Sistema de receptor solar.

Un receptor solar (100) que comprende:

un alojamiento (102) del receptor que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (X),

que tiene extremos delantero y trasero;

una ventana (222) configurada para permitir que la radiación pase a través de la misma, estando montada dicho ventana en dicho extremo delantero y que se prolonga en el interior de dicho alojamiento;

una cámara (233) del receptor definida entre el alojamiento y la ventana, teniendo dicha cámara del receptor una entrada (142) de fluido operante para el acceso de fluido operante para ser calentado en la misma, y una salida (320) de fluido operante para el escape a través de la misma del fluido operante calentado;

un absorbedor (230) de radiación solar configurado para absorber dicha radiación y con ella calentar dicho fluido operante, estando ubicado dicho absorbedor en el interior de dicha cámara del receptor y rodeando al menos una porción de dicha ventana, estando formado dicho absorbedor de radiación solar con canales (246) y fabricado de un material alveolar que tiene un diámetro medio característico de poro, estando abierto cada uno de dichos canales en un extremo proximal (247a) orientado hacia la ventana que se extiende radialmente dentro de dicho absorbedor y que termina en un extremo distal (247b) que está cerrado por dicho material del absorbedor;

en el que dicho absorbedor de radiación solar define una pluralidad de bandas circunferenciales (243), comprendiendo cada una una pluralidad de dichos canales,

en el que dicho absorbedor de radiación solar comprende una pluralidad de elementos absorbedores circunferenciales (235) dispuestos axialmente, comprendiendo cada elemento absorbedor porciones de una o más de dichas bandas,

en el que dichos elementos absorbedores están formados con dichos canales formados en un lado orientado axialmente con respecto a los mismos, dispuestos todos los canales dentro de una única banda estando abiertos hacia una única dirección axial,

en el que cada uno de dichos elementos comprende dos de dichas bandas, estando abiertos los canales de cada una de las bandas hacia una dirección axial opuesta a la de los canales de la otra de las bandas, y en el que o bien los elementos absorbedores están dispuestos circunferencialmente, de manera que formen una agrupación anular que rodea dicha ventana, o bien cada elemento absorbedor está formado como una agrupación anular completa.

Sistema de receptor solar Campo de la invención

La presente invención versa, en general, acerca de sistemas de energía solar y, más en particular, acerca de sistemas de energía solar con receptores solares.

Antecedentes de la invención

Por lo común se utilizan turbinas para producir energía eléctrica. Normalmente, se comprime y se calienta un fluido operante, tal como aire, vapor o cualquier otro gas, antes de ser suministrado a la turbina, en la que se expande el fluido operante y se convierte parte del contenido de energía del fluido operante comprimido caliente en movimiento mecánico que es convertido, posteriormente, en electricidad mediante el uso de un generador.

En los sistemas de energía solar, un dispositivo conocido en la técnica para calentar el fluido operante antes de entrar en la turbina es un receptor solar. Tal receptor utiliza radiación solar que incide sobre un absorbedor de radiación solar dentro del receptor solar. Se calienta el fluido operante por medio del absorbedor, y a partir de entonces el fluido operante transfiere el calor por medio de la turbina para producir energía eléctrica a partir del mismo. Además, se pueden utilizar intercambiadores de calor, reacciones químicas o cualquier otro aparato o procedimiento adecuado para generar electricidad a partir del fluido operante calentado.

Se dan a conocer los antecedentes tecnológicos, por ejemplo, en el documento US 22/83946 A1 o DE-A- 1974644.

Sumario de la invención

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un receptor solar que comprende:

un alojamiento del receptor que se extiende a lo largo de un eje longitudinal, que tiene extremos delantero y trasero;

una ventana configurada para permitir que la radiación pase a través de la misma, estando montada la ventana en el extremo delantero y que se prolonga dentro del alojamiento;

una cámara del receptor definida entre el alojamiento y la ventana, teniendo la cámara del receptor una entrada de fluido operante para el acceso de fluido operante para ser calentado en la misma, y una salida de fluido operante para el escape a través de la misma del fluido operante calentado; y

un absorbedor de radiación solar configurado para absorber la radiación y calentar el fluido operante de ese modo, estando ubicado el absorbedor en el Interior de la cámara del receptor y rodeando al menos una porción de la ventana, estando formado el absorbedor de radiación solar con canales y fabricado de un material alveolar, tal como un material alveolar cerámico o metálico, que tiene un diámetro medio característico de poro, en el que cada uno de los canales:

o está abierto en un extremo proximal, orientado hacia la ventana; o se extiende radialmente dentro del absorbedor; y

o termina en un extremo distal que está cerrado por el material del absorbedor. De esta manera, el canal solo se extiende parcialmente en la dirección radial; parte del absorbedor solo está ubicado distalmente con respecto a cada canal.

Los materiales alveolares que son adecuados para su uso como absorbedores de radiación solar permiten que la radiación solar pase a través de los mismos, calentando porciones de los mismos que se encuentran dentro de su grosor. De forma similar, el fluido operante entra en el material alveolar para transferir al mismo la energía absorbida por el material alveolar. La cantidad de energía que es absorbida por el material alveolar y es, por lo tanto, útil para una transferencia de calor al fluido operante, se reduce según penetra la radiación más profundamente en el material alveolar. Esto puede expresarse como:

Radiación absorbida total = A(l-e bx)

en la que A es una constante relacionada con las características del sistema, b es el coeficiente de extinción, que está relacionado con la estructura alveolar, y x es la distancia recorrida a través del material. En la práctica, el valor de esta ecuación es cercano a uno cuando x es aproximadamente 3 veces el diámetro medio de poro del material alveolar, Indicando que cuando la radiación ha penetrado hasta una distancia igual a aproximadamente tres veces el diámetro medio de poro del material, se ha absorbido la máxima cantidad de radiación que puede ser absorbida. Una vez que la radiación sale del material, se "remida" este efecto, es decir, tras incidir sobre un segundo trozo de material, el valor de x vuelve a cero, permitiendo una absorción adicional de la misma dentro del segundo trozo de material.

El absorbedor de radiación solar de la Invención define una pluralidad de bandas circunferenciales, comprendiendo cada una una pluralidad de canales. Comprende, además, una pluralidad de elementos absorbedores circunferenciales dispuestos axialmente, comprendiendo cada elemento absorbedor porciones de una o más de las bandas, estando formados los elementos absorbedores con los canales formados en un lado orientado axialmente con respecto a los mismos, dispuestos todos los canales dentro de una única banda estando abiertos hacia una única dirección axial. Cada uno de los elementos comprende dos de las bandas, estando abiertos los canales de cada una de las bandas hacia una dirección axial opuesta a la de los canales de la otra de las bandas. O bien los elementos absorbedores están dispuestos circunferencialmente de manera que formen una agrupación anular que rodea la ventana o cada elemento absorbedor está formado como una agrupación anular completa. Los canales en cada una de las bandas pueden estar dispuestos axialmente adyacentes a porciones de material del absorbedor entre los canales de la otra banda. Los elementos absorbedores pueden estar dispuestos de forma que los canales de los mismos estén dispuestos axialmente adyacentes a porciones de material del absorbedor entre los canales de un elemento absorbedor adyacente. Las porciones de material del absorbedor entre los canales de cada una de las bandas puede solapar circunferenclalmente porciones de material del absorbedor entre los canales de la otra de las bandas.

Según una alternativa que no forma parte de la presente invención, porciones de material del absorbedor entre los canales pueden constituir un perfil con forma de onda orientado hacia la ventana.

El grosor axial de cada una de las secciones del material del absorbedor que limitan los canales puede ser más de tres veces o cinco veces el diámetro medio de poro.

El material del absorbedor que cierra el extremo distal de cada canal puede tener un grosor, en la dirección radial, mayor que tres veces o cinco veces el diámetro medio de poro.

Los canales pueden tener una forma en corte transversal de un plano que es perpendicular a la dirección radial, que es sustancialmente rectangular. La forma puede comprender esquinas redondeadas.

La longitud circunferencial de cada canal puede ser menor que la de la porción de material del absorbedor circunferencialmente adyacente al mismo.

La longitud radial de cada canal puede ser mayor que la del material del absorbedor que cierra el extremo distal del mismo.

Según una alternativa que no forma parte de la presente invención, el receptor solar puede comprender, además, un blindaje contra la radiación dispuesto entre la entrada de fluido operante y la cámara del receptor. El blindaje contra la radiación puede estar configurado para permitir que fluya fluido a través del mismo.

Según una alternativa que no forma parte de la presente invención, el receptor solar puede estar diseñado para facilitar que el fluido operante fluya desde la entrada de fluido operante en torno a la ventana, y a lo largo de la misma, antes de fluir al interior del absorbedor.

Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de receptor solar que comprende:

un receptor solar como se ha descrito anteriormente; y

una turbina operativa para recibir el fluido operante procedente de la salida operativa y para generar electricidad a partir del mismo.

Según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un absorbedor de radiación solar para su uso en un receptor solar, estando configurado el absorbedor de radiación solar para absorber radiación y calentar un fluido operante de ese modo, estando formado el absorbedor de radiación solar con canales y fabricado de un material alveolar que tiene un diámetro medio característico de poro, en el que cada uno de los canales:

está abierto en un extremo proximal orientado hacia la radiación;

se extiende radialmente dentro del absorbedor; y

termina en un extremo distal que está cerrado por el material del absorbedor,

comprendiendo el absorbedor de radiación solar, además, todas las características de... [Seguir leyendo]

1. Un receptor solar (1) que comprende:

un alojamiento (12) del receptor que se extiende a lo largo de un eje longitudinal (X), que tiene extremos delantero y trasero;

una ventana (222) configurada para permitir que la radiación pase a través de la misma, estando montada dicho ventana en dicho extremo delantero y que se prolonga en el interior de dicho alojamiento; una cámara (233) del receptor definida entre el alojamiento y la ventana, teniendo dicha cámara del receptor una entrada (142) de fluido operante para el acceso de fluido operante para ser calentado en la misma, y una salida (32) de fluido operante para el escape a través de la misma del fluido operante calentado;

un absorbedor (23) de radiación solar configurado para absorber dicha radiación y con ella calentar dicho fluido operante, estando ubicado dicho absorbedor en el interior de dicha cámara del receptor y rodeando al menos una porción de dicha ventana, estando formado dicho absorbedor de radiación solar con canales (246) y fabricado de un material alveolar que tiene un diámetro medio característico de poro, estando abierto cada uno de dichos canales en un extremo proximal (247a) orientado hacia la ventana que se extiende radialmente dentro de dicho absorbedor y que termina en un extremo distal (247b) que está cerrado por dicho material del absorbedor;

en el que dicho absorbedor de radiación solar define una pluralidad de bandas circunferenciales (243), comprendiendo cada una una pluralidad de dichos canales,

en el que dicho absorbedor de radiación solar comprende una pluralidad de elementos absorbedores circunferenciales (235) dispuestos axialmente, comprendiendo cada elemento absorbedor porciones de una o más de dichas bandas,

en el que dichos elementos absorbedores están formados con dichos canales formados en un lado orientado axialmente con respecto a los mismos, dispuestos todos los canales dentro de una única banda estando abiertos hacia una única dirección axial,

en el que cada uno de dichos elementos comprende dos de dichas bandas, estando abiertos los canales de cada una de las bandas hacia una dirección axial opuesta a la de los canales de la otra de las bandas, y en el que o bien los elementos absorbedores están dispuestos circunferencialmente, de manera que formen una agrupación anular que rodea dicha ventana, o bien cada elemento absorbedor está formado como una agrupación anular completa.

2. Un receptor solar según la Reivindicación 1, en el que los canales (246) en cada una de las bandas (243) están dispuestos axialmente adyacentes a porciones de material del absorbedor (23) entre los canales de la dicha otra banda.

3. Un receptor solar según una cualquiera de las Reivindicaciones 1 y 2, en el que los elementos absorbedores (235) están dispuestos de forma que los canales (246) de los mismos estén dispuestos axialmente adyacentes a porciones de material del absorbedor (23) entre los canales de un elemento absorbedor adyacente.

4. Un receptor solar según una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, en el que porciones de material del absorbedor (23) entre los canales (246) de cada una de las bandas (243) se solapan circunferencialmente con porciones de material del absorbedor entre los canales de dicha la otra de las bandas.

5. Un receptor solar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el grosor axial de cada una de las secciones del material del absorbedor (23) que limitan dichos canales (246) es mayor que tres veces dicho diámetro medio de poro.

6. Un receptor solar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el material del absorbedor que cierra el extremo distal (247b) de cada canal (246) tiene un grosor (248a), en la dirección radial, mayor que tres veces dicho diámetro medio de poro.

7. Un receptor solar según la reivindicación 6, en el que el material del absorbedor (23) que cierra el extremo distal (247b) de cada canal (246) tiene un grosor (248a), en la dirección radial, mayor que cinco veces dicho diámetro medio de poro.

8. Un receptor solar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichos canales (246) tienen una forma en corte transversal de un plano que es perpendicular a la dirección radial, que es sustancialmente rectangular.

9. Un receptor solar según la Reivindicación 8, en el que dicha forma comprende esquinas redondeadas.

1. Un receptor solar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la longitud circunferencial de cada canal (246) es menor que la de la porción del material del absorbedor (23) adyacente circunferencialmente al mismo.

11. Un receptor solar según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la longitud radial de cada uno de dichos canales (246) es mayor que la del material del absorbedor (23) que cierra el extremo distal (247b) de los mismos.

12. Un sistema de receptor solar, que comprende:

un receptor solar (1) según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes; y

una turbina operativa para recibir dicho fluido operante desde dicha salida (32) operativa y para generar electricidad a partir del mismo.

13. Un absorbedor (23) de radiación solar para su uso en un receptor solar (1), estando configurado el absorbedor de radiación solar para absorber radiación y con ella calentar un fluido operante, estando formado

dicho absorbedor de radiación solar con canales (246) y fabricado de un material alveolar que tiene un

diámetro medio característico de poro, cada uno de dichos canales:

estando abierto en un extremo proximal orientado hacia la radiación; extendiéndose radialmente en el interior de dicho absorbedor; y

terminando en un extremo distal (247b) que está cerrado por dicho material del absorbedor,

en el que dicho absorbedor de radiación solar define una pluralidad de bandas circunferenciales (243),

comprendiendo cada una una pluralidad de dichos canales,

en el que dicho absorbedor de radiación solar comprende una pluralidad de elementos absorbedores circunferenciales (235) dispuestos axialmente, comprendiendo cada elemento absorbedor porciones de una o más de dichas bandas,

en el que dichos elementos absorbedores están formados con dichos canales formados en un lado

orientado axialmente con respecto a los mismos, dispuestos todos los canales dentro de una única banda estando abiertos hacia una única dirección axial,

en el que cada uno de dichos elementos comprende dos de dichas bandas, estando los canales de cada una de las bandas abiertos hacia una dirección axial opuesta a la de los canales de la otra de las bandas,

y en el que o bien los elementos absorbedores están dispuestos circunferencialmente, de manera que

formen una agrupación anular, o bien cada elemento absorbedor está formado como una agrupación anular completa.