Colector concentrador solar que comprende una pluralidad de elementos reflectores solares individuales que tienen movimiento de giro vertical independiente y que están soportados en una estructura que comprende al menos un eje vertical giratorio y una pluralidad de ejes horizontales,

está caracterizado porque cada elemento reflector solar individual refleja los rayos solares sobre un elemento absorbedor de la energía solar que está situado separadamente del colector concentrador solar y que absorbe la energía de los rayos solares para el uso directo del calor o su transmisión a un elemento que deba ser calentado. Un concentrador solar de este tipo proporciona mejora los resultados del sistema de placa plana, elevando su aprovechamiento técnico; incorpora las ventajas del concentrador giratorio parabólico o de disco, y populariza la inversión con respecto a las centrales térmicas de torre

Colector concentrador solar.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un colector concentrador solar para la acumulación de la energía solar térmica y su posterior utilización para el uso que se desee, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes de la invención

La recogida directa de energía solar requiere dispositivos llamados colectores solares, diseñados para recoger energía, y a veces después concentrar los rayos del Sol. La energía, una vez recogida, se emplea en procesos térmicos o fotovoltaicos. En los procesos térmicos, la energía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye. En los procesos fotovoltaicos, la energía solar se convierte directamente en energía eléctrica.

Los colectores solares pueden ser de dos tipos: los de placa plana y los de concentración. Los colectores de placa plana captan la radiación solar en una placa de absorción por la que pasa el llamado fluido portador. Los colectores de placa plana se usan habitualmente para calentar agua y para calefacción; un ejemplo típico de ello son los sistemas montados sobre el tejado de algunos edificios.

Sin embargo, para ciertos usos, los colectores de placa plana no suministran fluidos con temperaturas lo bastante elevadas como para ser eficaces. Como alternativa, se utilizan los colectores de concentración. Estos son dispositivos que reflejan y concentran la energía solar incidente sobre una zona receptora pequeña. Como resultado de esta concentración, la intensidad de la energía solar se incrementa y las temperaturas del receptor (llamado "blanco" o "absorbedor") pueden acercarse a varios cientos o incluso miles de grados centígrados.

Existe una gran variedad de colectores concentradores solares, que se pueden clasificar conforme a diferentes criterios. Una primera clasificación se refiere a si el concentrador es reflector o refractor. El primero utiliza una superficie reflejante para concentrar la radiación solar, mientras que el segundo lo hace mediante superficies apropiadas que refractan la luz solar. También se puede hacer una clasificación según dónde se enfoca la luz reflejada o refractada en el concentrador solar: Los concentradores cilíndricos o lineales enfocan sobre una línea, mientras que los que tienen superficies de revolución o circulares, lo hacen sobre un punto. Finalmente, también se pueden clasificar con respecto al tipo de sección que presenta el concentrador. Los más comunes son de sección parabólica, sección esférica y de sección plana.

Los colectores de concentración presentan una característica importante: Precisan de seguimiento preciso del sol, pues de lo contrario se desenfocan y el foco no coincide con el receptor. Los tipos más comunes, son:

• Colectores cilindro-parabólicos: Constan de un espejo cilindro-parabólico, de un tubo focal envuelto en un tubo de vidrio transparente, de un soporte y del mecanismo de seguimiento del sol. Normalmente, en este tipo de colectores el mecanismo de seguimiento actúa sólo en una dirección;

• Colectores doble-parabólicos: Consisten en un espejo curvado que presenta curvatura parabólica en un espejo curvado en dos ejes. Su forma se asemeja a las antenas parabólicas para el seguimiento de naves espaciales. Permiten obtener temperaturas más elevadas, pero presentan el problema de que precisan un seguimiento del sol muy preciso a un punto y además en dos direcciones: de Este a Oeste y de abajo a arriba. Un ejemplo de aplicación de este tipo de colectores son las cocinas solares;

• Heliostatos: Son espejos planos sujetos a un soporte. En este sentido, el colector concentrador solar de la invención-podría definirse a grandes rasgos como un heliostato multipartes de apoyo vertical para uso individual o doméstico.

En las centrales térmicas solares realizadas hasta la fecha se han utilizado, entre otros, los colectores concentradores anteriormente indicados para la generación de energía. Entre los dos tipos de centrales solares que más se han investigado están las torres solares, que constan de un campo de heliostatos que concentran los rayos del sol en un receptor situado en lo alto de una torre, y las plantas de colectores cilindro-parabólicos, que constan de un campo de colectores cilindro-parabólicos orientados al sol, y que concentran la energía solar en el tubo focal de cada colector cilindro-parabólico. Sin embargo, este tipo de centrales solares precisa de una inversión económica muy elevada, lo que hace que estas instalaciones no sean aptas para usos de pequeñas industrias o incluso domésticos.

Por otro lado, en la técnica se han descrito numerosos colectores y concentradores solares para usos individuales. Así, por ejemplo, en el documento US 2003/0101565 A1 se describe un aparato que comprende una pluralidad de colectores solares que tienen un pedestal común y una unidad de accionamiento avanzada, que permite elevar el colector solar para realizar una seguimiento preciso de la luz del sol.

En la patente norteamericana US 5,114,101, expedida a Stern, se describe asimismo un colector concentrador solar modular que comprende una pluralidad de colectores solares distribuidos sobre un bastidor, y en el que los colectores solares son ajustables para proporcionar un óptimo seguimiento de la luz solar.

En US 4,187,123, expedida a Diggs, se divulga un colector de combinación térmico más fotovoltaico, y el que se utilizan unas lentes para concentrar la energía solar.

Asimismo, en US 2003/0051750 A1 se describe un aparato que comprende una multiplicidad de reflectores alargados cóncavo-parabólicos dispuestos en forma de matriz. La orientación de la matriz se mantiene sustancialmente perpendicular a los rayos del sol mediante un control óptico.

En la patente US 4,995,377, expedida a Eiden, se divulga un colector solar modular con algunas similitudes al de la presente invención. Este aparato comprende un bastidor que lleva incorporado una pluralidad de colectores solares. Este bastidor está situado en posición elevada, en lo alto de un poste de sujeción enterrado parcialmente en el suelo.. Este aparato tiene un primer motor y un segundo motor para orientar los colectores solares en dirección al sol. Sin embargo, éste aparato no concentra los rayos del sol, sino que solamente los refleja. Además, el poste de sujeción es un tubo de acero que está firmemente fijado al suelo y no gira.

Por último, en el documento US 4,572,161 se describe la técnica anterior más cercana conocida para el solicitante. En este documento se divulga un colector solar modular compuesto por colectores solares individuales montados sobre un bastidor. Este bastidor se puede mover angularmente en las direcciones Este-Oeste alrededor de un eje que se extiende en la dirección Norte-Sur. Cada uno de los elementos colectores individuales puede rotar alrededor de un eje que es paralelo al eje que se extiende en la dirección Norte-Sur. Además, el bastidor está soportado por un eje rotatorio, que asiste al sistema para un mejor seguimiento de los rayos solares. Sin embargo, los colectores solares individuales son complejos, ya que están formados por un número elevado de lentes minúsculas (hasta 2.000 lentes por elemento individual) que reflejan la luz recibida sobre fibras ópticas dispuestas en los puntos focales de las lentes y que actúan como elementos transmisores de la luz, transmitiéndola hasta el lugar y el propósito deseados.

Resumen de la invención

El problema a ser resuelto por la presente invención es proporcionar un colector concentrador de energía solar que aúne las ventajas de los existentes en la técnica anterior al tiempo que mantenga un coste de fabricación reducido, lo que permite su utilización en entornos de pequeñas industrias e incluso domésticos, facilitando su popularización.

La solución se basa en que el inventor ha ideado un nuevo tipo de colector concentrador solar que proporciona las ventajas anteriormente indicadas. Este nuevo tipo de colector concentrador solar, que podría definirse como un heliostato multipartes para uso individual o doméstico, debido a su construcción sencilla reúne las ventajas de sistemas mucho más complejos, como las centrales solares de torre, en un aparato sencillo y económico de fabricar.

Consecuentemente, en un aspecto principal, la invención se refiere a un colector concentrador solar que comprende una pluralidad de elementos reflectores solares (11) individuales que tienen movimiento...

1. Un colector concentrador solar que comprende una pluralidad de elementos reflectores solares (11) individuales que tienen movimiento de giro vertical independiente y que están soportados en una estructura que comprende al menos un eje vertical giratorio y una pluralidad de ejes (6) horizontales, caracterizado porque cada elemento reflector solar (11) individual refleja los rayos solares pobre un elemento absorbedor (12) de la energía solar que está situado separadamente del colector concentrador solar y que absorbe la energía de los rayos solares para el uso directo del calor o su transmisión a un elemento que deba ser calentado.

2. El colector concentrador solar de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque cada elemento reflector solar (11) comprende una placa central cuadrangular rodeada en al menos uno de sus lados por una solapa que está ligeramente inclinada con respecto a la placa central.

3. El colector concentrador solar de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque cada elemento reflector solar comprende una placa central cuadrangular que está rodeada en sus cuatro lados respectivamente por cuatro solapas ligeramente inclinadas con respecto a la placa central.

4. El colector concentrador solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos reflectores solares (11) que están colocados sobre un mismo eje horizontal (6) están inclinados hacia el absorbedor en distinto ángulo en función de su distancia respectiva al punto medio del eje horizontal (6).

5. El colector concentrador solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los ejes horizontales (6) están reforzados entre sí por piezas de refuerzo.

6. El colector concentrador solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada elemento reflector solar (11) individual está conectado de manera que refleja la luz solar de manera independiente a los demás.

7. El colector concentrador solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5 anteriores, caracterizado porque todos los elementos reflectores solares (11) individuales reflejan la luz solar sobre un mismo absorbedor (12).

8. El colector concentrador solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el eje vertical central está semienterrado en el suelo o superficie de base mediante un mecanismo que le permite girar.

9. El colector concentrador solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8 anteriores, caracterizado porque el eje vertical central está soportado de manera giratoria por un segundo eje vertical fijo que está semienterrado en el suelo o superficie de base.

10. El colector concentrador solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además una cobertura de protección (14) para protegerlo de fenómenos meteorológicos u otros.

11. El colector concentrador solar de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque la cobertura de protección (14) está provista de medios para su apertura en distintos ángulos con objeto de permitir la incidencia de la luz del sol.

12. El colector concentrador solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además una cobertura de protección (15) para al menos uno de los elementos solares reflectantes individuales (11).

13. El colector concentrador solar de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la cobertura de protección (15) de los elementos reflectantes individuales (11) está provista de medios para su apertura parcial o total con objeto de permitir la incidencia de la luz del sol.

14. El colector concentrador solar de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizada porque los medios para la apertura parcial o total de la cobertura de protección (15) son del tipo de persiana de lamas individuales.

15. Un campo de colectores concentradores solares que comprende al menos un colector concentrador solar según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y al menos un absorbedor (12).

16. El campo de colectores concentradores solares según la reivindicación 15 en el que cada colector concentrador solar concentra sus rayos sobre uno cualquiera de los absorbedores (12).

17. El campo de colectores concentradores solares según la reivindicación 15, en el que todos los colectores concentradores solares concentran sus rayos sobre un mismo absorbedor (12).