PT104694B

PT104694B - Sistema modular de concentração de radiação solar

Info

Publication number: PT104694B
Application number: PT104694A
Authority: PT
Inventors: Leonel Jose Dos Santos Teixeira Ramos
Original assignee: Leonel Jose Dos Santos Teixeira Ramos
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2012-12-10
Also published as: US20120125404A1; WO2011014086A2; WO2011014086A3; WO2011014086A4; BR112012001966A2; PT104694A

Abstract

SISTEMA MODULAR CONCENTRADOR DE RADIAÇÃO SOLAR, QUE CONSISTE NA UTILIZAÇÃO DIVERSOS REFLECTORES PLANOS MONTADOS SOBRE UMA PLATAFORMA QUE TRANSMITE A CADA REFLECTOR ROTAÇÃO SOBRE DOIS EIXOS, PERMITINDO A CONCENTRAÇÃO DE RADIAÇÃO SOLAR NUMA ÁREA OU PONTO ESPECÍFICO PRÉ-DETERMINADO DO ESPAÇO. CADA MÓDULO É CONECTADO A UM INSTRUMENTO DE CONTROLO, COM UM SOFTWARE ESPECÍFICO QUE PERMITE CONHECER O MOVIMENTO APARENTE DO SOL NO LOCAL DA INSTALAÇÃO DO SISTEMA. ASSIM, É REALIZADO O CONTROLO DE TODOS OS REFLECTORES DO MÓDULO SOBRE OS SEUS DOIS EIXOS DE ROTAÇÃO DE MANEIRA A QUE A RADIAÇÃO SOLAR SEJA, EM CADA MOMENTO DO DIA, E EM CADA DIA DO ANO, FOCADA OU SIMPLESMENTE DESVIADA PARA UM DETERMINADO PONTO. O SISTEMA REFERIDO É ESPECIALMENTE VOCACIONADO PARA CONCENTRAÇÃO SOLAR COM A FINALIDADE DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA, CALORÍFICA OU AMBAS EM SIMULTÂNEO, NOMEADAMENTE EM EDIFÍCIOS, ONDE O PONTO DE CONCENTRAÇÃO PODE SER, ENTRE OUTROS, UM MOTOR STIRLING, UMA TURBINA A VAPOR OU CÉLULAS FOTOVOLTAICAS.

Description

SISTEMA MODULAR DE CONCENTRAÇÃO DE RADIAÇÃO SOLAR

Antecedentes da invenção

Actualmente a concentração solar é utilizada de diversas formas, principalmente com o objectivo final de obtenção de energia eléctrica. Destaca-se a utilização de concentração solar através da utilização de discos parabólicos, onde o ponto de concentração é um motor Stirling ou um sistema fotovoltaico, e também a concentração através de lentes, prismas ou reflectores parabólicos, neste caso usualmente apenas com células fotovoltaicas.

A concentração solar permite que a maioria dos sistemas atinja niveis de rendimento superiores e com menores custos. No caso dos motores Stirling, que funcionam através da diferença de temperatura que lhes é imposta entre 2 pontos, a sua eficiência teórica η é dada pela expressão [1-T_F/T_Q], em que T_F é a temperatura do ponto frio e T_Q a temperatura do ponto quente (em Kelvin). Evidentemente, a eficiência é tanto maior quanto maior for a diferença entre estes dois valores. A concentração solar permite que o ponto quente atinja elevadas temperaturas, afastando-se assim de forma significativa da temperatura do ponto frio, que usualmente está próximo da temperatura ambiente. No caso das tecnologias fotovoltaicas, o aumento da energia incidente por unidade de superfície permite usualmente um aumento na eficiência da conversão eléctrica

2/16 e uma redução da quantidade de células fotovoltaicas relativamente a um sistema de potência equivalente sem concentração, o que resulta vulgarmente em menores custos.

Muitas vezes a concentração é também utilizada em sistemas térmicos onde são necessárias temperaturas elevadas (por exemplo para processos industriais) ou para utilização em turbinas a vapor para geração de energia mecânica ou eléctrica. As formas de concentração, nestes casos, são usualmente as superfícies reflectoras parabólicas.

A patente americana US 7,192,146 - Solar concentrator array with grouped adjustable elements faz menção a um dispositivo semelhante à presente invenção, também com a função de concentração por intermédio de diversos reflectores, mas com diferenças importantes que lhe conferem diversas limitações comparativamente ao sistema proposto. Designadamente, o sistema receptor tem que estar conectado ao módulo de reflectores, isto porque os reflectores apenas possuem a capacidade de rodar sobre 1 eixo relativamente ao dito receptor. Tal solução impede que se utilizem dispositivos de captação de elevada potência, pois os módulos não são compatíveis com grandes dimensões. A escalabilidade da potência do receptor não é possível nesse sistema dentro do próprio módulo, pois não podem simplesmente ser adicionados mais reflectores para o aumento dessa potência. 0 sistema não é vocacionado para realizar o desvio da luz solar para um ponto ou área fixa do espaço sem função de concentração, como é proposto para

3/16 a presente invenção relativamente ao desvio da luz solar para, por exemplo, janelas de edifícios.

Sumário da invenção e vantagens

A presente invenção assenta num sistema modular de matriz de heliostatos, onde com apenas dois motores é possível ajustar a orientação dos reflectores em cada módulo. A aplicação principal da invenção consiste na concentração ou desvio da radiação solar para um qualquer tipo de receptor estático para geração de energia eléctrica, calorífica e/ou luminosa, sendo a localização do(s) módulo(s) concentrador(es) independente da localização do receptor. As principais vantagens da invenção são:

- não existe qualquer receptor solar directamente associado ou sequer fisicamente ligado aos módulos concentradores, permitindo uma liberdade total na escolha do mesmo e do seu posicionamento numa determinada área, com qualquer inclinação;

qualquer inovação ou melhoria ao nível dos sistemas receptores (fotovoltaico, motor Stirling, turbina a vapor, etc) pode ser imediatamente utilizada com o sistema concentrador;

cada módulo pode ser colocado no mesmo plano que a superfície onde assenta e sem necessidade, embora possível, de elevação total ou parcial do corpo da estrutura do mesmo, sendo facilmente oculto nas coberturas de edifícios;

cada módulo pode ter dimensões relativamente pequenas (pode ter o tamanho de um painel solar térmico, cerca de

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2m²) o que faz com que sejam fáceis de transportar e de montar por um número reduzido de instaladores;

ao contrário dos grandes discos concentradores parabólicos, as forças do vento sobre a superfície desses módulos são muito reduzidas, não sendo necessários elementos de suporte especiais de alta resistência;

- o facto do sistema concentrador ser modular possibilita que a potência de um qualquer colector seja incrementada ou diminuída de forma simples e rápida, através da adição ou remoção de módulos concentradores;

- 0 sistema modular não tem como funcionalidade única a concentração da luz do Sol para geração de energia eléctrica ou calorífica. É possível utilizar o mesmo para desviar a luz solar para zonas onde esta seja necessária, como por exemplo janelas de fachadas de edifícios sem exposição solar directa, ou onde a luz solar seja de qualquer forma necessária ou preferencial. Os suportes de reflectores em cada módulo podem até ser usados sem os reflectores, e com células fotovoltaicas directamente aplicadas sobre estes, sem concentração ou com concentração, por exemplo, com lentes. Neste caso, cada suporte seria direccionado em cada instante perpendicularmente à radiação do Sol para maior eficiência;

- Os módulos podem ser aplicados de forma esteticamente apelativa em fachadas de edifícios com exposição solar importante, podendo concentrar ou apenas desviar a radiação solar para um ou mais receptores localizados nas imediações desses edifícios.

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Ao contrário da grande maioria dos sistemas de concentração, o sistema de módulos concentradores, por serem individualmente de pequena dimensão e passíveis de serem instalados junto à superfície de suporte, salvaguardam o direito à luz solar das áreas circundantes. Por exemplo, as parabólicas concentradoras ou os painéis com concentradores ópticos, ambos com seguidores solares, necessitam estar sempre perpendiculares à radiação solar, sendo que fora das imediações do meio-dia solar estes provocam sombreamentos importantes nas áreas circundantes.

- 0 facto do colector ser estático na invenção proposta facilita consideravelmente, relativamente aos esquemas existentes a ligação do dito colector à rede de águas de edifícios para aquecimento ou pré-aquecimento solar.

Breve descrição dos desenhos

A descrição que se segue tem por base os desenhos anexos os quais, sem qualquer carácter limitativo representam:

Fig. 1- Esquema dos pontos notáveis da geometria da invenção.

Fig. 2- Suporte de reflector de um módulo: solução tipo-1 do primeiro esquema mecânico para a concretização da invenção.

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Fig. 3- Suporte de reflector de um módulo: solução tipo-2 do primeiro esquema mecânico para a concretização da invenção.

Fig. 4- Suporte de reflector de um módulo: solução do segundo esquema mecânico para a concretização da invenção.

Fig. 5- Solução tipo-2: pormenores do mecanismo com sistema de ligações sucessivas de conexão ao suporte do reflector, rotuladas unidireccionalmente (8, 13, 16).

Fig. 6- Solução tipo-2: pormenores do mecanismo com sistema de rótula única de ligação ao suporte do reflector.

Fig. 7- Esquema geral de um módulo concentrador, composto por uma pluralidade de suportes de reflectores (18) e um sistema de transmissão (17) de movimento aos mesmos.

Fig. 8- Pormenor da transmissão de rotação e translação aos reflectores da solução tipo-1.

Fig. 9- Pormenor da transmissão de translação aos reflectores da solução tipo-2.

Fig. 10- Esquema geral do método de concentração solar.

Descrição detalhada da invenção

A presente invenção consiste num sistema modular concentrador de radiação solar que pode ser utilizado tanto

7/16 para concentração (principal aplicação) como simplesmente para o desvio da radiação solar. 0 sistema é constituído por pelo menos uma matriz de heliostatos reflectores (18) em que cada um dos heliostatos acompanha o movimento aparente do sol direccionando a sua radiação para uma área ou ponto receptor (30). Tal é possível com recurso a apenas (ou pelo menos) dois motores, possibilitanto estes o ajuste da orientação de cada um dos reflectores da matriz. A localização do(s) módulo(s) reflector(es) (29) é independente da localização do receptor (30), o que tem as vantagens referidas anteriormente. O acompanhamento do movimento aparente do Sol é conseguido através de um sistema de controlo que opera sobre os motores de cada

módulo por um computador	(31)	de	modo a	direccionar a
radiação	solar reflectida	para	a	localização especifica
referida.
De forma	a ser possível desviar	a	radiação	solar para um

determinado ponto ou área através de um sistema modular de concentração, de maneira a que o mesmo desempenhe a função de heliostato, é necessário que cada reflector que compõe cada módulo possa acompanhar o movimento aparente do sol (altitude e azimute) sem que o seu ponto médio sofra desvios significativos em termos de coordenadas relativas (Χ,Υ,Ζ) ao ponto de concentração. Isso porque desvios consideráveis dessas coordenadas relativas iriam impedir que as variações dos ângulos de cada reflector fossem iguais para todos os demais reflectores de um mesmo módulo, obrigando a que cada reflector possuísse motores

8/16 independentes de controlo. Assim, o facto de o receptor ser imóvel, para a finalidade de concentração, permite que para cada reflector, ao ser ajustado individualmente sobre o seu suporte e para uma radiação com as mesmas caracteristicas em termos de ângulos de incidência em cada reflector individual, as reflexões de todos os reflectores de todos os módulos se cruzem num único ponto ou zona do espaço, conseguindo-se assim a concentração da radiação solar. Para tal, cada reflector é fixo no seu plano de suporte através de qualquer sistema ajustável, como por exemplo um suporte de 3 pontos de apoio, em que a distância ao suporte em cada ponto é ajustável.

problema foi resolvido através de 2 esquemas mecânicos possíveis que podem ser interpretados com o auxilio da Fig.

e estão consubstanciados nas figuras 2 a 9 . No primeiro esquema mecânico, os pontos (ABC) definem um plano fixo, sendo o ponto (A) invariável e representa o centro de rotação da barra (AB) , (12), em torno de um eixo perpendicular ao referido plano (paralelo ao eixo X) , rotulada em (B) num eixo paralelo a X. Qualquer rotação da barra (AB) em torno de (A) no eixo perpendicular ao plano (ABC) movimenta essa barra (AB), que obrigatoriamente movimenta a barra (BC), (8), rotulada em (C) , (16), em todas as direcções (XYZ). 0 plano definido pelos pontos (CEF) é o plano de suporte dos reflectores, (7) . 0 ponto (D), (1), é colinear com (EF) , e possui uma ligação ao exterior, rotulada num eixo paralelo a Z. 0 ponto (D) pode ser deslocado apenas segundo X. Ora, sempre que as

9/16 coordenadas XY do ponto (C) sejam diferentes do ponto (D), qualquer movimento do ponto (D) numa direcção paralela a X provoca uma rotação sobre um eixo paralelo a Z do plano do suporte do reflector (CEF) com centro em (C) , provocando uma rotação sobre o eixo paralelo a Z da própria recta (EF), onde apenas o ponto (D) mantém a sua coordenada Y constante. Em adição, qualquer rotação do ponto (A) em torno do eixo paralelo a X, provoca uma rotação do plano do reflector sobre o eixo da recta (EF). A combinação das translações em (D) e rotações em (A) permitem que a normal do plano (CED) do suporte do reflector seja orientada numa infinidade de direcções. Teoricamente, todas as direcções do espaço podem ser realizadas, para determinados comprimentos (AB), (BC) , (EF) e posição espacial de (A) relativamente a (D) . No entanto, fisicamente, os segmentos têm dimensões fixas e não se podem intersectar pois representam sólidos, mas dado que as direcções de interesse situam-se entre -X a +Y a +X e +Y a +Z, tal não representa obstáculo à validade desta solução para as aplicações em questão.

No segundo esquema mecânico, o ponto (A) é invariável no espaço e representa o centro de rotação da barra (AB), (12), em torno de um eixo paralelo a X. Qualquer rotação de (A) em torno do eixo paralelo a X movimenta a barra (AB) , que obrigatoriamente movimenta a barra (BC), (8), rotulada em (B) e em (C), 16), em todas as direcções (XYZ). 0 ponto (C) não pertence ao plano perpendicular a (EF) que contém o ponto (D) (esquema mecânico da Fig. 4) . 0 plano definido pelos pontos (CEF) é o plano de suporte dos reflectores, (7). 0 ponto (D) é colinear com (EF), e possui uma ligação

10/16 ao exterior, rotulada num eixo perpendicular a (EF) e pertencente ao plano (CEF). O plano (CEF) pode rodar em torno de um eixo paralelo a X devido à ligação ao exterior pelo ponto (D), (1). Isto providencia ao suporte de reflector um movimento de elevação do mesmo, numa primeira direcção. Ora, dado gue o ponto (C) não pertence ao plano perpendicular a (EF) gue passa por (D), gualguer movimento do ponto (C), por ser excêntrico em relação ao eixo definido pela intersecção daquele plano com o plano do suporte do reflector (CEF) , faz com que o suporte do reflector rode numa segunda direcção. A combinação das rotações nas duas direcções possíveis permitem que a normal do plano (CED) do suporte do reflector seja orientada numa infinidade de direcções. A rotação é limitada em ambas as direcções pelas dimensões dos diversos componentes e pelo contacto entre elementos nos limites de rotação. No entanto, esta solução permite abranger uma gama de movimentos do suporte dos reflectores suficientemente elevada para a concretização de sistemas modulares de concentração ou desvio de radiação solar.

Na Fig. 2 representa-se uma possível concretização do primeiro esquema mecânico (solução tipo-1) do sistema de suporte de um reflector. A barra fixa (5), munida de rosca (6), ao rodar sobre o seu eixo, obriga a que a peça (4), que contém rosca interna no contacto com a barra (5), se desloque no sentido dessa barra (tal como o ponto (D) da Fig. 1). Para tal, conta com a presença da barra (3), paralela a (5), deslizante na ligação à peça (4) que impede a própria peça (4) de rodar. De referir que o impedimento

11/16 da peça (4) rodar pode ser conseguido com o auxilio de qualquer outra barra paralela a (5) que não a (3). A barra em T (1) é rotulada em torno do eixo Z na ligação a (4), permitindo ainda a rotação do suporte do reflector (7) sobre a mesma nas zonas de contacto. A barra fixa (3) ao rodar sobre o seu eixo, transmite através da biela (9) (equivalente à barra (AB) da Fig. 1) movimento à barra (8) (equivalente à barra (BC) da Fig. 1) para o ponto análogo ao (C) da Fig. 1, situado atrás do suporte do reflector. A rosca (6) da barra (5) deve ser protegida com manga flexível de protecção contra a sujidade e corrosão.

Em síntese, a Fig. 2 representa parte do sistema modular concentrador de radiação solar proposto, que pode ser concretizado utilizando uma disposição de heliostatos de seguimento que compreenda uma pluralidade de elementos em fileira (3) e (5) , que são posicionados pelo menos parcialmente entre pelo menos dois suportes opostos. Uma primeira pluralidade dos elementos em fileira (3) são rotativos num primeiro eixo e uma segunda pluralidade (5) sao rotativos num segundo eixo paralelo ao primeiro, essa última com rosca externa (6) pelo menos parcialmente no seu comprimento. Os diversos elementos de suporte a reflectores (7) são montados simultaneamente sobre pelo menos dois elementos em fileira com rotação no primeiro e segundo eixo através de uma primeira ligação mecanicamente acoplada à primeira pluralidade de elementos em fileira (3), tal que o movimento da ligação (9) resulta no movimento de rotação do elemento (12) sobre o eixo do elemento de fileira, e consequentemente no movimento de um elemento (8) de ligação

12/16 ao suporte de reflector (7). É ainda utilizada uma segunda ligação de (1) a (4) rotulada no eixo Z, e rotulada em (2) no eixo da barra de ligação ao suporte de reflector (7), para efectivar a ligação mecanicamente acoplada à segunda pluralidade de elementos em fileira. A rotação deste elemento em fileira resulta no movimento de translação do elemento de ligação (4) na direcção do eixo desse elemento de fileira. Com recurso a pelo menos dois motores (19, 21), e estando estes configurados para moverem cada uma das ligações acopladas a cada uma das duas pluralidades de elementos em fileira, é possível realizar o seguimento solar.

Apesar de óbvio, é relevante referir que o sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com a descrição anterior pode ser caracterizado por possuir pelo menos uma ligação mecanicamente acoplada à segunda pluralidade de elementos de fileira que possui rosca interna (4) e que está em contacto com a rosca externa (6) dessa segunda pluralidade de elementos de fileira (5) e ser impedida de rodar por um elemento com eixo paralelo ao da segunda pluralidade de elementos, o que significa que pode ser

qualquer	um, incluindo	ser a primeira	pluralidade	de
elementos	de fileira (3),	que é o que está	representado	na
Fig. 2.
Na Fig. 3	apresenta-se uma outra possível	concretização	do
primeiro	esquema mecânico	(solução tipo 2)	do sistema	que
consiste	em transmitir	translação à	barra T	(D

directamente através de uma barra translativa (11), em vez

13/16 de uma barra rotativa. Neste caso a barra rotativa (10) assume uma qualquer posição paralela a (11).

Na Fig. 4 apresenta-se uma possível concretização do segundo esquema mecânico descrito para a Fig. 1, que consiste em transmitir apenas rotação às barras (5) e (10), estando a biela (8) em contacto com o suporte de reflector (7) num ponto que não o eixo de rotação do mesmo sobre o ponto de ligação à barra (5). Assim, a rotação da barra (5)

confere	ao	suporte um	movimento de elevação do	mesmo, e a
rotação	da	barra (10)	1 , por intermédio	de pelo	menos uma
barra	(8)	confere	ao suporte uma	rotação	num eixo

perpendicular ao primeiro, resultando a combinação numa infinidade de soluções de orientação do mesmo.

Em mais pormenor, a Fig. 4 representa parte do sistema modular concentrador de radiação solar proposto, que pode ser caracterizado por uma disposição de heliostatos de seguimento que compreende uma pluralidade de elementos em fileira (5) e (10), que são posicionados pelo menos parcialmente entre pelo menos dois suportes opostos. Uma primeira pluralidade dos elementos em fileira (5) são rotativos num primeiro eixo e uma segunda pluralidade (10) são rotativos num segundo eixo paralelo ao primeiro. Uma pluralidade de elementos de suporte a reflectores são então montados simultaneamente sobre pelo menos dois elementos em fileira com rotação no primeiro e segundo eixo, por intermédio de uma primeira ligação mecanicamente acoplada à primeira pluralidade de elementos em fileira, tal que o movimento da ligação (9) resulta no movimento de rotação do

14/16 elemento (12) sobre o eixo do elemento de fileira (10) e na rotação, através do elemento (8) com ligação (33) excêntrica ao eixo (34), do plano de suporte de reflector (7) em torno daquele eixo (34). Em adição, existe uma segunda ligação mecanicamente acoplada à segunda pluralidade de elementos em fileira (5), tal que a rotação do elemento em fileira resulta no movimento de rotação do plano de suporte de reflectores (7) em torno do eixo desse elemento (5). Com recurso a pelo menos dois motores configurados para moverem cada uma das ligações acopladas a cada uma das duas pluralidades de elementos em fileira, é possível realizar o seguimento solar.

Nas Fig. 5 e Fig. 6 apresentam-se detalhes da concretização da rótula (XYZ) atrás do suporte do reflector, onde tal pode ser conseguido com ligações sucessivas de rótulas unidireccionais (13) ou uma rótula esférica (15), respectivamente.

Na Fig. 7 apresenta-se um esquema geral de um módulo concentrador, que consiste num chassis com diversos reflectores (18), apresentando-se também a zona (17) com os veios de transmissão que permitem o movimento simultâneo de todos os reflectores. Os heliostatos poderão compreender peças de fixação entre os suportes opostos, providenciados por um chassis, sendo que esse chassis poderá possuir elementos de fixação ao exterior. Na Fig. 7 é possível verificar que uma disposição possível e optimizada de cada módulo consiste no ordenamento dos heliostatos numa matriz rectangular, com diversas linhas e colunas.

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Em mais pormenor, na Fig. 8, detalham-se 2 motores, (19) e (21), que controlam 2 veios independentes (24) e (25), cada um transmitindo rotação através dos mecanismos em (26) e (27) às 2 barras (3) e (5) que constituem a solução tipo-1.

Na Fig. 9 apresenta-se uma forma de transmitir translação às barras (11) da solução tipo-2, por intermédio de um sistema de alavanca, em que o motor (21) provoca a rotação da peça (22) sobre o eixo da barra longitudinal de suporte, onde através das peças (23) é transmitida a translação às barras (11) (ver Fig. 3) . A rotação das barras é possível portanto através das ligações mecanicamente acopladas às mesmas, que se encontram por exemplo junto a um dos suportes, e que providenciam a interligação com os referidos motores.

Na Fig.

apresenta-se o funcionamento de um sistema modular de concentração solar, onde diversos módulos concentradores (29) reflectem a radiação incidente do Sol durante o seu percurso aparente (28) para um determinado sistema colector (30) imóvel. O acompanhamento do movimento aparente do Sol é conseguido através de um sistema de controlo que opera sobre os motores de cada módulo por um computador (31) que pode simplesmente possuir internamente toda a informação do posicionamento aparente anual do Sol no céu, ou em adição possuir também um sistema de monitorização do posicionamento solar (32) que permite realizar ajustes ao relógio interno do computador, de modo a que o seguimento solar seja o mais preciso possível. O colector pode consistir em diversos sistema já existentes, como por exemplo um motor Stirling, células fotovoltaicas,

16/16 turbina a vapor ou um permutador de calor. 0 sistema pode ser ainda utilizado para realizar apenas o desvio da radiação solar, sem concentração, para janelas de edifícios ou tubos solares (que consistem em tubos com o interior espelhado de forma a conduzir a luz determinadas localizações no interior de edifícios), de forma a iluminar e/ou aquecer espaços que de outra forma não receberiam luz solar directa, como é o caso de fachadas viradas a norte (no hemisfério norte) ou caves enterradas.

Como foi referido, os motores de cada módulo são directamente ligados a uma central de controlo que lhes transmite a informação da posição que devem tomar para que a radiação solar seja reflectida para um ponto conhecido. Pode ser útil, no entanto, que cada módulo concentrador contenha uma memória acessível por computador com a informação armazenada da posição dos reflectores. Desta forma, o sistema central de controlo não necessita de guardar essa informação dos N módulos que podem estar presentes num dado sistema concentrador.

Na Fig. 7 a zona (17) deverá estar protegida por uma cobertura de maneira a evitar que os motores sejam danificados por factores ambientais, assim como garantir que as ligações mecânicas existentes, eventualmente lubrificadas, estejam protegidas de agentes corrosivos e suj idade.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema modular concentrador de radiação solar (29) para concentração ou desvio da radiação solar, constituído por pelo menos uma matriz de heliostatos reflectores (18) em que cada um acompanha o movimento aparente do sol direccionando a sua radiação para uma área ou ponto receptor (30) caracterizado por, com apenas ou pelo menos dois motores, ser possível ajustar a orientação de cada um dos reflectores da matriz, motores esses que accionam mecanismos de dos referidos reflectores;

sendo localização módulo(s) independente da localização do receptor ; e compreendendo ainda um sistema de controlo que opera sobre os motores de cada módulo de modo acompanhar o movimento aparente do Sol e direccionar a radiação solar reflectida para a referida localização especifica.
2. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mecanismo para suporte de reflectores compreender: um ponto (A) de posição invariável no espaço caracterizando o centro de rotação de pelo menos uma barra (AB, 12) em torno de um eixo perpendicular ao plano (ABC), sendo essa(s) barra (s) rotulada (s) em (B) num eixo paralelo a X; uma barra de ligação (BC, 8) a um plano de suporte de reflectores (CEF, 7) rotulada no ponto de contacto (C, 16) ou em qualquer zona da barra (BC, 8) em todas as

2/7 direcções do espaço (XYZ), sendo o ponto (D, 1) colinear com o segmento (EF), tendo esse ponto (D, 1) uma ligação ao exterior rotulada num eixo paralelo a Z, e sendo esse ponto (D, 1) translativo pelo menos segundo a direcção X
3. Sistema modular concentrador de radiação solar, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o mecanismo para suporte de reflectores compreender: um ponto (A) de posição invariável no espaço caracterizando o centro de rotação de pelo menos uma barra (AB, 12) em torno de um eixo perpendicular ao plano perpendicular a

X que contém o ponto (A) , sendo essa(s) rotulada(s) em (B) em todas as direcções do espaço (XYZ); uma barra de ligação um plano de suporte de reflectores (CEF,

7) rotulada no ponto de direcções do espaço (XYZ) ou em qualquer zona da barra (BC, 8), sendo o ponto (C, 33) não pertencente ao plano perpendicular a X que contém o ponto (D, 1), sendo o ponto (D, 1) colinear com o segmento (EF) , tendo esse ponto (D, 1) uma ligação ao exterior rotulada num eixo (34) perpendicular a (EF) e pertencente ao plano (CEF, 7), e sendo esse ponto (D, 1) rotativo num eixo paralelo a X.
4. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por uma disposição de heliostatos de seguimento que compreende: uma pluralidade de elementos em fileira, posicionados pelo menos parcialmente entre pelo menos dois suportes opostos, onde uma primeira pluralidade dos elementos em

3/7 fileira (5) são rotativos num eixo e uma segunda pluralidade (11) são translativos numa direcção; uma pluralidade de elementos de suporte a reflectores (7) montados simultaneamente sobre pelo menos dois elementos em fileira sendo um rotativo e outro translativo; uma primeira ligação mecanicamente acoplada à primeira pluralidade de elementos em fileira, tal que o movimento da ligação (9) resulta no movimento de rotação do elemento (12) sobre o eixo do elemento em fileira (11), e consequentemente no movimento de um elemento (8) de ligação ao suporte de reflector (7); uma segunda ligação (I) rotulada em Z, e em (2) no eixo dessa barra de ligação ao suporte de reflector (7), e mecanicamente acoplada à segunda pluralidade de elementos em fileira, tal que o movimento de translação do elemento em fileira (II) resulta no movimento de translação da ligação (1) na direcção do seu eixo; e pelo menos dois motores (19, 21) configurados para moverem cada uma das ligações acopladas a cada uma das duas pluralidades de elementos em fileira.
5. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por uma disposição de heliostatos de seguimento que compreende: uma pluralidade de elementos em fileira, posicionados pelo menos parcialmente entre pelo menos dois suportes opostos, onde uma primeira pluralidade dos elementos em fileira (3) são rotativos num primeiro eixo e uma segunda pluralidade (5) são rotativos num segundo eixo

4/7 paralelo ao primeiro, com rosca externa (6) pelo menos parcialmente no seu comprimento; uma pluralidade de elementos de suporte a reflectores (7) montados simultaneamente sobre pelo menos dois elementos em fileira com rotação no primeiro e segundo eixo; uma primeira ligação mecanicamente acoplada à primeira pluralidade de elementos em fileira (3), tal gue o movimento da ligação (9) resulta no movimento de rotação do elemento (12) sobre o eixo do elemento de fileira, e conseguentemente no movimento de um elemento (8) de ligação ao suporte de reflector (7); uma segunda ligação de (1) a (4) rotulada em Z, e rotulada em (2) no eixo da barra de ligação ao suporte de reflector (7), e mecanicamente acoplada à segunda pluralidade de elementos em fileira, tal que a rotação do elemento em fileira resulta no movimento de translação do elemento de ligação (4) na direcção do eixo desse elemento de fileira; e pelo menos dois motores (19, 21) configurados para moverem cada uma das ligações acopladas a cada uma das duas pluralidades de elementos em fileira.
6. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com as reivindicações 1 e 3, caracterizado por uma disposição de heliostatos de seguimento que compreende: uma pluralidade de elementos em fileira, posicionados pelo menos parcialmente entre pelo menos dois suportes opostos, onde uma primeira pluralidade dos elementos em fileira (5) são rotativos num primeiro eixo e uma segunda pluralidade (10) são rotativos num segundo eixo

5/7 paralelo ao primeiro; uma pluralidade de elementos de suporte a reflectores montados simultaneamente sobre pelo menos dois elementos em fileira com rotação no primeiro e segundo eixo; uma primeira ligação mecanicamente acoplada à primeira pluralidade de elementos em fileira, tal que o movimento da ligação (9) resulta no movimento de rotação do elemento (12) sobre o eixo do elemento de fileira (10) e na rotação, através do elemento (8) com ligação (33) excêntrica ao eixo (34), do plano de suporte de reflector (7) em torno daquele eixo (34); uma segunda ligação mecanicamente acoplada à segunda pluralidade de elementos em fileira (5), tal que a rotação do elemento em fileira resulta no movimento de rotação do plano de suporte de reflectores (7) em torno do eixo desse elemento (5) ; e pelo menos dois motores configurados para moverem cada uma das ligações acopladas a cada uma das duas pluralidades de elementos em fileira.
7. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por pelo menos uma ligação mecanicamente acoplada à segunda pluralidade de elementos de fileira possuir rosca interna (4) estar em contacto com a rosca externa (6) dessa segunda pluralidade de elementos de fileira (5) e ser impedida de rodar por um elemento com eixo paralelo ao da segunda pluralidade de elementos.

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8. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o elemento que impede de rodar a ligação (4) mecanicamente acoplada à segunda pluralidade de elementos de fileira (5) ser a primeira pluralidade de elementos de fileira (3).
9. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com as reivindicações 7 e 8, caracterizado por compreender ainda uma manga flexível de protecção contra sujidade e corrosão da rosca externa (6) da segunda pluralidade de elementos em fileira.
10. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com qualquer das reivindicações 4 e 5, caracterizado por as ligações mecanicamente acopladas às pluralidades de elementos em fileira se encontrarem posicionadas junto a qualquer um dos suportes opostos.
11. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com qualquer das reivindicações

4 e 5, caracterizado por compreender ainda uma cobertura protectora sobre as ligações e os motores.
12. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com a reivindicação

1, caracterizado por compreender ainda uma memória acessível por computador que armazena a orientação da pluralidade de elementos reflectores.
13. Sistema modular concentrador de radiação solar de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8, em que

7/7 a montagem de cada reflector no seu plano de suporte é realizada através fixadores que permitem espaçamentos ajustáveis entre cada reflector e o seu plano de suporte.
14. Sistema modular concentrador de radiação de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o colector ser constituído por um motor Stirling, células fotovoltaicas, uma turbina a vapor ou um permutador de calor, podendo o permutador de calor estar combinado em simultâneo com qualquer um dos anteriores, ou uma janela, uma clarabóia ou um tubo solar para distribuição de luz pelo interior de edifícios.