Módulo absorbedor solar y elemento absorbedor solar.

Módulo absorbedor solar (2, 2') incluyendo:

una carcasa (20) con un eje longitudinal

(L)

- con una primera sección de carcasa (21, 21') que se estrecha con un primer extremo libre (22) y un segundo extremo (23) con una superficie de sección transversal reducida respecto del primer extremo 5 (22), con una segunda sección de carcasa (24, 24') conectada con el segundo extremo (23) de la primera sección de carcasa (21, 21') que tiene una sección esencialmente constante sobre su extensión longitudinal,

y un elemento absorbedor solar (30, 30') cerámico alojado en el primer extremo (22) de la primera sección de carcasa (21, 21')

- con una primera superficie (31), orientable hacia la radiación solar, con un eje de simetría (S) y una segunda superficie (32, 32') opuesta a la primera superficie (31),

- presentando el elemento absorbedor solar (30, 30') un sinnúmero de canales (33) extendidos esencialmente rectilíneos que comunican la primera superficie (31) con la segunda superficie (32, 32'), estando la primera superficie (31) del elemento absorbedor solar (30, 30'), en lo esencial, configurada rasa, coincidiendo el eje de simetría con el vector normal de la primera superficie (31),

caracterizado por que

el elemento absorbedor solar (30, 30') cerámico está alojado de tal manera en el primer extremo (22) de la primera sección de carcasa (21, 21') que el eje de simetría de la primera superficie (31) está inclinada respecto del eje longitudinal (L) de la carcasa.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/051181.

Solicitante: SAINT-GOBAIN INDUSTRIEKERAMIK RÖDENTAL GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Oeslauer Str. 35 96472 Rödental ALEMANIA.

Inventor/es: HACK,UDO.

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... > F24J2/07 (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... > F24J2/48 (caracterizados por el material absorbente)

PDF original: ES-2533911_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Módulo absorbedor solar y elemento absorbedor solar La invención se refiere a un módulo a un módulo absorbedor solar que incluye una carcasa con un eje longitudinal con una primera sección de carcasa que se estrecha con un primer extremo libre y un segundo extremo con una superficie de sección transversal reducida respecto del primer extremo y con una primera sección de carcasa conectada con el segundo extremo de la primera sección de carcasa que tiene una sección esencialmente constante sobre su extensión longitudinal, y un elemento absorbedor solar cerámico alojado en el primer extremo de la primera sección de carcasa con una primera superficie, orientable hacia la radiación solar, con un eje de simetría y una segunda superficie opuesta a la primera superficie, presentando el elemento absorbedor solar un sinnúmero de canales extendidos esencialmente rectos que comunican la primera superficie con la segunda superficie. Además, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una carcasa para un módulo absorbedor solar y una disposición de absorbedores solares.

Las centrales térmicas solares son centrales eléctricas en las cuales la energía de la luz solar generada por medio de absorbedores se usa para generar calor. Una forma particular de centrales térmicas solares son las denominadas centrales solares de torre, las que, por lo general, son usinas de vapor con producción solar de vapor.

Por el documento DE 19707461 A1 se conoce una central solar de torre que sobre una torre presenta una disposición de absorbedores solares â?" también denominados receptores solares -que, por su lado incluyen una pluralidad de módulos absorbedores solares que son retenidos en una estructura portante común. La disposición de absorbedores solares es irradiada por un sinnúmero de espejos (helióstatos) que se levantan automáticamente por la radiación solar reflejada por los espejos, de manera que -dependiendo del número de espejos aplicados â?" recibe 200 a 1000 veces la intensidad de radiación normal.

En el funcionamiento de la central solar de torre a través de los diferentes elementos absorbedores de la disposición de absorbedores solares se aspira aire ambiental al interior de los módulos absorbedores solares y se calienta a una temperatura de 700º C aproximadamente. El aire así calentado fluye a través de un sistema de conductores a un intercambiador de calor donde entrega su calor a un circuito de agua y vapor con el propósito de la generación de vapor. Entonces, el vapor producido en el intercambiador de calor acciona de la manera conocida una turbina de vapor conectada con un generador. El aire enfriado en el intercambiador de calor a más o menos 150º C fluye a continuación de regreso a la disposición de absorbedores solares y allí es entregado nuevamente al ambiente, con lo cual fluye a través de los espacios intermedios formados entre los diferentes módulos de absorbedores solares y, de tal manera, enfría los tubos de conexión de la estructura de acero de los diferentes módulos absorbedores solares fuertemente calentados mediante el flujo de aire caliente interior. La construcción de doble pared de los tubos de retención metálicos de la estructura portante, en la cual el tubo interior que aloja el módulo absorbedor puede ser soldado solamente en el extremo trasero, ha demostrado ser inconveniente. Como consecuencia del esfuerzo que en funcionamiento significa el cambio de temperatura es posible que la estructura portante se deforme, con lo cual la amplitud de la rendija entre los módulos absorbedores se modifica desfavorablemente.

En centrales solares de torre del tipo descrito anteriormente se ha demostrado como problemático el hecho de que demasiada parte de la luz solar altamente concentrada irradiada por los helióstatos sobre la disposición de absorbedores solares no es utilizable debido a que no cae sobre la superficie de absorbedor activa sino, por ejemplo, en los espacios intermedios entre los módulos absorbedores solares de los que sale el aire enfriado en la central eléctrica, o sobre la carcasa de los módulos.

Por el documento DE 19744541 A1 se conoce un módulo absorbedor solar que incluye una carcasa con un eje longitudinal con una primera sección de carcasa que se estrecha con un primer extremo libre y un segundo extremo con una superficie de sección transversal reducida respecto del primer extremo y con una segunda sección de carcasa conectada con el segundo extremo de la primera sección de carcasa que tiene una sección esencialmente constante sobre su extensión longitudinal. El módulo solar incluye un elemento absorbedor solar cerámico alojado en el primer extremo de la primera sección de carcasa, estando el elemento absorbedor solar alojado de tal manera en el primer extremo de la primera sección de carcasa, que el eje de simetría de la primera superficie está dispuesta en línea con el eje longitudinal de la carcasa.

Partiendo de allí, la invención tiene el objetivo de poner a disposición un módulo absorbedor solar perfeccionado y una disposición de absorbedores solares perfeccionada que se destaca mediante una absorción optimizada de la radiación solar, menores pérdidas de calor y, de esta manera, mediante una eficiencia optimizada en la transformación de energía en una central eléctrica conectada.

El objetivo es conseguido según una primera enseñanza mediante un módulo absorbedor solar según el preámbulo de la reivindicación 1, dado que el elemento absorbedor solar está alojado de tal manera en el primer extremo de la primera sección de carcasa que el eje de simetría de la primera superficie está inclinada respecto del eje longitudinal de la carcasa.

Debido a la disposición inclinada de los elementos absorbedores dentro de la primera sección de carcasa de la carcasa es posible alinear óptimamente todos los módulos absorbedores a la radiación solar proyectada por los

helióstatos sobre la disposición de absorbedores solares formada por los diferentes módulos absorbedores y, al mismo tiempo, minimizar las pérdidas. Gracias a que los diferentes elementos absorbedores están cada uno alineados inclinados â?" hacia el campo de helióstatos -, pueden ahora ser instalados en una disposición de absorbedores solares alineados de manera esencialmente vertical. Ello, a su vez, debido a razones constructivas permite receptores solares más grandes y, con ello, centrales eléctricas de mayor capacidad. Para determinados ángulos agudos de incidencia de radiación, la inclinación de los diferentes cuerpos absorbedores de las carcasas, cuyo eje longitudinal respectivo está, por lo tanto, alineado esencialmente horizontal, en un módulo absorbedor solar individual provoca para determinados helióstatos próximos a receptores un blindaje mínimo del sector por encima del elemento absorbedor solar correspondiente. De esta manera disminuyen, en particular, las pérdidas que resultan en disposiciones de absorbedores solares conocidas mediante la inevitable irradiación de las rendijas de salida de aire y/o de la pared exterior de los módulos absorbedores solares. Las investigaciones de la solicitante han mostrado que de esta manera se puede alcanzar una ganancia en eficiencia de 4 â?" 5 % aproximadamente.

Un aumento particularmente eficaz de la eficiencia se puede alcanzar con un ángulo de inclinación de 5º -20º , preferentemente 12, 5º .

El elemento absorbedor solar cerámico incluye, preferentemente, un monolito cerámico con un sinnúmero de canales que lo atraviesan, esencialmente de manera rectilínea. En el módulo absorbedor solar según la invención, la primera superficie del elemento absorbedor solar está, en lo esencial, configurada rasa coincidiendo el eje de simetría con el vector normal de la primera superficie.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) incluyendo:

una carcasa (20) con un eje longitudinal (L)

- con una primera sección de carcasa (21, 21â?) que se estrecha con un primer extremo libre (22) y un segundo extremo (23) con una superficie de sección transversal reducida respecto del primer extremo (22) , con una segunda sección de carcasa (24, 24â?) conectada con el segundo extremo (23) de la primera sección de carcasa (21, 21â?) que tiene una sección esencialmente constante sobre su extensión longitudinal, y un elemento absorbedor solar (30, 30â?) cerámico alojado en el primer extremo (22) de la primera sección de carcasa (21, 21â?)

- con una primera superficie (31) , orientable hacia la radiación solar, con un eje de simetría (S) y una segunda superficie (32, 32â?) opuesta a la primera superficie (31) , -presentando el elemento absorbedor solar (30, 30â?) un sinnúmero de canales (33) extendidos esencialmente rectilíneos que comunican la primera superficie (31) con la segunda superficie (32, 32â?) , estando la primera superficie (31) del elemento absorbedor solar (30, 30â?) , en lo esencial, configurada rasa, coincidiendo el eje de simetría con el vector normal de la primera superficie (31) , caracterizado por que el elemento absorbedor solar (30, 30') cerámico está alojado de tal manera en el primer extremo (22) de la primera sección de carcasa (21, 21') que el eje de simetría de la primera superficie (31) está inclinada respecto del eje longitudinal (L) de la carcasa.

2. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) según la reivindicación 1, caracterizado por que el ángulo de inclinación es de 5º -20º , preferentemente 12, 5º .

3. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el elemento absorbedor solar (30, 30â?) está configurado como pieza constructiva plana, en particular discoidal o de forma paralelepípeda, corriendo los canales (33) esencialmente perpendiculares a la extensión plana.

4. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la carcasa (20, 20â?) está fabricada de un material cerámico.

5. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) según la reivindicación 4, caracterizado por que la carcasa (20, 20â?) está fabricada de un carburo de silicio filtrado por silicio (SiSiC) o carburo de silicio combinado con nitruro (NSiC) o cordierita.

6. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que los canales (33) 30 presentan una sección transversal poligonal.

7. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) según la reivindicación 6, caracterizado por que los canales (33) presentan una sección transversal hexagonal.

8. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que la pared interna de la segunda sección de carcasa (24, 24â?) está provista de un revestimiento aislante (26â?) .

9. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) según la reivindicación 8, caracterizado por que el revestimiento aislante (26â?) se extiende hasta dentro de la primera sección de carcasa (21) , estando en contacto con la pared de la primera sección de carcasa (21) que se estrecha.

10. Módulo absorbedor solar (2, 2') según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la pared externa de la segunda sección de carcasa (24, 24') está envuelta de un aislamiento (28) .

11. Módulo absorbedor solar (2, 2â?) según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la segunda sección de carcasa (24) presenta en su pared exterior al menos una leva de distanciamiento (27) para la fijación centrada en un tubo de una disposición de absorbedores solares.

12. Módulo absorbedor solar (2) según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que la carcasa presenta en la primera sección de carcasa (21) que se estrecha una pared (25) provista de un sinnúmero de aberturas 45 (26) extendidas sobre toda la sección transversal interior de la primera sección de carcasa (21) .

13. Módulo absorbedor solar (2) según la reivindicación 12, caracterizado por que aumenta la sección transversal de las aberturas (26) y/o la densidad de las aberturas (26) por unidad de superficie de la pared (25) desde el punto central de la superficie de pared (25) hacia su borde.

14. Módulo absorbedor solar (2) según las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado por que la pared (25) puede estar

configurada bombeada cóncava, vista desde el extremo libre (22) de la primera sección de carcasa (21) .

15. Módulo absorbedor solar (2) según las reivindicaciones 12 a 14, caracterizado por que la distribución y/o la sección transversal de las aberturas (26) previstas en la pared (25) dispuesta en la primera sección de carcasa (21) están dimensionados de tal manera que una corriente de fluido que fluye desde fuera al elemento absorbedor solar (30) por toda la sección transversal del mismo es conducido a la segunda sección de carcasa (24) , uniformemente respecto de unidades de superficie individuales sobre el elemento absorbedor (30) .

16. Módulo absorbedor solar (2) según las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado por que la carcasa (20) está fabricada de una combinación de fundición hueca y maciza.

17. Procedimiento para la fabricación de un módulo absorbedor solar (2) según la reivindicación 16, estando la 10 fabricación de la carcasa (20) caracterizada por los pasos de proceso siguientes:

- Fabricación de la carcasa (20) en fundición combinada hueca y maciza, siendo producido en fundición maciza el sector entre el primer extremo libre (22) de la primera sección de carcasa (21) y la pared (25) y en fundición hueca el sector entre la pared (25) y el extremo libre de la segunda sección (24) , - moldeado de las aberturas (26) en la pared (25) sin cocer y -subsiguiente tratamiento a temperatura elevada.

18. Disposición de absorbedores solares con una estructura portante (11, 11â?) para una pluralidad de módulos absorbedores solares (2, 2â?) según una de las reivindicaciones 1 a 16.

19. Disposición de absorbedores solares según la reivindicación 18, caracterizada por que la estructura portante (11â?) puede tener un número de tubuladuras (60) de doble pared insertadas en la estructura portante, en las

cuales se alojan las respectivas segundas secciones de carcasa (24â?) de las carcasas (20) de los módulos absorbedores solares (2â?) .

20. Disposición de absorbedores solares según la reivindicación 18, caracterizada por que la estructura portante (11) presenta una superficie frontal (40) con una disposición de primeras aberturas (41) y segundas aberturas (42, 43, 44) que rodean las primeras aberturas, estando los módulos absorbedores solares (2) alojados en las primeras aberturas (41) y las segundas aberturas (42, 43, 44) están configuradas para una salida del aire enfriado retornante.

21. Disposición de absorbedores solares según la reivindicación 20, caracterizada por que las segundas aberturas (42, 43, 44) están configuradas como resquicios verticales y/u horizontales (42, 43) y/o aberturas circulares (44) .