Concentrador de energía solar con doble reflexión que comprende al menos:

- un espejo primario parabólico (1) que envía a su propio punto focal f{sub,1}, todos los rayos que llegan del sol a su superficie,

- un espejo secundario hiperbólico (2) enfrentado con el espejo primario parabólico, que intercepta los rayos del sol reflejados por el espejo primario y los reconduce al foco efectivo f situado, entre el espejo primario (1) y el secundario (2).

- un receptor o captador de calor o de energía solar (3) para su transformación en energía eléctrica situado en el centro de la estructura del espejo primario parabólico, de manera que se mueva solidario a él

Concentrador de energía solar.

Objeto de la invención

La invención está enmarcada en el campo de la captación de Energía Solar, y el objeto de la invención es concentrarla en un punto de captación, por medio de una doble reflexión, para mejorar los rendimientos de las instalaciones y abaratar los costes.

Antecedentes

Las energías renovables son muchas y variadas y las técnicas desarrolladas para su aprovechamiento progresan cada día.

En la actualidad los concentradores solares permiten concentrar los rayos del sol en un punto para su aprovechamiento y transformación en energía eléctrica o térmica.

Los concentradores solares conocidos y mas utilizados hasta la fecha consisten en espejos parabólicos alineados, que permiten concentrar la radiación solar en un punto (foco) de cada espejo, de tal manera que un conducto, con líquido en su interior, pasa por todos los focos de cada uno de los espejos, para la obtención de la energía térmica, aumentándose considerablemente la temperatura en el conducto, obteniéndose así energía térmica que puede ser utilizada para su transformación en energía eléctrica.

Existe también lo que se conoce como "Disco Parabólico" ó "Plato Solar", consistente en un solo espejo parabólico, concentrando los rayos solares en un punto determinado o captador, que suele estar en frente del espejo parabólico, sujeto mediante una estructura, y que habitualmente es un motor tipo Stirling. Los problemas que ofrece este sistema son, uno el económico, dada la dificultad que supone construir una estructura que permita estabilizar el motor Stirling tan lejos de la parábola de espejo, teniendo en cuenta que todo el sistema está a la intemperie, y otro problema de éste sistema supone la desfocalización de los rayos solares, en el punto de recepción, es decir, el punto en el que se sitúa el motor Stirling, pues cualquier condición climatológica adversa, como el viento, puede mover el captador ligeramente y una inadecuada colocación supondrá importantes pérdidas de rendimiento.

Por otro lado, los concentradores solares con espejos planos, no son capaces de optimizar y aprovechar toda la radiación solar posible, concentrándola en un solo punto, como lo hacen los espejos parabólicos.

Descripción de la invención

La presente invención ofrece una solución novedosa a los problemas anteriormente mencionados, para el máximo aprovechamiento de la radiación solar y su transformación en energía eléctrica.

El concentrador de la invención comprende dos espejos curvos, uno parabólico y otro hiperbólico, enfrentados entre sí y orientados hacia los rayos del sol para la obtención de una doble reflexión, situándose el captador de energía solar fijo y solidario al centro de la estructura del espejo curvo, lo que aporta sencillez a la construcción, fiabilidad de concentración y estabilidad estructural.

El primer espejo tiene plato solar con una curvatura parabólica y a él le llegan los rayos solares perpendicularmente y los concentra en el segundo espejo, situado en frente y cuyo plato solar tiene una curvatura hiperbólica, que a su vez concentra los rayos en el centro de la parábola inicial, donde se instala un captador, que transforma la energía solar en energía eléctrica. El captador de energía solar, preferentemente un motor Stirling, se sitúa en el centro de la estructura del espejo primario con forma parabólica, y se mueve solidario con el movimiento de dicho espejo.

Las ventajas de la presente invención son:

- mejor enfoque de los rayos del sol, debido a que el conjunto se desplaza como una estructura estable de forma solidaria y a que la concentración de radiación se lleva al centro del espejo primario (la parábola) sobre un punto (el captador), y se produce en dos etapas,

- regular la aproximación o alejamiento del foco efectivo (f), gracias a la posición del motor Stirling, y así conseguir una mayor o menor concentración de calor en el receptor, según las necesidades.

- mejor evacuación de la energía obtenida, desde el captador, gracias al buen posicionamiento del captador en el centro de la parábola,

-al simplificar la estructura, el costo se reduce considerablemente, dando lugar a una estructura mucho más estable y fiable, a un menor precio.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.

La Figura 1 muestra un esquema del espejo primario parabólico y las características que lo definen

La Figura 2 muestra un esquema del espejo secundario hiperbólico y las características que lo definen

La Figura 3 muestra los dos espejos primario y secundario y la distancia focal del espejo primario f₁

La Figura 4 muestra un esquema donde se representan los dos espejos primario y secundario y la distancia focal resultante f.

En dicha figura las referencias representadas corresponden a:

1.- Espejo primario parabólico

2.- Espejo secundario hiperbólico

3.- Receptor o captador de calor

Descripción de una realización preferida de la invención

El concentrador de la invención comprende dos espejos uno primario parabólico (1) y otro secundario hiperbólico (2) y un receptor o captador de calor o de energía solar (3) para su transformación en energía eléctrica, como por ejemplo un motor Stirling que es un motor conocido cuya característica principal es que necesita solamente una fuente de calor externa al cilindro de dicho motor, para la generación de energía.

Los dos espejos se sitúan, tal y como se representa en la figura 4, de tal manera que el espejo primario parabólico (1) envíe todos los rayos que llegan del Sol a su superficie, a su propio punto focal f₁ situado detrás del espejo secundario (2), siendo éstos interceptados por el espejo secundario (2), que se encuentra en su camino, y reconducidos al foco efectivo f situado un metro antes del espejo primario (1), entre éste y el secundario (2).

El procedimiento de diseño del concentrador de energía solar de la invención, comprende las etapas de

Se ha considerado la colocación del foco f a un metro del espejo primario y entre los dos dada la hipótesis de utilización de motor tipo Stirling, como la mejor posición para que a la hora de colocar el motor, en función de la concentración de radiación que se requiera, éste se pueda colocar más adelante o atrás en torno al plano y de este modo no variar mucho el momento par generado por el peso del motor.

El desarrollo técnico o cálculo de la óptica del sistema de espejos que explica el funcionamiento del sistema de la invención, se desarrolla a continuación, incluyendo un ejemplo con unas dimensiones posibles.

A) Cálculo de las ecuaciones de los dos espejos primario parabólico (1) y secundario hiperbólico (2) y su posición respectiva

La distancia promedio de nuestro planeta al Sol es de 149 millones de Km. aproximadamente, por lo que podemos considerar al "Astro Rey" como una fuente lumínica lo suficientemente lejana como para que la luz llegue colimada a nuestros instrumentos, es decir, con los rayos paralelos entre sí. Este punto es importante a la hora de elegir la forma que debe tener una superficie reflectante con la que se pretende focalizar la luz o, lo que es lo mismo, hacerla converger sobre un punto o una región. La única superficie cónica capaz...

1. Concentrador de energía solar caracterizado por comprender al menos:

2. Concentrador solar según reivindicación 1 caracterizada porque el captador es un motor Stirling (3).

3. Concentrador solar según reivindicación 1 caracterizada porque los espejos primario (1) y secundario (2) se sitúan de tal manera que el foco f se sitúa un metro antes del espejo primario.