PT2135014E - Processo e dispositivo para utilização de energia solar - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA UTILIZAÇÃO DE ENERGIA SOLAR" A presente invenção refere-se a um dispositivo e a um processo para utilização de energia solar. 0 Sol radia aproximadamente um quilowatt de energia sobre cada metro quadrado de superfície da Terra no caso de incidência perpendicular. É conhecida uma pluralidade de diferentes processos e dispositivos para utilização desta energia solar irradiada pelo Sol.

No caso do fotovoltaico, a luz solar é directamente convertida em corrente eléctrica. Os custos deste processo são, porém, muito elevados, custando no momento um metro quadrado de células solares fotovoltaicas aproximadamente € 700, —. O processo apresenta uma eficiência energética de aproximadamente 20%.

Uma abordagem alternativa consiste em utilizar a energia irradiada pelo Sol para geração de calor. São neste caso conhecidos alguns processos e dispositivos em que a luz solar é concentrada por meio de espelhos de seguimento. 0 calor a ser desta forma gerado serve, por exemplo, para aquecimento de um óleo, ou para aquecimento de um sal líquido. O óleo, ou sal, aquece água de modo a produzir vapor de água. Com o vapor de água gerado é accionada uma turbina de vapor para geração de energia eléctrica por meio de um gerador de corrente eléctrica. 1 e

Esta abordagem pode ser realizada em termos tecnológicos apresenta-se no entanto como relativamente complicada dispendiosa.

Uma outra abordagem consiste em proporcionar instalações de espelhos parabólicos em que uma superfície de espelhos fechada, suficientemente grande, faz o seguimento do Sol. Este seguimento decorre através de rotação e inclinação da instalação de espelhos parabólicos, de modo que é necessário um controlo de dois eixos. Uma tal instalação apresenta em regra um peso elevado em resultado da grande superfície de espelhos, de modo que apenas com correspondentes dificuldades pode ser orientada para o Sol com suficiente precisão. 0 ponto focal do sistema desloca-se com a posição do Sol, o que dificulta a utilização dos raios solares enfeixados enquanto energia térmica. Um exemplo de um tal sistema é um "prato solar", tal como é descrito por exemplo em http://www.solarpaces.org/resources/technologies.html.

Um seguimento mais simples pode ser conseguido com sistemas de espelhos de calha, visto que estes apenas têm que ser movimentados em volta de um eixo. Os espelhos de calha aquecem um tubo que se desenvolve na sua recta focal. No caso da realização técnica surge um problema no sentido de que sistemas de tubos compridos têm que ser fixados, aquecidos e protegidos contra perdas de calor, o que torna por seu lado as instalações dispendiosas. Um exemplo de um tal sistema é o projecto Andasol (http://www.solarmillenium.de/).

No caso do assim designado conceito "torre solar", uma pluralidade de espelhos é orientada para um ponto comum na ponta da "torre solar". Neste caso, cada um dos espelhos tem que ser 2 de novo controlado através de dois eixos, o que torna o processo dispendioso em vista da precisão neste caso necessária (ver por exemplo http://www.bmu.de/pressemitteilungen/pressemitteilungen_ab_22112 005/pm/3740 5.php) . 0 preço de uma tal instalação tem um valor de aproximadamente € 1.100,-- por metro quadrado de superfície de espelho e encontra-se deste modo, para uma eficiência energética de aproximadamente 10%, ainda acima do preço para o fotovoltaico.

Um outro exemplo para um referido conceito "torre solar" é conhecido a partir do documento FR 2354590. O helióstato aqui descrito tem um eixo de rotação principal que com um correspondente meio auxiliar, pode realizar um movimento lento em volta do próprio eixo para seguimento da posição do Sol. Os reflectores são em cada caso fixados sobre eixos de rotação adjacentes, que são dispostos de forma perpendicular relativamente ao eixo principal e podem em cada caso com meios auxiliares adequados, realizar um movimento em volta do próprio eixo. Também neste caso é necessário um controlo dos espelhos individuais através de dois eixos.

Uma necessidade de seguimento de sistemas de espelhos para concentração de luz solar resulta do facto que, do ponto de vista da Terra, o Sol descreve aparentemente uma trajectória circular plana em volta da Terra. O plano desta trajectória circular pode ser neste caso descrito através de um vector unitário, que se encontra perpendicular sobre este plano. Por causa da inclinação do eixo da Terra relativamente à trajectória de circulação, varia a direcção deste vector unitário no decurso de um ano, o que se traduz em que a altura de meio-dia do Sol, 3 ou seja a altura aparente do Sol acima do horizonte, varia no decurso do ano.

Os dispositivos e processos conhecidos para utilização de energia solar são dispendiosos em termos constructivos e em certa medida dispendiosos em termos da aquisição e operação. 0 objectivo da presente invenção é por isso, disponibilizar um dispositivo alternativo e um processo alternativo para utilização de energia solar, em que os problemas dos dispositivos e processos conhecidos sejam evitados, ou pelo menos reduzidos.

Este objectivo é resolvido através de um dispositivo para utilização de energia solar com as características como são definidas na reivindicação 1.

Este objectivo é de igual modo resolvido através de um processo para utilização de energia solar com as caracteristicas como são definidas na reivindicação 13.

Caracteristicas de formas de realização vantajosas da invenção são definidas nas reivindicações dependentes. 0 dispositivo de acordo com a invenção compreende em primeiro lugar um alvo e uma pluralidade de reflectores para deflexão de raios solares para o alvo. Os reflectores são neste caso dispostos em cada caso de forma que podem rodar em volta de um eixo, de modo a permitir um seguimento por parte dos reflectores do azimute do Sol no decurso de um dia, de modo portanto a ajustar os reflectores ao movimento aparente do Sol ao longo do céu no decurso de um dia. Os respectivos eixos são 4 parte integrante de uma disposição de eixos que pode ser inclinada para seguimento da altura de meio-dia do Sol no decurso de um ano. 0 dispositivo pode ser deste modo ajustado à variação da trajectória solar aparente por causa do ângulo entre o ângulo da Terra e o plano de circulação da Terra em volta do Sol.

Com a rotação de um espelho ou reflector, em volta de um eixo que, tal como o acima referido vector unitário, se encontra perpendicular sobre o plano de trajectória solar aparente, os raios solares incidentes a partir do Sol podem ser deflectidos para o mesmo alvo ao longo de todo o dia. No caso de um espelho plano, este alvo representa uma superfície com a dimensão aproximada do espelho, enquanto que no caso de um espelho arqueado de forma correspondente, os raios também podem ser no essencial reduzidos a um ponto. A zona para a qual os raios solares são deflectidos, é também habitualmente designada como "superfície quente", ou "hot spot".

No caso de diversos reflectores serem desta maneira orientados para um alvo comum, os raios solares incidentes podem deste modo ser concentrados na zona de alvo, de forma que se gera aqui uma elevada intensidade de luz (potência por unidade de superfície) . No caso do processo de acordo com a invenção e no caso do dispositivo de acordo com a invenção, no decurso de um dia apenas é necessário um seguimento por parte dos reflectores do azimute do Sol, ou seja da direcção (do céu) a partir da qual os raios solares incidem, sendo que este seguimento pode ser realizado com uma rotação dos reflectores em volta do respectivo eixo. A trajectória solar que varia aparentemente no decurso de um ano, é levada em consideração pelo facto de que o eixo, em volta do qual um reflector é rodado 5 no decurso de um dia, é ajustado por via de inclinação de uma disposição de eixos que integra este eixo.

Numa forma de realização preferida, a disposição de eixos é configurada de forma que através de uma inclinação o eixo pode ser orientado de forma perpendicular relativamente a um plano de trajectória solar. Com um eixo orientado de forma perpendicular relativamente à trajectória solar, os raios solares são no essencial deflectidos no plano de trajectória solar aquando de rotação do respectivo reflector, de modo que pode ser desta maneira conseguido um guiamento particularmente simples dos raios solares para o alvo.

Numa outra forma de realização preferida da presente invenção, a disposição de eixos apresenta uma pluralidade de eixos e é configurada de tal forma que os eixos podem ser inclinados de forma transversal relativamente a um plano paralelo aos eixos. Sendo a disposição de eixos orientada quando em funcionamento, de tal forma que os eixos são dispostos no essencial uns ao lado dos outros segundo a direcção leste -oeste, sendo que os reflectores se encontram virados de frente para o Sol, então os eixos podem ser ajustados através de uma inclinação transversal relativamente ao plano definido pelos eixos, à variação do plano de trajectória solar aparente no decurso do ano.

Numa outra forma de realização da presente invenção, a disposição de eixos apresenta uma pluralidade de eixos e é configurada de tal forma que os eixos podem ser inclinados segundo um plano paralelo aos eixos. Uma disposição de eixos orientada como anteriormente descrito ao longo da direcção leste - oeste, apresenta de manhã, e à noite, respectivamente, uma 6 superfície efectiva comparativamente reduzida relativamente ao Sol. Se a superfície efectiva relativamente ao Sol deve ser agora aumentada no período da noite ou da manhã, ou não é possível uma orientação segundo a direcção leste - oeste, com uma disposição de eixos que permite uma inclinação dos eixos segundo um plano paralelo relativamente aos eixos, pode ser então realizada também uma orientação da disposição de eixos no caso extremo segundo uma direcção norte - sul, sendo que a inclinação dos eixos pode ser ajustada à altura do meio-dia do Sol, ou à inclinação do plano de trajectória solar aparente. A disposição de eixos pode ser configurada de maneira vantajosa de tal forma que permite uma inclinação dos eixos tanto num plano paralelo aos eixos, como também transversal relativamente a um tal plano.

Numa outra forma de realização preferida da presente invenção, pelo menos dois reflectores podem ser rodados em volta de um eixo comum. Diversos reflectores podem ser associados a um eixo comum, de modo que para rotação destes reflectores, por exemplo apenas é necessário um accionamento deste eixo. No caso de diversos reflectores serem associados a um eixo, então estes diversos reflectores podem ser de igual modo orientados conjuntamente através de orientação do eixo comum, o que reduz a complexidade da instalação.

De acordo com uma outra forma de realização vantajosa, o dispositivo de acordo com a invenção apresenta um sistema de accionamento de rotação, para rotação conjunta de diversos reflectores em volta do respectivo eixo, em particular com um primeiro dispositivo de transmissão de rotação, através do qual para cada um dos diversos reflectores pode ser accionada uma 7 rotação previamente definida em função do sistema de accionamento de rotação. No caso de diversos reflectores serem conjuntamente rodados através de um sistema de accionamento de rotação, então isto reduz a complexidade da instalação e permite um controlo da rotação dos diversos reflectores através de um controlo apenas do sistema de accionamento de rotação comum. No caso de se encontrar disponível um dispositivo de transmissão de rotação, então também podem ser accionados diversos reflectores através do sistema de accionamento de rotação que devem apresentar em cada caso um comportamento de rotação diferente. É deste modo possível, até mesmo accionar todos os reflectores do dispositivo de acordo com a invenção por meio de um único sistema de accionamento de rotação.

Numa outra forma de realização vantajosa da invenção, o dispositivo apresenta um dispositivo de accionamento de rotação associado a um reflector, ou a um eixo, para rotação do reflector, ou dos reflectores associados ao eixo. Pode ser para além disso previsto de forma vantajosa um segundo dispositivo de transmissão de rotação, através do qual para cada um dos reflectores pode ser accionada uma rotação previamente definida em função do dispositivo de accionamento de rotação. Em vez de um accionamento conjunto para uma pluralidade de reflectores, também pode ser previsto um controlo individual da rotação dos reflectores através de respectivos dispositivos de accionamento de rotação separados. 0 dispositivo de accionamento de rotação também pode alternativamente, ser configurado para actuação sobre os reflectores de um eixo comum, de modo que os reflectores deste eixo podem ser accionados de forma conjunta e coordenada. Com um segundo dispositivo de transmissão de rotação pode de novo, ser accionada uma rotação diferente dos reflectores accionados conjuntamente. 8

Numa outra forma de realização da presente invenção, uma parte dos reflectores encontra-se inclinada relativamente ao respectivo eixo. Com reflectores inclinados, os raios solares podem ser deflectidos para fora do plano de trajectória solar aparente, o que possibilita coordenar de tal forma diversos reflectores dispostos uns sobre os outros, que os raios solares por eles deflectidos incidem sobre um alvo que não se encontra com os reflectores num plano paralelo ao plano de trajectória solar.

Numa outra forma de realização da presente invenção, uma parte dos reflectores pode ser inclinada relativamente ao respectivo eixo. É neste caso vantajoso quando é previsto um sistema de accionamento de inclinação para inclinação conjunta de diversos reflectores relativamente ao seu respectivo eixo, em particular quando também é previsto um primeiro dispositivo de transmissão de inclinação, através do qual para cada um dos diversos reflectores pode ser accionada uma inclinação previamente definida em função do sistema de accionamento de inclinação. É de igual modo vantajosa a provisão de um dispositivo de accionamento de inclinação associado a um reflector, ou a um eixo, para inclinação do reflector, ou dos reflectores associados ao eixo, em particular quando também é previsto um segundo dispositivo de transmissão de inclinação, através do qual para cada um dos reflectores pode ser accionada uma inclinação previamente definida em função do dispositivo de accionamento de inclinação.

Uma forma de realização particularmente preferida da presente invenção apresenta um mecanismo de accionamento para rotação e inclinação de diversos reflectores, sendo que é 9 previsto em particular um dispositivo de transmissão, através do qual para cada um dos diversos reflectores pode ser accionada uma rotação e/ou inclinação previamente definida em função do mecanismo de accionamento.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, o alvo é acoplado num local fixo relativamente à disposição de eixos, de modo que uma inclinação da disposição de eixos resulta num correspondente movimento do alvo, que permanece deste modo na mesma posição relativa em relação aos reflectores. Não é deste modo necessário qualquer guiamento separado do alvo para ajustamento ao plano de trajectória solar variável no decurso do ano.

Alternativamente, pode ser previsto que o alvo possa ser movimentado de forma independente da disposição de eixos, em particular por meio de um accionamento de alvo separado.

De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, os reflectores apresentam espelhos, em particular com superfícies espelhadas planas. Espelhos planos, ou lisos, são particularmente simples e favoráveis em termos de custos na produção e não exigem qualquer processamento particular, de modo a serem utilizados no âmbito da presente invenção.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, os reflectores são configurados de modo a enfeixar os raios solares deflectidos, sendo que os reflectores apresentam em particular superfícies espelhadas côncavas.

Enquanto que no caso de superfícies espelhadas planas, um aumento de intensidade da radiação que incide no alvo é 10 conseguida através da adição da radiação deflectida por diversos reflectores, com os raios solares enfeixados através dos reflectores pode ser alcançado um aumento de intensidade adicional.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, o alvo encontra-se configurado de modo a deflectir os raios solares nele deflectidos de uma maneira previamente definida. Não é necessário que os raios solares deflectidos para o alvo sejam utilizados directamente no alvo para conversão de energia, mas em vez disso é por exemplo de igual modo possível que diversos dispositivos de acordo com a invenção sejam combinados, sendo que os respectivos alvos são configurados de tal forma que eles radiam um "hot spot" comum. No caso de, para além disso, por exemplo uma utilização pretendida pressupor uma instalação que é demasiado pesada ou demasiado volumosa, de modo a poder ser introduzida directamente enquanto alvo no dispositivo de acordo com a invenção, então os raios solares deflectidos podem ser orientados desde o alvo do dispositivo de acordo com a invenção para esta instalação, sem que fosse necessário um movimento da para instalação. 0 alvo apresenta de forma vantajosa, de acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, pelo menos um elemento de reflexão que enfeixa e/ou deflecte raios solares partindo dos reflectores para um elemento de utilização. Por exemplo, de forma complementar a, ou em vez de, um enfeixamento dos raios solares através dos reflectores, um aumento de intensidade deste tipo através de enfaixamento pode ser de igual modo alcançado com um elemento de reflexão adequado do alvo. 0 elemento de utilização também pode ser disposto separado do alvo. 11

De acordo com uma outra forma de realização preferida da presente invenção, o alvo encontra-se acoplado com uma máquina de potência térmica, em particular com uma turbina de gás quente, ou uma turbina de vapor, sendo que o meio da máquina de potência térmica pode ser aquecido através dos raios solares deflectidos. Por exemplo, com o auxilio dos raios solares deflectidos, água pode ser evaporada para vapor de água, com o qual uma turbina de vapor pode ser accionada de modo a gerar corrente eléctrica. É para além disso possível, com a deflexão dos raios solares para o alvo, aquecer ar ou um outro gás, com o qual uma turbina pode ser accionada de maneira adequada.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, o alvo encontra-se acoplado com um elemento de armazenamento de calor, sendo que o meio do elemento de armazenamento de calor pode ser aquecido através dos raios solares deflectidos. Neste caso pode ser por exemplo previsto aquecer, por exemplo, parafina, com o auxílio dos raios solares deflectidos, até a uma temperatura de 100 °C até 150 °C, sendo que a energia térmica desse modo armazenada na parafina pode ser de novo retirada da parafina num outro instante no tempo.

Numa outra forma de realização vantajosa, o dispositivo de acordo com a invenção apresenta ainda as seguintes características. Um primeiro reflector do número de reflectores é proporcionado para deflexão de raios solares de um primeiro ângulo de plano a partir de um plano de trajectória solar e encontra-se acoplado com um primeiro eixo. O primeiro eixo encontra-se neste case inclinado e/ou pode ser inclinado de um primeiro ângulo de eixo relativamente a um plano de orientação da disposição de eixos, sendo que o primeiro reflector se encontra inclinado e/ou pode ser inclinado de um primeiro ângulo 12 de reflector relativamente ao primeiro eixo. 0 primeiro ângulo de eixo é neste caso contrário relativamente ao primeiro ângulo de reflector e ao primeiro ângulo de plano. Por outras palavras, resulta numa vista lateral por exemplo uma deflexão da reflexão de um raio solar incidente de forma horizontal no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio com uma inclinação do primeiro eixo relativamente a um plano de orientação vertical segundo o sentido dos ponteiros do relógio e uma correspondente inclinação do primeiro reflector relativamente ao primeiro eixo em sentido contrário ao dos ponteiros do relógio (ver também por exemplo a Figura 17). 0 plano de orientação da disposição de eixos é um plano determinado através da disposição de eixos, de um modo preferido também geometricamente, que quando em funcionamento se encontra orientado de maneira previamente definida relativamente ao plano de trajectória solar. No caso de dispositivo, tal como é mostrado por exemplo nas Figuras 4a - 4c, 5, 6 ou 16, o plano de orientação resulta enquanto o plano definido através dos eixos do dispositivo. No caso de a disposição de eixos ser configurada como estrutura de suporte plana, então o plano de orientação desta disposição de eixos resulta de um modo preferido enquanto o plano definido através da estrutura de suporte.

Um espelho plano que se encontra orientado de forma perpendicular relativamente ao plano de trajectória solar presumível, reflecte raios solares que incidem sobre ele de forma paralela a este plano de trajectória solar, no mesmo plano. Um espelho parabólico orientado de forma correspondente para enfeixamento de raios solares enfeixa os raios solares que incidem sobre ele numa (zona de) ponto, que se encontra de igual modo na trajectória solar. Com espelhos orientados deste tipo 13 inicialmente apenas podem portanto, ser radiados alvos que se encontram conjuntamente com os espelhos num plano paralelo em relação à trajectória solar.

No caso de uma forma de realização de acordo com as reivindicações 4 ou 5, uma parte dos reflectores encontra-se inclinada ou pode ser inclinada relativamente ao respectivo eixo, sendo que o eixo se encontra de um modo preferido orientado de forma perpendicular relativamente ao plano de trajectória solar. Com este tipo de reflectores inclinados, ou que podem ser inclinados, os raios solares podem ser deflectidos para fora do plano de trajectória solar aparente, o que possibilita coordenar de tal forma diversos reflectores dispostos uns sobre os outros que os raios solares por eles deflectidos incidem sobre um alvo que não se encontra com os reflectores num plano paralelo ao plano de trajectória solar. No caso de um maior ângulo de plano, ou seja, de uma mais forte deflexão dos raios solares para fora do plano de trajectória solar, pode no entanto resultar aqui uma dificuldade na focagem dos raios solares reflectidos para o alvo. Uma xolução para isto de acordo com a invenção, tal como ela, por exemplo, é descrita mais acima, consiste numa correspondente compensação através de ajustamento de ângulos de rotação e inclinação dos reflectores.

Foi agora ainda descoberto que de forma surpreendente, mesmo no caso de um maior ângulo de plano, se pode alcançar uma focagem boa e fácil através da inclinação do primeiro eixo acima descrita, que se encontra associado ao primeiro reflector, relativamente ao plano de orientação da disposição de eixos, aproximadamente um plano perpendicular relativamente ao plano de trajectória solar, em particular um plano perpendicular à 14 direcçao de incidência dos raios solares, e a inclinação do reflector relativamente ao primeiro eixo. 0, pelo menos um, reflector adicional do dispositivo de acordo com a invenção desta forma de realização, pode por seu lado ser disposto como o primeiro reflector, ou seja, de igual modo acoplado com um eixo inclinado relativamente à disposição de eixos e encontrar-se inclinado relativamente a este, ou também encontrar-se unido com um eixo paralelo relativamente ao plano de orientação da disposição de eixos. 0 reflector adicional, ou os reflectores adicionais, ou os elementos do dispositivo com eles unidos, podem também em particular ser configurados de forma como pode ser retirado a partir das reivindicações 4 a 8.

Numa outra forma de realização preferida da presente invenção, o dispositivo apresenta um segundo reflector enquanto um dos reflectores que é previsto para deflexão de raios solares de um segundo ângulo de plano, que se diferencia do primeiro ângulo de plano, para fora do plano de trajetória solar e que se encontra acoplado com um segundo eixo, sendo que o segundo eixo se encontra inclinado e/ou pode ser inclinado por um segundo ângulo de eixo relativamento ao plano de orientação da disposição de eixo, sendo que o segundo reflector se encontra inclinado e/ou pode ser inclinado por um segundo ângulo de reflector relativamente ao segundo eixo, e sendo que o segundo ângulo de eixo é contrário relativamente ao segundo ângulo de reflector e ao segundo ângulo de plano. Com o primeiro reflector pode ser assim conseguida uma deflexão de um primeiro ângulo de plano e com o segundo reflector uma deflexão de um segundo ângulo de plano, de modo que por exemplo dois ou diversos correspondentes "níveis" de reflectores orientam os raios 15 solares incidentes em cada caso para o alvo comum por causa de ângulo de plano ajustado.

De acordo com uma outra forma de realização da presente invenção, o ângulo de reflector corresponde ao ângulo de plano e o ângulo de eixo corresponde a uma metade contrária do ângulo de plano. De uma forma geral, o valor do ângulo de plano é, no caso de uma incidência dos raios solares de forma perpendicular ao plano de orientação da disposição de eixos, igual ao dobro da diferença entre os valores do ângulo de eixo e do ângulo de reflector, visto que com a inclinação de reflector e eixo no caso de um reflector não rodado, resulta um ângulo entre o reflector e o plano de orientação que é igual a esta diferença. Foi descoberto que se podem obter resultados particularmente bons com a disposição acima apresentada.

Numa forma de realização preferida, a disposição de eixos é configurada de forma que o plano de orientação pode ser orientado através de uma inclinação perpendicular a um plano de trajectória solar. Com um plano de orientação orientado de forma perpendicular relativamente à trajectória solar, pode ser conseguido um seguimento particularmente simples dos raios solares para o alvo.

Numa outra forma de realização preferida da presente invenção, a disposição de eixos apresenta uma pluralidade de eixos e é configurada de tal forma que os eixos podem ser inclinados transversalmente relativamente ao plano de orientação. No caso de a disposição de eixos ser orientada quando em funcionamento, de tal forma que os eixos se encontra dispostos uns ao lado dos outros no essencial segundo a direcção leste - oeste, sendo que os reflectores se encontram virados de 16 frente para o Sol, então os eixos podem ser ajustados, através de uma inclinação transversal relativamente ao plano de orientação, à variação do plano de trajectória solar aparente no decurso do ano.

Numa outra forma de realização da presente invenção, a disposição de eixos apresenta uma pluralidade de eixos e é configurada de tal forma que os eixos podem ser inclinados de forma paralela relativamente ao plano de orientação. Uma disposição de eixos orientada como anteriormente descrito ao longo da orientação leste - oeste, apresenta de manhã, ou à noite, respectivamente, uma superfície efectiva comparativamente reduzida em relação ao Sol. Quando a superfície efectiva relativamente ao Sol deva ser agora aumentada no período da noite, ou da manhã, ou não seja possível uma orientação segundo a direcção leste - oeste, então com uma disposição de eixos que permite uma inclinação de eixos de forma paralela relativamente ao plano de orientação, pode ser também realizada uma orientação da disposição de eixos no caso extremo ao longo de uma direcção norte - sul, sendo que a inclinação dos eixos pode ser ajustada à altura de meio-dia do Sol, ou à inclinação do plano de trajectória solar aparente. A disposição de eixos pode ser de maneira vantajosa, configurada de tal forma que permite uma inclinação dos eixos tanto de forma transversal como também de forma paralela relativamente ao plano de orientação.

As formas de realizaçãoo descritas nos anteriores parágrafos com as caracterí st icas de acordo com a reivindicação 21, podem ser combinadas de maneira vantajosa com outras características divulagadas neste pedido, em particular com as características 17 definidas nas reivindicações 6, 7 e 13 a 20, e que se encontram deste modo relacionadas.

Aspectos particulares da invenção serão em seguida descritos em maior pormenor mediante referência aos desenhos que se anexam.

No caso das Figuras la até 16, não se trata de formas de realização da invenção, mas antes do estado da técnica ou exemplos que devem facilitar a compreensão da invenção.

Neste caso, sao: Figuras la e lb: representações de uma disposição para deflexão de raios solares para um alvo, Figuras 2a e 2b: representações de um primeiro exemplo, Figura 3 uma representaçãoo de um segundo exemplo de um dispositivo, Figuras 4a, 4b e 4c representações de um outro aspecto de um exemplo, Figura 5 uma representação de uma disposição de eixos, Figura 6 uma representação da disposição de eixos da Figura 5 numa outra vista, Figuras 7a e 7b representações de um dispositivo em 18 diferente orientação,

Figura 8 uma representação de um outro exemplo, Figuras 9 a 11 representações de outros exemplos com espelhos côncavos, Figuras 12a e 12b representações para explicação das relações entre raios de luz incidentes e reflectidos, Figura 13 Uma representação de um espelho inclinado com eixo associado Figuras 14a e 14b representações de um alvo com elemento de utilização, Figura 15 uma representação para explicação da incidência de luz no período da manhã, e no período da noite, respectivamente, no caso de disposição de eixos orientada para sul, Figura 16 uma representação de disposições de eixos com eixos inclinados no plano definido através dos eixos, Figura 17 uma representação de um primeiro aspecto de um dispositivo de acordo com a invenção, Figura 18 uma representação de um outro exemplo de realização do dispositivo de acordo com a invenção, 19

Figura 19 uma representação de um outro aspecto de um dispositivo de acordo com a presente invenção,

Figura 20 uma representação de uma disposição de eixos de acordo com um aspecto da presente invenção,

Figuras 21a e 21b representações de um dispositivo de acordo com a invenção em diferente orientação, e

Figura 22 uma representação de um outro exemplo de realização da presente invenção.

Nos desenhos que se anexam, bem como nas explicações relativas a estes desenhos, elementos correspondentes são referenciados com índices de referência correspondentes. A Figura la mostra um espelho 10 que se encontra disposto de forma que pode ser rodado em volta de um eixo 20, de modo a deflectir raios 40 solares proveninentes do Sol 30 para um hot-spot 50 enquanto alvo. Os raios solares deflectidos são referenciados com 40'. A Figura lb mostra uma situação correspondente à Figura la, sendo que o Sol 30 assumiu uma outra posição em relação à disposição formada pelo espelho 10, eixo 20 e alvo 50.

Nas Figuras la e lb, o plano de desenho coincide com a trajectória solar (aparente), sendo que o eixo 20, em volta do qual o espelho 10 é disposto de forma que pode ser rodado, se encontra perpendicular ao plano de desenho. 20 0 espelho 10 que pode ser rodado ou girado em volta do eixo 20, pode ser ajustado de tal forma durante a evolução do dia que desvia a luz 40 solar que incide sobre ele sempre para a superfície 50 quente que se encontra fixa relativamente ao eixo 20 .

Ambas as Figuras la e lb ilustram posições do Sol em diferentes instantes do dia e a correspondente posição do espelho relativamente a estas. A Figura 2a mostra um primeiro exemplo de um dispositivo 100 com um eixo 20 e reflectores 10, 12 que se encontram dispostos de forma que podem ser rodados em volta do eixo 20. Os espelhos 12 encontram-se inclinados relativamente ao eixo 20, de modo que raios 40 solares incidentes são deflectidos em cada caso pelos espelhos 10, 12 para a superfície 50 quente enquanto raios 40' deflectidos. A Figura 2b mostra uma disposição que é similar à da Figura 2a, sendo que todos os espelhos 12 se encontram no entanto inclinados relativamente ao eixo 20, de modo que a superfície 50 quente se encontra disposta enquanto alvo fora dos percurso de raios dos raios 40 incidentes.

Nas Figuras 2a e 2b, o plano de trajectória solar encontra-se perpendicular relativamente ao plano de desenho e é paralelo aos raios 40 incidentes. De forma correspondente, o eixo 20 encontra-se, como já no caso da Figura 1, perpendicular sobre o plano de trajectória solar. As Figuras 2a e 2b distinguem-se no essencial apenas através da disposição da superfície 50 quente relativamente aos espelhos e os espelhos 12 inclinados de forma 21 correspondentemente diferente relativamente ao eixo 20. A disposição da Figura 2a implica que na medida em que o Sol (não representado na Figura 2a) , a superfície 50 quente e o espelho 10 se encontrem sobre uma linha, a superfície 50 quente projecta uma sombra sobre o dispositivo 100. Uma projecção de sombra deste tipo não ocorre no caso da disposição tal como ela é mostrada na Figura 2b. A Figura 3 mostra um segundo exemplo de um dispositivo 100, sendo que se encontram dispostos três espelhos 10 uns ao lado dos outros, que podem ser rodados em volta de respectivos eixos 20, sendo que os espelhos 10 se encontram por seu lado dispostos de tal forma que os raios 40 solares incidentes são deflectidos para a superfície 50 quente. Tal como também no caso das Figuras la e lb, no caso da Figura 3 o plano de trajectória solar coincide com o plano de desenho. A Figura 4a mostra um outro aspecto de um exemplo. De forma similar à disposição mostrada na Figura 3, encontram-se disponíveis três eixos 20 paralelos, sendo que espelhos 10 se encontram em cada caso dispostos de forma que podem rodar em volta destes eixos. Para além disso, existe um sistema 60 de accionamento de rotação para rotação conjunta dos espelhos 10 em volta do respectivo eixo 20. 0 sistema de accionamento de rotação apresenta um veio 62 que se encontra unido em cada caso através de alavancas 64, com a combinação de espelho 10 e eixo 20, de modo que um deslocamento do veio 62 através das alavancas 64 provoca uma correspondente rotação dos espelhos 10 em volta dos eixos 20. Os eixos 20 com os espelhos 10 que lhes pertencem, encontram-se deste modo de tal forma unidos através do veio 62 e as alavancas 64, que é suficiente um único motor para manter todos os espelhos 10 orientados de maneira adequada para o Sol 22 (não representado) , de forma que a luz reflectida, veio 62 através das alavancas 64 provoca uma correspondente rotação dos espelhos 10 em volta dos eixos 20. Os eixos 20 com os espelhos 10 que lhes pertencem, encontram-se deste modo de tal forma unidos através do veio 62 e das alavancas 64, que é suficiente um único motor para manter todos os espelhos 10 orientados de maneira adequada para o Sol (não representado) no decurso do dia, de forma que a luz reflectida ilumina sempre a superfície quente (não representada na Figura 4) . Na disposição da Figura 4a, todos os três eixos 20 realizam em cada caso uma rotação de um mesmo ângulo. Quando as alavancas 64 são de comprimentos diferentes, tal como isto é representado na Figura 4b, então as rotações decorrem de um ângulo correspondentemente diferente. Uma rotação por exemplo do espelho central de um ângulo ΔΦ2 acompanha por isso uma rotação do espelho superior de um ângulo ΔΦ3 menor. 0 ângulo ΔΦ3 de rotação não é portanto igual ao ângulo ΔΦ2 de rotação, mas antes uma função do ângulo ΔΦ2 de rotação, o que pode ser realizado através de uma adequada suspensão dos espelhos. Suspensões correspondentes são por princípio conhecidas do especialista, pelo que se abdica aqui de descrever em detalhe a pluralidade de suspensões possíveis. É de maneira similar possível rodar diversos espelhos associados a um eixo comum (ver por exemplo os espelhos 10, 12 na Figura 2a ou na Figura 2b), de forma independente entre si de um ângulo em cada caso diferente entre si, desde logo porque não é necessário que todos os espelhos associados a um eixo comum sejam rodados de um ângulo idêntico. Na Figura 4c é previsto um eixo 21 adicional que se encontra unido através de uma alavanca 65 com uma disposição de espelhos similar à da Figura 4a. Em resultado dos diferentes comprimentos das alavancas 64, 65, resulta no caso de uma rotação do eixo 21 de um ângulo Φ3 uma 23 rotação dos espelhos 10 em cada caso de um ângulo Φύ, que é diferente do ângulo Φ3. No caso de se colocarem diversas disposições, tal como elas são mostradas na Figura 4c, enquanto "pisos" por exemplo umas sobre as outras, de modo que para cada um dos eixos 20 a partir da Figura 4c resulta em cada caso uma disposição similar às da Figura 2a ou da Figura 2b, os espelhos de um "piso" podem ser em cada caso controlados de forma conjunta através do eixo 21. No caso de serem previstas alavancas 65 de diferentes comprimentos em cada caso para diferentes "pisos", diversos espelhos, independentemente de se eles se encontram associados a um eixo (ver a Figura 2a, A Figura 5 mostra uma disposição 70 de eixos com três eixos 20 dispostos em paralelo, aos quais se encontra associado em cada caso um espelho 10 que se encontra disposto de forma que pode ser rodado em volta do respectivo eixo 20. A disposição 70 de eixos apresenta para além disso uma estrutura 72 na qual se encontram dispostos os eixos 20. A representação na Figura 5 corresponde a uma vista segundo a direcção longitudinal dos eixos . A Figura 6 mostra a disposição 70 de eixos com os eixos 20, os correspondentes espelhos 10 e a estrutura 72 a partir da

Figura 5, numa vista sobre um plano paralelo aos eixos 20. A disposição 70 de eixos apresenta três eixos 20 aos quais se encontram em cada caso associados três espelhos 10, de modo que a disposição 70 de eixos se encontra proporcionada no total com 9 espelhos.

Na disposição 70 de eixos que é representada na Figura 6, os eixos 20 encontram-se em ângulo recto relativamente à parte inferior da estrutura 72. Um dispositivo com uma disposição 70 24 de eixos deste tipo poderia, por motivos de simplicidade e deste modo, de poupança de custos, ser colocada de maneira simples sobre uma base plana, de modo que a parte inferior da estrutura 72 se encontra na horizontal, tal como isto é indicado na Figura 6 .

As Figuras 7a e 7b mostram em cada caso um dispositivo 100 com disposição 70 de eixos, com alvo 50 acoplado a esta em diferente orientação. Nas Figuras 7a e 7b, o acoplamento entre o alvo 50 e a disposição 70 de eixos consiste numa ligação mecânica simples. Na representaçãoo da Figura 7a, o plano de trajectória solar (aparente) encontra-se perpendicular ao plano de desenho, tal como isto é indicado pelo raio 40 solar, que incide segundo um ângulo recto sobre a disposição 70 de eixos. A Figura 7b mostra uma disposição de eixos inclinada relativamente à representação na Figura 7a, com alvo 50 movimentado de forma correspondente, de modo que a disposição 70 de eixos e o alvo 50 são regulados para o plano de trajectória solar alterado. A Figura 8 mostra um exemplo com um eixo 20 e espelhos 10, 12 que podem ser rodados em volta deste eixo, sendo que o eixo 20 enquanto parte integrante de uma disposição de eixos, se encontra de tal forma inclinado relativamente ao pavimento 80 horizontal que um vector que se encontra perpendicular ao eixo 20 (indicado através da seta na Figura 8) se encontra orientado para o Sol 30. Os espelhos 12 encontram-se inclinados relativamente ao eixo 20, de forma similar aos das Figuras 2a e 2b, de forma que a partir dos espelhos 10, 12 raios solares reflectidos (aqui não mostrados) convergem numa zona entre o Sol 30 e o eixo 20 e incidem sobre um alvo (não representado). 25

No caso de uma disposição de eixos, tal como ela é representada na Figura 6, a seta representada na Figura 8 corresponde a um vector normal a um plano que é definido pela estrutura 72, ou pelos eixos 20. No caso do hemisfério Norte, este vector normal estaria deste modo orientado no caso de uma orientação leste - oeste da disposição 70, para sul.

No caso dos exemplos explicados acima, os reflectores são formados através de espelhos 10. Alternativamente, ou complementarmente aos espelhos planos, também podem ser utilizados espelhos ou reflectores côncavos que possibilitam uma maior concentração da radiação solar e permitem para além disso gerar um raio de luz paralelo a partir dos raios 40' solar reflectidos, na medida em que a luz 40' concentrada, espelhada pelos espelhos 10 concavos, é reflectida para um outro espelho 50 convexo ou concavo, tal como ele é representado nas Figuras 9 e 10.

Na Figura 9 é mostrada uma disposição com 3 espelhos 10 côncavos que se encontram dispostos de forma que podem ser rodados em volta dos respectivos eixos 20. Os espelhos 10 encontram-se orientados de tal forma que raios solares incidentes (não mostrados na Figura 9) são deflectidos e concentrados na direcção do alvo 50. O alvo 50 consiste num espelho convexo que reflecte os raios 40' solares reflectidos de tal forma que eles são deflectidos para um raio de luz paralelo. A representação na Figura 10 corresponde de forma substancial à representação na Figura 9, sendo que o alvo 50 é formado por um espelho concavo que se encontra de igual modo orientado paralelamente aos raios 40' solares deflectidos pelos espelhos 10. 26

Na Figura 11 são combinadas duas das disposições representadas na Figura 9, sendo que os alvos 50 se encontram orientados de tal forma que os raios 40' ' de Sol por eles deflectidos incidem sobre um alvo 50' comum.

Os diferentes reflectores, ou espelhos, são representados nas Figuras 9 a 11 com raios de curvatura no essencial coincidentes. No caso de uma aplicação podem, contudo, ser também previstos diferentes raios de curvatura para diferentes espelhos.

Na Figura 12a encontra-se representado um espelho 10 com um vector 15 normal que se encontra perpendicular sobre a superfície de espelho e luz 40, 40' solar incidente e reflectida. Na representação da Figura 12a o plano de trajectória solar encontra-se no plano de desenho. A projecção do ângulo entre o vector 15 normal e o raio 40 solar incidente sobre o plano de circulação do Sol encontra-se referenciado com a. A projecção do ângulo entre o vector 15 normal e o raio 40' solar reflectido sobre o plano de circulação do Sol encontra-se referenciado com a'.

Enquanto o vector 15 normal se encontre paralelo ao plano de circulação do Sol, o espelho 10 se encontre portanto orientado perpendicular ao plano de circulação (aparente), ou plano de trajectória solar, a e a' são idênticos e o raio 40' reflectido encontra-se no plano da trajectória de circulação do Sol.

Na Figura 12b é mostrada uma inclinação do espelho 10 relativamente ao plano de trajectória solar que resulta a partir do raio 40 solar incidente. Na representação da Figura 12b, o 27 plano de desenho encontra-se perpendicular ao plano da trajectória de circulação do Sol . A inclinação do espelho corresponde ao ângulo entre o vector 15 normal sobre a superfície do espelho 10 e o raio solar incidente e é referenciado com β na Figura 12b. Quando a projecção do vector 15 normal sobre o plano de trajectória solar e o raio 40 de luz incidente são paralelos, o ângulo β entre o vector 15 normal e o raio 40 de luz incidente corresponde ao ângulo β' entre o vector normal e o raio 40' de luz reflectido.

No caso de não terem lugar os casos especiais anteriormente descritos, já não haverá de uma forma geral qualquer identidade entre α e a', ou entre β e β', sendo que as diferenças entre a e a', e entre β e β', dependem em cada caso de α e β. Por exemplo, para α = 30° e β = 15°, α e α', bem como também β e β', diferenciam-se em cada caso de aproximadamente 4o.

No caso de um dispositivo apresentar agora uma pluralidade de espelhos que, tal como mostrado por exemplo na Figura 6, se encontram dispostos tanto uns ao lado dos outros como também uns sobre os outros, é necessária uma inclinação dos espelhos relativamente ao respectivo eixo 20 de modo a, como representado nas Figuras 2a e 2b, atingir um alvo 50 comum com os raios 40' solares reflectidos.

Um espelho 12 inclinado deste tipo é representado na Figura 13, sendo que o ângulo entre o espelho 12 inclinado e o eixo 20 associado se encontra referenciado com Φ. O raio solar que incide a partir do Sol 30 é deflectido para fora do plano da trajectória solar em resultado da inclinação do espelho 12, e é referenciado com 40'. 28

No caso de, na orientação de uma disposição de eixos, ou dos reflectores associados à disposição de eixos, não ser considerada a dependência da direcção de reflexão dos ângulos α e β, então pode resultar em função da geometria do dispositivo, que nem todos os raios solares deflectidos por parte dos reflectores incidam numa zona comum. No exemplo de espelhos planos isto pode conduzir a que, independentemente de a superfície radiada por um espelho individual não ser maior que a superfície de espelho, a superfície iluminada pela disposição de espelhos ser apesar disso maior do que a superfície de espelho individual, as respectivas superfícies individuais apenas se sobrepõem portanto parcialmente.

Numa forma de realização, o alvo 50 apresenta um elemento 50' de utilização sobre o qual raios solares, deflectidos por meio de um elemento 90 de reflexão dos reflectores, ou dos espelhos do dispositivo, são enfeixados ou deflectidos.

Na Figura 14a, junto ao elemento 50' de utilização encontram-se dispostos dois espelhos 90 que deflectem luz 40' solar, deflectida pelos reflectores mas que não se encontra dirigida directamente para o elemento 50' de utilização, de modo que raios 40'' solares deflectidos de novo incidem sobre o elemento de utilização. Na Figura 14b encontra-se representado um outro exemplo de realização, em que se encontra disponível um espelho 90 de focalização que deflecte raios 40' solares deflectidos que passam à volta do elemento 50' de utilização, de modo que raios 40'' solares deflectidos de novo incidem sobre o elemento 50' de utilização.

Complementarmente pode ser previsto que os elementos de reflexão sejam dispostos de forma móvel e possam variar a sua 29 posição no decurso do dia, de modo que é possível uma deflexão optimizada para o elemento de utilização.

Alternativamente ou complementarmente ao anteriormente descrito, pode ser previsto levar conjuntamente em consideração a dependência da direcção de reflexão da orientação dos reflectores aquando da orientação dos reflectores, de modo que decorre uma correspondente compensação. Isto pode ser assegurado por exemplo, através de um correspondente dispositivo de transmissão, como é representado por exemplo na Figura 4b. De igual modo pode ser realizada uma compensação de um plano perpendicular em relação ao plano da trajectória de circulação do Sol. Com um adequado dispositivo de transmissão, o seguimento por parte dos reflectores da posição do Sol no decurso de um dia pode ser realizado de tal forma para espelhos individuais, que as superfícies iluminadas pelos espelhos individuais se sobrepõem umas às outras em maior dimensão, ou até mesmo completamente, ou seja, decorre uma melhor, ou completa, "focalização". Na medida em que seja necessário, pode ser conseguida uma focalização duradoura do sistema através de mecanismos de compensação mecânicos simples. 0 movimento dos espelhos individuais pode permanecer neste caso acoplado, sendo que na sequência do dispositivo de transmissão, espelhos individuais realizam contudo, diferentes movimentos.

Na Figura 15 encontra-se representado um exemplo em que a disposição de eixos dos eixos 20 se encontra orientada com os respectivos espelhos 10 segundo a direcção leste - oeste, de modo que um vector normal relativamente a um plano que é determinado pelos eixos 20, aponta para sul. Como indicado na 30

Figura 15, o Sol 30 encontra-se de manhã e à noite num ângulo grande relativamente ao vector normal da disposição, de modo que num tal caso o dispositivo apresenta apenas uma superfície efectiva comparativamente reduzida relativamente aos raios 40 solares incidentes.

Na Figura 16 são ilustradas disposições de eixos que são adequadas para, também de manhã ou à noite, oferecer uma superfície efectiva tão grande quanto possível aos raios solares incidentes em cada caso, de modo que pode ser utilizada mais energia solar. Os eixos 20 não mais se encontram neste caso perpendiculares sobre a parte inferior da estrutura 72, sendo que os eixos 20 e a estrutura 72 são configurados de tal modo que o ângulo definido entre eles pode ser ajustado através de uma inclinação ao longo da estrutura 72, à altura de meio-dia do Sol que varia no decurso do ano. A Figura 17 mostra uma representação de um aspecto de um dispositivo de acordo com a invenção. O espelho 210 plano encontra-se acoplado de forma que pode rodar com o eixo 220, que por sua vez se encontra unido com uma disposição de eixos (não representada). 0 espelho 210 encontra-se inclinado de um ângulo 218 de reflexão relativamente ao eixo 220, ou seja, no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio na representação da Figura 17. O eixo 220 encontra-se por seu lado inclinado de um ângulo 216 de eixo relativamente a um plano 212 de orientação da disposição de eixos (não representada), sendo que a direcção de inclinação do eixo 220 relativamente ao plano 212 de orientação resulta contrária à direcção de inclinação do espelho 210 relativamente ao eixo 220, ou seja, na representação da Figura 17, o eixo 220 encontra-se inclinado segundo o sentido de rotação dos ponteiros do relógio relativamente ao plano 212 de 31 orientação. 0 espelho 210 encontra-se na representação da Figura 17 deste modo num ângulo de inclinação relativamente ao plano 212 de orientação que resulta da diferença dos valores do ângulo 218 de reflexão e do ângulo 216 de eixo. Na Figura 17 encontra-se ainda representado um raio 40 solar incidente de forma perpendicular sobre o plano 212 de orientação, que é reflectido pelo espelho 210, sendo que o raio reflectido, eixo 220 relativamente ao plano 212 de orientação resulta contrária à direcção de inclinação do espelho 210 relativamente ao eixo 220, ou seja, na representação da Figura 17, o eixo encontra-se inclinado segundo o sentido de rotação dos ponteiros do relógio relativamente ao plano 212 de orientação. O espelho encontra-se na representação da Figura 17 deste modo num ângulo de inclinação relativamente ao plano 212 de orientação que resulta da diferença dos valores do ângulo 218 de reflexão e do ângulo 216 de eixo. Na Figura 17 encontra-se ainda representado um raio 40 solar incidente de forma perpendicular sobre o plano 212 de orientação, que é reflectido pelo espelho 210, sendo que o raio 40' solar reflectido define um ângulo 214 de plano com o raio 40 solar incidente, cujo valor é o dobro do ângulo de inclinação no valor do qual o espelho 210 se encontra inclinado relativamente ao plano 212 de orientaçãoo, visto que o plano 212 de orientação se encontra orientado de forma perpendicular relativamente ao plano de trajectória solar. O plano de trajectória solar encontra-se perpendicular em relação ao plano do papel da representação na Figura 17. Também no caso de uma rotação do espelho 210 em volta do eixo 220 no decurso de um dia, de modo a ajustar a posição do espelho à trajectória (aparente) do Sol, com a disposição de acordo com a invenção pode ser substancialmente mantida uma orientação do raio 40' reflectido para o alvo (não representado). Os raios 40' solares reflectidos não mais se encontram no plano de trajectória solar, de modo que 32 o alvo, que de igual modo não mais se encontra deste modo disposto no plano de trajectória solar para o espelho 210, não projecta qualquer sombra sobre o espelho 210, tal como poderia ocorrer se o espelho e o alvo se encontrem num plano comum com o Sol. A Figura 18 mostra um exemplo de realização do dispositivo 220 de acordo com a invenção, com em cada caso três eixos 220 e três espelhos 210 que se encontram dispostos de forma que podem ser rodados em volta de um respectivo eixo 220. Os espelhos 210 encontram-se inclinados relativamente ao respectivo eixo 220 e dispostos ou rodados de tal forma que raios 40 solares incidentes são em cada caso deflectidos pelos espelhos 210 para a superfície 50 quente enquanto raios 40' deflectidos. O ângulo de inclinação ou de reflector dos espelhos 210 relativamente aos eixos 220 é indicado através da representação de esboço em perspectiva (linha a ponteado). Relativamente ao plano de orientação (nao representado na Figura 18), os eixos 220 encontram-se por seu lado inclinados de um ângulo de eixo na direcção de incidência dos raios 40 solares, sendo que também esta inclinação é indicada através de uma correspondente representação em perspectiva (linha a ponteado). Os espelhos 210 encontram-se deste modo também inclinados relativamente ao plano de orientação da disposição de eixos (não representada), de modo que os raios 40 solares, que incidem no plano de trajectóri solar (presumível) do Sol que coincide com o plano de desenho, são deflectidos para fora do plano de trajectória solar. O alvo 50 também não se encontra deste modo no plano de desenho da Figura 18. A Figura 20 mostra um outro aspecto de um exemplo de realização da presente invenção. De forma similar à disposição 33 mostrada na Figura 18, há três eixos 220 paralelos, sendo que espelhos 210 se encontram em cada caso dipostos de forma que podem rodar em volta destes eixos 220. Para além disso, há um sistema 60 de accionamento de rotação para rotação conjunta dos espelhos 210 em volta do respectivo eixo 220. 0 sistema de accionamento de rotação apresenta um veio 62 que se encontra unido, em cada caso através de alavancas 64, com a combinação de espelho 210 e eixo 220, de modo que um deslocamento do veio 62 provoca através das alavancas 64 uma correspondente rotação dos espelhos 210 em volta dos eixos 220. Os eixos 220 com os espelhos 210 que lhes pertencem encontram-se deste modo de tal forma unidos através do veio 62 e das alavancas 64, que é suficiente um único motor para manter todos os espelhos 210 orientados de maneira adequada para o Sol (não representado) no decurso de um dia, de forma que a luz reflectida ilumina sempre a superfície quente (não representada na Figura 20) . Na disposição da Figura 20 todos os três eixos 220 realizam em cada caso rotações de um mesmo ângulo.

Quando as alavancas 64 são de comprimentos diferentes, então as rotações decorrem de um ângulo correspondentemente diferente, o que pode ser realizado através de uma suspensão adequada dos espelhos. Suspensões correspondentes são por principio conhecidas do especialista, pelo que se abdica aqui de descrever em detalhe a pluralidade de suspensões possíveis.

Também pode ser previsto um eixo adicional que se encontra unido através de uma outra alavanca a uma disposição de espelhos similar à da Figura 20. Em consequência, por exemplo, de um comprimento diferente da alavanca, no caso de uma rotação do eixo de um ângulo Oa, resulta uma rotação dos espelhos em cada caso de um ângulo Ob, que é diferente do ângulo <í>a. No caso de 34 se disporem diversas disposições deste tipo enquanto "pisos", por exemplo umas sobre as outras, então os espelhos de um "piso" podem ser em cada caso controlados conjuntamente através do eixo.

Alternativamente ou complementarmente ao sistem de alavanca aqui descrito, também podem evidentemente ser utilizadas outras estruturas, por exemplo rodas dentadas e/ou pinhões. A Figura 22 mostra uma disposição 270 de eixos de acordo com um aspecto da invenção com três eixos 220 dispostos de forma paralela, aos quais se encontra associado em cada caso um espelho 210, que é disposto de forma que pode ser rodado em volta do respectivo eixo 220. A disposição 270 de eixos apresenta para além disso uma estrutura 272 em que os eixos 220 se encontram dispostos. A representação na Figura 22 corresponde a uma vista paralela à direcção de orientação da disposição 270 de eixos. A estrutura de suporte definida pela estrutura 272 determina também, no caso do exemplo de realização mostrado na Figura 22, o plano de orientação (não mostrado) da disposição 272 de eixos, sendo que o plano de orientação se encontra neste caso, na representação da Figura 22, perpendicular ao plano de desenho e paralelo em relação à direcção longitudinal (de cima para baixo) da representação da estrutura 272. Outras disposições são evidentemente de igual modo possíveis, sendo que não existe em particular qualquer limitação a realizações simétricas.

As formas de realização ou aspectos, mostrados nas Figuras 19, 21 e 23, distinguem-se daquelas que são mostradas nas

Figuras 18, 20 e 22, apenas pelo facto de que os eixos 220 se encontram inclinados em respectivos planos de inclinação de eixo 35 em relação ao plano de orientação (neste caso perpendicular aos raios solares incidentes), que não são paralelos para os eixos 220 representados de um plano. Os eixos 220 encontram-se aqui em cada caso inclinados segundo um plano de inclinação de eixo próprio, sendo que um plano de inclinação de eixo é neste caso definido em cada caso através de um eixo (hipotético) não inclinado (que estaria perpendicular ao plano de representação nas Figuras 19, 21 e 23) e o eixo 220 inclinado. Por outras palavras, pode-se dizer que os respectivos eixos 220 se encontram inclinados com um ângulo de eixo em relação ao plano de orientação (aqui não representado), que (consoante o eixo 220) para além da fracção polar (ou seja, para além de um ângulo de inclinação no plano de inclinação de eixo) apresenta uma fracção de azimute (ou seja, uma orientação no plano de representação das Figuras 19, 21 e 23 que corresponde a uma torsão do plano de inclinação de eixo) . No caso das representações nas Figuras 18, 20 e 22, a fracção de azimute é nula. Nas representações das Figuras 19, 21 e 23, os eixos 220 encontram-se em cada caso orientados no azimute para o ponto focal, ou seja, o alvo 50. Outras orientações, por exemplo com uma fracção de azimute maior ou menor em relação, são de igual modo possíveis.

As Figuras 24a e 24b mostram em cada caso um dispositivo 200 de acordo com a invenção, com disposição 270 de eixos com alvo 50 acoplado à mesma, em diferente orientação. Nas Figuras 24a e 24b, o acoplamento entre o alvo 50 e a disposição 270 de eixos consiste numa ligação mecânica simples. Na representação da Figura 24a, o plano de trajectória solar (aparente) encontra-se perpendicular ao plano do desenho, tal como isto é indicado pelo raio 40 solar que incide segundo um ângulo recto no plano de orientação da disposição 270 de eixos. A Figura 24b mostra uma 36 disposição de eixos inclinada em relação à representação da Figura 24a, com alvo 50 movimentado de forma correspondente, de modo que a disposição 270 de eixos e o alvo 50 se encontram regulados para o plano de trajectória solar alterado. A Figura 25 mostra um exemplo de realização da presente invenção. O dispositivo 200 compreende um dispositivo com espelhos 10 e eixos 20, similar ao da Figura 8, sendo que os eixos 20 se encontram orientados de forma perpendicular em relação a uma direcção de incidência dos raios solares a partir do Sol 30. Na Figura 25 apenas é no entanto mostrado um eixo 20 com um correspondente espelho 10. O eixo 20 encontra-se de tal forma inclinado, enquanto parte integrante de uma disposição de eixos, em relação ao solo 80 horizontal, que um vector (indicado através da seta na Figura 25) que se encontra perpendicular sobre o eixo 20, se encontra orientado para o Sol 30. O dispositivo 200 mostrado na Figura 25 compreende para além disso espelhos 210 que se encontram em cada caso inclinados relativamente a um eixo 220 correspondente, sendo que os correspondentes eixos 220 se encontram por seu lado em cada caso inclinados em relação ao plano 212 de orientação definido pela disposição de eixos. Através da inclinação deste modo resultante dos espelhos 210 relativamente ao plano 212 de orientação (e deste modo também em relação ao espelho 10) é conseguido que os raios solares reflectidos pelos espelhos 10, 210 convergem e incidem sobre um alvo (não representado). A título de exemplo, nas formas de realização descritas em relação às Figuras 17 a 25, são previstos espelhos planos. Outras formas de espelhos e tipos de reflectores são no entanto de igual modo possíveis de acordo com a invenção, por exemplo correspondentes às formas de realização representadas nas 37

Figuras 9 a 11. 0 mesmo é válido para as formas de realização para configuração do alvo, em particular em relação às Figuras 9 a 11, 14a e 14b.

Nos desenhos que se anexam, e para representação mais simples, os eixos encontram-se em cada caso dispostos ao centro dos respectivos reflectores. Também pode, contudo, ser prevista uma outra disposição de acordo com a invenção, enquanto seja possível uma rotação dos reflectores em volta do respectivo eixo.

Com a presente invenção é apresentado um dispositivo e um processo para utilização de energia solar que permitem uma construção mais favorável em termos de custos em comparação com outros processos e dispositivos.

Numa forma de realização vantajosa, a invenção disponibiliza um dispositivo e um processo para utilização de energia solar, em que não tem que ser nem movimentado no conjunto um único espelho grande, nem têm que ser rodados diversos espelhos pequenos cada um por si em volta de um em cada caso outro eixo, ou de dois eixos, mas antes diversos espelhos ou reflectores, são rodados sobre eixos por exemplo paralelos entre si (ver por exemplo a Figura 3 ou 6), facto pelo qual se torna possível uma construção mais favorável em termos de custos em comparação com processos e dispositivos conhecidos: um metro quadrado de espelhos planos custa aproximadamente € 30,--. A estrutura, em que os eixos são retidos, custa cerca de € 50,-- por metro quadrado, a que acrescem o eixo, algumas peças pequenas, um motor de passo com microprocessador na soma de aproximadamente € 100,-- até € 150,-- para custos de materiais. A estes acrescem aproximadamente € 50,-- para a montagem. No caso de um metro 38 quadrado de superfície de espelho recolher no ano aproximadamente 500 quilowatts hora, então isto corresponde a 5000 quilowatts hora em 10 anos, de modo que resulta um preço de aproximadamente € 0,04 por quilowatt hora, que corresponde aproximadamente ao preço de energia a partir de petróleo ou gás.

No caso de uma forma de realização a título de exemplo da presente invenção, o eixo de rotação, ou de giro, de cada um dos espelhos não é idêntico a um eixo que se encontra perpendicular em relação à trajectória solar, e também não é paralela em relação a este eixo. O espelho encontra-se no entanto unido através do eixo com a disposição, que define um plano que se encontra de um modo preferido perpendicular em relação à direcção de incidência dos raios solares. O eixo de rotação ou de giro, do espelho é inclinado de um ângulo a, e o espelho é montado de tal forma sobre este eixo, que ele forma com ele um ângulo 2'a. A superfície de espelho fica desta maneira mais fortemente virada para baixo ou para cima, quando se roda ou gira o espelho. O espelho é algo rebaixado (ou elevado) quando rodado (ou girado) e deflecte deste modo a luz mais intensamente para baixo (ou para cima).

Através de cada um dos motores são movimentados apenas dois eixos: um motor retém a disposição com os eixos em que os espelhos se encontram montados, no decurso do ano de forma perpendicular em relação à trajectória solar, sendo que pelo menos alguns dos eixos não se encontram eles próprios neste caso perpendiculares à trajectória solar, visto que eles se encontram inclinados em relação ao plano de orientação da disposição de eixos. Um segundo motor roda os espelhos durante o dia em volta destes eixos. 39

No caso de uma inclinação simples de espelhos relativamente a um eixo que se encontra perpendicular ao plano de trajectória solar (aparente), resulta o problema que a luz por eles reflectida se encontra de uma forma geral, tanto no plano do Sol como também perpendicularmente a este, no mesmo ângulo que a luz incidente, de modo que se apresenta como difícil uma focagem através de uma orientação conjunta dos espelhos para um alvo.

Quando, por exemplo, o espelho deva ser inclinado de 5o, de modo que ele deflicta a luz em 10° para baixo, numa forma de realização o eixo de rotação de espelho é inclinado em 5o para cima (relativamente a um plano de montagem), sendo que é simultaneamente regulado o ângulo entre este eixo e o espelho para 10°, de modo que o espelho aponta de novo os necessários 5o (relativamente ao plano de montagem) para baixo. Numa realização, um espelho pode ser inclinado de forma correspondente numa asa de uma dobradiça convencional, sendo que a outra asa da dobradiça se encontra fixada a uma estrutura de montagem, de modo que o eixo de dobradiça se encontra inclinado relativamente à estrutura de montagem.

Em comparação com sistemas convencionais, tais como sistemas de espelhos parabólicos (com curvatura de espelho tridimensional), sistemas de calha parabólica (com curvatura de espelho bidimensional) e torres solares, resultam simplificações de acordo com a invenção que consistem em que podem ser utilizados espelhos planos mais favoráveis em termos de custos, não tem que ser movimentado um sistema de espelhos grande e pesado (como no caso de um espelho parabólico), mas antes apenas uma pluralidade de eixos que apenas suportam em cada caso o peso dos espelhos que lhes estão associados, enquanto uma grande parte da estrutura (armação) de suporte não é movimentada 40 durante deslocar tal como o decurso do dia, uma pluralidade de isto é previsto no e não é para além disso espelhos em dois eixos em caso da torre solar. necessário cada caso,

Lisboa, 31 de Outubro de 2011 41

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo (100, 200) para utilização de energia solar com: - um alvo (50) e - reflectores (10, 12, 210) para deflexão de raios solares para o alvo, sendo que os reflectores (10, 12, 210) são em cada caso dispostos de forma que podem girar em volta de um eixo (20, 220) para seguimento do azimute do Sol (30) no decurso de um dia, sendo que o respectivo eixo (20, 220) é parte integrante de uma disposição (70, 270) de eixo comum que pode ser inclinada para seguimento da altura de meio-dia do Sol (30) no decurso de um ano, e que apresenta um plano de orientação que, quando em funcionamento, pode ser orientado de forma perpendicular em relação ao plano da trajectória solar, caracterizado por um primeiro reflector (210) dos reflectores ser proporcionado para deflexão de raios solares de um ângulo (214) de plano a partir de um plano de trajectória solar e se encontrar acoplado com um primeiro eixo ( 220), sendo que o primeiro eixo (220) se encontra inclinado e/ou pode ser inclinado por um primeiro ângulo (216) de eixo relativamente ao plano (212) de orientação da disposição (270) de eixo, sendo que o primeiro reflector (210) se encontra inclinado e/ ou pode ser inclinado relativamente ao primeiro eixo (220) de um primeiro ângulo (218) de reflector, e 1 sendo que o primeiro ângulo (216) de eixo é contrário relativamente ao primeiro ângulo (218) de reflector e ao primeiro ângulo (214) de plano.
2. 2. Dispositivo (100, 200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um sistema de accionamento de rotação para rotação conjunta de diversos reflectores (10, 12, 210) em volta do respectivo eixo (20, 220), em particular com um primeiro dispositivo de transmissão de rotação, através do qual para cada um dos diversos reflectores (10, 12, 210), pode ser accionada uma rotação previamente definida em função do sistema de accionamento de rotação.
3. 3. Dispositivo (100, 200) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por um dispositivo de accionamento de rotação, associado a um reflector (10, 12, 210) ou a um eixo (20, 220), para rotação do reflector (10, 12, 210) ou dos reflectores (10, 12, 210) associados ao eixo (20, 220), em particular com um segundo dispositivo de transmissão de rotação, através do qual para cada um dos reflectores (10, 12, 210) pode ser accionada uma rotação previamente definida em função do dispositivo de accionamento de rotação.
4. 4. Dispositivo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma parte dos reflectores (12) se encontrar inclinada relativamente ao respectivo eixo (20).
5. 5. Dispositivo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por uma parte dos 2 reflectores (12) poder ser inclinada relativamente ao respectivo eixo (20).
6. 6. Dispositivo (100) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por um sistema de accionamento de inclinação para inclinação conjunta de diversos reflectores (12) relativamente ao seu respectivo eixo (20), em particular com um primeiro dispositivo de transmissão de inclinação, através do qual pode ser accionada uma inclinação, previamente definida em função do sistema de accionamento de inclinação, para cada um dos diversos reflectores (12).
7. 7. Dispositivo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado por um dispositivo de accionamento de inclinação associado a um reflector (12) ou a um eixo (20), para inclinação do reflector (12) ou dos reflectores (12) associados ao eixo (20), em particular com um segundo dispositivo de accionamento de inclinação, através do qual uma inclinação previamente definida pode ser accionada em função do dispositivo de accionamento de inclinação, para cada um dos reflectores (12).
8. 8. Dispositivo (100) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por um accionamento para rotação e inclinação de diversos reflectores (10, 12), em particular com um dispositivo de transmissão, através do qual pode ser accionada uma rotação e/ou inclinação, previamente definida em função do accionamento, para cada um dos diversos reflectores (10, 12). Dispositivo (100, 200) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o alvo (50) se 3 9. encontrar acoplado com a disposição (70, 270) de eixo num local fixo relativamente à disposição (70, 270) de eixo.
9. 10. Dispositivo (100, 200) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o alvo (50) poder ser movimentado independentemente da disposição (70, 270) de eixo, em particular por meio de um accionamento de alvo.
10. 11. Dispositivo (200) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um segundo reflector (210) dos reflectores, é proporcionado para deflexão de raios solares de um segundo ângulo de plano que se desvia do primeiro ângulo de plano, a partir do plano de trajectória solar, e se encontrar acoplado com um segundo eixo (220), sendo que o segundo eixo (220) se encontra inclinado e/ou pode ser inclinado por um segundo ângulo de eixo relativamente ao plano (212) de orientação da disposição de eixo, sendo que o segundo reflector (210) se encontra inclinado e/ou pode ser inclinado por um segundo ângulo de reflector relativamente ao segundo eixo (220), e sendo que o segundo ângulo de eixo é contrário relativamente ao segundo ângulo de reflector e ao segundo ângulo de plano.
11. 12. Dispositivo (200) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 11, caracterizado por o ângulo (218) de reflector corresponder ao ângulo (214) de plano e o ângulo (216) de eixo corresponder a uma metade contrária do ângulo (214) de plano.
12. 13. Processo para utilização de energia solar com os passos: 4 disponibilização de um dispositivo (100, 200) para utilização de energia solar com um alvo (50) e reflectores (10, 12, 210), e deflexão de raios solares para o alvo (50) por meio dos reflectores (10, 12, 210), sendo que os reflectores (10, 12, 210) são rodados em volta de um respectivo eixo (20, 220) para seguimento do azimute do Sol (30) no decurso de um dia, sendo que o respectivo eixo (20, 220) é parte integrante de uma disposição (70, 270) de eixo comum que é inclinada para seguimento da altura do meio-dia do Sol (30) no decurso de um ano, e sendo que quando em funcionamento, um plano de orientação é orientado de forma perpendicular em relação ao plano de trajectória solar, caracterizado por a disponibilização compreender uma disposição de um primeiro reflector (210) dos reflectores, para deflexão de raios solares de um primeiro ângulo (214) de plano a partir de um plano de trajectória solar, e se encontrar acoplada com um primeiro eixo (220), uma inclinação do primeiro eixo (220) por um primeiro ângulo (216) de eixo relativamente a um plano (217) de orientação da disposição (270) de eixo, e uma inclinação do primeiro reflector (210) por um primeiro ângulo (218) de reflector relativamente ao primeiro eixo (220), sendo que o primeiro ângulo (216) de eixo é contrário relativamente ao primeiro ângulo (218) de reflector e ao primeiro ângulo (214) de plano. Lisboa, 31 de Outubro de 2011 5