PT101265B - Aparelho de recuperacao de energia rapiante - Google Patents

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Description

DESCRIÇÃO
EPÍGRAFE : APARELHO DE RECUPERAÇÃO DE ENERGIA RADIANTE
FICHA TÉCNICA
A presente invenção diz respeito a um aparelho de recuperação de energia radiante e em particular de energia solar, com os meios de facilitar o alinhamento do aparelho com o sol, meios de proteger esse aparelho em caso de intempérie, assim como meios de o estabilizar.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Para utilizar energia solar como meio de aquecimento ou de produção de electricidade é, em concentrar as radiações solares de geral, necessário maneira a obter temperaturas energia.
mais altas na armazenagem e transporte dessa
Existem vários métodos para concentrar as radiações solares. Um desses métodos utiliza secção parabólica o sol......0 espelho com a linha central parabo 1 ico térá que um espelho circular de do disco apontada para ser dêvidamènte montado de modo a poder acompanhar constantemente a trajectória do sol no céu.
Adicionalmente, o alinhamento do arco do sol no céu mudará de dia para dia em função da sua mudança de
declinação, do solstício de verão ao solstício de inverno. São necessários mecanismos complexos para satisfazer tais requisitos.
No método anterior, a energia solar é concentrada num pequeno ponto focal único onde um adequado absorsor de calor é montado, sendo assim difícil transportar essa energia para o ponto de utilização.
Num outro sistema, longos canais paralelos uns aos outros, munidos de espelhos e com secção transversal parabólica, são alinhados com o sol. Neste sistema, a concentração ocorre numa linha focal paralela ao alinhamento dos canais colectores. Os canais espelhados são constituídos ou por espelhos parabólicos de uma única só peça, ou por uma série de espelhos. Em ambos os casos é importante, do ponto de vista da focalização e eficiência, instalar os espelhos ou séries de espelhos de tal modo que o alinhamento com os colectores que estão dispostos na linha focal do canal parabólico, não se altere. Estruturas grandes e ajustadas com precisão são geralmente necessárias para tal efeito.
Os canais colectores podem ser alinhados na direcção Norte-Sul e são instalados de modo a poderem seguir a trajectória do sol durante o seu curso diurno. São também necessários mecanismos complexos para satisfazer tal exigência. A energia solar é então, em geral, recolhida num tubo contendo um liquido especial absorvente de calor, sendo o tubo instalado na linha focal dos canais parabólicos reflectores.
Neste sistema, os canais podem também ser montados num alinhamento Este-Oeste ; para tal, é então necessário alinhar diáriamente os canais com o arco formado pelo sol, para ter em conta as mudanças na sua declinação. Mecanismos complexos são igualmente necessários para controlar tal alinhamento.
/ /
Para que os canais parabólicos reflectores sejam instalados segundo uma ou outra configuração, Norte-Sul ou Este-Oeste, é necessário que sejam ajustados de forma a poderem constantemente focalizar o sol, em instalações pivot que giram sobre um eixo paralelo à linha focal dos canais reflectores, exigindo geralmente uma multiplicidade de peças pivot e respectivas estruturas montantes.
É igualmente necessário, de uma maneira geral, dispor as superfícies reflectantes do aparelho de recuperação de energia solar de modo a não estarem sujeitas a danos causados por intempéries, como é o caso do granizo. Tal é geralmente obtido através da utilização de vidro enfortecido de alta qualidade, e consequentemente mais caro, na construção dos espelhos reflectores. Adicionalmente, como protecção, as superfícies espelhadas necessitam, geralmente, serem voltadas na direcção oposta à em que o granizo está a cair.
É um dos objectivos desta invenção ultrapassar, ou pelo menos minimizar de maneira substancial, um ou mais inconvenientes acima descritos.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Num primeiro aspecto desta invenção, um aparelho de recuperação de energia radiante é proporcionado incluindo um reservatório de fluídos, uma plataforma flutuando no fluído do dito reservatório, um mecanismo para girar a plataforma segundo um eixo vertical, colectores de energia radiante instalados na plataforma e concentrados para dirigir a energia._ radiante, .para____os.....colectores de- energia radiante. Preferencialmente, esses colectores são de forma alongada e colocados transversalmente em relação ao eixo-pivot vertical.
Idealmente, o reservatório de fluidos compreende um compartimento construído, tal como um recipiente, ou uma barragem contendo um liquido tal como água. Alternativamente,
o fluido pode constar da água de um rio ou oceano. 0 termo reservatório de fluídos, tal como é utilizado ao longo da presente descrição, compreende qualquer sistema acima descrito, o termo reservatório incluindo todo o recipiente natural ou especialmente construído para esse fim.
Num segundo aspecto da presente invenção e quando a plataforma flutua num liquido, pelo menos os concentradores podem .ser, em qualquer ocasião, submersos abaixo da superfície do liquido para protecção contra o rigor das condições atmosféricas, tal como ventos fortes, granizo ou chuvas torrenciais. Num dos princípios desta invenção, uma baixa pressão é criada debaixo da plataforma de modo a que esta possa resistir à sua tendência para flutuar. Num outro princípio, a plataforma é munida de boias adicionais ou de elementos ou meios de flutuação, de tal modo que em caso de inundação ela conservará uma posição submersa dinamicamente estável, sem excessiva distorção ou inclinação.
Num outro aspecto da presente invenção, os elementos de flutuação são fixos à plataforma para a suportar quando os reflectores são submersos no líquido do reservatório, e onde a flutuação por unidade de altura desses elementos aumenta de baixo para cima.
Ainda noutro aspecto desta invenção, o aparelho recupera energia solar e o sistema que assegura a mobilidade ou rotação da plataforma, gira-a de modo a seguir o movimento do sol.
. ...Em -ainda- outro aspecto desta invenção, os concentradores são constituídos por uma quantidade de reflectores paralelos e de forma alongada fixos na plataforma, onde cada reflector é parabólico para concentrar energia solar numa linha horizontal focal, e os colectores de energia são mantidos na linha focal desses reflectores. Cada reflector parabólico é constituído, de preferência, por um número de elementos
reflectantes, paralelos e alongados, tal como espelhos que podem ser curvos ou planos nas suas secções transversais. Onde utilizada numa massa de líquido, a plataforma é construída, de preferência, de um material flutuante e flexível de maneira a acomodar-se à superfície do líquido, que forma uma superfície plana capaz de manter os reflectores na linha focal dos seus colectores associados.
Noutro aspecto desta invenção, turbinas aquamotrizes são instaladas sob a plataforma no interior do reservatório, estando em comunicação com a base da plataforma através de pequenas aberturas e sendo responsáveis pelo bombear do fluído para a plataforma e reflectores. Ainda noutro aspecto desta invenção, turbinas opostas são associadas a cada turbina de alimentação, trabalhando em simultâneo com escas e forçando o fluído numa direcção oposta àquela imposta pelas turbinas de alimentação, com deflectores sendo dispostos entre os dois tipos de turbinas.
Um outro aspecto desta invenção concerne uma conduta associada a uma ou a ambas as turbinas ; este é desenhado de modo a dirigir o fluído adjacente a uma ou a ambas as turbinas segundo uma direcção vertical, e de modo a dirigir, pelo menos parcialmente, o fluído do outro extremo segundo uma direcção horizontal.
É um dos objectivos da presente invenção proporcionar um aparelho de recuperação de energia radiante que possa ser construído e utilizado de maneira.fácil e económica.
......... Um dos.......outros objectivos preferidos—da invenção é proporcionar um aparelho de recuperação de energia radiante cujos concentradores possam ser mantidos em alinhamento com os seus colectores associados.
Uma das vantagens da presente invenção é o facto de fornecer um aparelho de recuperação de energia radiante cujos
concentradores solares possam ser fácilmente mantidos em alinhamento com o sol.
É ainda um dos objectivos desta invenção proporcionar um aparelho de recuperação de energia radiante que possa ser fácilmente protegido em condições atmosféricas adversas, ou outras.
É também uma das vantagens da presente invenção providenciar um aparelho de recuperação de energia radiante que seja montado de maneira fácil e simples para recuperar energia radiante, abrangendo grandes superfícies.
Outro objectivo desta invenção é proporcionar um aparelho de recuperação de energia radiante barato e que esteja protegido contra quebras ou outras degradações que possam resultar de um excesso de distorção.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Os princípios da invenção serão agora descritos com referência aos desenhos em que :
Figura 1 é uma vista em projecção de uma forma de aparelho colector de energia solar de acordo com a presente invenção ;
Figura 2 é uma vista esquemática em projecção do aparelho mostrando detalhes do sistema de controle de flutuação ;
Figura 3 é uma vista em corte do aparelho segundo a linha -A-A-da Figura 2 ; ......Figura 4 é uma vista em projecção de um dos sistemas de espelhos de convergência que serão utilizados no aparelho ;
Figura 5 é uma vista de cima do sistema mostrado na Figura 4 ;
Figura 6 é uma vista em alçado lateral do sistema das
Figuras 4 e 5 t
Figura 7 é uma vista em projecção mostrando um si ctema
de flutuação da plataforma ; e
Figura 8 é uma vista em corte segundo a linha B-B da
Figura Ί, mostrando a plataforma submersa ;
Figura 9 é uma vista em projecção de uma grande estrutura flutuante (balsa), composta por dez espelhos parabólicos individuais paralelos, em que estes e a parte superior da super-estrutura foram omitidos para maior clareza;
Figura 10 é uma vista em corte alçado do sistema de flutuação segundo as linhas C-C das Figuras 9 e 11 ;
Figura 11 é uma vista parcial em projecção da balsa e do sistema de espelhos ilustrado na Figura 9 e na área geral da vista C-C da Figura 9 ;
Figura 12 é uma vista em alçado lateral de uma montagem de turbinas hidráulicas associadas à presente invenção ;
Figura 13 é uma vista parcial em projecção da balsa e sistema de espelhos incluindo a montagem de turbinas da Figura 12 ; e
Figura 14a-c compreende uma vista de cima, um alçado posterior e um alçado lateral, respectivamente, de um dos blocos -de—flutuação -ilustrados -na Figura 10.
DESCRIÇÃO DAS VANTAGENS DA INVENÇÃO
Referindo aos desenhos e, em primeiro lugar, às Figuras de 1 a 3, é ilustrado um aparelho de recuperação de energia solar (10) de acordo com uma forma preferida da presente invenção, incluindo um recipiente circular de água ou reservatório (11), que pode, por exemplo, constar de um tanque ou barragem ou de um recipiente construído para tal fim, incluindo uma parede externa (12) que delimita e contêm água dentro do recipiente (11). A plataforma (13) está situada dentro do recipiente (11) de modo a flutuar na água (14) ai contida que está ao nível (15). A plataforma (13) pode ser feita de um material flutuante tal como a espuma de poliestireno expandido, de matéria plástica, ou pode ser montada numa camada de tal material. A plataforma (13) pode igualmente ser feita a partir de reservatórios de ar vedados, ou usando outros processos que a façam flutuar.
Um arco (16) é fixo ou formado integralmente com a plataforma (13), prolongando-se para além da parte inferior desta e em volta de todo o seu diâmetro exterior de modo a formar uma saia à prova de água.
Como mostram as Figuras 2 e 3, uma trincheira (17) é construída na base (18) do reservatório (11) e é, em geral, continua à volta do reservatório, tendo uma forma circular. 0 diâmetro exterior da trincheira (17) é inferior ao do arco (16), formando assim uma superfície (19) na qual o arco (16) pode repousar quando a água é retirada do reservatório (11).
Rolos-guia (20) são montados à volta do diâmetro interior das paredes do reservatório (12) para garantir a posição relativa da plataforma (13) ao exercer pressão sobre o arco (16) . Um ou mais rolos (20) podem ser accionados por um motor, usado para convenientemente girar a plataforma (13) assegurando . um ....alinhamento correcto— do —aparelho de recuperação de energia solar, com o sol.
Um ou mais tubos de saída (21) estão ligados a unidades de bomba e válvula (22) adequadas, para permitir que a água de debaixo da plataforma (13) seja bombeada para cima da mesma, circulando através das aberturas (24) ou para um
tanque de armazenagem de água (não desenhado) através de tubos (23) . A percentagem e direcção do fluxo de água podem ser controladas pelas unidades de bomba e válvula (22) . A base (18) do reservatório (11) é igualmente provida de um canal ou ranhura (25) , comunicando este com as unidades de bomba e válvula (22) através de um tubo (26).
Uma grande quantidade de concentradores solares (27) fixos na plataforma (13) e dispostos, como mostra a Figura 1, lado-a-lado e compreendendo, como mostram mais claramente as Figuras 4 são curva ou definirem) uma série de espelhos paralelos (28) de forma agirem como (e parabólico.
concentrar forma a e 5, plana, inclinados de um grande e alongado espelhos (28) estão instalados de solar num tubo colector espelho modo
Estes a luz de energia (2 (29) , podendo s adequada (30) d'
Os tubos co para permitir a recuperação de maneira conhecida e subsequente na industria, tal < fábrica geradora a vapor. Para i podem transportar um absorsor de calor ou energia tal como um óleo absorsor de calor. Os tubos colectores (29) dos respectivos podem ser acoplados, por exemplo através intermediário de calor transportado pelos para fins de geração intermediário transportado circulado num sistema fechado posição superior, montado sobre uma
Tal tubo armação . acima dos espelhos (28). convenientemente acoplados energia calorífica de uma utilização de o suplemento electricidade propósito, os intermediário concentradores de uma câmara, numa qualquer modo de energia utilizando conhecido a uma turbinas tubos colectores (29) (27) usado como de este tubos (29)
Alternativamente, o
-colectores pode ser responsáveis pela troca de calor do intermediário.
de vapor, pelos tubos -e elementos usados para extrair o calor
Para compensar pequenos erros no alinhamento dos espelhos de concentração (28), um reflector curvo (31) é
Ck/ colocado acima do tubo colector (29) e formado de modo a funcionar como um concentrador óptico.
Para melhorar a recuperação de calor dos elementos da armação (30) e dos outros componentes da estrutura que possam interceptar a energia radiante que, de outra maneira, iria directamente para os espelhos de concentração (28) , superfícies reflectoras ou espelhadas (32) (ver Figura 6) são fixas ou podem fazer parte de tais componentes, estando essas superfícies substancialmente a 90 graus da linha focal dos espelhos (28) de modo a causar a energia radiante do sol a reflectir daí para os espelhos (28) e daí para o tubo colector (29) ou reflector (31), como indicam as setas na Figura 6.
A plataforma (13), na sua forma ideal, é construída a partir de um material flutuante flexível, tal como um plástico leve expandido. Quando a flutuar, a plataforma (13) manterá assim uma posição uniforme e plana devido ao facto de ser flexível e estar em conformidade com a superfície lisa do líquido em que está a flutuar. Os espelhos de concentração (28) conservarão assim um efeito focalizante efectivo, ou suficientemente efectivo, em relação aos seus tubos colectores (29) associados. Qualquer movimento da plataforma, causado por exemplo por uma onda, resultará no correspondente movimento dos tubos colectores de modo que estes possam continuar na linha focal dos seus espelhos associados (29). 0 uso de um material leve e flexível na plataforma (13) reduz de maneira significante o custo do sistema, ao mesmo tempo que assegura o alinhamento dos espelhos com os seus colectores.
Como acima dito, para causar a rotação da plataforma, um ou mais rolos (20) podem ser accionados por um motor. Para isto, um ou mais rolos (20) podem ser ligados através de uma correia (33) a um rolo mandante (34), que está adaptado de maneira a ser accionado por um .servomotor ou qualquer outro
meio accionante (35). 0 activar do servomotor (35) é comandado por um aparelho de detecção (36) que pode ser de qualquer tipo, tal como um aparelho que utiliza células fotoeléctricas ou outros meios foto-sensíveis, e um écran criando uma sombra sobre o aparelho foto-sensivel de acordo com o seu alinhamento com o sol. Como é óbvio, muitos outros sistemas podem ser utilizados para controlar ou causar movimento da plataforma (13) em concordância com o movimento do sol, tal como um sistema de cronometragem.
Na prática, quando o sol nasce no Este, o aparelho de detecção (36) provocará, através do servomotor ou outros meios accionantes (35), roldana accionante (34), correia (33) e roda (20), a rotação da plataforma flutuante (13) que colocará os concentradores (27) de maneira que os seus eixos longitudinais fiquem dirigidos para o meridiano longitudinal do sol no horizonte. Assim os eixos longitudinais dos concentradores (27) encontram-se em planos verticais que interceptam o sol. À medida que o sol se desloca na sua trajectória, a sua mudança de posição no horizonte será detectada pelos concentradores (27) com a plataforma (13) flutuando no líquido (14) do reservatório (11) e suportando os concentradores (27), sendo girada pelo seu sistema condutor de tal modo que os eixos longitudinais dos concentradores (27) manter-se-ão alinhados com o sol. A^sim, a todo o momento depois que o sol nasce, o aparelho receptor (10) está exposto ao máximo de energia radiante do sol, para assim maximizar a absorção de energia. O uso da plataforma flutuante (13) permite o movimento fácil e conveniente do aparelho (10) para obter e manter o alinhamento dos concentradores. (27) com-o sol..........-....... -.......
Em caso de eminência de risco de granizo ou outros fenómenos meteorológicos da mesma natureza, a bomba (22) é ligada e água será bombeada em grande quantidade, do reservatório (11) para o reservatório de armazenagem, obrigando a plataforma (13) a baixar. A parte inferior da saia ou arco (16) entrará então em contacto com a base (19) do reservatório (11) para produzir um efeito vedante geral. Uma pequena redução de pressão ocorrerá então debaixo de toda a plataforma, provocando nesse momento o fluxo de água através do tubo (24) para a área acima da plataforma (13) . A redução de pressão debaixo da plataforma (13) é suficientemente mantida para impedir a flutuação da plataforma (13) acima da água que está a ser bombeada para. (24), de modo à água cobrir a plataforma (13) e os concentradores associados (27) para prevenir quaisquer danos.
Alternativamente, em vez de depender da redução de pressão debaixo da plataforma (13) para a manter submersa, meios mecânicos podem ser usados para esse fim. Por exemplo, cavilhas ou anexos de retenção 'montados na parede exterior (12) do reservatório (11) podem ser extendidos para o interior depois da plataforma submergir, para manter os concentradores solares (27) e as superfícies reflectantes ou espelhos (28) dos concentradores (27) protegidos. Para permitir que a plataforma (13) flutue outra vez, as cavilhas ou anexos podem ser retirados. Ainda como alternativa, a plataforma pode ter uma ou mais câmaras ou reservatórios de ar que podem ser enchidos com água para a afundar ou enchidos com ar para a fazer flutuar.
Água pode ser dirigida de volta para o reservatório (11) através do tubo 26 e para o canal 25. Devido à existência de um certo grau de flexibilidade da plataforma (13), dirigir água para o canal 25 causará uma ligeira elevação no centro da plataforma, assegurando assim um eficiente e rápido escoamento da—água quando a ......-exposição ao—sol - dos concentradores (17) é exigida.
As Figuras 7 e 3 mostram um sistema de suporte flutuante para a plataforma (13) quando esta é colocada sobre uma grande massa de água, como num lago, baia, rio ou semelhante, a plataforma (13) incluindo, como anteriormente, uma
quantidade de concentradores (27) lado-a-lado, onde apenas um pode ser visto completamente. A plataforma conjunto de princípios é constituída, borda alta (37) que elemento flutuante plataforma (13) neste na periferia, por uma termina na sua extremidade superior num em séries de elementos flutuantes ou, então,
Ainda neste princípios, feito de conjunto ilustrado de forma circular e pode ser que recobre (38) .
o elemento (38) é de ura material plástico expandido completamente a borda (37). Outros elementos flutuantes (39) podem ser instalado sol. De associados com cada concentrador parabólico (27) e na parte central destes, normalmente protegida do preferência, os elementos ou pés (40), de modo concentradores (28).
(39) são montados em estarem separados elementos (39) tiras de material plástico suportam, fazem-no de uma dos
Os são pedestais espelhos constituídos preferencialmente por expandido e os pés (4 0) que os forma rígida. Os pedestais (40) podem também ser constituídos metálico ou outros meios por pequenos pedaços de fio flexíveis.
Para submergir a plataforma (13) como mostra a Figura 8, como por exemplo em caso de mau tempo, a água é simplesmente bombeada para a parte superior através de qualquer meio apropriado, tal como uma bomba convencional. A plataforma pode alternativamente ter um ou mais sistemas de alimentação e drenagem de água (41), como mostra a Figura 8. Cada uma destas montagens compreende uma abertura (42) através da plataforma (13) e alinhada com uma saia circular (43) que se prolonga para a parte inferior da plataforma. No interior da saia e imerso no líquido no interior desta, encontra-se uma turbina - (44)........accionada--por- um motor--(45) - instalado -de maneira adequada, como é o caso de um suporte (4 6) fixo na parte superior da plataforma (13). Quando o motor (45) é accionado numa direcçâo, a água é aspirada da parte inferior da plataforma (13) para a parte superior da plataforma (13), através da saia (43) e abertura (42) . Quando é desejado drenar a plataforma (13), o motor (45) é accionado na
direcção oposta de modo a causar a rotação inversa da turbina (44) e a água é bombeada para fora através da abertura (42).
A água bombeada para a plataforma (13) será aí mantida pela borda (37) para que a plataforma (13) se afunde. Se os lados desta tenderem a afundar-se primeiro, eles serão suportados pela borda flutuante (38) . A água pode continuar a ser bombeada para a plataforma (13) para submergir os concentradores (27), até que um equilíbrio dinâmico estável é atingido, com as regiões da plataforma (13) entre a borda (37) sendo suportadas pelos elementos flutuantes (39). A plataforma (13) subirá novamente à superfície da massa de água de modo a expôr os concentradores (27) ao sol, depois que a água contida pela borda (37) é drenada.
Referindo agora à Figura 9, é aí ilustrada uma forma alternativa da invenção numa vista em plano, consistindo de uma estrutura flutuante típica em que a multiplicidade de espelhos reflectores individuais e os sistemas colectores de energia solar e seus suportes, da parte superior da estrutura, foram omitidos. Estes elementos estão ilustrados na Figura 8, que mostra a balsa flutuante (52) onde ranhuras ou entalhes (53) foram formados segundo diferentes ângulos e onde tiras planas de espelhos (54) são fixas. Estes espelhos (54) e seus respectivos entalhes estão dispostos segundo um ângulo tal que possa permitir a concentração dos raios de energia radiante (principalmente do sol) (55), para um tubo colector (56). Para além disso, se os espelhos (54) não estiverem rigorosamente alinhados, os raios solares (55) irão atingir o écran reflectante (57) e no retorno o tubo colector solar_..(56) ........................ ............... ...........................
O tubo colector solar (56) e o écran reflectante (57) são montados sobre uma armação adequada (58) que está, por seu lado, montada directamente na balsa (52) .
Alternativamente, a armação (58) pode ser indirectamente montada na balsa, como por exemplo instalando-a sobre os
blocos flutuantes (59) que por seu lado estão instalados directamente na balsa (52).
Em condições normais de utilização, a balsa (52) flutuará num reservatório com um nivel de água relativo, tal· como é indicado pela referência 61. É evidente que o reservatório pode ser qualquer massa de água adequada, quer uma piscina, uma baia, estuário ou barragem.
Se as condições meteorológicas indicarem que os espelhos 54 deverão ser protegidos de possíveis danos causados por granizo’, então a água do reservatório é bombeada através de meios adequados, para a superfície da balsa (52).
diâmetro exterior da balsa (52) (ou a borda exterior caso não tenha uma configuração arredondada), tem fixo, ou fazendo parte integrante da balsa, uma pequena parede definida pelo bloco de flutuação (59) composto de um intermediário tal como o poliestireno expandido. Blocos de flutuação longitudinais suplementares (60) são igualmente colocados e fixos, de maneira rígida, sobre a balsa (52) . Estes blocos de flutuação (60), como melhor ilustrada nas Figuras 14a-c, têm ranhuras ou aberturas (63) nas suas bases (ver igualmente Figura 11).
Por outro lado, deverá ser entendido que enquanto a balsa (52) pode constituir uma estrutura única, é também um dos objectivos desta invenção formar grandes estruturas flutuantes, combinando longas balsas individuais paralelas, que podem ser juntas de um modo adequado, como mostra, a título-de-exemplo, a referência 64 da-Figura 10.
Turbinas (65) e (66) são instaladas na área geral da balsa (52) e ligadas a orifícios (70) adjacentes e espaçados na plataforma, turbinas essas que estão montadas num eixo morotizado (67) que é accionado por um motor adequado (68), por sua vez devidamente montado, tal como em (69), na balsa /
(52) (ver Figuras 12 e 13) . A turbina superior (65) e a turbina inferior (66) devem ter pás opostas, inversas, por razões explicadas mais tarde.
Os orifícios (70) estão situados na base da balsa (52) para permitir a passagem de água da parte de baixo da balsa (52) para a parte de cima, e vice-versa. Neste conjunto de princípios, como mostra a Figura 12, a balsa (52) é ela própria feita de material suficientemente flutuante tal que suportará o aparelho inteiro com os espelhos (54), acima do nível da água. Dai que os orifícios (70) podem ser abertos como é mostrado.
Se, alternativamente a balsa (52) necessitar flutuação adicional para manter os espelhos (54) acima do nível da água em período normal de utilização, a balsa (52) pode ter ainda a forma de barco com a borda exterior delimitando um volume que deslocará suficiente fluído de modo que o nível de água à volta da balsa não subirá acima da parte superior da borda (e assim, os espelhos (54) não serão necessariamente cobertos pelo fluído mesmo que sejam dispostos a um nível abaixo do nível do fluido à volta da balsa) . Neste tipo de configuração, é preferível fechar as aberturas durante a operação normal. Tal pode ser obtido instalando um adequado sistema de válvulas para abrir ou fechar as aberturas, conforme necessário, durante o período de utilização.
Uma conduta ou canal adicional (71) pode também ser instalado para ajudar o fluxo direccional da água, sendo essa conduta (71) localizada entre as turbinas 65 e 66. Outro —sistema - de condutas (72) será — instalado,-.....de preferência, junto de uma ou mais turbinas inferiores (66) e montado de modo a transformar o fluxo vertical da água que passa pela turbina 66, num fluxo horizontal para permitir que o movimento da balsa seja controlado. O controle pode ser obtido deste modo, instalando um único sistema de condutas (72) que pode ser selectivamente orientado ou, então,
instalando um sistema de turbinas múltiplas (66), cada uma orientada de maneira diferente, sendo o movimento agora controlado utilizando apenas certas turbinas.
Como é óbvio, está dentro do âmbito desta invenção providenciar um meio de propulsão exterior para a balsa (52). Por exemplo, se a balsa (12) estivesse numa piscina onde pudesse ser colocada junto à parede desta, o movimento da balsa (52) para seguir o movimento do sol, poderia ser assegurado por um meio apropriado estabelecido na borda da piscina e engrenando a balsa, como é mostrado, por exemplo, nos princípios acima descritos das Figuras 2 e 3.
funcionamento dos princípios do aparelho acima descritos, é explicado de seguida.
Em operação normal, quando os espelhos (54) são expostos ao sol, o nível relativo da água entre a balsa (52) e o reservatório onde está a flutuar seria como indicado na referência número 61. A orientação da balsa (52) pode ser convenientemente controlada, em função das condições do sol, como préviamente descrito, através dos condutos (72) .
Se as condições meteorológicas indicarem a possibilidade de danos nos espelhos (54) causados por fenómenos tal como o granizo, então os motores (68) poderão ser activados de maneira a forçar a água a subir para a parte superior da balsa (52), através dos orifícios (70).
A tendência natural é da água se concentrar em certas áreas de maneira que -a balsa (52) estaria submersa, numa maior extenção, nas áreas em volta dos orifícios (70), estando os espelhos (54) em outras áreas mais altas, e daí continuando expostos aos perigos das intempéries. No entanto, os blocos de flutuação (59), (60) são construídos de tal modo que, em geral, têm uma base estreita e uma parte superior mais larga. Tal configuração afilada permite que a
concentração da água em qualquer área se espalhe sobre toda a superfície da balsa, de modo que uma igual profundidade de água protectora será providenciada sobre todos os espelhos (54). Assim, os espelhos (54) estariam todos protegidos por
água a um Figura 10. nível tal como é indicado na referência 62 da De facto, a configuração afilada dos blocos- de
flutuação (59) e (60) assegura que uma profundidade de água uniforme e consistente seja mantida ao longo do processo de submersão. (Ainda, a inundação uniforme de água sobre a balsa (52) é assistida pelas aberturas (63), feitas na base dos blocos de flutuação (59) e (60), aberturas essas que permitem que a água seja bombeada para a balsa (52) para circular sobre toda ela).
Por outro lado, deverá também ser compreendido que os blocos de flutuação (59), (60) poderão alternativamente providenciar a flutabilidade relativa desejada, tendo degraus en vez de estreitarem em toda a volta, ou apenas num dos lados. No entanto, em tal configuração, é altamente preferível que as secções horizontais dos blocos de flutuação sejam iguais entre eles, em qualquer ponto da balsa (52).
Durante o período de risco para os espelhos (54), o motor (68) seria mantido a funcionar a uma velocidade suficiente para que as turbinas superiores (65) mantenham o nível (62) de água protectora sobre os espelhos (54).
No fim do alerta, o motor (68) pode ser desligado. Devido à flutuação natural da balsa (52), parando a turbina (65) permitirá a inversão do fluxo que passará através das aberturas _. ..(70) ,. de..... modo . que . a balsa (52) voltará eventualmente a flutuar com os espelhos (54) descobertos e assim, novamente operacionais para poder reflectir a energia solar para o tubo colector (56) . Ainda, neste conjunto de princípios, o agrupamento das secções individuais que formam a balsa (52) (como mostrado na referência 64) é geralmente tal, que um escoamento de água poderá ocorrer por aí também
(embora tal escoamento deva óbviamente ser minimizado ao ponto que as turbinas (65) sejam capazes de manter a água ao nível (62) desejado, durante o período de tempo em que os espelhos (54) requerem protecção) . É evidente que deverá também ser apreciado o facto de que a utilização dos blocos de flutuação (59), (60) para manter uniforme a superfície da balsa (52) irá também impedir que bolsas de água fiquem encurraladas na balsa (52) que iriam por sua vez inibir o eficiente funcionamento do aparelho.
É evidente que para apressar o processo de funcionamento do motor (68) poderá ser invertido, um fluxo de água no sentido de cima orifício (70). Tal operação seria caso da configuração descrita quando a balsa tem a forma de um (65) funcionaria assim como flutuação, causando turbina (65) a forçar do para baixo através também utilizada no é, barco), onde a turbina uma bomba cárter para remover a água da balsa.
Durante o funcionamento das turbinas (65), o fluxo de água de baixo para cima através dos orifícios (70) pode tender a afundar a balsa na área adjacente a estes orifícios (70) e turbinas (65). As pás opostas das outras turbinas (66) rodando sobre o mesmo eixo (17) impede, no entanto, que isso aconteça, ao provocar uma força contrária ascendente. Ao seleccionar convenientemente as pás e as superfícies das turbinas associadas (65), (66), a balsa (52) poderá ser mantida eficazmente a um nível normal apesar das forças resultantes do bombear do fluído para a balsa durante o mau tempo.
É evidente que se uma rotação inversa das turbinas (65) e (66) é desejada durante a evacuação da água da balsa (52) durante o mau tempo, as forças verticais produzidas pelas duas turbinas (65) e (66) inverter-se-ão, com as turbinas inferiores (66) providenciando assim forças contrabalançantes que impedem a balsa (52) de subir ao local onde se encontram
os orifícios (70) (cuja configuração iria tender a concentrar
o fluído na balsa orifícios (70)) . em áreas mais baixas, afastadas dos
Óbviamente, por causa da acção oposta das turbinas
coaxiais (65), ( : 66), o conduto adicional (71) funcionará de
modo a separar os fluxos de água opostos gerados pelo
funcionamento destas.
A presente invenção fornece assim um aparelho de recuperação de energia solar de construção relativamente barata e que proporciona um sistema eficaz para tirar o máximo do efeito da energia radiante fornecida pelo sol. O aparelho pode ser construído a partir de materiais baratos e disponíveis. Pode também ser de grande porte, para assegurar a produção de energia a nível comercial. Por outro lado, o aparelho pode ser adaptado simplesmente para fins domésticos. Embora os concentradores e colectores solares tenham sido descritos como estando normalmente numa posição horizontal, estes podem, em certas circunstâncias, estar inclinados, mas devem no entanto estar em utilização perpendicular com os planos verticais que interceptam o sol.
Por outro lado, deverá ser entendido que o aparelho objecto da invenção e especialmente concebido para recuperar energia solar, poderá igualmente permitir a recuperação de outras formas de energia radiante que possam ser concentradas.
O líquido sobre o qual a plataforma é colocada para poder flutuar,...... es.tá,- -de preferência, · dentro de um reservatório ; no entanto, esse líquido pode constar de qualquer outra massa líquida, tal como água num rio, mar ou outro reservatório.
Assim, embora os princípios acima expostos tenham sido dados a título de ilustração do sistema objecto da invenção, /
toda a modificação ou variante de qualquer tipo que possa ser evidente a todo o indivíduo perito neste campo, será considerada como caindo no âmbito geral da invenção, como é estabelecido nos direitos de protecção a seguir formulados.

Claims (29)

  1. Ia - Aparelho de recuperação de energia radiante, caracterizado pelo facto de compreender :
    . um reservatório de fluídos , . uma plataforma flutuando sobre o fluido contido no dito reservatório ;
    . meios para mover a dita plataforma no interior do dito reservatório , colectores de energia radiante colocados na dita plataforma ; . meios na dita plataforma para concentrar energia
    radiante nos ditos colectores de energia radiante ; e meios para selectivamente submergir os ditos meios concentrados abaixo do nível do fluído do dito reservatório, para os proteger contra as intempéries.
  2. 2a - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os meios de submersão compreenderem :
    . meios para bombear fluído para a superfície da dita plataforma ; e . meios para manter o dito fluído sobre a dita plataforma e sobre os ditos meios de concentração.
  3. 3a - Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de os ditos meios de manutenção compreenderem meios para estabelecer uma baixa pressão debaixo da dita plataforma para manter a dita plataforma abaixo do nível de fluído bombeado para o reservatório.
  4. 4a - Aparelho de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de os ditos meios de bombeagem e manutenção compreenderem turbinas de alimentação instaladas
    sob a dita plataforma no interior do dito reservatório, as ditas turbinas de alimentação comunicando com orifícios em toda a dita plataforma. 5a Aparelho de acordo com a reivindicação 4,
    caracterizado pelo facto de compreender igualmente :
    turbinas hidráulicas opostas e associadas a cada turbina de alimentação, as ditas turbinas opostas sendo operáveis com as ditas turbinas de alimentação para forçar o fluído numa direcção oposta à das ditas turbinas de alimentação ; e . deflectores entre as ditas turbinas de alimentação e as ditas turbinas opostas.
  5. 6a - Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de as ditas turbinas de alimentação terem pás contrárias às das ditas turbinas opostas, as turbinas de alimentação associadas e as turbinas opostas estando montadas sobre os mesmos eixos montados verticalmente.
  6. 7a - Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de os ditos meios de movimentação compreenderem uma conduta associada a pelo menos uma turbina e ligando duas aberturas da conduta, a dita conduta dirigindo o fluído numa direcção vertical através da abertura adjacente de pelo menos uma turbina e dirigindo o fluído através da outra abertura, pelo menos parcialmente, numa direcção horizontal.--......................................................-
  7. 8a - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, onde a dita plataforma é suficientemente flutuante para suportar os meios de concentração acima do nível de fluido no reservatório.
  8. 9a - Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo facto de os meios de submersão compreenderem :
    . meios para bombear fluído para a plataforma ; e . meios de manutenção do dito fluido na dita plataforma e sobre os ditos meios de concentração.
  9. 10a - Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo facto de os ditos meios de bombeagem e manutenção compreenderem turbinas hidráulicas fixas sob a dita plataforma no interior do dito reservatório, e de as ditas turbinas hidráulicas comunicarem com aberturas em toda a dita plataforma.
  10. 11a - Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo facto de compreenderem ainda :
    . turbinas hidráulicas opostas associadas a cada turbina de alimentação, as ditas turbinas opostas funcionando com as ditas turbinas de alimentação para forçar o fluído numa direcção oposta à direcção das ditas turbinas de alimentação; e . deflectores entre as ditas turbinas de alimentação e as ditas turbinas opostas.
  11. 12a - Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo facto de as ditas turbinas de alimentação têm pás contrárias às das ditas turbinas opostas, as ditas turbinas de alimentação associadas e suas turbinas opostas sendo montadas- sobre eixos comuns orientados no sentido vertical.
  12. 13a
    Aparelho de acordo com caracterizado pelo compreenderem uma facto de os ditos conduta associada a reivindicação 10, meios de movimentação com pelo menos uma turbina e ligando duas aberturas da conduta, a dita conduta dirigindo o fluido numa direcção vertical pela abertura adjacente de pelo menos uma turbina e dirigindo o fluido pela outra abertura, pelo menos parcialmente, numa direcção horizontal.
  13. 14a - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de :
    a plataforma incluir uma borda a toda a volta para separar o fluido contido no reservatório dos meios de concentração instalados na plataforma ; e . os meios de submersão' compreenderem um turbina hidráulica fixa no dito aparelho aparelho e podendo operar selectivamente de modo a circular o fluido entre o aparelho e o reservatório.
  14. 15a - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de compreender ainda mecanismos de flutuação fixos na dita plataforma para suportar a dita plataforma quando os ditos meios de concentração são submersos no fluido do dito reservatório.
  15. 16a - Aparelho de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo facto de a flutabilidade dos meios de flutuação, por unidade de altura, aumenta de baixo para cima em tais meios.
  16. 17a - Aparelho de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo facto de os ditos mecanismos de flutuação são fixos longitudinalmente na dita plataforma, os ditos mecanismos estreitando-se em direcção ao exterior, partindo de uma base mais estreita adjacente à plataforma para uma parte superior mais larga.
  17. 18a - Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os ditos meios de concentração (
    compreenderem reflectores posicionados para reflectir a energia solar em direcção aos ditos colectores.
  18. 19a
    Aparelho de acordo caracterizado pelo facto de parabólica com um ponto focal e dos reflectores.
    com a reivindicação 18, cada reflector tem forma os colectores são colocados sobre o ponto focal de um
    Aparelho de caracterizado pelo facto compreenderem uma multiplicidade de alongados, colocados lado-a-lado, substancialmente parabólico.
  19. 20a acordo com de os ditos a reivindicação 1, concentração reflectores meios de elementos definindo um canal
    Aparelho de acordo com caracterizado pelo facto de os ditos colectores compreenderem tubos alongados contendo transporte de energia.
  20. 21a a reivindicação 20, um intermediário responsável pelo
  21. 22a acordo com de os ditos a reivindicação 20, colectores instalados dos ditos reflectores e colocados parabólico, reflectores
    Aparelho de caracterizado pelo facto sobre uma armação a uma certa distância essencialmente no ponto focal do canal reflector a dita armação compreendendo igualmente a energia para dirigir radiante para os colectores.
  22. 23a
    Aparelho de caracterizado pelo facto de recuperação compreender :
    de energia solar, . um reservatório de fluídos ;
    . uma plataforma flutuando no de fluídos ;
    . meios fluído do dito reservatório reservatório uma para mover a dita de modo a acompanhar quantidade de longitudinais, fixos na plataforma, cada plataforma o movimento reflectores dentro do dito do sol ;
    paralelos e reflector sendo essencialmente parabólico para concentrar a energia solar numa linha focal essencialmente horizontal ;
    . colectores de energia solar, instalados sobre a linha focal dos reflectores ; e meios para selectivamente submergir os ditos reflectores sob o fluído de modo a assegurar a sua protecção contra as intempéries, incluindo uma bomba para bombear fluído do reservatório para a dita plataforma, e meios para manter a plataforma abaixo do nível de fluido contido no reservatório.
  23. 24a - Aparelho de recuperação de energia radiante, caracterizado pelo facto de compreender :
    . um reservatório de fluídos ;
    . uma plataforma flutuando no fluído do dito reservatório; . meios para mover a dita plataforma dentro do dito reservatório / colectores de energia radiante montados na dita
    plataforma ;
    meios na dita plataforma para concentrar energia radiante nos ditos colectores de energia radiante ;
    . meios para bombear fluído para a dita plataforma para selectivamente submergir os ditos meios de concentração no fluído do dito reservatório, como protecção contra as intempéries ;
    . turbinas hidráulicas fixas sob a dita plataforma, as ditas turbinas hidráulicas comunicando com aberturas na dita plataforma ; e . mecanismos de flutuação fixos na dita plataforma para a suportar quando os ditos meios de concentração são submersos no fluído do dito reservatório, a flutabilidade dos meios de flutuação aumentando de baixo para cima nesses meios de flutuação.
  24. 25a - Aparelho de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo facto de compreender ainda :
    . turbinas hidráulicas opostas associadas a cada turbina de alimentação, as ditas turbinas opostas sendo operáveis com as ditas turbinas de alimentação, para forçar o fluído numa direcção oposta à das ditas turbinas de alimentação ; e . deflectores entre as ditas turbinas opostas e as ditas turbinas de alimentação.
  25. 26a - Aparelho de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo facto de as ditas turbinas de alimentação terem pás opostas às das ditas turbinas opostas, as ditas turbinas de alimentação associadas e turbinas opostas estando fixas separadamente num mesmo eixo vertical.
  26. 27a - Aparelho de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo facto de os ditos meios de movimentação compreenderem uma conduta associada com pelo menos uma turbina- e ligando duas aberturas da conduta, a dita conduta dirigindo fluído através da abertura adjacente de pelo menos uma turbina numa direcção vertical e dirigindo o fluído através da outra abertura, pelo menos parcialmente, numa direcção horizontal.
  27. 28a - Aparelho de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo facto de a dita plataforma ser suficientemente flutuante para manter os meios de concentração acima do nível de fluído no dito reservatório.
  28. 29a - Aparelho de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo facto de os ditos mecanismos de flutuação serem de forma alongada e fixos longitudinalmente na dita plataforma, sendo os ditos mecanismos afilados para o exterior, partindo de uma base estreita adjacente à dita plataforma para uma parte superior mais larga.
  29. 30a - Aparelho de recuperação de energia radiante, caracterizado pelo facto de compreender :
    . uma massa de líquido ;
    . uma plataforma flutuando na dita massa líquida ;
    . meios para fazer rodar a dita plataforma ;
    colectores de energia radiante montados na dita plataforma ; e . a dita plataforma ser feita de um material flexível e flutuante de maneira a se ajustar à superfície do dito líquido onde a dita plataforma flutua.
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