MODULO COLECTOR PARA LA GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA Y TERMICA.

El invento trata de un módulo colector solar provisto de al menos un absorbedor anular (5,

3) con celdas solares refrigeradas, de un espejo (1) y de un bastidor portante (4), caracterizado porque el espejo (1) conduce las irradiaciones hacia el absorbedor anular (5) con celdas solares, entrecruzándose el cono de radiación, desde el cual se reenvía la radiación del espejo no absorbida hacia un absorbedor central (3)

Módulo colector para la generación de energía eléctrica y térmica.

El presente invento trata de un módulo colector solar acoplado a un mecanismo de orientación de dos ejes. Los colectores están compuestos respectivamente de las unidades básicas, espejo, absorbedor y bastidor portante con dispositivo que sujeta el colector.

Colectores de la misma familia están descritos detalladamente en la solicitud de registro de patente con el número de referencia WO 2005/003644A (SCRUBEI MARIO). Según el modelo de colector, la superficie absorbente está cubierta parcialmente ya sea con una superficie selectiva térmica o parcialmente de manera adicional con celdas solares. Las celdas solares son irradiadas por los espejos con elevada intensidad de radiación y refrigeradas mediante un intercambiador de calor por el que atraviesa un líquido.

Otro posible modelo está descrito en la patente US 5882434A (HORNE ET AL). En este caso se conduce la radiación mediante un espejo semejante a una parábola hacia un absorbedor anular predispuesto con celdas solares. El absorbedor está equipado con un sistema refrigerante atravesado por un líquido con la función de filtrar la radiación y de concentrar adicionalmente la radiación hacia las celdas solares.

Otro modelo está descrito en la solicitud de patente DE 19814617 A1 (UHRIG, WERNER). En este caso, el absorbedor representa un módulo de celdas solar irradiado en la cara posterior y refrigerado por aire, el cual está antepuesto a un sistema de espejos con uno y dos desvíos.

Otro modelo está descrito en la solicitud de patente DE 43 23 103 A1 (GEBHARDT KARIN). En este caso están previstos en una variante de colector, dos espejos para irradiar un absorbedor en forma de placas, un cono predispuesto para la irradiación de la cara orientada al sol y un espejo en forma de parábola dispuesto hacia atrás para irradiar la cara posterior.

En el caso ideal se aprovecha no sólo la energía eléctrica, sino también la energía de calor que se produce. De manera natural se refleja en los paneles solares aproximadamente 50% de la radiación producida. Para conseguir un buen aprovechamiento térmico en el caso de colectores con un elevado porcentaje de celdas solares se debería conducir a otra superficie absorbente la radiación reflejada de las celdas solares. La decisión sobre si se deben emplear colectores térmicos con elevadas temperaturas según el punto fuerte o colectores de celdas solares con aprovechamiento híbrido es con frecuencia difícil y depende fundamentalmente del futuro desarrollo en el sector solar.

La tarea fundamental del presente invento consiste en prever colectores híbridos con aprovechamiento de la radiación reflejada de las celdas solares para la generación adicional de calor y electricidad. Además, se debe ofrecer la posibilidad de poder reequipar fácilmente de manera modular, colectores térmicos para convertirlos en colectores híbridos.

Esto se consigue según el invento conduciendo la radiación reflejada sobre un absorbedor anular con celdas solares refrigeradas, entrecruzándose el cono de radiación. La radiación no absorbida reflejada en estas celdas solares es conducida a otro absorbedor situado en el centro.

Se consigue un tipo de construcción modular estando constructivamente separados el absorbedor anular, compuesto por celdas solares y un cuerpo refrigerante, y el absorbedor dispuesto en el centro (absorbedor central).

De manera ideal están conectados en serie hidráulicamente el absorbedor anular y el absorbedor central, siendo conducido el reflujo refrigerado al segmento superior del absorbedor anular. A fin de mantener en lo posible baja la temperatura refrigerante hacia las celdas solares el absorbedor anular está térmicamente separado del absorbedor central esencialmente más caliente. Para logra esto se presta disponer en el medio un anillo de material sintético con baja capacidad de conducción térmica. De modo ideal, el absorbedor central está construido como calota externa, de modo que se puede capturar un elevado porcentaje de radiación reflejante. Debido a la especial geometría del espejo con el cono de radiación que se entrecruza según el invento no se produce ninguna proyección de sombra hacia los paneles solares. Una ventaja adicional es que el extremo final de espejo, siendo la altura de espejo la misma, se mueve hacia el exterior, de modo que el cono de espejo se torna algo más plano, originando de este modo que llegue más radiación difusa a los absorbedores. Para captar radiación difusa adicional y mantener reducidas las pérdidas por errores de orientación se mueve hacia el exterior el extremo inicial de espejo. De manera ideal se acondiciona el espacio libre con celdas solares sin dispositivo refrigerante. Otro acondicionamiento del absorbedor central con celdas solares es imaginable para el caso en que se empleen celdas solares especiales, que pueden acoger el espectro de radiación reflejado. En este caso está en primer plano la generación de energía eléctrica, eventualmente no se aprovecha la energía térmica, más bien se la debe considerar como gasto refrigerante neto. Según el invento, con sólo no considerar el absorbedor anular se puede producir un tipo de colector totalmente nuevo principalmente para el uso térmico, empleando piezas constructivas idénticas. En este caso el absorbedor central se desplaza hacia arriba y se emplaza directamente en el cono de radiación del cono de espejo. En el caso de requerimientos de temperatura más elevados se presta cubrir el absorbedor central con una cúpula de cristal. Según el requerimiento de temperatura se puede evacuar el recinto interno o llenarlo con vidrio fino. Esto es válido tanto para el colector térmico como para el colector híbrido.

Otras características y detalles del presente invento resultan de la siguiente descripción de figuras:

La figura 1 muestra una representación de un hidrocolector seccionado. El absorbedor 5 compuesto por cuerpo refrigerante 5_2 y módulo solar 5_1 es irradiado por un cono de espejo 1. Un porcentaje de la radiación se absorbe en un absorbedor anular con celdas solares refrigeradas, el porcentaje restante es conducido al absorbedor central 3. El módulo solar está extendido sobre el cuerpo refrigerante 5_2 hacia el exterior y se conecta en el extremo a una junta de goma 8. El espejo 1 está alojado con movilidad a través de uno o varios bulones 2_1, los cuales están sujetos en el absorbedor anular 5. De este modo no están sometidos a ninguna tensión debida a dilataciones térmicas. Tanto el absorbedor anular 5 como el absorbedor central 3 están montados sobre un bastidor portante 4. El bastidor portante 4 tiene la tarea de separar térmicamente los absorbedores 2,3 y de garantizar la conexión para el dispositivo de orientación. En el caso mostrado aquí, el bastidor portante 4 está subdividido en las subunidades bastidor portante 4_3, anillo de material sintético 4_2 y calota interna 4_1. Es imaginable emplear una única unidad 4 de material sintético al mismo tiempo con función portante y de aislamiento. La figura 2 muestra una representación en sección de un colector térmico no fatigado. Entre espejo y absorbedor está previsto un anillo solar 6 plano, sin dispositivo refrigerante. El espejo 1 está alojado de manera movible sobre tres o varios bulones, los cuales están fijados sobre el bastidor portante 4. El absorbedor 3 está cubierto por una cúpula de cristal 7. En el caso de temperaturas de proceso elevadas, el absorbedor puede estar aislado térmicamente por vacío en el interior de la cúpula de cristal. Para poder retener durante un prolongado periodo de tiempo el vacío, se deben considerar juntas correspondientes 9, 10 y un bastidor portante 4 antidifusión.

En todas las características representadas esquemáticamente en las figuras se debe tener en cuenta que los componentes individuales pueden estar fabricados en todas la diversas variantes y materiales.

1. El invento trata de un módulo colector solar provisto de al menos un absorbedor anular (5,3) con celdas solares refrigeradas, de un espejo (1) y de un bastidor portante (4), caracterizado porque el espejo (1) conduce las irradiaciones hacia el absorbedor anular (5) con celdas solares, entrecruzándose el cono de radiación, desde el cual se reenvía la radiación del espejo no absorbida hacia un absorbedor central (3).

2. Módulo colector según la reivindicación 1, caracterizado porque el absorbedor anular (5) con celdas solares refrigeradas y el absorbedor central (3) están separados constructivamente.

3. Módulo colector según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el absorbedor central (3) está fabricado como calota externa.

4. Módulo colector según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el espejo (1) está compuesto por segmentos individuales.

5. Módulo colector según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la superficie absorbente del absorbedor central (3) está cubierta parcialmente de manera térmica selectiva y parcialmente provista de celdas solares.

6. Módulo colector según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el absorbedor anular (5) está subdividido en las subunidades módulo solar (5_1) y cuerpo refrigerante (5_2), estando el módulo solar (5_1) fabricado por encima del cuerpo refrigerante hacia fuera, en forma de cono plano y conectando al espejo (1) mediante una junta (8).

7. Módulo colector según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el espejo (1) está alojado sobre tres o varios bulones, los cuales están fijados, ya sea sobre el cuerpo refrigerante (5_2) o sobre el bastidor portante (4).

8. Módulo colector según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el absorbedor anular (5) y el absorbedor central (3) están conectados en serie hidráulicamente, siendo conducido el reflujo refrigerado hacia el segmento superior del absorbedor anular (5).

9. Módulo colector según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el absorbedor central (3) está cubierto por una cúpula de cristal (7), la cual es retenida mediante una junta de goma (10) y sellada simultáneamente contra impurezas.

10. Módulo colector según la reivindicación 9, caracterizado porque adicionalmente a la junta de goma (10) está prevista otra junta (9) para impedir la difusión de gas.

11. Módulo colector según una de las reivindicaciones 1 a 10, siendo el absorbedor central (3) un absorbedor térmico (3).

12. Módulo colector según una de las reivindicaciones 1 a 10, estando el absorbedor central (3) provisto de celdas solares.