MÓDULO COLECTOR DE CONCENTRACIÓN SOLAR.

Un módulo colector de concentración solar incluye mejoras en el rendimiento y capacidad de montaje. En una configuración

, el módulo incluye un reflector que tiene una superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación solar incidente sobre una línea focal, un primer y segundo carriles, fijado un carril a cada borde del reflector y un conjunto de conectores de entramado fijados a los carriles. Los conectores de entramado y los carriles comprenden formas que permiten un acoplamiento deslizante limitado de los conectores de entramado a lo largo de los carriles antes de la fijación de los conectores de entramado a los carriles. El módulo puede incluir además una pluralidad de piezas de bastidor conectadas a los conectores de entramado y que forman una malla estructural que coopera con el reflector para prestar rigidez al módulo colector solar. Al menos parte de los elementos de estructura pueden disponerse en la parte frontal de la superficie reflectora frontal.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2011/027601.

Solicitante: ABENGOA SOLAR,INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1250 Simms Street Lakewood, Colorado 80401 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: MARCOTTE,Patrick, MAY,Edmund Kenneth.

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... > F24J2/12 (parabólicos)
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MÓDULO COLECTOR DE CONCENTRACIÓN SOLAR.

Fragmento de la descripción:

MÓDULO COLECTOR DE CONCENTRACIÓN SOLAR

ANTECEDENTES

Los colectores de concentración solar tienen una variedad de usos como por ejemplo en el calentamiento de agua para usos domésticos e industriales, o para proporcionar calor para generación de energía en una planta de generación solar de concentración. La Figura 1 ilustra una vista esquemática de una parte de una instalación de colector solar de concentración convencional. Un conjunto colector solar 100 incluye dos módulos colectores solares 101a y 101b. Los módulos 101a y 101b se montan sobre torres 102a-c, y pueden girar alrededor de un eje 103 para seguir al sol. Cada módulo incluye un reflector 104 con forma de cuenco que refleja la radiación solar incidente 105 sobre un tubo receptor 106. Por ejemplo, el reflector 104 puede tener la forma de un cilindro parabólico, y el tubo receptor puede colocarse en la línea focal del cilindro parabólico en donde se concentra la radiación solar reflejada. El tubo receptor 106 transporta un fluido de trabajo, por ejemplo agua, aceite u otro fluido de trabajo, que es calentado por la radiación solar concentrada. El fluido de trabajo se conduce a una localización central para su uso. Por ejemplo, el agua calentada puede transportarse a un proceso industrial o usarse para calentamiento de un espacio hidropónico. Alternativamente, el fluido de transferencia de calor puede ser transportado a una planta de generación de energía que genera energía eléctrica usando el calor proporcionado por el fluido de trabajo.

Aunque sólo se muestran dos módulos colectores 101a y 101b en la Figura 1, pueden estar presentes muchos más módulos, y se pueden disponer en filas denominadas conjuntos de colectores solares. Los módulos en un conjunto de colectores solares se interconectan de modo que giren al unísono. Un sistema de accionamiento (no mostrado) colocado en un extremo o preferiblemente cerca del centro de un conjunto de colectores solares proporciona el par para el giro del conjunto. El conjunto de colectores solares puede incluir tantos como docenas de módulos y el campo de colectores puede incluir centenares o miles de módulos.

Para mantener el direccionamiento apropiado de todos los módulos en un conjunto de colectores solares para seguir al sol, los módulos deben transferir un par suficiente entre ellos para accionar el conjunto, para soportar la carga del viento, y los módulos y cualquier mecanismo de transferencia del par debería ser suficientemente rígido de modo que el par se transfiera sin un retorcido indebido del conjunto.

Es deseable también que las piezas de una instalación de colectores solares se configuren de modo que puedan enviarse de modo eficiente a un emplazamiento de instalación y montadas fácilmente en el emplazamiento de la instalación.

BREVE SUMARIO

De acuerdo con un aspecto, un módulo de colectores solares de concentración comprende un reflector que tiene una superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación solar incidente sobre una línea focal, teniendo el reflector dos bordes longitudinales paralelos a la línea focal y dos extremos que definen la longitud del reflector. El módulo comprende además un primer y segundo carriles, fijado un carril al reflector en cada uno de los bordes longitudinales y extendiéndose sustancialmente en la longitud del reflector, y un conjunto de conectores de entramado fijados a los carriles. Los conectores de entramado y los carriles comprenden formas que permiten un acoplamiento deslizante limitado de los conectores de entramado a lo largo de los carriles antes de la fijación de los conectores de entramado a los carriles. El módulo incluye además una pluralidad de piezas de bastidor conectadas a los conectores de entramado.

En algunas realizaciones, los elementos de estructura forman una malla estructural que coopera con el reflector para prestar rigidez al módulo colector solar, y al menos parte de los elementos de estructura se disponen en la parte frontal de la superficie reflectora frontal. Las formas pueden comprender salientes en cola de milano o bien en los carriles o bien en los conectores de entramado, y ranuras complementarias en cola de milano sobre el otro de o los carriles o conectores de entramado. Las formas pueden comprender salientes con forma de T sobre o bien los carriles o bien los conectores de entramado y ranuras complementarias con forma de T sobre el otro de o los carriles o los conectores de entramado.

En algunas realizaciones, el conjunto de conectores de entramado comprenden un conector de entramado de extremo en cada extremo de cada carril, y los elementos de estructura comprenden dos entramados de extremo, un entramado de extremo en cada extremo del módulo colector solar conectado entre los conectores de entramado de extremo respectivos. En algunas realizaciones, los elementos de estructura comprenden al menos dos elementos de estructura diagonales, conectado cada elemento de estructura diagonal a un conector de entramado sobre el primer carril y a un conector de entramado sobre el segundo carril, cruzando los elementos de estructura diagonales el módulo colector solar en la parte frontal de la superficie reflectora. Los elementos de estructura pueden comprender al menos cuatro elementos de estructura diagonales. En algunas realizaciones, los elementos de estructura comprenden al menos un tirante transversal conectado a un conector de entramado sobre el primer carril y a un conector de entramado sobre segundo carril, cruzando el tirante transversal el módulo colector solar en la parte frontal de la superficie reflectora. El tirante transversal puede ser idéntico a un elemento de cada entramado de extremo.

En algunas realizaciones, el módulo colector solar de concentración comprende adicionalmente un soporte vertical y un soporte diagonal para el tirante transversal, y el soporte vertical y el soporte diagonal son idénticos a los elementos de los entramados de extremo. El módulo colector solar de concentración puede comprender adicionalmente un soporte del receptor fijo que se extiende desde uno de los dos entramados de extremo. En algunas realizaciones, el soporte del receptor flexiona para adaptarse a la expansión y contracción térmica en un colector solar que incluye el módulo. El soporte del receptor puede comprender una superficie reflectora, para reducir las pérdidas en el extremo desde el módulo de colector solar. En algunas realizaciones, al menos un conector de entramado en una esquina del módulo es idéntico a otro conector de entramado situado en un lugar distinto a una esquina del módulo. Cada carril puede estar hueco, y comprender al menos una trama de refuerzo interno. En algunas realizaciones, cada carril comprende unas características de borde superior e inferior que incluyen un saliente o bien en el borde superior o bien inferior del carril y una indentación complementaria en el otro del borde superior o inferior del carril, alineados los salientes e indentaciones para coincidir cuando una parte precursora del módulo de colector solar se apila con una parte precursora de otro módulo colector solar similar. En algunas realizaciones, cada carril comprende una pestaña tangente a la superficie reflectora frontal, fijada la pestaña al reflector. En algunas realizaciones, el módulo colector solar de concentración comprende además un conjunto de nervaduras parabólicas en contacto con un lado posterior del reflector, opuesto a la superficie frontal reflectora. El módulo colector solar de concentración puede comprender adicionalmente cojinetes que definen un eje de rotación del módulo colector solar, siendo paralelo el eje de rotación a la línea focal.

De acuerdo con otro aspecto, un carril extrudido para su montaje en un módulo colector solar de concentración...

 


Reivindicaciones:

1. Un módulo colector solar de concentración que comprende:

un reflector que tiene una superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación solar incidente sobre una línea focal, teniendo el reflector dos bordes longitudinales paralelos a la línea focal y dos extremos que definen la longitud del reflector;

primeros y segundos carriles, fijado un carril al reflector en cada borde longitudinal y extendiéndose sustancialmente en la longitud del reflector;

un conjunto de conectores de entramado fijados a los carriles, comprendiendo los conectores de entramado y los carriles formas que permiten un acoplamiento por deslizamiento limitado de los conectores de entramado a lo largo de los carriles antes de la fijación de los conectores de entramado a los carriles; y

una pluralidad de elementos de estructura conectados a los conectores de entramado.

2. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los elementos de estructura forman una malla estructural que coopera con el reflector para prestar rigidez al módulo colector solar, y al menos algunos de los elementos de estructura se disponen en la parte frontal de la superficie reflectora frontal.

3. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las formas comprenden salientes en cola de milano sobre o bien los carriles o bien los conectores de entramado, y ranuras complementarias en cola de milano sobre el otro de o los carriles o los conectores de entramado.

4. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las formas comprenden salientes en forma de T sobre o bien los carriles o bien los conectores de entramado, y ranuras complementarias en forma de T sobre el otro de o los carriles o los conectores de entramado.

5. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el conjunto de conectores de entramado comprende un conector de entramado de extremo en cada extremo de cada carril, y en el que los elementos de estructura comprenden dos entramados de extremo, un entramado de extremo en cada extremo del módulo colector solar conectados entre los respectivos conectores de entramado de extremo.

6. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 5, en el que los elementos de estructura comprenden al menos dos elementos de estructura diagonales, conectado cada elemento de estructura diagonal a un conector de entramado sobre el primer carril y un conector de entramado sobre el segundo carril, cruzando los elementos de estructura diagonales el módulo colector solar en la parte frontal de la superficie reflectora.

7. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 6, en el que los elementos de estructura comprenden al menos cuatro elementos de estructura diagonales.

8. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 5, en el que los elementos de estructura comprenden al menos un tirante transversal conectado a un conector de entramado sobre el primer carril y a un conector de entramado sobre el segundo carril, cruzando el tirante transversal el módulo colector solar en la parte frontal de la superficie reflectora.

9. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el tirante transversal es idéntico a un elemento de cada entramado de extremo.

10. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende adicionalmente un soporte vertical y un soporte diagonal para el tirante transversal, y en el que el soporte vertical y el soporte diagonal son idénticos a los elementos de los entramados de extremo.

11. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 5, que comprende adicionalmente un soporte del receptor fijo que se extiende desde uno de los dos entramados de extremo.

12. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el soporte del receptor se flexiona para adaptarse a la expansión y contracción térmica en un colector solar que comprende el módulo.

13. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el soporte del receptor comprende una superficie reflectora, para reducir las pérdidas en el extremo desde el módulo colector solar.

14. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos un conector de entramado en una esquina del módulo es idéntico a otro conector de entramado situado en una posición distinta a la esquina del módulo.

15. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada carril es hueco, y comprende al menos una trama de refuerzo interno.

16. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada carril comprende características de borde superior e inferior que incluyen un saliente o bien en la parte superior o bien inferior del borde del carril y una indentación complementaria en el otro del borde superior o inferior del carril, alineados el saliente y la indentación para coincidir cuando una parte precursora del módulo colector solar se apila con una parte precursora de otro módulo colector solar similar.

17. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada carril comprende una pestaña tangente a la superficie reflectora frontal, fijada la pestaña al reflector.

18. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un conjunto de nervaduras parabólicas en contacto con el lado posterior del reflector, opuesto a la superficie frontal reflectora.

19. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente cojinetes que definen un eje de rotación del módulo colector solar, paralelo el eje de rotación a la línea focal.

20. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los carriles son extrudidos y tienen:

un cuerpo hueco alargado;

al menos una característica de formas realizadas sobre un lado del cuerpo y conformadas para aceptar un conector de entramado y para permitir un acoplamiento por deslizamiento limitado del conector de entramado y el carril;

características coincidentes sobre una parte superior e inferior del carril, alineadas las características coincidentes para facilitar el apilado de un conjunto que incorpore el carril con un conjunto similar; y

una pestaña en ángulo para la fijación del carril a un reflector del módulo colector solar, colocada la pestaña en ángulo para disponerse tangente a una curvatura del reflector.

21. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 20,

caracterizado por que los carriles extrudidos comprenden adicionalmente al menos una trama de refuerzo interno.

22. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado por que los carriles extrudidos incluyen una ranura en cola de milano o una ranura con forma de T.

23. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado por que los carriles extrudidos incluyen un saliente en cola de milano o un saliente con forma de T.

24. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los conectores de entramado comprenden:

un cuerpo con forma en general de U que tiene una parte base y dos laterales separados que se extienden desde la parte base, teniendo el cuerpo una longitud; y

al menos una característica de formas sobre la parte base conformada para cooperar con una característica complementaria de otro cuerpo, para realizar formas que permitan un acoplamiento por deslizamiento limitado del conector de entramado a lo largo de otro cuerpo;

en el que los laterales definen al menos un conjunto de orificios para la recepción de la fijación para conectar un elemento estructural al conector de entramado.

25. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado por que la parte base de los conectores de entramado cuenta con al menos un orificio para la recepción de la fijación para fijar el conector de entramado al otro cuerpo.

26. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado por que los conectores de entramado comprenden un saliente o una ranura en cola de milano.

27. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado por que los conectores de entramado comprenden un saliente o una ranura con forma de T.

28. Un método de montaje de un módulo colector solar de concentración, comprendiendo el método:

proporcionar un reflector que tenga una superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación solar incidente sobre una línea focal, teniendo el reflector dos bordes longitudinales paralelos a la línea focal y dos extremos que definen la longitud del reflector, y primeros y segundos carriles, fijado un carril al reflector en cada uno de los bordes longitudinales y extendiéndose sustancialmente en la longitud del reflector;

proporcionar un conjunto de conectores de entramado, comprendiendo los conectores de entramado y carriles formas que permiten un acoplamiento por deslizamiento limitado de los conectores de entramado a lo largo de los carriles; y

acoplamiento de los conectores de entramado con los carriles;

conexión de una pluralidad de elementos de estructura a los conectores de entramado y

tensionado de los elementos de estructura diagonales para rigidizar el módulo colector solar.

29. El método de acuerdo con la reivindicación 28, que comprende además el ajuste del rendimiento óptico del módulo colector solar mediante el ajuste de la tensión en al menos uno de los elementos de estructura diagonales.

30. Un colector solar de concentración que comprende:

al menos dos módulos colectores, comprendiendo cada módulo un reflector que tiene una superficie frontal reflectora conformada para concentrar la radiación solar incidente sobre una línea focal, y teniendo el reflector dos bordes longitudinales paralelos a la línea focal y dos extremos que definen la longitud del reflector; primeros y segundos carriles, fijado un carril al reflector en cada uno de los bordes longitudinales y extendiéndose sustancialmente en la longitud del reflector; un conjunto de conectores de entramado fijados a los carriles, comprendiendo los conectores de entramado y los carriles formas que permiten un acoplamiento por deslizamiento limitado de los conectores de entramado a lo largo de los carriles antes de la fijación de los conectores de entramado a los carriles; una pluralidad de elementos de estructura conectados a los conectores de entramado, que forman una malla estructural que coopera con el reflector para prestar rigidez al módulo colector solar, estando dispuestos al menos algunos de los elementos de estructura en la parte frontal de la superficie frontal reflectora; y cojinetes que definen un eje de rotación del módulo, paralelo a la línea focal;

en el que al menos uno de los conectores de entramado se extiende más allá de un extremo de su módulo respectivo, y el módulo solar de concentración comprende adicionalmente una conexión entre el conector de entramado extendido y un módulo colector adyacente, para transmitir el par entre dos módulos adyacentes.

31. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el soporte del receptor comprende;

una forma de chapa metálica que tiene características para la fijación de la forma de chapa metálica a un elemento estructural del módulo colector solar y características para la fijación de un tubo receptor al soporte del receptor;

en el que el soporte del receptor se conforma para ser rígido en direcciones transversales al eje longitudinal del tubo receptor, y para ser flexible en una dirección paralela al eje longitudinal del tubo receptor.

32. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 31, caracterizado por que el soporte del receptor queda sometido solamente a deformación elástica en la adaptación a la expansión térmica en el módulo colector solar.

33. El módulo colector solar de concentración de acuerdo con la reivindicación 31, caracterizado por que el soporte comprende superficies reflectoras para reducir las pérdidas del extremo desde el módulo colector solar.

34. Una malla estructural, que comprende:

primer y segundo carriles dispuestos paralelos entre sí;

un conjunto de conectores de entramado fijados a los carriles, comprendiendo los conectores de entramado y carriles formas que permiten un acoplamiento por deslizamiento limitado de los conectores de entramado a lo largo de los carriles antes de la fijación de los conectores de entramado a los carriles, en el que las formas comprenden salientes o bien en los conectores de entramado o bien en los carriles, y ranuras complementarias en el otro de o los conectores de entramado o los carriles; y

una pluralidad de elementos de estructura conectados a los conectores de entramado, comprendiendo los elementos de estructura al menos dos elementos de estructura transversales y al menos dos elementos de estructura diagonales.

35. La malla estructural de acuerdo con la reivindicación 34, en la que los salientes y ranuras comprenden salientes y ranuras en cola de milano.

36. La malla estructural de acuerdo con la reivindicación 34, en la que los salientes y ranuras comprenden salientes y ranuras en forma de T.

37. La malla estructural de acuerdo con la reivindicación 34, que comprende

adicionalmente una horquilla en cada extremo de cada elemento de estructura diagonal, 5 fijada cada horquilla a su conector de entramado respectivo usando un pasador.

38. La malla estructural de acuerdo con la reivindicación 34, en la que la longitud efectiva de cada elemento de estructura diagonal es ajustable.

39. La malla estructural de acuerdo con la reivindicación 34, en la que los elementos de estructura comprenden entramados de extremo, un entramado de extremo en cada extremo

de la malla estructural conectado entre los conectores de entramado de extremo respectivos.