Se describe una central concentradora de energía solar térmica,

mejorada, para un aprovechamiento incrementado calor de la radiación solar, en la que interviene una combinación de lente concentradora de Fresnel junto con espejos parabólicos concentradores de la radiación sobre el dispositivo colector. Las mejoras propuestas afectan a la colocación de los espejos en posiciones inferiores a ambos lados de la posición de la lente, junto con el diseño de una cuna oscilante como dispositivo de seguimiento, soportada por un bastidor de sustentación, y susceptible de moverse a través de un recorrido angular cercano a los 180°, empujada por un brazo pivotante que está accionado desde el exterior por un vástago extensible telescópicamente a incrementos impulsionales por períodos de tiempo programados. Los espejos consisten en láminas metálicas flexibles de espesor reducido, y están sustentados por introducción de sus extremos en hendiduras practicadas en perfiles de soporte, que les transfieren la curvatura deseada, además de elementos adicionales de sujeción y de forzamiento para verificar la trayectoria definida por las hendiduras

Nueva central concentradora de energía solar térmica de media temperatura, mejorada.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una nueva central concentradora de energía solar térmica de media temperatura, mejorada, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención propone el desarrollo de una central concentradora de energía solar térmica concebida de tal manera que facilita una optimización en el aprovechamiento de la energía incidente, con el consiguiente incremento del rendimiento térmico del conjunto, a cuyo efecto se ha combinado una cuidada selección de los diversos componentes que la integran junto con un diseño simplificado de tales elementos y la provisión de un sistema de seguimiento solar simple y seguro, que actúa sobre una estructura de cuna en balancín por incrementos controlados de un brazo extensor a intervalos de tiempo previamente programados.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido dentro del sector industrial dedicado a las energías alternativas, y en especial al sector dedicado a la fabricación y/o instalación de centrales para aprovechamiento de la energía solar.

Antecedentes y sumario de la invención

Es conocido por todos en general la creciente necesidad de incrementar el uso de las energías alternativas con vistas a una sustitución paulatina de la utilización de los recursos naturales, cada día más reducidos como consecuencia del consumo que se hace de los mismos, tanto por parte de los países industrializados como por aquellos otros en vías de desarrollo y que día a día van incrementando su capacidad productiva. Las reservas de petróleo y de otros recursos energéticos fósiles, ven cada día más reducidas sus existencias, previéndose para algunos de ellos una posibilidad de agotamiento que según algunas estimaciones, puede llegar a producirse en sólo una cincuentena de años o incluso menos. Es por ello que se hace necesario desarrollar otras fuentes alternativas de energía, más duraderas y menos contaminantes, que ayuden a paliar al menos en parte las necesidades de consumo, y cuyo desarrollo progresivo permita prever una sustitución completa o casi completa de las fuentes naturales tras un número de años. En este sentido, el sol constituye una fuente de energía inagotable, de aprovechamiento limpio y exenta de otras consecuencias colaterales, y que junto con la energía eólica, la derivada de la biomasa y algunas otras que están siendo objeto de un intensivo estudio, permitirá algún día paliar las diversas necesidades energéticas.

Como se sabe, de entre todas estas fuentes de energía alternativas, la que muestra una capacidad de aprovechamiento más inmediato es la energía solar. Dependiendo del número de horas de sol que estadísticamente incidan sobre una zona concreta, se pueden diseñar sistemas de aprovechamiento que permitan obtener una cierta cantidad de energía, ya sea como fuente única o ya sea como ayuda a otras fuentes de suministro tradicionales. Se han desarrollado múltiples dispositivos para aprovechamiento de la energía solar, tanto desde el punto de vista térmico como desde el punto de vista de su transformación en energía eléctrica mediante la utilización de paneles de células solares. El inconveniente que presentan todavía este tipo de instalaciones es, aparte de un coste aún elevado, la utilización de una superficie de captación considerable. Por lo tanto, existe una necesidad en el estado actual de la técnica, consistente en una optimización de los dispositivos y medios de captación y aprovechamiento de la energía del sol, que permita mejorar el rendimiento de la instalación, con vistas a una simplificación de la misma y a una reducción consiguiente de los costes.

Ya se conocen algunos documentos en los que se proponen determinadas soluciones para aumentar el grado de aprovechamiento de la energía solar, incidente sobre el dispositivo colector por el que circula el fluido caloportador. En este sentido, podría citarse el documento US-4-238.246, en el que se utiliza una lente de Fresnel como elemento concentrador de radiación sobre el colector, flanqueada por dos conjuntos transparentes, multi-divididos, que junto con espejos situados envolviendo al colector, aprovechan también la radiación solar que pasa a través de dichos conjuntos a ambos lados de la lente de Fresnel, y la concentran en el colector.

El documento US-6.384.320 se refiere a un concentrador compuesto para un sistema de generación de energía eléctrica a partir de la radiación solar, en el que se utilizan concentradores parabólicos montados bajo una lente de Fresnel, para lograr una concentración de luz solar que evalúa entre cinco y diez veces el nivel normal.

Tomando en consideración cuanto antecede, la presente invención se ha propuesto como objetivo principal el desa- rrollo de una nueva central concentradora de energía solar, sustancialmente mejorada con respecto a las instalaciones existentes, y destinada a un aprovechamiento térmico incrementado de la radiación solar recibida. Este objetivo ha sido plenamente alcanzado mediante la nueva central concentradora de energía solar térmica que constituye el objeto de la invención, cuyas características principales están recogidas en la porción caracterizadora de la reivindicación 1 anexa.

Uno de los aspectos diferenciales principales de la realización de la presente invención respecto a otras realizaciones de la técnica anterior de semejante propósito, radica en el hecho de que en la presente realización los espejos parabólicos incluidos no sólo optimizan la concentración de luz producida por la lente, sino que se encuentran encaminados a ampliar la zona de colección de luz, aportando no únicamente el área de concentración definida por la lente si no que, adicionalmente, se incrementa el área de colección de luz sobre el tubo colector por lo menos en un factor 3 como consecuencia de los espejos parabólicos concentradores. De este modo, la ganancia producida en el incremento de temperatura es claramente superior a la producida en los documentos mencionados de la técnica anterior.

De acuerdo con la invención, la central mejorada que se propone incide sobre aspectos importantes asociados tanto a una elección apropiada de componentes, como a una serie de modificaciones en los sistemas de captación y de seguimiento, que permiten mejorar la capacidad de concentración de los rayos incidentes sobre el elemento colector, así como simplificar los elementos estructurales del conjunto de soporte y de los dispositivos que lo orientan en su posicionamiento respecto a la trayectoria del sol, con el fin de obtener una perpendicularidad más perfecta entre los rayos incidentes y los sistemas concentradores, consiguiéndose de esta forma un incremento del rendimiento energético. El dispositivo de posicionamiento de la estructura de soporte, ha sido igualmente simplificado, con la consiguiente reducción de costes y de labores de mantenimiento. El control del conjunto se realiza con un software de aplicación que permite una programación fácil, cómoda y rápida de los períodos de tiempo que el conjunto ha de estar operativo.

Como se comprenderá, una combinación adecuada de todas estas características mencionadas, hacen que la central concentradora de energía mejorada propuesta por la invención, resulte particularmente apropiada e idónea para su utilización en el aprovechamiento térmico de la energía solar incidente, con claras ventajas respecto a las instalaciones del estado actual de la técnica.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención, se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de una forma preferida de realización, dada únicamente a título de ejemplo ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 muestra un esquema de funcionamiento en el que se basan las mejoras de la presente invención;

La Figura 2 ilustra una representación esquemática de un ejemplo de realización con aprovechamiento de las enseñanzas derivadas del esquema de la Figura 1;

La Figura 3 muestra una ilustración de una secuencia funcional del dispositivo de soporte del conjunto operativo, o seguidor de posicionamiento variable;

La Figura 4 es una vista esquemática de una estructura de cuna de soporte para el dispositivo seguidor...

1. Nueva central concentradora de energía solar térmica de media temperatura, mejorada, de rendimiento sustancialmente incrementado respecto a las convencionales, para el aprovechamiento de la energía térmica contenida en la radiación solar, mediante el calentamiento de un fluido caloportador contenido en el circuito primario de un dispositivo colector (2) y su cesión al fluido contenido en un circuito secundario de aprovechamiento externo, con la utilización de un dispositivo intercambiador de calor, en cuya función de recepción y concentración de la radiación solar sobre el colector interviene una lente de Fresnel (1) junto con uno o más espejos curvos cóncavos (3), en particular espejos de configuración parabólica, caracterizada porque la mencionada lente de Fresnel (1) ocupa una zona posicionada directamente sobre el dispositivo colector (2), mientras que los espejos parabólicos (3) están situados en posiciones inferiores a la de dicho colector (2), separados de éste por una distancia equivalente a la distancia focal de dichos espejos, siendo las ubicaciones de estos últimos tales que se enfrentan a las zonas superficiales existentes a cada lado de la posición ocupada por dicha lente de Fresnel (1); porque incorpora un conjunto seguidor solar que está formado por una cuna (8), montada a modo de balancín oscilante en una estructura de bastidor de sustentación (6), mostrando dicha cuna (8) un marco superior en el que se acopla la lente concentradora (1), siendo dicha cuna susceptible de giro pivotante en torno a un eje (E) al estar soportada por su extremo distal en un montante (6b) del bastidor de sustentación, y estando unida a un brazo giratorio (7) que por la parte exterior está vinculado, por medio de un dispositivo de rótula, al extremo de un vástago telescópico (5) empujado mediante incrementos impulsionales por medio de un motor paso a paso a intervalos de tiempo programados, siendo el mencionado brazo (7) susceptible de giro entre posiciones extremas separadas por una distancia angular cercana a los 180º; y porque los mencionados espejos curvos (3) están sujetos por sus extremos respectivos por medio de perfiles (9) vinculados a la mencionada cuna oscilante (8).

2. Nueva central concentradora según la reivindicación 1, caracterizada porque los mencionados espejos (3) consisten en láminas de material flexible con superficie especular, de espesor reducido, tal como de aluminio o similar.

3. Nueva central concentradora según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque los soportes (9) consisten preferentemente en elementos tubulares de sección cuadrangular, con una hendidura (9a) desarrollada longitudinalmente a lo largo de una de las caras con la curvatura precisa que se ha de transferir a los elementos de espejo (3), cuando éstos estén soportados por los mencionados perfiles.

4. Nueva central concentradora según la reivindicación 3, caracterizada porque incluye opcionalmente elementos de refuerzo a modo de "costillas" que ayudan a definir la curvatura deseada para los espejos (3) en caso de que la longitud y el reducido espesor de los citados espejos (3) concentradores impidan que el perfil (9) con su hendidura (9a) longitudinal sean suficientes para la obtención de dicha curvatura a lo largo de la longitud del espejo.