PT104084A

PT104084A - Colectores solares concentradores quasi-estacionários com tubos de vácuo ou alhetas e ópticas não estacionárias

Info

Publication number: PT104084A
Application number: PT104084A
Authority: PT
Inventors: Manuel Pedro Ivens Col Pereira; Wildor Maldonado Carbajal; Joao Correia De Oliveira
Original assignee: Ao Sol En Renovaveis S A
Priority date: 2008-06-02
Filing date: 2008-06-02
Publication date: 2009-12-02
Also published as: WO2009148344A1

Abstract

ESTA INVENÇÃO REFERE-SE A UM COLECTOR SOLAR CONCENTRADOR TENDO ELEMENTOS ABSORVEDORES TUBULARES DO TIPO EVACUADO OU NÃO CARACTERIZADO POR COMPREENDER, PELO MENOS, UM TUBO (11) E UMA ÓPTICA OU VALE (41) ASSOCIADA A CADA TUBO (11) E POR COMPREENDER, TUBO (11) A TUBO (11), PELO MENOS, UMA REFERIDA ÓPTICA (41) CONECTADA A MEIOS (51, 52; 62, 63; 64, 66, 67) PARA FAZER RODAR A REFERIDA ÓPTICA (41) DE ACORDO COM O MOVIMENTO APARENTE DO SOL PARA CAPTAR O MÁXIMO DE RADIAÇÃO INCIDENTE E DE MODO A PROTEGÊ-LA, QUANDO NECESSÁRIO, CONTRA DESNECESSÁRIAS EXPOSIÇÕES AO EXTERIOR.

Description

DESCRIÇÃO "COLECTORES SOLARES CONCENTRADORES QUASI-ESTACIONÁRIOS COM TUBOS DE VÁCUO OU ALHETAS E ÓPTICAS NÃO ESTACIONARIAS"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se, de um modo geral, a colectores concentradores da radiação solar e, mais particularmente, a colectores concentradores de radiação solar constituídos por ópticas que fazem o seguimento do movimento diurno aparente do sol, de modo a maximizar a energia captada, mas mantendo os absorvedores completamente estacionários e, simultaneamente, proporcionando protecção total da superfície reflectora e do absorvedor para os períodos nocturnos ou diários em que o sistema não esteja em funcionamento, com ou sem disponibilidade de radiação solar.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os sítios http://www.himin.com/english/index.html, e http://www.sunrainenergy.com/ descrevem colectores solares com tubos de vácuo que constituem hoje o maior mercado de equipamentos de captação de energia solar para aplicações térmicas, abaixo e acima de 100 °C, sobretudo na China.

Os tubos de vácuo são colocados uns ao lado dos outros para concretizarem uma superfície de captação tão grande quanto se 1 deseje, aplicação a aplicação. Por vezes, são completados com superfícies difusoras e/ou reflectoras, colocadas de forma fixa, estacionária, por "detrás" para recuperar alguma da radiação incidente e que, de outra forma, se escaparia por entre os tubos, ou para concentrar a mesma. A Patente US-A-3957031 divulga colectores solares nos quais as referidas superfícies assumem configurações ópticas específicas, recorrendo a formas com propriedades de captação da radiação incidente conhecidas por involutas, parciais ou totais. Neste caso, e como é conhecido das patentes US-A-3957031, US-A-4003638 e US-A-4230095, podem mesmo chegar a ser partes de concentradores do tipo CPC.

Estas superfícies reflectoras/difusoras, planas ou curvas têm em comum o facto de se aproximarem ao ponto de ficarem em contacto com os tubos associados e de constituírem, juntamente com os referidos tubos, colectores concentradores do tipo estacionário, isto é, fixo a uma estrutura e/ou um telhado.

Este facto torna-os particularmente vulneráveis, uma vez que os reflectores referidos têm tendência a deteriorarem-se rapidamente com o tempo, dado que estão expostos à chuva, pó e outros potenciais contaminantes que lhes fazem ir perdendo reflectividade, recuperável nalguns casos com limpeza, irremediavelmente perdida noutros por ser o resultado de uma alteração química das propriedades ópticas. Assim, estes colectores em vez de terem uma duração de 15 a 20 anos, desejável em colectores solares, apresentam tempos de vida em boas condições inferiores a 5 ou 6 anos. 2 A alternativa de colocar o conjunto por debaixo de uma coberta transparente, por exemplo, um vidro plano - resolve este problema mas deteriora/penaliza o comportamento óptico do conjunto em mais do que uma maneira e embora tenha sido proposta, como descrito nos sítios http://www.solargenix.com/building_products.cfm e http://www.solargenixchicago.com/solarthermalproducts.cfm, e utilizada, é uma solução penalizante.

Além disso, em caso de exposição solar forte, ausência de extracção de energia e/ou falha da bomba circuladora, estes colectores atingem temperaturas muito elevadas (estagnação) que são causadoras de inúmeros problemas de durabilidade e até de segurança.

Numa forma de realização da presente invenção, o conceito também se aplica a alhetas (superfícies absorvedoras geralmente planas ou construídas de elementos planos com elevada absorptividade e associadas a tubos onde circula o fluido a aquecer, como descrito na Patente Portuguesa N° 102938 "Colector solar de baixa concentração, ideal, do tipo CPC" e Patente Europeia N° EP0678714 BI "Solar energy collector of the non-evacuated compound parabolic concentrator type". O objectivo da presente invenção é resolver os inconvenientes/problemas acima referidos, utilizando ópticas não estacionárias. 3

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Na presente invenção, as ópticas utilizadas movem-se individualmente em torno dos tubos sobre os quais concentram a radiação solar incidente, de modo a que em todos os momentos do dia e da noite em que o sistema solar não esteja a funcionar, estes fiquem protegidos e, ao mesmo tempo, também as próprias superfícies reflectoras já que é o seu lado posterior que fica exposto, se for de dia, à radiação solar.

Em utilização, durante os momentos de captação de energia solar, os reflectores podem fazer o seguimento do movimento aparente do sol, rodando em torno de cada tubo e, efectivamente, concentrando e captando uma quantidade de energia solar superior à que seria captada pelo conjunto equivalente de reflectores e tubos estacionários. A presente invenção refere-se a um colector solar concentrador compreendendo elementos absorvedores tubulares do tipo evacuado ou não, caracterizado por compreender, pelo menos, um tubo e uma óptica ou vale associada a cada tubo e por compreender, tubo a tubo, pelo menos, uma referida óptica conectada a meios para fazer rodar a referida óptica de acordo com o movimento aparente do sol.

Numa forma de realização da invenção, o referido colector solar concentrador é caracterizado por a referida óptica concentradora rodar de modo a que a sua superfície espelhada e o(a) referido(a) tubo/alheta absorvedor(a) fiquem protegidos contra desnecessárias exposições ao exterior. 4

Noutra forma de realização da invenção, o referido colector solar concentrador é caracterizado por o meio conectado à referida óptica e apto a proporcionar o referido movimento de rotação da referida óptica compreender um sistema de anéis com rolamentos ou sem rolamentos.

Ainda Noutra forma de realização da invenção, o referido colector solar concentrador é caracterizado por o meio apto a proporcionar o referido movimento de rotação da referida óptica compreender um sistema de imanes.

Noutra forma de realização da invenção, o referido colector solar concentrador é caracterizado por o meio apto a proporcionar o referido movimento de rotação da referida óptica compreender ainda um sistema mecânico do tipo engrenagem dentada e correspondente sem-fim dentado e associado a um motor eléctrico.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Outros aspectos e vantagens da invenção irão ser evidentes a partir da descrição pormenorizada que se segue e dos desenhos em anexo que ilustram, a título de exemplo, as características do invento. A Fig. 1 mostra uma vista em corte de um conjunto de tubos 11 e de espelhos 12 do tipo CPC com uma face espelhada 13 de acordo com a presente invenção. A Fig. 2 mostra o mesmo completamente rodado 21. espelho 12 da Fig. 1, mas agora 5 A Fig. 3 mostra, de acordo com a presente invenção, os espelhos das figuras anteriores com as suas faces reflectoras 32 em posições 31 intermédias. A Fig. 4 mostra uma forma de realização da unidade reflectora com vales 41, topos 42 e superfícies 43 reflectoras. A Fig. 5 mostra uma forma de realização de um tubo 11 de vácuo tendo um sistema de anéis com rolamentos ou sem rolamentos, com uma parte 51 fixa e uma parte 52 móvel. A Fig. 6 mostra uma forma de realização da presente invenção numa alheta utilizada em colectores não evacuados, em que os vales 41 da Fig. 4 giram em torno do tubo 61 de circulação de fluido. A Fig. 7a mostra, numa forma de realização, um sistema com imanes 62 permanentes montados na parte móvel dos anéis 52 e imanes 63 electromagnéticos montados na parte fixa dos anéis 51. A Fig. 7b mostra, ainda numa outra forma de realização, uma engrenagem 64 dentada engrenada numa correspondente haste 65 com dentes 66 e impulsionada por um motor 67 eléctrico.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO

No que se refere à Fig. 1, mostra-se uma vista em corte de um conjunto de tubos 11 e de espelhos 12 do tipo CPC, individualmente associados com cada tubo e concentrando sobre cada tubo a radiação incidente reflectida pela face 13 espelhada dos referidos espelhos 12. 6 A Fig. 2 mostra o mesmo espelho 12 da Fig. 1, mas agora, numa forma de realização preferida de acordo com a invenção, completamente rodado 21 para uma posição em que a superfície 22 reflectora fica virada para baixo e em que os tubos 11 e a referida superfície 22 ficam totalmente protegidos da agressão de factores externos, tais como a radiação solar, a intempérie e afins.

No que se refere à Fig. 3, os espelhos das figuras anteriores foram rodados para posições 31 intermédias, ficando as suas faces 32 reflectoras expostas ao sol com o ângulo mais favorável à captação da radiação incidente de modo a maximizá-la. A Fig. 4 mostra uma forma de realização da unidade reflectora com vales 41 e topos 42, apresentando os mesmos as aberturas necessárias para a passagem dos tubos 11 de vácuo e para a sua fixação; estes topos poderão estar dotados com superfícies 43 reflectoras para aumentar a capacidade de reflexão da radiação. A Fig. 5 mostra, numa forma de realização preferida de acordo com a invenção, um sistema de anéis 51, 52 com rolamentos ou sem rolamentos, compreendendo uma parte 51 fixa conectada aos referidos tubos 11 de vácuo e uma parte 52 móvel conectada aos referidos topos 42 dos vales 41 da Fig.4. Este sistema permite que a unidade reflectora efectue um movimento rotativo. A Fig. 6 mostra uma forma de realização da presente invenção completamente montada, em que os vales da Fig. 4 giram agora em torno do tubo 61 de circulação de fluido definindo uma 7 alheta característica das que se utilizam em colectores nao evacuados. A Fig. 7a apresenta uma forma de realização de um meio utilizado para movimentação dos vales 41 reflectores através de um sistema de imanes compreendendo imanes 62 permanentes montados assimetricamente na parte 52 móvel dos anéis e imanes 63 electromagnéticos montados na parte 51 fixa dos anéis que se magnetizam ordenadamente de modo a deslocarem o vale 41 para a posição pretendida por causa das forças magnéticas entre os imanes permanentes e electromagnéticos. A Fig. 7b mostra uma outra forma de realização de um meio utilizado para movimentação dos vales 41 reflectores através de uma engrenagem 64 dentada completada pela correspondente haste 65 com dentes 66 e impulsionada por um motor 67 eléctrico.

Os especialistas com experiência na técnica irão perceber que a presente invenção pode ser sujeita a inúmeras modificações e alterações sem divergir do âmbito das reivindicações apensas.

Lisboa, 2 de Junho de 2008

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Colector solar concentrador compreendendo elementos absorvedores tubulares do tipo evacuado ou não, caracterizado por compreender, pelo menos, um tubo (11) e uma óptica ou vale (41) associada a cada tubo (11) e por compreender, tubo (11) a tubo (11), pelo menos, uma referida óptica (41) conectada a meios (51, 52; 62, 63; 64, 66, 67) para fazer rodar a referida óptica (41) de acordo com o movimento aparente do sol.
2. Colector solar concentrador de acordo com a revindicação 1, caracterizado por a referida óptica (41) concentradora rodar de modo a que a sua superfície (13) espelhada e o (a) referido(a) tubo/alheta (11) absorvedor(a) fiquem protegidos contra desnecessárias exposições ao exterior.
3. Colector solar concentrador de acordo com a revindicação 1, caracterizado por o meio conectado à referida óptica (41) e apto a proporcionar o referido movimento de rotação da referida óptica (41) compreender um sistema de anéis (51, 52) com rolamentos ou sem rolamentos.
4. Colector solar concentrador de acordo com a revindicação 1, caracterizado por o meio apto a proporcionar o referido movimento de rotação da referida óptica (41) compreender um sistema de imanes (62, 63).
5. Colector solar concentrador de acordo com a revindicação 1, caracterizado por o meio apto a proporcionar o referido movimento de rotação da referida óptica (41) compreender 1 dentada e a um motor ainda um sistema mecânico do tipo engrenagem (64) correspondente sem-fim dentado (66) e associado (67) eléctrico. Lisboa, 2 de Junho de 2008 2