Aparato de recogida de calor solar y sistema de generación de energía solar.

Un aparato de recogida de calor solar (1) que comprende:

una primera unidad de intercambio de calor

(22B) que incluye una primera tubería a través de la cual fluye un medio de calor (23) y una primera cara receptora de calor (26B) que recibe el calor de la luz del sol reflejada por una pluralidad de unidades reflectoras (10), calentando la primera unidad de intercambio de calor (22B) el medio de calor (23) que fluye a través de la primera tubería (24) usando el calor de la primera cara receptora de calor (26B);

caracterizado porque comprende adicionalmente

una segunda unidad de intercambio de calor (22A) que incluye una segunda tubería (24) a través de la cual fluye el medio de calor (23) calentado por la primera unidad de intercambio de calor (22B), una segunda cara receptora de calor (26A) que recibe el calor de la luz del sol reflejada por una pluralidad de unidades reflectoras (10), y una boquilla (25) proporcionada a la segunda tubería (24) para descargar el medio de calor que fluye a través de la segunda tubería hacia una cara posterior de la segunda cara receptora de calor (26A).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12160714.

Solicitante: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 1-1, Shibaura 1-chome Minato-ku Tokyo JAPON.

Inventor/es: TAKAHASHI, MASAHIKO, TANIYAMA,YOSHIHIRO, YAMASHITA,KATSUYA, UCHIDA,TATSURO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Utilización del calor solar, p. ej. colectores de... > F24J2/04 (Colectores de calor solar con el fluido energético circulando a través del colector)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Utilización del calor solar, p. ej. colectores de... > F24J2/07 (Colectores que trabajan a alta temperatura, p. ej. para centrales solares)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Utilización del calor solar, p. ej. colectores de... > F24J2/10 (teniendo reflectores como elementos de concentración)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Utilización del calor solar, p. ej. colectores de... > F24J2/24 (circulando el fluido energético a través de los conductos tubulares absorbiendo el calor)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > PRODUCCION DE VAPOR > METODOS DE PRODUCCION DE VAPOR; CALDERAS DE VAPOR... > F22B1/00 (Métodos de producción de vapor caracterizados por la forma de producirse el calor (utilización del calor solar F24J 2/00; medios de refrigeración por camisa exterior de agua, aceite, etc. u otros en los cuales se produce vapor que sirve para refrigerar otros aparatos, véanse las subclases correspondientes a tales aparatos))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Utilización del calor solar, p. ej. colectores de... > F24J2/16 (con superficies planas)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Utilización del calor solar, p. ej. colectores de... > F24J2/34 (teniendo masas de acumulación de calor)

PDF original: ES-2455665_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Aparato de recogida de calor solar y sistema de generación de energía solar

CAMPO

Las realizaciones descritas en el presente documento se refieren generalmente a un aparato de recogida de calor solar y un sistema de generación de energía solar.

ANTECEDENTES

La energía renovable, tal como la generación de energía eólica que no genera dióxido de carbono durante su operación en contraste con una planta de generación de energía, tal como un sistema de generación de energía térmica convencional que quema combustibles fósiles, es cada vez más popular desde la perspectiva de la supresión del calentamiento global. Como un tipo de dicha energía alternativa, está atrayendo la atención la generación de energía solar, que es la generación de energía mediante el calentamiento de un medio de calor con el calor obtenido por la recogida de la luz del sol y por la acción de una turbina usando la capacidad térmica del medio de calor como fuente de energía. La generación de energía solar puede realizarse utilizando una técnica y una instalación similares a las del sistema de generación térmica convencional y es posible obtener una mayor producción de la generación de energía solar que de otros tipos de energía renovable.

Como un sistema de generación de energía solar de recogida de luz, se han desarrollado algunos tipos de sistemas que incluyen un tipo ranura, un tipo torre y un tipo antena. El sistema básicamente obtiene energía por la recogida de la luz del sol a una alta densidad e incluye espejos para reflejar la luz del sol, una unidad receptora de calor para recibir la luz reflejada y transferir el calor a un medio de calor, y un sistema de conversión de energía, tal como un generador de vapor y una turbina/generador de energía.

Puesto que se obtiene una mayor eficiencia de generación de energía en el sistema de generación de energía solar de recogida de luz cuando la temperatura ascendente en un ciclo de turbina, es decir, la temperatura del medio de calor es mayor, se desea el aumento de un coeficiente de transmisión térmica en la unidad receptora de calor.

El documento US 5.850.831 describe un receptor solar de sales fundidas que usa un inserto de cinta torcida, de torsión de tipo floja en el interior de los tubos receptores para mejorar el coeficiente de transmisión térmica de los tubos. El escalonamiento de torsión particular está diseñado para proporcionar un alto coeficiente de transmisión térmica en la región central del receptor, donde el flujo solar es alto y una pérdida de presión reducida en las regiones finales de entrada y salida de bajo flujo solar y salida. El sistema consiste en un receptor cilíndrico central solar compuesto por múltiples paneles con un campo de helióstatos circundante. El propio receptor se monta en la torre para proporcionar la altura del punto focal más eficiente. El sol proporciona energía solar y la luz del mismo se refleja desde el helióstato y se dirige de este modo a un panel solar. El sistema comprende adicionalmente un panel de absorción solar de sales fundidas con tubos de absorción. Y comprende adicionalmente un área de absorción solar que recibe los rayos del sol del helióstato para proporcionar energía térmica a la sal fundida que fluye.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un sistema de generación de energía solar de acuerdo con una realización;

la figura 2 es una vista en sección vertical de una unidad receptora de calor de un aparato de recogida de calor solar de acuerdo con la realización;

la figura 3 es una vista en sección transversal de una unidad de intercambio de calor;

la figura 4 es una vista en sección transversal de una unidad de intercambio de calor;

la figura 5 es una vista en sección vertical de la unidad de intercambio de calor;

la figura 6 es una vista en sección vertical de la unidad de intercambio de calor;

la figura 7 es una vista en sección vertical de una unidad receptora de calor de acuerdo con una variación; la figura 8 es una vista en sección vertical de una unidad receptora de calor de acuerdo con una variación;

las figuras 9A y 9B son diagramas de bloques esquemáticos de una cara receptora de calor de acuerdo con una variación;

las figuras 10A y 10B son diagramas de bloques esquemáticos de una unidad receptora de calor de acuerdo con una variación;

las figuras 11A y 11B son diagramas de bloques esquemáticos de una unidad de intercambio de calor de acuerdo con una variación;

la figura 12 es un diagrama de bloques esquemático de una tubería de acuerdo con una variación; y

la figura 13 es un diagrama de bloques esquemático de una unidad receptora de calor de acuerdo con una variación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

De acuerdo con una realización, un aparato de recogida de calor solar comprende una primera unidad de intercambio de calor y una segunda unidad de intercambio de calor. La primera unidad de intercambio de calor incluye una primera tubería a través de la cual fluye un medio de calor y una primera cara receptora de calor que recibe el calor de la luz del sol reflejada por una pluralidad de unidades reflectoras. La primera unidad de intercambio de calor calienta el medio de calor que fluye a través de la primera tubería usando el calor de la primera cara receptora de calor. Una segunda unidad de intercambio de calor incluye una segunda tubería a través de la cual fluye el medio de calor calentado por la primera unidad de intercambio de calor, una segunda cara receptora de calor que recibe el calor de la luz del sol reflejada por una pluralidad de unidades reflectoras, y una boquilla dispuesta en la segunda tubería para descargar el medio de calor que fluye a través de la segunda tubería hacia una cara posterior de la segunda cara receptora de calor.

A continuación se describirá una realización de la presente invención en base a los dibujos.

La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un sistema de generación de energía solar de acuerdo con la realización de la invención. El sistema de generación de energía solar incluye un aparato de recogida de calor solar 1 para recoger la luz del sol y calentar un medio de calor 23 con calor de la luz solar recogida y una unidad de generación de energía 5 para generar vapor 52 usando el medio de calor 23 calentado por el aparato de recogida de calor solar 1 para generar de este modo energía eléctrica. Como medio de calor 23 se usa agua, aire, sal fundida, o similares.

La unidad de generación de energía 5 incluye un intercambiador de calor 50 para intercambiar calor entre el medio de calor 23 y agua 51 para generar el vapor 52, una turbina de vapor 54 que se accionará en rotación por el vapor 52, y un generador de energía 55 conectado a un eje de turbina de la turbina de vapor 54 para generar energía eléctrica según el eje de la turbina gira. El vapor descargado de la turbina de vapor 54 se enfría en un condensador 56, gira en el agua 51, y se suministra al intercambiador de calor 50. Se conecta una torre de refrigeración 57 para suministrar agua de refrigeración para enfriar el vapor al condensador 56.

El aparato de recogida de calor solar 1 incluye una pluralidad de unidades reflectoras 10 para reflejar la luz solar L y un dispositivo de recogida de calor 20 para recoger el calor de la luz solar reflejada por las unidades reflectoras 10. El dispositivo de recogida de calor 20 incluye una torre 21, una unidad receptora de calor 22 dispuesta en una porción superior de la torre 21 para recibir la luz solar reflejada por las unidades reflectoras 10, y las tuberías 24 a través de las cuales fluye el medio de calor 23.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un aparato de recogida de calor solar (1) que comprende:

una primera unidad de intercambio de calor (22B) que incluye una primera tubería a través de la cual fluye un medio de calor (23) y una primera cara receptora de calor (26B) que recibe el calor de la luz del sol reflejada por una pluralidad de unidades reflectoras (10) , calentando la primera unidad de intercambio de calor (22B) el medio de calor

(23) que fluye a través de la primera tubería (24) usando el calor de la primera cara receptora de calor (26B) ;

caracterizado porque comprende adicionalmente una segunda unidad de intercambio de calor (22A) que incluye una segunda tubería (24) a través de la cual fluye el medio de calor (23) calentado por la primera unidad de intercambio de calor (22B) , una segunda cara receptora de calor (26A) que recibe el calor de la luz del sol reflejada por una pluralidad de unidades reflectoras (10) , y una boquilla (25) proporcionada a la segunda tubería (24) para descargar el medio de calor que fluye a través de la segunda tubería hacia una cara posterior de la segunda cara receptora de calor (26A) .

2. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una pluralidad de las boquillas (25) se proporcionan desde un lado aguas arriba a un lado aguas abajo de la segunda tubería (24) .

3. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la pluralidad de boquillas (25) se dispone a un intervalo regular.

4. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con la reivindicación 2, en el que la pluralidad de boquillas (25) se dispone en una disposición escalonada.

5. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con la reivindicación 2, 3 ó 4, en el que un diámetro de un orificio de descarga de la boquilla (25) dispuesta sobre un lado aguas abajo de un flujo del medio de calor (23) es superior a un diámetro de un orificio de descarga de la boquilla (25) dispuesta sobre un lado aguas arriba.

6. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con la reivindicación 2, 3 ó 4, que comprende adicionalmente una unidad de control para controlar varias boquillas (25) para descargar el medio de calor (23) en base a una cantidad de energía térmica incidente sobre la segunda cara receptora de calor (26A) .

7. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la segunda tubería (24) tiene un diámetro mayor sobre un lado aguas arriba de un flujo del medio de calor (23) que sobre un lado aguas abajo.

8. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una unidad de guía (28) que guía el medio de calor (23) descargado de la boquilla (25) hacia la izquierda y hacia la derecha se proporciona sobre la cara posterior de la segunda cara receptora de calor (26A) .

9. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un depósito (27) dispuesto en una porción inferior de la segunda unidad de intercambio de calor (22A) para almacenar el medio de calor (23) descargado de la boquilla (25) , entrando en contacto con la segunda cara receptora de calor (26A) y cayendo.

10. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una porción final corriente abajo de la segunda tubería (24) está cerrada.

11. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que se proporciona una estructura giratoria (31) en la primera tubería.

12. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

en el que la segunda tubería (24) comprende una tubería externa (24b) en contacto con la segunda cara receptora de calor (26A) y una tubería interna (24b) proporcionada en el interior de la tubería externa,

el medio de calor (23) fluye a través de la tubería interna (24b) , y

la boquilla (25) se dispone en la tubería interna (24b) para descargar el medio de calor hacia una cara de pared interna de la tubería externa (24c) .

13. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera unidad de intercambio de calor (22B) se proporciona por debajo de la segunda unidad de intercambio de calor (22A) .

14. El aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 12, en el que la primera unidad de intercambio de calor (22B) y la segunda unidad de intercambio de calor (22A) se disponen en las posiciones izquierda y derecha.

15. Un sistema de generación de energía solar que comprende:

un aparato de recogida de calor solar (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14; y

una unidad de generación de energía (5) que incluye un intercambiador de calor (50) para realizar el intercambio de calor entre el medio de calor (23) calentado por el aparato de recogida de calor solar (1) y agua para generar vapor,

una turbina (54) que se accionará en rotación por el vapor, un generador de energía (55) conectado a un eje de turbina de la turbina (54) , y un condensador (56) para condensar el vapor descargado de la turbina (54) .

16. El sistema de generación de energía solar de acuerdo con la reivindicación 15, que comprende adicionalmente un depósito de intercambio de calor (29) dispuesto entre la primera tubería y la segunda tubería (24)

para calentar el agua descargada del condensador (56) usando el medio de calor (23) calentado por la primera unidad de intercambio de calor (22B) ,

en el que el agua calentada por el depósito de intercambio de calor (29) se suministra al intercambiador de calor (50) de la unidad de generación de energía (5) .