WO2013068607A1 - Captador solar con turbina solar o con turbocompresor - Google Patents

Captador solar con turbina solar o con turbocompresor Download PDF

Info

Publication number
WO2013068607A1
WO2013068607A1 PCT/ES2011/070876 ES2011070876W WO2013068607A1 WO 2013068607 A1 WO2013068607 A1 WO 2013068607A1 ES 2011070876 W ES2011070876 W ES 2011070876W WO 2013068607 A1 WO2013068607 A1 WO 2013068607A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
turbine
compressor
air
solar
collector
Prior art date
Application number
PCT/ES2011/070876
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jonás VILLARRUBIA RUIZ
Original Assignee
Villarrubia Ruiz Jonas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2014546593A priority Critical patent/JP6011827B2/ja
Priority to EP11875373.0A priority patent/EP2792869B1/en
Priority to BR112014007147-0A priority patent/BR112014007147B1/pt
Priority to AU2011380892A priority patent/AU2011380892B2/en
Priority to PCT/ES2011/070876 priority patent/WO2013068607A1/es
Priority to RU2014114601/06A priority patent/RU2596709C2/ru
Priority to CN201180063304.7A priority patent/CN103477053B/zh
Priority to MX2013005864A priority patent/MX347783B/es
Application filed by Villarrubia Ruiz Jonas filed Critical Villarrubia Ruiz Jonas
Priority to ES201290067A priority patent/ES2410329B1/es
Priority to US13/988,459 priority patent/US10961987B2/en
Priority to ARP120104112A priority patent/AR088628A1/es
Publication of WO2013068607A1 publication Critical patent/WO2013068607A1/es
Priority to MA36050A priority patent/MA34761B1/fr
Priority to IL231669A priority patent/IL231669A0/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/02—Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid
    • F03G6/04—Devices for producing mechanical power from solar energy using a single state working fluid gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C1/00—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid
    • F02C1/04—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly
    • F02C1/05—Gas-turbine plants characterised by the use of hot gases or unheated pressurised gases, as the working fluid the working fluid being heated indirectly characterised by the type or source of heat, e.g. using nuclear or solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/08—Heating air supply before combustion, e.g. by exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/24—Heat or noise insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/062—Parabolic point or dish concentrators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/064—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a gas turbine cycle, i.e. compressor and gas turbine combination
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20—Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/20—Three-dimensional
    • F05D2250/23—Three-dimensional prismatic
    • F05D2250/232—Three-dimensional prismatic conical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/74—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other
    • F24S10/744—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other the conduits being helically coiled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S10/74—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other
    • F24S10/746—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the tubular conduits are not fixed to heat absorbing plates and are not touching each other the conduits being spirally coiled
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/80—Solar heat collectors using working fluids comprising porous material or permeable masses directly contacting the working fluids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Definitions

  • SOLAR CAPTURE WITH SOLAR TURBINE OR TURBOCOMPRESSOR a solar collector with a turbine for its use and performance with air flows heated by solar irradiation, produced by a parabolic concentrator or by heliostats, the collector has also been prepared to give flow to the solar turbine for other different fuels.
  • the turbine is fed by the air flow received by an innovative collector with radial representation with which its ducts take the form of a cone or funnel, which receives the insolation or solar irradiation depending, this, on the power in kilowatts to be achieved.
  • the irradiation of the collector will be, preferably, with parabolas tailored to the area and thermal power the focus depending on the power in kilowatts to be produced; although it can rise to more kilowatts of production with parabolas of greater area and diameter, above that power the ideal thing is that it is carried out, the heating of the flow of the air that passes through the collector that arrives from the compressor and that once hot receive the motor turbine, for a determined number of heliostats, where the collector, turbine and others would be installed in a tower.
  • the turbine marks an advance over current ones by modifying its philosophy of mechanical operation.
  • the set is formed in one and another innovative solar collector of configuration, its ducts are circular or square, which take a radial shape with the cone or funnel shape and a turbine that despite keeping the philosophy of the thermodynamic cycle Brayton, breaks the order of the components and includes a new recuperator different from any of those currently used. It is necessary to indicate that the turbine and the collector, each one independently, can to work with other types of collectors and the collector with other thermodynamic elements, in which they would be coupled for their use, as we indicated united or independent and separately.
  • the object of the invention is to achieve a better thermodynamic efficiency in the energy result of the elements that configure the equipment to use solar irradiation as motive power, to avoid the consumption of water in this type of installations, to cheapen the installations themselves without loss of efficiency, with the use of the temperature that exits at the exit of gases (hot air), and with part of the energy can also produce hydrogen, or get by means of storage of salts or oils or fluids of high temperature for its use in different means to produce cold, or steam in the case of being used for steam turbines in the hours without solar irradiation, as already indicated by this inventor in his invention in the Spanish registry in February 2006: UZOOé> 003S 8, and in the European,
  • Gas turbines have the particularity of contaminating the environment by the fuels they use, as well as a very high cost due to their enormous complexity, and within the possibilities that thermodynamics gives us, a low result of its energy efficiency Also in these is the high temperatures that in the project of this patent is tried and manages to reduce its impact on the motor turbine and other components that configure the turbine.
  • solar collectors are elements, in this type of project, a very important basis for the final result of the energy to be obtained, since the need for a high capacity to receive the highest utilization depends on them.
  • solar irradiation and provide that heat to the fluid or flow that is provided to the mechanical elements, whether steam turbines, turbocompressors, gas turbines or other elements that require this exchange between solar radiation and these.
  • the invention consists mainly of two elements that form one, or that can be used separately: turbine, or turbocharger in small watt installations, and collector, these are broken down into other components that encompass the whole.
  • the collector has a radial shape but its ducts are submerged, without shadowing one to which it continues, as they turn towards its center leaving each conduit in view of the solar irradiation and closing each other so that the hot air that is inside of the cone, while it is irradiated, it does not come out through its joints; You can go with transparent protective screen, or without it depending on your position.
  • the whole part that surrounds outside the non-radiated sensor is filled with ceramic material that preserves the temperature of the collector ducts and on this material a layer of thermal insulation.
  • the mouth of the outside of the collector, the part of greater diameter, which is the one that appears before the irradiation, as I said, in its flow entry, can be directed to an external compressor that contributes the air flow to the conduits of the collector that is irradiated by the solar rays reflected by a parabola or by heliostats, and the conduits that go to the exit, the innermost part or tip of the cone, where It has a straight, anti-turbulence duct with a length of six of the duct thickness and if necessary with fins inside to avoid the spinning or tornado effect at the entrance of the motor turbine, which will coincide with the output interior of the cone.
  • the intake of the collector will go through an isolated duct outside the compressor outlet.
  • the flow is heated by solar irradiation to a greater extent on the ducts inside the cone, as it enters the collector until reaching a very high temperature at its outlet, temperature of the flow that will depend on the needs of the power in kilowatts what the installed turbine will need.
  • the sensor in which its ducts inside are circular or square, but which can be of any shape by which it can receive the maximum solar radiation, goes with the mechanics of precise assembly so that it can be assembled or disassembled. turbine.
  • the cone-shaped radial sensor, its internal fluid to be heated may be air, for the turbine in question described in this patent, or for other fluids of another type that need to be heated by Solar irradiation: water, helium etc. to feed other types of mechanical generators.
  • the turbine is divided into several components, but mainly we will describe the most important and its description of why its use and operation: On the back, low or high, since the turbine can be placed in the position required, but in The one that gives the air intake that the compressor absorbs, in case it is installed, it would be convenient to install a filter that eliminates the impurities of the air that enters through the work of the compressor, the compressed air enters an element that is It consists of two faces with an intermediate part. These faces, which we will call "A" which gives the compressor and "B" which faces the flow output of the motor turbine, are perforated.
  • both faces on the outside of its circumference, are communicated by tubes that join them, and that by those thin tubes is by where the flow of compressed air provided by the compressor flows, but isolated to the part where the flow of the motor turbine arises.
  • the tubes cover the entire outer part in its entire circle. Face A will only carry the holes and tubes on the outside, the inner part of the circle of face A that faces the interior between the two faces is blind, without any communication.
  • the B face that gives the motor turbine and its flow, has a projection that closes the communication of the conduits that carry the compressor air to the turbine flow sensor.
  • the B face on its inner radius has holes that communicate the air of the flow of the motor turbine with the inside of the two faces, A and B, so that the air that expel the motor turbine at very high temperature passes through these holes, and on their way to the exit of gases they radiate the heat that they contain to the tubes through where the air passes from the compressor to the collector, and these tubes to said compressed air, as well as they heat the blind part of the face What gives the air that is compressed and that gives the compressor and on the way to the tubes that pass that air to the collector, so that the use of the hot air that comes out of the motor turbine is tried to be at maximum.
  • the pipes can be of any form as long as their internal diameter and number of conduits do not strangle the air, the materials for the A face, the B and the tubes , in short, all that fixed or movable mechanical part must be of an alloy that withstands high temperatures and has very low expansion, as well as high resistance to corrosion when mixing the components of the air: oxygen, etc., with the alloy of its mechanical components
  • the axis that joins the turbine and the compressor has a watertight chamber in the part that passes through the exchanger, which is made up of side A and side B.
  • the compressor has a fins that send a certain amount of air, amount calculated to cool the motor turbine that receives, does not attract, that cold air that it receives from the compressor and by its internal fins it dismisses it at the exit of gases.
  • Compressor chamber that joins the intermediate part that acts as a heat exchanger and serves as a hot gas outlet.
  • the heat exchanger that joins the chamber that covers the motor turbine, the motor chamber that joins the collector and the latter.
  • the kinetic movement generated by the motor turbine moves the compressor, and the same shaft moves the current generator.
  • the description with the use of the turbine can be adapted in the same way to the turbocharger.
  • the motor turbine will be the one that directly transmits its work on the generator, without intermediate the compressor.
  • the solar irradiation to the collector can be by means of parabolic concentrators or by mirrors, as well as the installation of the components: collector, turbine or turbocharger, compressor and generator, can be installed in tower or in parabola .
  • figure 01 forms a complement of all the unified components,: sensor 1, motor turbine 4, tubes of the heat exchanger: inlets 24 and outlet 17 located in the path of the exit of hot gases 8, output of the turbine sensor 3 which must have approximately one length equal to six times the diameter of the duct, last impeller of the sensor 12 which is the one that will receive the highest temperature of the solar irradiation; heat storage ceramic coating 13; outlet orifices 19, on the inside face, of the gases used and exit the motor turbine 4 and the cooling fins 21 in the motor turbine 4, from the cooling air coming from the fins 22 of the compressor 16.
  • compressor 16 compresses air and directs it to 24, air inlet to tubes 24 which act as a heat exchanger when heated by the air on the way to outlet 8, air from compressor 16 entering through inlet 24 exit through its exit from the tubes 17 which are directed to the sensor 1 by the channels 18 which are protected by an insulator 23 of the outside air.
  • the sensor 1 is irradiated by solar radiation reflected by a parabola or by heliostats, depending on the power to be applied to the network generator 10, which is joined by the main shaft 9, which joins the motor turbine 4 with the compressor 16 and the generator 10.
  • the compressed and irradiated air reaches the last of its ducts 12 and exit 3 of the sensor 1, pressing and activating the motor turbine 4 that drives the compressor 16 and the generator 10.
  • All the collector 1 from the outside inwards it carries an insulator 23 and under that insulator a thermal buffer of powder or ceramic balls 13 in order to avoid fluctuations of the flow that floods it inside from the entrance 6 to the collector 1 until its exit 3.
  • Figure 02 shows the same circuit but in this case the turbine 4 and the compressor 16 have been replaced by a turbocharger: with the compressor 16 that takes the air by 27 compresses it or directs it by 18 to the exchanger 24 and once heated from it directs by 18 to the entrance of the collector 1.
  • the solar irradiation radiated by a parabola or by heliostats directed to the collector 1 after being overheated in its conduits arrives 3 that leads it to the turbine 4 it goes through and warms to 24 and goes out through 8
  • the insulation and temperature accumulator 13 saves the outside temperature and in turn accumulates temperature before the possible variations of the radiation. All this kinetic energy of the turbine 4 is transmitted through the shaft 9 to the compressor 16, to the reducer 26 and from this to the generator 10.
  • Figure 03 is a model of the project of this patent in which the compressor is a separate element of the set and is left out.
  • the sensor 1 where input 6 enters the compressed air coming from an external compressor, the air passes through a heat exchanger 2 and passes to the conduits of the collector 1 which, as in the other figures, takes a radial shape with termination of its ducts in a cone.
  • the last turn 12 of the sensor 1 discharges onto the duct 3 having anti-turbulence fins and discharges the high-pressure, high-temperature flow over the motor turbine 4.
  • the gases on the way to the outlet 8 pass through a heat exchanger 5 which sends the heat captured in the circulating fluid through the conduit 7 and preferably inside the collector 1 to avoid heat loss and sends it to the exchanger 2 at the inlet of the collector 1.
  • the motor turbine 4 through the axis 9 exerts its kinetic force on the compressor 10 and is connected by a clutch to the starter 11.
  • Figure 04 shows the sensor 1 seen from the front in which its radial shape and the last duct can be seen, the innermost 12 and it is shown, even though it would not be visible under that perspective, the motor turbine 4.
  • the radiator 2 to the inlet 6 of the sensor 1 and the figurative of a screw compressor 14; the gas outlet 8, the heat exchanger 5 in the path of the gas outlet and the conduit 7 on the outside and inside of the collector 1.
  • Figure 05 shows, in the center, the heat exchanger with the tubes 40 and the faces 24 and 17.
  • the center On the sides 24 and 27 where in 24 it is seen that the center is blind which is the part left to the compressor and in the outside the holes that it gives to the tubes 40 that they exit to the face 17 and direct the compressed air to the inlet of the sensor 1 of figure 01.
  • the external holes that are the outlet of the tubes that conduct the air from the compressor 16 are seen. from figure 01 to sensor 1; likewise, the holes 19 that let the gases of the motor turbine 4 on the way to the outlet 8 are passed, both can be seen in figure 01, through the tubes 40.
  • Figure 06 shows us one more way of how the assembly 36 of the sensor 1 can be installed with the whole part of the patent according to figure 01 or 02.
  • Figure 06 shows said assembly 36 installed in the center of the parabola , but in its back part.
  • the solar irradiation 38 is distributed by the parabola and concentrated in a reflector 37 which directs said concentration to the center of the parabola where the sensor 1 is located. It is also possible to place the entire complement of the sensor and other accessories in the direct focus of the parabola, because figure 06 is only a figurative form of one of the possibilities that the installation has in a parabola
  • a preferred embodiment, in the case of this double project can be two: the one installed in a solar tower, of a sufficient height where the radiation of the Heliostats in their projection do not become shaded, or in a small scale, with the sensor to the irradiation focus of a parabola.
  • the collector must be made with tubes of material of a few millimeters of section, either square or circular, of high thermal transmissivity and high resistance to high temperatures and that this alloy has the least expansion, all to have the best heat transmission produced by solar radiation in the material through which a fluid will flow;
  • the fluid is air, and forming a radial shape with a conformation of its cone-shaped spirals, where each turn is behind, but in view of the radiation and decreasing the diameter of each turn until the exit of flow where the output to the entrance of the motor turbine would be coupled and another conduit would go to the entrance of the collector, in the first turn, that has to communicate with the output of the compressor.
  • the cone of the collector will have an inclination in which the part of the radial is directed towards the heliostats so that the point of highest solar incidence be the last turn that coincides with the communication of the turbine sensor. This will cause the first outer turn of the radial collector to reach a high temperature, and that will increase in each turn as it approaches the exit where it shrinks and where the temperature can reach up to 1200 C °.
  • this turbine or turbocharger will be made as it is expressed in the description of the invention: prepared to receive the flow of air heated by the solar irradiation and with the compressed air pipes that will be connected to the entrance of the collector, if it is the case that the turbine incorporates the compressor, in the case of the turbocharger, the compressor is implicit in it.
  • the exit of gases will go directly to the exit of the tower that sustains the plant, that in principle ideally would be hollow so that the hot gases, clean air, originate, when ascending by temperature difference, a circulation of air that will cool all the elements that compose it.
  • the motor turbine After passing the air between the pipes through which the compressed air flows from the compressor to the collector, in order to take advantage of the waste from the hot air, it will be used for use by air / heat exchangers.
  • fluids oils, salts etc. in order to store or produce, in situ, heat to produce energy in the hours of zero insolation or generate hydrogen by means of steam and using part of the electricity generated in the high solar insolation peaks in which the energy contributed by the Sun is higher.
  • the irradiation will be by heliostats, in the case of tower installation, preferably those that can focus the focus individually.
  • Another preferred embodiment is, using the same components as in the tower installation, it will be performed on a much smaller scale in which the elements will be installed in a parabola in which the sensor will be at the focal point of greatest incidence of solar radiation and after it the mini turbine and the DC or AC generator.
  • the diameter of the parabola which is required for more than 15 kilowatts, although it is possible to reach other sizes, we recommend that preferably as the preferred installation, the most suitable is the tower, when the electrical energy required is greater than the commented fifteen kilowatts.

Abstract

Captador solar con turbina solar o con turbocompresor que comprende: una entrada de aire exterior, un compresor (16), un intercambiador de calor regenerativo, un captador solar (1) cónico formado por un tubo arrollado en espiral aislado térmicamente en la zona no expuesta a la radiación solar mediante material cerámico, inyectores (30) de gas combustible, una turbina (4) acoplada al compresor (16) y a un generador (10), y una salida (8) de aire y gases de escape al exterior.

Description

CAPTADOR SOLAR CON TURBINA SOLAR O CON TURBOCOMPRESOR
DESCRIPCIÓN
CAPTADOR SOLAR CON TURBINA SOLAR O CON TURBOCOMPRESOR, un captador solar con una turbina para su uso y rendimiento con flujos de aire calentados por la irradiación solar, producido por un concentrador parabólico o por helióstatos, también se ha preparado el captador para rendir flujo a la turbina solar por otros diferentes combustibles. La turbina se alimenta del flujo de aire recibido por un innovador captador con representación radial con el que sus conductos toman la forma de cono o embudo, el cual recibe la insolación o irradiación solar dependiendo, ésta, de la potencia en kilovatios a conseguir. Por debajo de quince kilovatios la irradiación del captador será, preferiblemente, con parábolas a medida del área y potencia térmica el foco dependiendo de la potencia en kilovatios a producir; si bien puede elevarse a más kilovatios de producción con parábolas de mayor área y diámetro, por encima de esa potencia lo ideal es que se realice, el calentamiento del flujo del aire que pasa por el captador que le llega del compresor y que una vez caliente reciba la turbina motora, por un número determinado de helióstatos, donde captador, turbina y demás se instalaría en torre. La turbina marca un avance sobre las actuales al modificar su filosofía de funcionamiento mecánico. En esta turbina, aun cuando se puede realizar la alimentación con combustibles fósiles, hidrógeno o combustibles de origen biológico (de compuestos de la biomasa) a la salida de flujo frente a la turbina motora, si así se decidiera en el proyecto en el que se incluyera la turbina de esta patente, lo ideal es que su flujo sea calentado por la irradiación solar. El modelo de turbina y captador, causa de esta patente, se presenta de tres formas, una en el que el compresor es un compresor exterior, y otro modelo en el que el compresor forma parte de la turbina, pero con un enfrentamiento de flujo de la turbina motora con el compresor, funcionamiento que se detallará en la descripción de los dibujos; la otra forma es que la turbina que se aplica al captador es reemplazada por un turbocompresor. En definitiva el conjunto lo forman en una y otra un innovador captador solar de configuración, sus conductos son circulares o cuadrados, que toman una forma radial con la conformación de cono o de embudo y una turbina que a pesar de guardar la filosofía del ciclo termodinámico Brayton, rompe el orden de los componentes e incluye un novedoso recuperador diferente a cualquiera de las que se usan actualmente. Es menester indicar que la turbina y el captador, cada uno de forma independiente, pueden funcionar con otros tipos de captadores y el captador con otro tipo de elementos termodinámicos, en que se acoplarían para su uso, como indicábamos unidos o independientes y por separado.
Por otro lado, dada la novedad del captador y su mayor eficiencia, para instalaciones bajas de un kilovatio a 15 kilovatios, independientemente que puede instalarse la turbina descrita en esta patente, y con el fin abaratar el producto resultante, se puede instalar un equipo turbocompresor supliendo la turbina que tiene la particularidad de ser muy económico y poder como novedad acoplarse a este tipo de instalación con el nuevo captador solar.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es conseguir una mejor eficiencia termodinámica en el resultado energético de los elementos que configuran los equipos para usar la irradiación solar como energía motriz, evitar el consumo de agua en este tipo de instalaciones, abaratar las instalaciones en sí mismas sin pérdida de eficiencia, con el aprovechamiento de la temperatura que sale a la salida de gases (aire caliente), y con parte de la energía poder también producir hidrógeno, o conseguir por medios de almacenamiento de sales o aceites o fluidos de alta temperatura para su uso en diferentes medios para producir frió, o vapor en el caso de aprovecharse para turbinas de vapor en las horas sin irradiación solar, como ya indicara este inventor en su invención en el registro español en febrero de 2.006: UZOOé>003S 8, y en la europea,
07381-002-0-1-2<ί> 7 en base a la prioridad de la anterior, o por la alimentación nocturna de otro tipo de combustible.
Como parte importante de esta patente, está el objeto de conseguir el evitar contaminación y adherirse a la producción de electricidad mediante el consumo de energías renovables
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como antecedentes de esta invención se pudieran indicar varias tecnologías todas ya muy conocidas: como lo pueden ser las turbinas de gas, las turbinas de vapor, los helióstatos y los captadores usados para diferentes proyectos de termosolares para vapor, así como los turbocompresores. Son conocidas las parábolas usadas para diferentes captaciones o como transmisoras de la radiación que reciben, sea a un foco o a dos. De todo ello, de todos los antecedentes de las diferentes tecnologías descritas, se ha realizado innovaciones importantes y con la agrupación de componentes, agrupaciones precisas para conseguir un modelo que pueda mejorar y diferenciarse a todo lo actual, y en el parecer del inventor de esta patente: un mejor resultado.
PROBLEMA TÉCNICO A SOLUCIONAR
Son diversos los problemas a solucionar: Las turbinas de gas tienen la particularidad de contaminar el medio ambiente por los combustibles que usan, así como un altísimo costo por su enorme complejidad, y dentro de las posibilidades que nos da la termodinámica, un bajo resultado de su eficiencia energética. También en éstas está las altas temperaturas que en el proyecto de esta patente se intenta y consigue disminuir su impacto sobre la turbina motora y demás componentes que configura la turbina.
Otro problema a resolver está en que los captadores solares son elementos, en este tipo de proyectos, una base muy importante para el resultado final de la energía a conseguir, pues de ellos depende la necesidad de una alta capacidad de recibir con el mayor aprovechamiento la irradiación solar, y aportar ese calor al fluido o flujo que se aporta a los elementos mecánicos, ya sean turbinas de vapor, turbocompresores, como turbinas de gas u otro tipo de elementos que precisen de ese intercambio entre la irradiación solar y estos.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se compone principalmente por dos elementos que forman uno, o que pueden utilizarse por separado: turbina, o turbocompresor en las instalaciones de pequeña de vatios, y captador, estos se desglosan en otros componentes que engloban el conjunto. El captador tiene una forma radial pero sus conductos se sumergen, sin darse sombra uno al que le continúa, según giran hacia su centro dejando cada conducto a la vista de la irradiación solar y cerrándose entre sí para que el aire caliente que está en el interior del cono, mientras es irradiado, no salga por sus uniones; puede ir con pantalla protectora transparente, o sin ella dependiendo de su posición. Toda la parte que rodea al exterior del captador no radiada está rellena de material cerámico que conserva la temperatura de los conductos del captador y sobre este material una capa de aislante térmico. Dependiendo de la instalación y de su composición con la turbina, la boca de la parte exterior del captador, la parte de mayor diámetro, que es la que se presenta antes a la irradiación, como decía, en su entrada de flujo, puede ir dirigida a un compresor exterior que aporta el flujo de aire a los conductos del captador que es irradiado por los rayos solares reflejados por una parábola o por helióstatos, y los conductos que se dirigen a la salida, la parte más interior o punta del cono, donde se encuentra con un conducto recto, anti turbulencia con un largo por seis del grosor del conducto y si es preciso con unas aletas en su interior para evitar el efecto de giro o tornado a la entrada de la turbina motora, que coincidirá con la salida más interior del cono. Si el conjunto lo forma con turbina que lleve implícito el compresor, la entrada del captador irá, mediante un conducto aislado al exterior, a la salida del compresor. En ambos casos el flujo es calentado por la irradiación solar en mayor medida sobre los conductos por el interior del cono, según ingresa al captador hasta alcanzar una temperatura muy alta a su salida, temperatura del flujo que dependerá de las necesidades de la potencia en kilovatios que precisará la turbina instalada. El captador, en el que sus conductos en su interior son circulares o cuadrados, pero que puede ser de cualquiera forma por la que pueda recibir el máximo de irradiación solar, va con la mecánica de ensamblaje precisa para que en él pueda montarse o desmontarse la turbina. En este caso que se explica, el captador radial con forma de cono, su fluido interior a calentar puede ser aire, para la turbina en cuestión que en esta patente se describe, o por otros fluidos de otro tipo que se precise que sea calentado por la irradiación solar: agua, helio etc. para alimentar otro tipo de generadores mecánicos.
La turbina se divide en varios componentes, pero principalmente describiremos los más importantes y su descripción de para qué su uso y funcionamiento: Por la parte posterior, baja o alta, ya que la turbina puede ir colocada en la posición que se precise, pero en definitiva la que da a la entrada de aire que absorbe el compresor, en el caso que lo lleve instalado, sería conveniente instalar un filtro que elimine las impurezas del aire que entra por el trabajo del compresor, el aire comprimido entra a un elemento que se compone de dos caras con una parte intermedia. Esas caras, que llamaremos "A" a la que da al compresor y "B" la que da a la salida de flujo de la turbina motora, están perforadas. La perforación de ambas caras, en la parte exterior de su circunferencia, están comunicadas por unos tubos que las unen, y que por esos finos tubos es por donde ha de fluir el flujo del aire comprimido que aporta el compresor, pero aislados a la parte donde surge el flujo de la turbina motora. Los tubos cubren toda la parte exterior en todo su círculo. La cara A sólo llevará los agujeros y tubos por la parte exterior, la parte interior del círculo de la cara A que da al interior entre las dos caras es ciega, sin comunicación alguna. La cara B que da a la turbina motora y a su flujo, tiene un saliente que cierra la comunicación de los conductos que llevan el aire de compresor al captador del flujo de la turbina. Tras ese cierre la cara B en su radio interior tiene unos agujeros que comunican el aire del flujo de la turbina motora con el interior de las dos caras, A y B, de manera que el aire que expulsa la turbina motora a muy alta temperatura pasa por esos agujeros, y en su camino a la salida de gases estos irradian el calor que contienen a los tubos por donde pasa el aire del compresor al captador, y estos tubos a dicho aire comprimido, así como también calientan la parte ciega de la cara A que da al aire que está comprimido y que da al compresor y en camino a los tubos que pasan ese aire al captador, por lo que el aprovechamiento del aire caliente que sale de la turbina motora se intenta que sea al máximo. Es importante definir a los tubos como un sistema de comunicación del aire comprimido con el captador, estos pueden ser de cualquier forma siempre que su diámetro interior y número de conductos no estrangulen el aire, los materiales para la cara A, la B y los tubos, en definitiva todo aquella parte mecánica fija o movible ha de ser de una aleación que aguante altas temperaturas y tengan muy baja dilatación, así como alta resistencia a la corrosión al mezclarse los componentes del aire: oxigeno, etc., con la aleación de sus componentes mecánicos. El eje que une la turbina y el compresor posee una cámara estanca en la parte que atraviesa en intercambiador que lo componen la cara A y la cara B. En esa parte estanca en parte el compresor posee una aletas que envía una cierta cantidad de aire, cantidad calculada para refrigerar a la turbina motora que recibe, no atrae, ese aire frió que recibe del compresor y por sus aletas interiores lo despide a la salida de gases.
Independientemente de las múltiples piezas en que se desglosa captador y turbina, hay cuatro que unen sus componentes principales: Cámara del compresor que se une con la parte intermedia que hace de intercambiador de calor y sirve como salida de gases calientes. El intercambiador de calor que se une a la cámara que cubre la turbina motora, la cámara motora que se une al captador y éste último. El movimiento cinético que genera la turbina motora mueve al compresor, y el mismo eje mueve al generador de corriente. En el caso de utilizar el turbocompresor, la descripción con el uso de la turbina, se puede adaptar de igual manera al turbocompresor. En el caso de que el compresor sea exterior del tipo de tornillo o el que fuere, la turbina motora será la que directamente transmita su trabajo sobre el generador, sin intermediar el compresor. En este caso serán dos intercambiadores de calor los que trabajen para calentar el fluido, uno estará situado a la salida de gases, y el otro, en comunicación con éste, a la entrada del aire de captador solar ya descrito, aire que le llegará del compresor externo. En todo lo descrito, la irradiación solar al captador, podrá ser por medio de concentradores parabólicos o por espejos, así como la instalación de los componentes: Captador, turbina o turbocompresor, compresor y generador, pueden instalarse en torre o en parábola..
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Las figuras de los diferentes dibujos representan todos y cada uno de los elementos de esta patente. Salvo el del turbo compresor que va en otra figura 02, la figura 01 conforma un complemento de todos los componentes unificados,: captador 1, turbina motora 4, tubos del intercambiador de calor: entradas 24 y salida 17 situados en el camino de la salida de gases calientes 8, salida del captador a turbina 3 que ha de tener aproximadamente un largo equivalen a seis veces el diámetro del conducto, último rodete del captador 12 que es el que recibirá mayor temperatura de la irradiación solar; recubrimiento de cerámica almacenadora de calor 13; orificios de salida 19, en la cara interior, de los gases utilizados y salen de la turbina motora 4 y de las aletas de refrigeración 21 en la turbina motora 4, del aire de refrigeración que le llega de las aletas 22 del compresor 16. El compresor 16 comprime el aire y lo direcciona a 24, entrada de aire a los tubos 24 que hacen de intercambiador de calor al ser calentados por el aire en camino a la salida 8, el aire del compresor 16 que entran por la entrada 24 salen por su salida de los tubos 17 que se dirigen al captador 1 por los canales 18 que está protegidos por un aislante 23 del aire exterior. El aire comprimido por el compresor 16, calentado por los tubos 40 (de la figura 05) que hacen de intercambiador de calor con entrada 24 y salida 17 y a su vez por el calentamiento de la pared ciega 20, le llega por 18 a la entrada 6 del captador 1. El Captador 1 es irradiado por la radiación solar reflejada por una parábola o por helióstatos, dependiendo de la potencia a aplicar a la red el generador 10, que va unido por el eje principal 9, que une a la turbina motora 4 con el compresor 16 y el generador 10. El aire comprimido e irradiado alcanza al último de sus conductos 12 y salen la salida 3 del captador 1, presionando y accionando la turbina motora 4 que acciona al compresor 16 y al generador 10. Todo el captador 1, desde el exterior hacia adentro lleva un aislante 23 y bajo ese aislante un almacenador térmico de polvo o bolas de cerámica 13 con el fin de evitar fluctuaciones del flujo que le inunda en su interior desde la entrada 6 al captador 1 hasta su salida 3.
La figura 02 muestra el mismo circuito pero en este caso la turbina 4 y el compresor 16 han sido suplidos por un turbocompresor: con el compresor 16 que toma el aire por 27 lo comprime u lo dirige por 18 al intercambiador 24 y una vez calentado de dirige por 18 a la entrada del captador 1. La irradiación solar radiada por una parábola o por unos helióstatos dirigidos al captador 1 tras ser sobrecalentado en sus conductos llega 3 que le conduce a la turbina 4 sale atravesando y calentando a 24 y sale por 8. El aislante y acumulador de temperatura 13, salva de la temperatura exterior y a su vez acumula temperatura ante las posibles variaciones de la radiación. Toda esta energía cinética de la turbina 4 se trasmite a través del eje 9 al compresor 16, al reductor 26 y de este al generador 10.
La figura 03 es un modelo del proyecto de esta patente en el que el compresor es un elemento aparte del conjunto y queda fuera. Tenemos el captador 1 donde por la entrada 6 le entra el aire comprimido que llega de un compresor exterior, el aire pasa por un intercambiador de calor 2 y pasa a los conductos del captador 1 que al igual que en las otras figuras toma una forma radial con terminación de sus conductos en un cono. La última vuelta 12 del captador 1 descarga sobre el conducto 3 que posee unas aletas anti turbulencia y descarga el flujo de alta presión y alta temperatura sobre la turbina motora 4. Los gases en camino a la salida 8 pasan por un intercambiador de calor 5 que envía el calor captado en el fluido circulante por el conducto 7 y preferiblemente por dentro del captador 1 para evitar pérdida de calor y lo envía al intercambiador 2 a la entrada del captador 1. La turbina motora 4 a través del eje 9 ejerce su fuerza cinética sobre el compresor 10 y se conecta mediante un embrague al arrancador 11.
La figura 04, muestra al captador 1 visto de frente en el que se aprecia su forma radial y el último conducto, el más interior 12 y se muestra, aun cuando no sería visible bajo esa perspectiva, la turbina motora 4. Aquí se puede comprobar el radiador 2 a la entrada 6 del captador 1 y el figurativo de un compresor de tornillo 14; la salida de gases 8, el intercambiador de calor 5 en el camino de la salida de gases y el conducto 7 por el exterior e interior del captador 1.
La figura 05 nos muestra, en el centro, el intercambiador de calor con los tubos 40 y las caras 24 y 17. Por los lados 24 y 27 donde en 24 se aprecia que el centro es ciego que es la parte queda al compresor y en el exterior los agujeros que da a los tubos 40 que salen a la cara 17 y dirigen el aire comprimido a la entrada del captador 1 de la figura 01. Por los conductos 18. En la cara 17 se aprecia los agujeros externos que son la salida de los tubos que conducen el aire desde el compresor 16 de la figura 01 al captador 1; así mismo se aprecian los orificios 19 que dejan pasar los gases de la turbina motora 4 de camino a la salida 8 , ambos se pueden apreciar en la figura 01, a través de los tubos 40.
La figura 06 nos deja ver una forma más de cómo se puede instalar el conjunto 36 del captador 1 con lo todo que forma parte de la patente según figura 01 o 02. La figura 06 muestra a dicho conjunto 36 instalado en el centro de la parábola, pero en su parte trasera. La irradiación solar 38 se reparte por la parábola y los concentra en un reflector 37 que dirige dicha concentración al centro de la parábola donde se encuentra el captador 1. También es posible colocar todo el complemento del captador y demás accesorios en el foco directo de la parábola, pues la figura 06 es solamente un forma figurativa de una de las posibilidades que tiene la instalación en una parábola
DESCRIPCIÓN DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA
Una forma de realización preferida, en el caso de este doble proyecto (compresor incorporado o exterior al eje de la turbina, con parábola o torre), pueden ser dos: la instalada en una torre solar, de una altura suficiente donde la radiación de los helio statos en su proyección no se hagan sombra, o en pequeña escala, con el captador al foco de irradiación de una parábola. En el primer caso se precisa realizar una obra civil para que albergue a cierta altura una plataforma para que soporte generador, turbina y captador. El captador se ha de realizar con tubos de material de pocos milímetros de sección ya sea cuadrados o circulares, de alta transmisividad térmica y de alta resistencia a las altas temperaturas y que esa aleación tenga la menor dilatación, todo para tener la mejor trasmisión del calor producido por la radiación solar en el material por donde habrá de circular un fluido; en este proyecto el fluido es el aire, y que formen una forma radial con una conformación de sus espirales en forma de cono, donde cada vuelta quede detrás, pero a la vista de la radiación y disminuyendo el diámetro de cada vuelta hasta la salida de flujo donde se acoplaría la salida a la entrada de la turbina motora y otro conducto iría a la entrada del captador, en la primera vuelta, que se ha de comunicar con la salida del compresor. El cono del captador tendrá una inclinación en el que la parte de la radial se dirija hacia los helióstatos de manera que el punto de mayor incidencia solar sea la última vuelta que coincide con la comunicación del captador con turbina. Esto hará que la primera vuelta exterior del captador radial alcance una alta temperatura, y que aumentará en cada vuelta según se acerca a la salida donde se achica y donde la temperatura puede alcanzar hasta los 1200 C°. Al captador acoplaremos la turbina, o bien un turbocompresor, esta turbina o turbocompresor se realizará según se expresa en la descripción de la invención: preparada para recibir el flujo de aire calentado por la irradiación solar y con los conductos de aire comprimido que se conectaran a la entrada del captador, si es el caso que la turbina incorpore el compresor, en el caso del turbocompresor, el compresor viene implícito en el mismo. La salida de gases irá directamente a la salida de la torre que sustenta la planta, que en principio lo ideal sería que fuera hueca para que los gases calientes, aire limpio, originen, al ascender por diferencia de temperatura, una circulación de aire que refrigerará todos los elementos que la componen. En la salida de la turbina motora, tras pasar el aire entre los tubos por donde pasa el flujo de aire comprimido del compresor al captador, con el fin de aprovechar los residuos del aire caliente, éste se aprovechará para usarse mediante intercambiadores de calor aire/fluidos: aceites, sales etc. con el fin de almacenarlos o producir, in situ, calor para producir energía en las horas de insolación nula o generar hidrógeno por medio de vapor y usando parte de la electricidad generada en los altos picos de insolación solar en los que la energía que aporta el sol es más alta. La irradiación será mediante helióstatos, en el caso de instalación de torre, preferiblemente de aquellos que se pueden dirigir el foco de forma individual.
Otra forma de realización preferida es, usando los mismos componentes que en la instalación de la torre, se realizará a una escala mucho menor en el que los elementos irán instalados en una parábola en el que el captador estará en el punto focal de mayor incidencia de radiación solar y tras él la mini turbina y el generador de CC o CA. Dado el tamaño, el diámetro de parábola, que se precisa para más de 15 kilovatios, a pesar que se puede llegar a otros tamaños, aconsejamos que preferiblemente como instalación preferida más idónea sea de torre, cuando la energía eléctrica que se precise sea superior a los comentados quince kilovatios.

Claims

REIVINDICACIONES
Ia CAPTADOR SOLAR CON TURBINA SOLAR O CON
TURBOCOMPRESOR caracterizado por
- incorporar para la recepción de la irradiación solar, según la figura 01 un captador (1) con forma radial y una configuración de cono con conductos que en su interior pueden ser circulares o cuadrados, siendo la primera vuelta de los conductos de la radial mayor que la que le sigue y sin hacerle sombra, no dejando resquicios abiertos entre cada vuelta hasta la última (12) conectada con el conducto (3) que alimenta la turbina motora (4) e incorporar una entrada (6) para la entrada del aire a presión del compresor (16).
-por incorporar una protección del captador radial (1) con configuración de cono, cubriéndolo a su alrededor y en rededor de los conductos que a el captador (1) le llegan (18) de una capa aislante 23 y bajo esa capa cerámica, solida, en trozos o en polvo (13) que almacena el calor.
- por incorporar el captador (1) diversos inyectores (30) para poder generar calor por medio de inyección de gases que produzcan llama y aporten calor al aire que le circunda y que les llega del compresor (16)
2a CAPTADOR SOLAR CON TURBINA SOLAR O CON
TURBOCOMPRESOR según reivindicación primera caracterizado por
- incorporar una turbina que se alimenta de flujo calentado en un captador (1) por la irradiación solar u otros tipos de combustibles, turbina que se adapta al captador (1), pero independiente a éste que se conecta al eje (9) que une compresor (16) y al alternador o generador (10).
- incorporar la turbina un intercambiador de calor, según figura 01 y 04, que separa la turbina motora (4) del compresor (16), intercambiador de calor con dos caras unidas por unos tubos (40), donde (17) es la salida de aire y (24) la entrada de aire y que incorpora en esas dos caras unos orificios y otra zona ciega (20) que cierra el paso al aire del compresor (16) y le obliga a ser conducido al conducto (18) a través de los tubos (40) de (24) a (17) sin comunicarse con la zona de la turbina motora (4).
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) -incorporar en la zona intermedia que divide captador (16) con la de la turbina motora (4), en la cara de la zona de la turbina motora y en el diámetro interior, unos orificios (19) por las que salen los gases en dirección a (8) y que incomunicado con la zona del compresor (16) calienta la pared ciega (20) y el aire que pasa por los tubos (40) de (24) a (17).
-incorporar en la zona intermedia un paso central por el que se comunica y pasa el eje (9) entre una cámara que forma un conducto (31), conducto estanco salvo porque el compresor (16) que con unas aletas (22) envía aire del exterior a temperatura ambiente hacia los álabes de la turbina motora (4) los refrigera y las aletas centrales (21) de la turbina motora lanzan el aire al exterior, donde se mezcla con la que va a la salida (8).
- incorporar la turbina una zona en la que se encuentra el compresor (16) que envía el aire comprimido por (24) y aire sin presión a la turbina motora por las aletas (22) que incorpora la parte central de compresor (16)
3a CAPTADOR SOLAR CON TURBINA SOLAR O CON
TURBOCOMPRESOR según reivindicación primera y segunda caracterizado por - Incorporar, según figura 02 a un captador solar de forma radial con conformación de cono (1) para ser irradiado por la radiación solar de una parábola, o con heliostatos si se instala en una torre, un turbocompresor que haga la función de una turbina, el cual incorpora el intercambiador de calor (24) de las mismas características que en la reivindicación segunda: un conducto (18) que pasa el aire del compresor (16) al intercambiador aire-aire por el conducto que entra al captador (1), la salida de otro conducto (3) que lleva el aire a presión y alta temperatura a la turbina motora (4) que pasa por intercambiador de calor (24) en dirección a la salida (8), el reductor que incorpora (26) aumenta el par y disminuye las vueltas y a través del eje pasa su fuerza cinética al generador (10); los conductos y el captador incorporan el aislamiento y los acumuladores de temperatura.
4a CAPTADOR SOLAR CON TURBINA SOLAR O CON
TURBOCOMPRESOR según reivindicación primera y segunda caracterizado por
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26) Incorporar al captador solar (1) de la figura 03 y 04 una turbina motora (4) sin compresor incorporado que opera por el flujo que le llega del captador (1) el flujo que se calienta en el captador (1) es aportado por la incorporación al sistema de un compresor (14) que ingresa a presión el aire por (6), pasa por el intercambiador de calor (2) que incorpora en la entrada y se dirige a la salida (12) donde se encuentra la turbina motora (4), en la salida 8 se encuentra incorporado el intercambiador (5) que es calentado por el flujo que emite la turbina motora (4) y que a través de (7) envía el fluido caliente al radiador de entrada (2).
HOJA DE REEMPLAZO (Regla 26)
PCT/ES2011/070876 2011-12-18 2011-12-18 Captador solar con turbina solar o con turbocompresor WO2013068607A1 (es)

Priority Applications (13)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201180063304.7A CN103477053B (zh) 2011-12-18 2011-12-18 一种包括太阳能涡轮机或涡轮压缩机的太阳能集热器
BR112014007147-0A BR112014007147B1 (pt) 2011-12-18 2011-12-18 Coletor solar e arranjo de turbina
AU2011380892A AU2011380892B2 (en) 2011-12-18 2011-12-18 Solar collector including a solar turbine or a turbocompressor
PCT/ES2011/070876 WO2013068607A1 (es) 2011-12-18 2011-12-18 Captador solar con turbina solar o con turbocompresor
RU2014114601/06A RU2596709C2 (ru) 2011-12-18 2011-12-18 Коллектор солнечного излучения с турбиной или с турбокомпрессором
JP2014546593A JP6011827B2 (ja) 2011-12-18 2011-12-18 太陽光集光器およびタービンが組み合わされた装置
MX2013005864A MX347783B (es) 2011-12-18 2011-12-18 Captador solar con turbina solar o turbocompresor.
EP11875373.0A EP2792869B1 (en) 2011-12-18 2011-12-18 Solar collector including a solar turbine or a turbocompressor
ES201290067A ES2410329B1 (es) 2011-12-18 2011-12-18 Captador solar con turbina solar o con turbocompresor
US13/988,459 US10961987B2 (en) 2011-12-18 2011-12-18 Solar collector and turbine arrangement
ARP120104112A AR088628A1 (es) 2011-12-18 2012-11-02 Captador solar con turbina solar o con turbo compresor
MA36050A MA34761B1 (fr) 2011-12-18 2013-06-26 Capteur solaire equip d'une turbine solaire ou d'un turbocompresseur
IL231669A IL231669A0 (en) 2011-12-18 2014-03-23 A solar collector with a solar turbine or turbocompressor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/ES2011/070876 WO2013068607A1 (es) 2011-12-18 2011-12-18 Captador solar con turbina solar o con turbocompresor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013068607A1 true WO2013068607A1 (es) 2013-05-16

Family

ID=48288566

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2011/070876 WO2013068607A1 (es) 2011-12-18 2011-12-18 Captador solar con turbina solar o con turbocompresor

Country Status (13)

Country Link
US (1) US10961987B2 (es)
EP (1) EP2792869B1 (es)
JP (1) JP6011827B2 (es)
CN (1) CN103477053B (es)
AR (1) AR088628A1 (es)
AU (1) AU2011380892B2 (es)
BR (1) BR112014007147B1 (es)
ES (1) ES2410329B1 (es)
IL (1) IL231669A0 (es)
MA (1) MA34761B1 (es)
MX (1) MX347783B (es)
RU (1) RU2596709C2 (es)
WO (1) WO2013068607A1 (es)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109973220A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 通用电气公司 用于旋转机械的涡轮增压器系统及其组装方法
CN111023589A (zh) * 2019-12-11 2020-04-17 中国科学院电工研究所 一种小型点聚焦太阳能管式承压空气吸热器

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6320228B2 (ja) * 2014-07-31 2018-05-09 三菱日立パワーシステムズ株式会社 太陽熱空気タービン発電システム
US10648458B2 (en) * 2016-06-27 2020-05-12 Martin E Nix Downdraft and updraft tornado wind chimney
UA121068C2 (uk) * 2018-05-16 2020-03-25 Публічне Акціонерне Товариство "Мотор Січ" Газотурбінна установка
US10947957B1 (en) * 2018-11-29 2021-03-16 Keith G. Bandy Apparatus, system and method for utilizing kinetic energy to generate electricity
CN109654632B (zh) * 2018-12-02 2020-12-18 江苏科兴电器有限公司 一种多能互补综合能量管理系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2552237A (en) * 1949-03-24 1951-05-08 Centre Nat Rech Scient Device for heating fluids by means of solar energy
US2709893A (en) * 1949-08-06 1955-06-07 Laval Steam Turbine Co Gas turbine power plant with heat exchanger and cooling means
US3254644A (en) * 1964-04-27 1966-06-07 Fred G Thannhauser Thermosyphon solar heat cell
GB1446750A (en) * 1973-12-20 1976-08-18 Plessey Co Ltd Engines having heat re-cycling means
US4081965A (en) * 1977-03-03 1978-04-04 Degeus Arie M Solar operated turbine power generator
DE3504360A1 (de) * 1985-02-08 1986-08-14 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Sonnenenergiebetriebene turbine
US20090173337A1 (en) * 2004-08-31 2009-07-09 Yutaka Tamaura Solar Heat Collector, Sunlight Collecting Reflector, Sunlight Collecting System and Solar Energy Utilization System
US20100223925A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Solar thermal receiver and solar thermal power generation facility

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4081967A (en) * 1977-03-31 1978-04-04 Degeus Arie M Closed cycle solar generator
US4280327A (en) * 1979-04-30 1981-07-28 The Garrett Corporation Solar powered turbine system
US4509333A (en) * 1983-04-15 1985-04-09 Sanders Associates, Inc. Brayton engine burner
US5300817A (en) * 1993-04-16 1994-04-05 Baird William R Solar venturi turbine
FR2741384B1 (fr) * 1995-11-16 1997-12-26 Gec Alsthom Transport Sa Machine tournante a cycle de brayton ferme compacte, systeme de propulsion comprenant une telle machine, et vehicule pourvu d'un tel moyen de propulsion
US6668555B1 (en) * 2002-12-09 2003-12-30 The Boeing Company Solar receiver-based power generation system
HUP0700502A2 (en) * 2007-08-01 2009-06-29 Gabor Dr Goede Solar equipment for processing of device materials
CN101348764B (zh) * 2008-06-06 2011-06-01 兰州理工大学 太阳热能与生物质能互补的冷热电联产系统
CN103743135A (zh) * 2008-08-31 2014-04-23 耶达研究与发展有限公司 太阳能接收器系统
JP2010281272A (ja) * 2009-06-05 2010-12-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 太陽熱ガスタービン及び太陽熱ガスタービン発電装置
RU2413904C1 (ru) * 2009-10-12 2011-03-10 Сергей Павлович Морозов Солнечно-воздушная воздухотурбинная электростанция

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2552237A (en) * 1949-03-24 1951-05-08 Centre Nat Rech Scient Device for heating fluids by means of solar energy
US2709893A (en) * 1949-08-06 1955-06-07 Laval Steam Turbine Co Gas turbine power plant with heat exchanger and cooling means
US3254644A (en) * 1964-04-27 1966-06-07 Fred G Thannhauser Thermosyphon solar heat cell
GB1446750A (en) * 1973-12-20 1976-08-18 Plessey Co Ltd Engines having heat re-cycling means
US4081965A (en) * 1977-03-03 1978-04-04 Degeus Arie M Solar operated turbine power generator
DE3504360A1 (de) * 1985-02-08 1986-08-14 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Sonnenenergiebetriebene turbine
US20090173337A1 (en) * 2004-08-31 2009-07-09 Yutaka Tamaura Solar Heat Collector, Sunlight Collecting Reflector, Sunlight Collecting System and Solar Energy Utilization System
US20100223925A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-09 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Solar thermal receiver and solar thermal power generation facility

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2792869A4

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109973220A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 通用电气公司 用于旋转机械的涡轮增压器系统及其组装方法
CN109973220B (zh) * 2017-12-27 2022-12-30 通用电气公司 用于旋转机械的涡轮增压器系统及其组装方法
CN111023589A (zh) * 2019-12-11 2020-04-17 中国科学院电工研究所 一种小型点聚焦太阳能管式承压空气吸热器
CN111023589B (zh) * 2019-12-11 2021-05-07 中国科学院电工研究所 一种小型点聚焦太阳能管式承压空气吸热器

Also Published As

Publication number Publication date
MX2013005864A (es) 2013-08-07
AU2011380892A1 (en) 2014-05-01
JP6011827B2 (ja) 2016-10-19
EP2792869A1 (en) 2014-10-22
AR088628A1 (es) 2014-06-25
EP2792869A4 (en) 2014-11-26
MX347783B (es) 2017-05-12
US10961987B2 (en) 2021-03-30
MA34761B1 (fr) 2013-12-03
CN103477053B (zh) 2016-06-15
CN103477053A (zh) 2013-12-25
ES2410329B1 (es) 2014-04-30
RU2596709C2 (ru) 2016-09-10
BR112014007147A2 (pt) 2017-04-04
ES2410329A1 (es) 2013-07-01
AU2011380892B2 (en) 2016-05-19
JP2015505932A (ja) 2015-02-26
IL231669A0 (en) 2014-05-28
US20140298807A1 (en) 2014-10-09
RU2014114601A (ru) 2015-10-20
EP2792869B1 (en) 2015-11-04
BR112014007147B1 (pt) 2021-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013068607A1 (es) Captador solar con turbina solar o con turbocompresor
ES2638858T3 (es) Captador solar
US20120240577A1 (en) Thermal generation systems
WO2010082206A1 (en) Solar combined cycle power systems
ES2299374B1 (es) Turbina solar a reaccion.
BR112013016846B1 (pt) Conversor de energia cinética e instalação para realizar a conversão de energia térmica em energia mecânica
WO2011144779A1 (es) Torre solar generadora de electricidad y agua potable de la humedad del aire atmosférico
WO2011151488A1 (es) Receptor cóncavo para disco stirling y método de fabricación
RU2584749C1 (ru) Турбокомпрессорная энергетическая установка
ES2540919B1 (es) Captador solar con sobre-calentador con inyectores de fluidos combustibles de diversa densidad
JP2011007150A (ja) 受熱器
ES2283197B1 (es) Sistema generador de energia.
ES2396858B1 (es) Captador solar de alto rendimiento para turbina de gas modificada
US20140060518A1 (en) Solar Absorber for Concentrated Solar Power Generation
WO2012001183A1 (es) Receptor solar de serpentín para disco stirling y el método de fabricación
JP2004324629A (ja) ソーラーガスタービンコジェネレーションシステム
JP2011220286A (ja) 太陽熱発電システム
SE1200019A1 (sv) Termodynamiskt solkraftverk baserat på gasturbin med flexibel elektrisk dynamik gentemot kraftnätet
US20140047838A1 (en) Concentrated solar energy receiver
WO2014207269A1 (es) Receptor solar con fluido caloportador gaseoso
JP2011163592A (ja) 太陽熱受熱器

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: P201290067

Country of ref document: ES

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13988459

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: MX/A/2013/005864

Country of ref document: MX

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014546593

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11875373

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 231669

Country of ref document: IL

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 000412-2014

Country of ref document: PE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: P319/2014

Country of ref document: AE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014114601

Country of ref document: RU

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011875373

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2011380892

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20111218

Kind code of ref document: A

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112014007147

Country of ref document: BR

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112014007147

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20140325