y 216 caen sobre la rejilla de reflexión 202. Esto dispersa los rayos y los refleja sobre los receptores 204. La rae iación de longitud de onda más prolongada cae sobre el receptor de la temperatura baja 205 y la radiación de longitud de onda más corta cae sobre el receptor de temperatura elevada 206. El tamaño de la abertura depende de un número de factores. Si la abertura es pequeña, el foco de la radiación solar tiene que ser pequeña por lo tanto, el reflector primario debe ser construido de manera exacta para producir un área focal pequeña o punto. Utilizar una abertura pequeña significa que la radiación caerá sobre un área pequeña de la rejilla de reflexión a partir de un intervalo pequeño de los ángulos. La gama pequeña de ángulos requiere que la dispersión de la radiación sea exacta para producir un buen espectro a una distancia corta desde la rejilla de reflexión. Cuando el espectro es producido cerca de la rejilla, la anchura de cada gama o intervalo de longitudes de onda que caerá sobre cada receptor es estrecha y así la relación de la concentración de la radiación será elevada. Esto significa que todas las partes del montaje del receptor pueden ser pequeñas y así menos costosas. Sin embargo, para producir un punto focal pequeño, se requiere un reflector primario exacto y por consiguiente económico. Si el punto focal del reflector primario es más grande que la abertura utilizada, entonces una porción de la radiación enfocada estará incidiendo sobre el anillo o medio circundante de la abertura y puede ser utilizado para calentar el fluido de trabajo en el anillo o medio circundante de la abertura. Esta radiación por lo tanto no está disponible para que sea dispersada y utilizada para calentar el fluido de trabajo en los receptores. Por consiguiente, el fluido de trabajo debe consumir un tiempo más prolongado en los receptores para alcanzar su temperatura de salida. Esto significa que los receptores necesitan ser grandes para acomodarse al volumen grande del fluido de trabajo requerido. Alternativamente, el fluido de trabajo se podría hacer que consumiera un tiempo más prolongado en el anillo o medio circundante de la abertura para que el mismo alcance una temperatura más elevada. Aunque, esto podría conducir a pérdidas por radiación incrementadas . Es posible utilizar un anillo o medio circundante de la abertura enfriada o cualquier otro medio apropiado el cual asegure que la energía llevada por la radiación la cual el mismo intercepta, no sea perdida con cualquier modalidad utilizando una abertura de entrada. Si la modalidad anterior es utilizada en conjunción con un reflector primario el cual produce un foco cónico de radiación solar, entonces es preferible utilizar un montaje del receptor el cual sea circular en el plano. También es preferible que la radiación dispersada de la rejilla de reflexión sea interceptada por una superficie que tiene una forma similar a la superficie interior de un cono invertido. Con este arreglo, el receptor de la temperatura baja 205 está localizado en el fondo y el receptor de temperatura elevada 206 está localizado en la parte superior. Por consiguiente, el receptor de la temperatura baja 205 tiene un área más pequeña que el receptor de la temperatura elevada 206 y por lo tanto, la relación de la concentración de la radiación es inferior sobre el receptor de la temperatura elevada 206 que sobre el receptor de la temperatura baja 205. Para que el fluido de trabajo alcance su temperatura de salida, el mismo se debe consumir de manera más prolongada en el receptor de temperatura elevada 206 que en el receptor de temperatura baja 205. La modalidad mostrada en la Figura 10 tiene una sección circular en el plano y está numerada como en la modalidad previa. La rejilla de reflexión 202 tiene un absorbedor de la radiación perdida 220 en la parte superior de la misma y con respecto a cualquier lado. En lugar de un punto focal, el reflector primario utilizado con esta modalidad produce un anillo focal 222. La abertura 208 es un anillo conformado correspondientemente y los receptores son mantenidos en una región central por el tubo de montaje 224 el cual está diseñado para no obstruir la radiación que se introduce al receptor. Los tubos los cuales llevan el fluido de trabajo hacia y desde los receptores y hacia y desde el anillo o medio circundante de la abertura interna además de los tubos los cuales llevan el fluido de enfriamiento del filtro hacia y desde los filtros, son llevados dentro del tubo de montaje. El intercambiador de calor 226 el cual enfría el fluido de enfriamiento del filtro y calienta el fluido de trabajo puede ser montado en la parte superior del montaje del receptor. El anillo focal es producido de tal modo que la radiación 228 desde un lado del reflector primario caiga sobre el lado opuesto de la abertura. Cualquier radiación perdida la cual se extravíe sobre la abertura, cae sobre el anillo o medio circundante 230 de la abertura enfriada interna o el anillo o medio circundante 232 de la abertura enfriada externa y calienta el fluido de trabajo el cual ha sido calentado previamente por el fluido de enfriamiento del filtro, el absorbedor de la radiación perdida y la rejilLa de la reflexión. La mayoría de la radiación concentrada permanece y se introduce al montaje del receptor a través de la abertura y cae sobre la rejilla de reflexión. La rejilla produce un espectro el cual está dirigido hacia el centro del montaje del receptor. La radiación dispersada cae ahora sobre el lado externo de un cono como es mostrado en la Figura 10. Los receptores son colocados ahora de modo que su forma total sea substancialmente cónica con el receptor de la temperatura elevada que es colocado hacia la parte superior del cono y el receptor de la temperatura baja hacia el fondo. Por consiguiente, el receptor de la temperatura elevada ahora tiene un área más pequeña la cual ocasiona una relación de concentración más elevada que la relación de la concentración en el receptor de la temperatura baja. El fluido de trabajo desde el anillo o medio circundante de la abertura exterior se hace pasar hasta el anillo o medio circundante de la abertura interna a través del tubo 224 y luego a los receptores de la temperatura baja y elevada. Varios órdenes de espectros son producidos por las rejillas de reflexión con la radiación de una longitud de onda dada que se refleja desde la rejilla a diferentes ángulos para cada orden. Por lo tanto, la radiación de casi todo el primer orden de la difracción puede no caer en donde la misma esté propuesta. Esta es colectada por el absorbedor de la radiación perdida y solamente una fracción pequeña saldrá del montaje del receptor a través de la abertura. Otra modalidad la cual utiliza una rejilla de reflexión y un anillo focal similar a aquel mostrado en la Figura 10 es mostrado en la Figura 11. Solamente un "lado" del receptor y el anillo focal es mostrado en esta ilustración. La radiación desde el reflector primario o antena parabólica 222 y 240 cae sobre la rejilla de reflexión 242 antes de que la misma alcance el punto focal. En esta modalidad la rejilla de reflexión 244 es curva, con la radiación 222 desde el borde externo de la antena parabólica reflectora que choca con la parte superior de la rejilla de reflexión a un ángulo más cercano a la rejilla normal que aquel desde el interior de la antena parabólica 240 la cual cae sobre el fondo de la rejilla de reflexión.

Este tipo de la rejilla de reflexión asegura que la radia.ción dispersada desde cada parte de la rejilla caiga sobre el receptor correcto. Para producir una configuración de la radiación dispersa la cual cae sobre el receptor correcto, el espaciado de la rejilla varía a través de la rejilla. El espaciado es más estrecho en la parte superior de la rejilla en donde la radiación cae sobre el mismo más estrecha para la rejilla normal, y más amplia en el fondo en donde el ángulo de incidencia está alejado de lo normal. En esta modalidad, como en la modalidad previa, los receptores están colocados para formar un cono con el receptor de temperatura elevada en la parte superior. Esto produce la relación de la concentración más elevada sobre el receptor de la temperatura elevada, y coloca a los receptores en la mejor posición para colectar la radiación dispersada. En esta modalidad como en las otras modalidades las cuales utilizan una rejilla de reflexión, la rejilla puede ser dejada expuesta a la atmósfera para el enfriamiento, o la energía calorífica absorbida por la rejilLa puede ser colectada haciendo pasar un fluido sobre o a través del mismo, y preferentemente reclamando la energía calorífica colectada. El tamaño de los receptores es determinado por el tamaño del área focal de la imagen solar. Mientras más alejado esté colocado el receptor del reflector primario, más grande será la imagen solar y la configuración dispersada es más grande para una longitud de onda dada. Por consiguiente, el receptor tiene que ser más grande para colectar toda la radiación de una cierta distribución de la longitud de onda. Los receptores más grandes conducen a un montaje del receptor y la rejilla de reflexión grande. Puede ser posible formar un anillo focal con la radiación desde un lado del anillo que se introduce al montaje del receptor a través de la configuración de la radiación dispersada, de la radiación desde el lado opuesto del anillo y viceversa. La entrada podría corresponder a la parte del espectro dispersada la cual corresponde a aproximadamente 1380 nm sin la pérdida de cualquier radiación a través de la entrada. Esto es a causa de que la atmósfera absorbe toda la radiación a esta longitud de onda. Una modalidad adicional la cual utiliza espejos calientes y fríos es mostrada en la Figura 12. Solamente un lado del receptor y el anillo focal es mostrado. Un anillo focal es utilizado como en la modalidad mostrada en la Figura 10. El espejo frío 250 intercepta la radiación después que el foco 228. El mismo es curvo para permitir la intercepción de la radiación incidente tan cercano como sea posible a 45° para dar la mejor selección de la longitud de onda por el espejo. La curvatura también produce un punto focal aproximado de la radiación de longitud de onda corta 252 reflejada. El receptor de la temperatura elevada 206 está colocado en o cerca del punto focal. La radiación de longitud de onda larga 254 pasa a través del espejo frío 250 y sobre el receptor de la temperatura baja 256. Este receptor tiene una superficie de "dientes de sierra" para minimizar las pérdidas por reflexión y reduce la profundidad del receptor requerida debajo del espejo frío. Un receptor con dientes de sierra puede ser considerado como un solo receptor o como un grupo de receptores. En este último caso, es posible dividir el grupo de los receptores, con diferentes bandas de las ondas de radiación incidente sobre diferentes secciones. Diferentes filtros pueden estar asociados con cada sección. Un punto focal más exacto puede ser producido si el espejo frío es colocado ya sea antes o después del foco de la radiación de entrada de un anillo focal. El ángulo de incidencia de la radiación sobre el espejo frío no está sin embargo a 45°, así alguna radiación de longitud de onda corta puede ser transmitida a través del mismo. Un ejemplo adicional de la presente invención es mostrado en la elevación en sección en la Figura 13. En este caso el reflector primario produce un punto focal 300 con los rayos 302 y 304 en los cuales está colocado el receptor 306 de la temperatura elevada. El receptor 308 de la temperatura baja forma una configuración toroidal abajo del receptor de la temperatura elevada y está conformado para recibir la radiación desde adentro del toroide. Un filtro 310 tiene la forma de un cono invertido y está colocado en la ruta de la radiación solar concentrada de entrada antes de que la misma alcance el foco. Cuando está en operación, la radiación desde el reflector primario 302 y 304 cae sobre el filtro 310. Este filtro transmite la radiación de la longitud de onda más corta 312 y refleja la radiación de la longitud de onda más prolongada 314. La radiación de la longitud de onda corta cae entonces en el punto focal del reflector primario sobre el receptor de la temperatura elevada. La radiación de la longitud de onda más prolongada cae sobre el receptor de la temperatura baja. Los receptores y sus filtros asociados operar de una manera similar a aquella descrita en las modalidades previas. Así el filtro 316 en el frente del receptor de la temperatura elevada puede ser de las mismas propiedades, y aún del material, que el filtro 310 el cual separa la radiación solar, a causa de que ambos reflejan las mismas longitudes de onda de la radiación. Es preferible evacuar el espacio en los receptores entre los filtros y la pared del receptor. Esto previene el calentamiento excesivo del filtro o ventana interna que cubra la entrada al receptor. Sin embargo el mismo se coloca a presión atmosférica sobre el lado interno de las ventanas y filtros mencionados anteriormente. Esta presión tiende a empujar las ventanas y los filtros hacia el receptor, y los mismos son de la forma opuesta para resistir esta presión. La presión sobre las ventanas y los filtros puede ser reducida si el espacio 318 entre el filtro con forma de cono 310 y el receptor de la temperatura elevada puede ser evacuado, o evacuado parcialmente. Esto reduce las fuerzas sobre las ventanas en el frente del receptor de la temperatura elevada a causa de que existe una diferencia de la presión más pequeña con respecto a cualquier lado de ellos. El filtro 310 resiste entonces la presión atmosférica y es de una mejor forma para hacerlo, volteándose hacia afuera en lugar de hacia adentro. El espacio 320 entre los receptores de la temperatura baja y elevada puede ser enfriado como un absorbedor de la radiación perdida, de manera similar a las modalidades previas. El arreglo básico de la Figura 13 puede ser modificado para permitir el uso de dos o más receptores que operan a diferentes temperaturas. En este caso, un filtro adicional puede ser provisto para interceptar los rayos 314 reflejados desde el filtro 310, pero de modo que no intercepten los rayos de entrada 302. El filtro adicional podría ser arreglado para reflejar las longitudes de onda más prolongadas que aquellas reflejadas por el filtro 310 y más cortas que aquellas emitidas por el receptor 308. Las longitudes de onda reflejadas podrían ser recibidas por un receptor adicional, que opera a una temperatura entre aquella de los receptores 306 y 308. La Figura 14 muestra un arreglo de una sección receptora generalmente similar a aquella mostrada como la referencia 306 en la Figura 13, pero con un filtro 350 provisto de manera transversal, pero espaciado del, receptor actual 351. El receptor actual 351 está rodeado por una superficie 352 la cual puede ser absorbente o reflexiva para absorber o reflejar la radiación perdida y la radiación emitida desde el receptor. En todas las modalidades de la presente invención, el filtro u otros medios para prevenir el escape de la radiación pueden estar espaciados del receptor actual, por lo cual se reduce la concentración de la radiación que pasa a través del filtro. El espaciado entre el filtro y el receptor actual puede ser mayor en las modalidades las cuales utilizan un filtro reflexivo para dividir la radiación. Aunque las modalidades las cuales han sido descritas se refieren al calentamiento de un fluido de trabajo para hacer posible que la energía colectada sea transportada desde el receptor, se apreciará que el uso de tal fluido no es requerido. En algunos casos, puede no ser necesario transportar la energía desde el receptor, sino que la energía puede ser utilizada en lugar de esto en el receptor. Por ejemplo, la energía puede ser utilizada para provocar cambios de fase, migraciones atómicas, reacciones químicas o de fusión. Algunos de los cambios o reacciones también pueden ser utilizados para el transporte de la energía. Por ejemplo, la energía colectada puede provocar un caimbio en la fase de las partículas de carbón en el receptor, y el carbón cambiado puede ser removido, llevando la energía. Muchas de las modalidades descritas pueden ser modificadas para incluir características de una o más de otras modalidades. Muchas modalidades pueden ser modificadas para incluir los receptores adicionales que operan a diferentes temperaturas.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos a que la misma se refiere. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Un montaje receptor de energía solar, caracterizado porque comprende: un cuerpo del receptor que tiene al menos dos regiones formadas en el mismo para la aceptación de la radiación solar; medios para dividir la radiación incidente sobre el montaje receptor en al menos dos bandas de la longitud de onda de modo que una banda diferente de la radiación esté incidiendo sobre cada región; y unos medios asociados con al menos uno de los receptores para prevenir substancialmente las longitudes de onda de la radiación más prolongadas que aquellas que inciden sobre la región asociada dejando la región.

2. Un montaje receptor de energía solar de confcrmidad con la reivindicación 1, caracterizado porque un medio de prevención está asociado con cada región para absorber y/o reflejar substancialmente la radiación emitida desde la región asociada.

3. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque los medios de prevención comprenden un filtro.

4. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios filtrantes comprenden un filtro de absorción.

5. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios filtrantes comprenden un filtro de reflexión.

6. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, carac :erizado porque además comprende medios para enfriar los medios del filtro.

7. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los medios de enfriamiento del filtro transfieren la energ:.a térmica desde el filtro hasta un fluido de trabajo.

8. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios de división de la radiación comprenden un cristal.

9. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el cristal está formado en la configuración de un cono truncado.

10. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el cristal comprende al menos un prisma.

11. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los medios para dividir la radiación comprenden una rejilla de difracción.

12. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque además comprende un colimador colocado dentro del cuerpo del receptor.

« 13. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque incluye un receptor o grupo de receptores en cada una de las regiones.

14. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquier reivindicación precedente, carac erizado porque el cuerpo del receptor comprende un receptor de temperatura más elevada para la aceptación de una banda de longitud de onda inferior y un receptor de temperatura inferior para la aceptación de una banda de longitud de onda más elevada.

15. Un receptor de la energía solar de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque además comprende al menos un flaido de trabajo dentro del cuerpo del receptor para absorber y transportar la energía desde el montaje del receptor.

16. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con la reivindicación 15 cuando depende de la reivindicación 14, caracterizado porque el fluido de trabajo es calentado por la energía transmitida desde el receptor de la temperatura baja luego se calienta subsiguientemente por la energía transmitida desde el receptor de la temperatura elevada.

17. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque la banda de longitud de onda inferior comprende una radiación que tiene longitudes de onda inferiores que aproximadamente 800 nm y la banda de la longitud de onda más elevada comprende la radiación que tiene longitudes de onda más elevadas que aproximadamente 800 nm.

18. Un montaje receptor de energía solar de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque además comprende medios de enfoque colocados dentro del cuerpo del receptor para enfocar la radiación hacia las regiones.

19. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque además comprende medios reflectores colocados dentro del cuerpo del receptor para incrementar la ruta óptica de la radiación dentro del cuerpo del receptor.

20. Un montaje receptor de energía solar de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque además comprende un filtro parcialmente reflector para los propósitos de dividir la radiación incidente en dos o más rutas ópticas.

21. Un montaje del receptor de la energía solar de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque los medios para la división de la radiación están colocados dentro del cuerpo receptor.

22. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque los medios para dividir la radiación están colocados externos al cuerpo del receptor.

23. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque ei montaje receptor comprende un fluido de trabajo.

24. Un montaje receptor de la energía solar de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque el montaje receptor comprende dos o más diferentes medios o fluidos de trabajo para utilizar el calor.

25. Un montaje receptor de energía solar de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones procedentes, caracterizado porque los medios para dividir la radiación incidente sobre el montaje receptor y los medios para evitar substancialmente que las longitudes de onda de la radiación dejen la región, son medios separados.