WO2011076963A1

WO2011076963A1 - Disco colector concentrador de radiación solar de doble reflexión y foco fijo

Info

Publication number: WO2011076963A1
Application number: PCT/ES2010/000182
Authority: WO
Inventors: Emilio Cruz Barbosa
Original assignee: Cruz Y Bomant, S.L.
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-04-24
Publication date: 2011-06-30

Abstract

Disco colector concentrador de radiación solar de doble reflexión y foco fijo que consiste en que mediante múltiples pares de facetas -5- y -6-, dispuestas entre sí para la doble reflexión, desvían un número de haces de radiación reflejada igual al de pares de facetas contenidas en el disco hacia el punto de concentración -7-, Este punto -7- es el centro focal predeterminado y fijo en el espacio al ser también el centro de los dos ejes de giro, en disposición ecuatorial, requeridos para los seguimientos estacional y diario de la radiación procedente del sol y perpendicular al plano del disco.

Description

DESCRIPCIÓN

Disco colector concentrador de radiación solar de doble reflexión y foco fijo mediante múltiples parejas de facetas espejo. La concentración que resulta por la aplicación del procedimiento preconizado en la presente invención dota al conjunto colector de un centro de alta densidad de energía térmica (foco) en un punto fijo en el espacio, independientemente de los desplazamientos de la estructura móvil del conjunto colector que ha de orientarse continuadamente según sea la posición del sol. El plano estructural que contiene el conjunto de las facetas para la doble reflexión ha de ser perpendicular a la dirección de la radiación directa solar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Para satisfacer la demanda continuada de las energías renovables se han acometido gran número de proyectos con el fin de poner en el mercado equipos óptimos con soluciones capaces de satisfacer las demandas de energías limpias y sostenibles a precios aceptables frente a aquellas mas cuestionadas por las demandas contra el cambio climático. Por otra parte y para que la baja densidad de la radiación solar directa, su incoherente disponibilidad y el seguimiento de orientación del concentrador para que el aumento de la densidad de energía térmica en el elemento receptor posibilite procesos de conversión a otras formas de energía más versátiles y acumulables tales como la energía eléctrica o el bombeo mediante vapor directo para acumulación en depósitos elevados de actuación directa o inversa, ha generado el interés por los nuevos desarrollos tecnológicos.

Las instalaciones y prototipos desarrollados según la patente de invención P-9901667 han mejorado los obtenidos por otros convencionales tales como los discos paraboloides de primera reflexión. No obstante, con el fin de reducir los costes, optimizando dimensiones, pesos y subsistema de seguimiento, se ha proyectado un nuevo procedimiento colector, objeto de la presente solicitud de patente de invención.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En un determinado número de anillos metálicos -1 - sucesivos y concéntricos situados en un mismo plano, sobre una estructura de prolongaciones -2- de construcción tipo celosía metálica dispuestas radialmente y equidistantes desde un núcleo central -3- con eje hueco - 4-, se montan las facetas reflectoras primarias -5- y secundarias -6- que desvían hacia el centro focal -7- la radiación solar Interceptada. Cada una de las múltiples facetas primarias -5- desvía la radiación solar hacia la faceta secundaria -6- correspondiente que la desvía al centro focal predeterminado -7- donde confluirán todas las radiaciones desviadas en cada pareja de faceta primaria y faceta secundaria. El número de parejas se corresponde con un factor aproximado como índice de concentración del sistema óptico del colector, no obstante, se producen reducciones del citado factor por las pérdidas por el índice de reflectividad de las facetas-espejo -5- y -6- y otras por la dispersión del flujo de la propia radiación solar y el factor coseno. El descrito subsistema óptico es un disco plano y rígido con múltiples facetas primarias -5- ordenadas circularmente y el mismo número de facetas secundarias -6- enfrentadas una a una a su primaria correspondiente y en cuyo centro va provisto de un núcleo rígido -3- con casquillo-eje -4- saliente perpendicular y solidario a la estructura metálica radial.

Un cursor envolvente -8- sobre la estructura soporte móvil -9- en su tramo arqueado y desplazable gracias a cinco poleas encarriladas sobre los tres tubos vértices de la celosía espacial -9-, contiene un espárrago roscado -10- que permite el anclaje del disco óptico con posibilidad de giro gracias al casquillo -4- y su fijación definitiva mediante tuerca de apriete. Las correcciones exigidas por el seguimiento y orientación solar derivadas de la elevación o descenso estacional son mínimas y no requieren continuidad, por lo que los pequeños desplazamientos del cursor -8-, condicionados por el seguimiento ecuatorial aplicado al conjunto colector se comandan con una activación instantánea cada 24 horas de un motor reductor -11- de tracción con cable -12- y doble sentido de arrastre.

La estructura móvil -9-, soporte principal del disco, es un lazo cerrado construido con tramos de celosía espacial de sección triangular. Otro tramo -13-, también de celosía triangular centrado y con dos prolongaciones alineadas -14- y -15- que son los ejes mecánicos de gran rigidez de la estructura principal -9-, encastradas en sendos soportes de rodamientos autoalineables -16- atornillados sobre los planos inclinados de las columnas fijas -17- y -18- de la instalación ancladas firmemente sobre el terreno. Todo el anclaje fijo de la Instalación viene determinado por la exigencia de hacer coincidir el eje de giro -14- / -15- de la estructura principal con el eje polar -19- correspondiente a la latitud del lugar de ubicación. El radio de curvatura del tramo de celosía -9- por el que se desplaza el cursor -8- que porta el disco tiene su centro en el punto medio -7- del eje principal para el seguimiento orientado este-oeste y es coincidente con el centro de máxima concentración o foco óptico -7-.

En la prolongación del eje principal mas elevada -14- de la instalación, periférica y exteriormente al lazo de la estructura móvil -9- y solidario a ella va montado un husillo -20- roscado y curvado circunferencialmente con radio y centro en el eje principal -14-. El arco libre del husillo entre puntos -21- de unión a la estructura ha de ser superior a 200<°, siendo su cometido el de enlace de tracción del sistema de giro continuo y controlado del seguimiento solar y retorno del conjunto móvil de la instalación. Mediante un piñón-tuerca -22-, atornillado en el husillo roscado -20- y giratorio entre dos placas fijas a la columna de anclaje -17- que soportan el motor eléctrico con otro piñón -23- fijo a su eje de giro y con transmisión por cadena -24- se realiza el desplazamiento del husillo curvado -20- permitiendo el seguimiento y orientación solar y el retorno a la posición de inicio cuando se conecta el motor eléctrico de doble sentido.

El tramo -25- de la estructura móvil al lado contrario, desde el eje principal, al tramo que soporta el disco concentrador es la prolongación que permite un equilibrado con contrapesos -26- para reducir al máximo el par del motor de seguimiento.

Para la mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria descriptiva, se acompañan unos dibujos en los que, tan solo a título de ejemplo, se representa un caso práctico de realización de un colector solar tipo. En la figura 1 se representa en perspectiva un colector solar con todos sus elementos. Para facilitar la comprensión del dibujo en perspectiva se ha representado desmontado el disco, elevado y sin las facetas en siete de los ocho sectores que las contienen. En la sección A-A^' se representa el montaje de las parejas de facetas para la doble reflexión hacia el foco,

Claims

REIVINDICACIONES

I ^a.- Disco colector concentrador de la radiación solar de doble reflexión y foco fijo que contiene un conjunto de anillos metálicos -1- con diámetros distintos, concéntricos y fijos sobre una estructura con radios equidistantes -2- que parten de un eje resistente -3- con un taladro central para montaje, con posibilidad para girar y/o fijación definitiva. Los pares de facetas-5-6- van montados sobre los anillos para conseguir la desviación de la radiación interceptada mediante doble reflexión caracterizada por el hecho de que las facetas-espejo primarias -5- interceptan y reflejan la radiación directa solar hacia la faceta- espejo secundaria -6- enfrentada que , asimismo, la refleja hacia el punto determinado como centro de concentración.-?-.

2^a.- Disco colector que según la reivindicación se caracteriza por concentrar la radiación solar en un punto determinado -7- por lo que ha de permanecer orientado continuamente según la dirección de la radiación a interceptar procedente del sol. El seguimiento es posible gracias al giro de la estructura móvil que lo contiene -12- en un eje -19- que se corresponde con el eje polar del lugar de ubicación de la instalación.

3^a.- Disco colector que según las reivindicaciones I^a y 2^a ha de estar orientado asimismo por la variación en altura del sol, máxima en el solsticio de verano y mínima en el de invierno. La búsqueda de posición correcta se caracteriza por el desplazamiento del disco atornillado en el espárrago del cursor -8- que guiado mediante cinco poleas se desliza sobre el arco -9- del tramo curvado de la estructura móvil. La posición correcta puede permanecer estable durante más de 24 horas y el cambio de posición se realiza por cable desde un carrete con tracción manual o motorizada.