Sistema de captación de energía solar térmica.

El sistema de captación de energía solar térmica de la invención comprende un tubo colector,

al menos una superficie reflectante dispuesta alrededor del tubo colector para reflejar la radiación solar hacia dicho tubo colector, pudiendo girar dicho espejo alrededor del eje de dicho tubo, y se caracteriza por el hecho de que el colector comprende dos materiales, siendo un primer material de resistencia mecánica sensiblemente mayor que un segundo material, y por el hecho de que dicho segundo material tiene una conductividad térmica sensiblemente mayor que dicho primer material.

Esta estructura de colector contribuye a la simplicidad del conjunto puesto que permite que el propio colector pueda tener una función estructural además de la función de transmisión de la radiación al fluido caloportador

Sistema de captación de energía solar térmica.

La presente invención de refiere a un sistema de captación de energía solar térmica de diseño compacto y que aprovecha de manera óptima la radiación solar.

Antecedentes de la invención

Son conocidos los sistemas de captación de energía solar que reflejan la radiación recogida concentrándola en un colector de tubo, que transforma la radiación en calor cediéndola a un fluido caloportador que circula por su interior, siendo este fluido un medio de transferencia de calor que es conducido mediante canalizaciones a otro lugar donde es aprovechado.

Habitualmente, estos sistemas de captación de energía solar disponen de sistemas de seguimiento del sol que consisten en accionamientos que permiten inclinar el tubo colector y girar unas superficies reflectantes dispuestas a su alrededor, lográndose así una orientación óptima del conjunto y por lo tanto un aprovechamiento óptimo de la radiación.

Un ejemplo de un sistema de este tipo se describe en la patente US-4245616, en la cual se describe un sistema de captación solar montado en una base, que comprende:

Con esta disposición, el banco de reflectores puede orientarse para cualquier posición del cielo de forma que los rayos del sol inciden perpendicularmente respecto al tubo colector y de tal manera que quedan en el plano de simetría del banco de reflectores.

Luego, este sistema que es capaz, teóricamente, de aprovechar al máximo la radiación, para una superficie de reflexión determinada necesita una estructura determinada.

Concretamente, las superficies reflectoras deben poder girar entorno al tubo colector, y para ello deben estar soportadas por algún tipo de estructura giratoria, la cual a su vez, debe apoyarse sobre otra estructura para girar. Las soluciones del estado de la técnica más habituales son:

Las últimas dos soluciones son preferibles desde el punto de vista estructural, puesto que resulta un conjunto más compacto en el que el tubo colector tiene dos funciones.

Sin embargo, estas presenta un inconveniente que limita su aplicación óptima.

Concretamente, el tubo colector debe presentar unas buenas características de conductividad térmica, las cuales, en los materiales disponibles comercialmente en el campo de la energía solar térmica, no se presentan simultáneamente con las propiedades de resistencia mecánica, como es el caso del acero, que tiene una buena resistencia mecánica, pero cuyas propiedades de conductividad térmica no permiten un aprovechamiento óptimo del calor. Como este último es el criterio principal en la concepción de sistemas de captación, la solución práctica escogida es que se simplifica la estructura de soporte de las superficies reflectantes.

Esta solución, a su vez, limita las dimensiones del sistema y la complejidad de la estructura de soporte de las superficies reflectoras o bien obliga a apoyar esta sobre una tercera estructura.

Teniendo en cuenta la creciente importancia de las energías renovables, es evidente la necesidad de disponer de un sistema de captación de energía solar compacto, que optimice el aprovechamiento de la radiación recibida y que sea lo más sencillo y versátil desde el punto de vista estructural.

Descripción de la invención

Con el sistema de captación de energía térmica de la invención se resuelven los inconvenientes mencionados, presentando otras ventajas y características que se describirán a continuación.

El sistema de captación de energía solar térmica de la invención comprende un tubo colector, al menos una superficie reflectante dispuesta alrededor del tubo colector para reflejar la radiación solar hacia dicho tubo colector, pudiendo girar dicho espejo alrededor del eje de dicho tubo, y se caracteriza por el hecho de que el colector comprende dos materiales, siendo un primer material de resistencia mecánica sensiblemente mayor que un segundo material, y por el hecho de que dicho segundo material tiene una conductividad térmica sensiblemente mayor que dicho primer material.

Esta estructura de colector contribuye a la simplicidad del conjunto puesto que permite que el propio colector pueda tener una función estructural además de la función de transmisión de la radiación al fluido caloportador, concretamente, proporcionando a la primera estructura un eje de soporte de rotación. Para que un tubo colector hecho de un solo material pudiese realizar ambas funciones sería necesario que este material tuviese tanto buenas propiedades de resistencia mecánica como de transmisión de calor. Sin embargo, los materiales más comúnmente empleados en el sector no reúnen esta condición, como es el caso del acero, que tiene una alta resistencia pero que no es buen transmisor del calor, y del cobre, buen transmisor del calor, pero con baja resistencia mecánica.

La invención resuelve el problema proporcionando un colector fabricado con dos materiales, uno con alta resistencia mecánica y otro con buenas propiedades de transmisión de calor, dispuestos de manera que el material de alta resistencia mecánica constituye una estructura sobre la cual se fija el material conductor de calor, que lo recubre total o parcialmente y que esta en contacto con unos apéndices o extensiones dispuestos cruzados con la dirección de flujo del fluido caloportador.

Otra ventaja que se deriva de esta estructura es que, al simplificarse la estructura, se permite al equipo funcionar sin que en momento alguno el equipo produzca sombras sobre si mismo.

Preferentemente, en el sistema de captación de la invención dicho segundo material está dispuesto a modo de recubrimiento superficial externo cubriéndolo total o parcialmente y dicho recubrimiento superficial está en contacto, a través de unas aberturas practicadas en dicho primer material, con unos apéndices que emergen de la superficie interna del colector hacia el interior esencialmente en dirección radial.

Preferentemente, el sistema de captación de la invención comprende medios para variar la inclinación de dicho tubo colector.

Con los dos movimientos relativos descritos, a saber, el movimiento de inclinación del tubo colector, y el de rotación de los espejos alrededor del tubo, se permite que la radiación solar incida según una dirección perpendicular al tubo colector y que los espejos estén orientados durante todo el día de forma óptima de forma que cada uno de ellos refleje la radiación hacia el tubo colector.

Esta posibilidad es de importancia esencial para rentabilizar la inversión en equipos de captación de energía solar térmica, puesto que se aprovecha la máxima energía solar utilizando una mínima superficie de suelo.

Preferentemente, dicha superficie reflectante es plana y rectangular, siendo la longitud de su lado mayor sustancialmente igual a la del tubo colector, y estando dispuesta paralelo al eje del tubo colector.

Así, la invención ofrece la posibilidad de no tener que recurrir a espejos o superficies reflectoras de formas complejas, cuyo proceso de fabricación incrementa considerablemente los costes de fabricación, y por lo tanto, permite optimizar los costes de fabricación.

Por otro lado, el hecho de que la superficie de reflexión se distribuya en una pluralidad de superficies reflectantes ofrece otras ventajas como son,

- asegurar un mantenimiento menos costoso,...

1. Sistema de captación de energía solar térmica, que comprende un tubo colector (1), al menos una superficie (2) para reflejar la radiación solar hacia dicho tubo colector (1) dispuesto alrededor del tubo colector (1), pudiendo girar dicha superficie (2) alrededor del eje (3) de dicho tubo, caracterizado por el hecho de que el colector comprende dos materiales, siendo un primer material (4) de resistencia mecánica sensiblemente mayor que un segundo material (5), y por el hecho de que dicho segundo material (5) tiene una conductividad térmica sensiblemente mayor que dicho primer material (4).

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho segundo material (5) está dispuesto a modo de recubrimiento superficial externo y por el hecho de que dicho recubrimiento superficial está en contacto, a través de unas aberturas (6) practicadas en dicho primer material (4), con unos apéndices (7) que emergen de la superficie interna (8) del colector (1) hacia el interior en dirección sustancialmente radial.

3. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende medios (9) para variar la inclinación (10) de dicho tubo colector (1).

4. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha superficie (2) es plana y rectangular, siendo la longitud de su lado mayor sustancialmente igual a la del tubo colector (1), y estando dispuesto paralelo al eje del tubo colector (1).

5. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha superficie (2) es cóncava y rectangular, siendo la longitud de su lado mayor sustancialmente igual a la del tubo colector (1), y estando dispuesta paralelo al eje (3) del tubo colector (1).

6. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicha al menos una superficie (2) es de forma prismática y de sección transversal parabólica cuyo foco está situado sustancialmente en el tubo colector (1).

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicha al menos una superficie (2) está montada en una primera estructura (11) que puede girar alrededor del tubo colector (1).

8. Sistema según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicha al menos una superficie (2) está montada en rotación sobre dicha primera estructura según un eje paralelo al eje (3) del tubo colector (1).

9. Sistema según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que dicha primera estructura (11) comprende una pluralidad de arcos (12) y una pluralidad de barras (13) o tubos acoplados a dichos arcos (12) por su lado interior de modo que el conjunto de dichos arcos (12) y dichas barras (13) tienen una configuración sustancialmente semicilíndrica.

10. Sistema según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que comprende al menos un panel de células fotovoltaicas (14) situado en un plano paralelo al eje del tubo colector (1), rodeando dicho al menos un panel (14) dicha primera estructura (11).

11. Sistema según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que los medios (9) para variar la inclinación del tubo colector (1) comprenden una segunda estructura (15) solidaria del tubo colector (1), y una tercera estructura (16) dotada de medios de fijación al suelo, estando dicha segunda estructura (15) y dicha tercera estructura (16) articuladas mediante una articulación axial (17) esencialmente horizontal.

12. Sistema según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que el tubo colector tiene una entrada (18) y una salida (19) conectadas mediante tubos (20, 21) a un tubo (22) dispuesto con su eje (23) coincidente con el de dicha articulación axial (17).

13. Sistema según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que dicho tubo (22) con su eje (23) coincidente con el de dicha articulación axial (17) comprende medios de conexión (24, 25) en sus extremos para su conexión con tubos fijados a dicha tercera estructura (16), de manera que dicha conexión permite la rotación de dicho tubo (22) con respecto a dichos tubos fijados a dicha tercera estructura (16).

14. Sistema según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que comprende un elemento reflectante (26) dispuesto paralelo al tubo colector (1) y ligeramente separado de dicho tubo colector (1), estando dicho elemento reflectante (26) fijado a dicha primera estructura (11), y siendo la superficie (27) de dicho elemento reflectante (26) enfrentada al tubo colector esencialmente cóncova.