PLATAFORMA SOLAR FLOTANTE.

Sistema para generar electricidad solar, que posee tres plataformas circulares giratorias que generan corriente solar y que rotan alrededor de un eje vertical y se combinan para formar una tríada,

donde cada plataforma (5, 6, 7) contiene una pluralidad de conductos (9, 90, 91) que flotan en una capa de agua y son girables alrededor de ejes cortos (103, 112) en un eje horizontal, y que poseen fotoceldas (187, 199) que están cubiertas con lentes de concentración (92, 182, 192), y donde cada plataforma (5, 6, 7) es circundada por un anillo flotante circular (10, 36) que está ubicado entre los tres rodillos (12, 34, 65, 85; 33, 61, 71, 81) situados alrededor del anillo flotante y que de ese modo se fija en la posición, donde los tres anillos flotantes (10, 36) encierran una región intersticial (4, 51) entre los mismos, donde los rodillos (12, 34, 65, 85; 33, 61, 71, 81) están dispuestos de tal manera que al menos un rodillo (12, 34, 65, 85) engrana en la superficie interna del anillo flotante (10, 36) y al menos un rodillo (33, 61, 71, 81) rueda sobre la superficie externa del anillo flotante (10, 36), donde se produce una rotación del anillo (10, 36) debido al hecho de que uno de los rodillos (33, 61, 71, 81) es accionado por un motor (31), y que este rodillo (33, 61, 71, 81) transmite un torque al anillo (10, 36), y los rodillos (12, 34, 65, 85) que engranan en la superficie interna de los anillos flotantes (10, 36) evitando que los tres anillos flotantes (10, 36) se desvíen.

Las plantas de energía fotovoltaica son conocidas a partir del documento WO 03/032404 y WO 03/034506 que contienen un número de concentradores que están combinados en plataformas circulares que pivotean alrededor del eje vertical a medida que siguen al sol. Un abordaje ventajoso proporciona un anillo flotante que circunda los concentradores. El anillo flotante está ubicado entre tres rodillos situados alrededor del anillo, y de ese modo se fija en la posición.

La desventaja de este método es que los tres rodillos deben estar fijos en el suelo, lo que requiere tres aberturas en la capa, por ejemplo una película plástica, que separa el cuerpo del agua del suelo. Estas aberturas pocas veces pueden sellarse en forma confiable durante un largo período de tiempo, y a menudo dan como resultado pérdidas continuas de agua. Además, la ubicación de la plataforma se fija permanentemente por los tres rodillos de este tipo.

La invención describe un abordaje que no tiene estas desventajas.

En conformidad con la invención, el anillo flotante es sostenido entre tres rodillos. Los rodillos están montados en forma rotable sobre una base hecha de concreto, por ejemplo, por la que los dos rodillos ruedan en forma favorable en el lado interno del anillo mientras el tercer rodillo engrana en el lado externo del anillo. Es posible que un rodillo que engrana desde afuera ruede simultáneamente sobre tres plataformas, lo que da como resultado una tríada de plataformas. El lado inferior de la base es suave y plano, permitiendo de ese modo el desplazamiento de la unidad completa compuesta de anillos y base.

Para que los anillos que poseen un diámetro de varios metros se adapten con precisión al círculo geométrico, la invención proporciona rodillos que engranan desde la parte de afuera, y que son presionados contra la periferia de un anillo por medio de guías apropiadas. Uno de los rodillos situados en la parte interior o parte de afuera del anillo es impulsado, y transmite el torque al anillo flotante. Para este fin, se utiliza en forma ventajosa un rodillo que engrana desde la parte de afuera y que está montado arriba del nivel de agua, es decir, circundado por aire,

Para permitir que las tres plataformas de una tríada sean además rotadas en sincronización exacta en un ángulo dado, en una realización la invención proporciona una cadena que, por ejemplo, se monta sobre el anillo y que engrana con un engranaje de anillo. En vez de engranajes de anillo, puede utilizarse un anillo controlado eléctricamente que posee marcadores magnéticos u ópticos en vez de dientes.

En vez del control mediante el movimiento del sol, se utilizan preferiblemente señales computarizadas en conformidad con la presente invención. Sin embargo, para un accionamiento de rueda por fricción la conversión de estas señales en la rotación de la plataforma fallaría debido a un error en la transmisión del torque desde la rueda por fricción a la plataforma. Por esta razón debe conectarse una transmisión digital entre los engranajes y la plataforma, tal como es posible a través de la transmisión de la rueda dentada. Si no es posible equipar la plataforma con dientes, la invención proporciona un anillo de transmisores de señal en la plataforma. Estos pueden ser placas reflectantes pequeñas, por ejemplo, que reflejan el haz de luz de un sensor. En este método, la velocidad rotacional de la plataforma es computada por un procesador. Si este valor excede el valor del punto de ajuste, la velocidad rotacional del motor engranado es levemente reducida, y si este calor es menor que el valor del punto de ajuste, el valor del punto de ajuste se alcanza acelerando el motor.

En vez del conteo óptico de los transmisores de señal cogiratorios, puede utilizarse un sensor magnético que registra el cambio en el campo magnético de transmisores de señal magnéticos permanente o ferromagnéticos. Además, puede utilizarse reflexión de señales acústicas para la comparación con los valores del punto de ajuste.

Para fijar los conductos que alojan los concentradores dentro del anillo flotante, la invención proporciona divisiones con forma de cuerda, situadas entre los conductos, que soportan rodamientos de bolas. Las plataformas no tienen ningún elemento estructural mecánico en el centro de la plataforma. Sin embargo, en esa ubicación la corriente es descargada a través de dos líneas altamente flexibles que permiten la rotación diurna de la plataforma. También puede utilizarse un rastreador solar para controlar la velocidad rotacional.

Esto es ventajoso cuando los anillos flotantes son accionables en pulsos consecutivos. El ángulo de incidencia experimenta leves desviaciones del valor del punto de ajuste particular como una función de los intervalos de tiempo de los pulsos. La invención compensa estas desviaciones por el hecho de que el foco de la lente del concentrador no está apuntado directamente a la celda fotovoltaica, sino, en vez, en la superficie del cuerpo de vidrio que apunta hacia el sol y que mezcla los rayos por medio de reflexión interna, de manera que estos rayos golpean uniformemente una fotocelda que está conectada al cuerpo de vidrio. Como resultado de este sistema, aún si la dirección de incidencia del cono de haz se desvía de la dirección del punto de ajuste en valores significativos tales como ± 20 grados, por ejemplo, el flujo radiante completo aún alcanza la fotocelda. La magnitud de la tolerancia alcanzable se determina como la relación de la superficie del cuerpo de vidrio que apunta hacia el sol y el diámetro del área focal. Este sistema también compensa los errores que resultan durante la conversión de los pulsos en distancias mecánicas en la estructura de engranajes, de manera que las tolerancias pueden ser mucho mayores que para los engranajes de rastreo solar en conformidad con la técnica anterior. En cualquier caso, esto reduce significativamente los costos de fabricación de los engranajes.

La concentración de los convertidores de energía solar que poseen rastreo solar mecánico da como resultado elevadas eficiencias, pero hasta ahora han requerido dispositivos de rastreo que poseen la precisión de aquellos en los planetarios.

De ese modo, la invención muestra una forma de evitar la alta precisión, que causa altos costos. Para este fin, la invención desacopla la orientación de los componentes que reciben radiación de los componentes que convierten la radiación, en que la concentración por el dispositivo de concentración da como resultado la región focal más pequeña posible que está dirigida en el cuerpo de vidrio, cuya área incidente para el flujo extremadamente concentrado es varias veces, por ejemplo 20 veces, mayor que el área de la región focal, y que los haces que ingresan al cuerpo de vidrio son conducidos a un convertidor de energía, por ejemplo una fotocelda, que divide el flujo radiante en flujo de calor y flujo de electrones. Cuando la posición de punto de ajuste de la región focal está en el área incidente del cuerpo de vidrio, en el centro de este área incidente, la invención permite un desplazamiento de esta región focal en la dirección horizontal y en ángulos derechos a la misma hasta que la región focal alcanza el extremo del área incidente. De ese modo, el rayo del cono de haces concentrado que es desplazable perpendicular a los rayos solares puede desviarse de la dirección de los rayos solares en un ángulo que es correspondientemente mayor cuanto menor es la relación de la longitud focal del cono de haces y la extensión del área incidente en el cuerpo de vidrio, sin perder energía del flujo radiante para la fotocelda. Esto significa que la exactitud que garantiza la función libre de pérdida siempre se logra, aún para una tolerancia grande en el dispositivo de rastreo mecánico, para que se lleve a cabo el uso del flujo radiante concentrado completo.

Las divisiones que se extienden en los cordones pasan a través de los anillos circulares flotantes. Estas divisiones contienen rodamientos de bolas estrechamente espaciados que soportan los ejes cortos que están sujetados a conductos, por medio de los que los conductos son capaces de girar. Los cables de acero que se extienden perpendiculares a estas divisiones son tensados de tal manera que se asegure la forma circular del anillo flotante.

A los conductos se les da la forma de tal manera que la región que se proyecta en el cuerpo de agua produce una fuerza boyante precisamente vertical para cualquier posición angular, de manera que no se produzca ningún torque. Los conductos mismos tienen un diseño cónico que permite... [Seguir leyendo]

1. Sistema para generar electricidad solar, que posee tres plataformas circulares giratorias que generan corriente solar y que rotan alrededor de un eje vertical y se combinan para formar una tríada, donde cada plataforma (5, 6, 7) contiene una pluralidad de conductos (9, 90, 91) que flotan en una capa de agua y son girables alrededor de ejes cortos (103, 112) en un eje horizontal, y que poseen fotoceldas (187, 199) que están cubiertas con lentes de concentración (92, 182, 192), y donde cada plataforma (5, 6, 7) es circundada por un anillo flotante circular (10, 36) que está ubicado entre los tres rodillos (12, 34, 65, 85; 33, 61, 71, 81) situados alrededor del anillo flotante y que de ese modo se fija en la posición, donde los tres anillos flotantes (10, 36) encierran una región intersticial (4, 51) entre los mismos, donde los rodillos (12, 34, 65, 85; 33, 61, 71, 81) están dispuestos de tal manera que al menos un rodillo (12, 34, 65, 85) engrana en la superficie interna del anillo flotante (10, 36) y al menos un rodillo (33, 61, 71, 81) rueda sobre la superficie externa del anillo flotante (10, 36), donde se produce una rotación del anillo (10, 36) debido al hecho de que uno de los rodillos (33, 61, 71, 81) es accionado por un motor (31), y que este rodillo (33, 61, 71, 81) transmite un torque al anillo (10, 36), y los rodillos (12, 34, 65, 85) que engranan en la superficie interna de los anillos flotantes (10, 36) evitando que los tres anillos flotantes (10, 36) se desvíen.

2. El sistema en conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una placa base (1, 51) que está conectada a los anillos (10, 36) a través de un equipo de accionamiento (31) está situada debajo de la región intersticial (4, 21).

3. El sistema en conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los rodillos (71, 81) ruedan sobre la superficie externa de los anillos (10, 36), entre anillos flotantes adyacentes (10, 36) de una tríada.

4. El sistema en conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque los tres anillos flotantes (10, 36) contactan un rodillo que está diseñado como una rueda de accionamiento central (33, 61), a través de la que los anillos flotantes son rotados en forma sincronizada.

5. Es sistema en conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el torque es transmitido a través de un rodillo que está diseñado como una rueda dentada (61, 71) y que acciona una cadena de rodillo (63, 73) que es sujetada al anillo flotante (10, 36).

6. El sistema en conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque cada conducto está compuesto de dos elementos, el primero de los cuales está diseñado como un conducto rectangular alargado

(90) que posee paredes de ensanchamiento cónico y la parte inferior de cual forma una sección cilíndrica (102) cuyo eje geométrico (100) se extiende en las cercanías del eje centroidal del conducto, y cuyo segundo elemento (91) está diseñado como un cilindro que posee una sección transversal en forma de un segmento circular, y cuya pared en forma de un segmento circular posee el mismo radio que la parte inferior del primer elemento, donde el segundo elemento es sujetado a la pared del primer elemento que mira hacia el sol de tal manera que la curva de la parte inferior del primer elemento es contigua a la curva del segundo elemento.

7. El sistema en conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque las paredes (111) del conducto se separan hacia la parte superior de manera que sea posible el apilamiento de los elementos del conducto.

8. El sistema en conformidad con la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque la región cilíndrica (102) de la superficie externa, que está compuesta de la parte inferior del primer elemento la pared curvada del segundo elemento (91), está inmersa lo suficientemente lejos en el agua para que el conducto sea soportado por flotabilidad, donde los contrapesos opcionalmente están situados en el conducto de tal manera que el vector perpendicular de la fuerza de flotabilidad intercepta el eje centroidal del conducto, evitando de ese modo la formación de un torque alrededor del eje de giro del conducto.

9. El sistema en conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque las divisiones orientadas verticalmente, con forma de tira (130, 131) se extienden paralelas a un diámetro imaginario dentro del anillo flotante (10, 36) y contienen rodamientos de bolas (132) a través de los que un eje hueco (133) se extiende en cada caso, donde los ejes huecos están conectados a través de elementos de acoplamiento (135, 136) a los ejes cortos (112) de los conductos adyacentes, y donde las divisiones (130, 131) opcionalmente son huecas en la región inferior y desplazan una cantidad de agua de manera tal que son soportadas por flotabilidad.

10. El sistema en conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los conductos están conectados uno con otro a través de ejes huecos (133) a través de los que los cables eléctricos son guiados.

11. El sistema en conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 10, que posee un dispositivo concentrador compuesto de lentes de concentración y celdas fotovoltaicas, caracterizado porque una región focal muy pequeña (183, 197) es formada por la concentración de rayos incidentes hasta más que 1000 soles, donde el intervalo focal incide en el lado de ingreso de un cuerpo de vidrio preferiblemente cuboidal (181) que está conectado ópticamente a la celda fotovoltaica (187), donde el lado de ingreso (184) del cuerpo de vidrio (181) es más de 10 veces más grande que el área focal.

12. El sistema en conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque una columna (2,

32) en la que está situada una boquilla de pulverización (37) para limpiar las lentes está ubicada en el centro del espacio intersticial (4, 21).

13. El sistema en conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque una capa separa la celda fotovoltaica (187) de un elemento de enfriamiento cuya expansión térmica es cercana a aquella de la celda fotovoltaica, donde una capa eléctricamente aislante que conduce el flujo de calor opcionalmente está situada debajo del elemento de enfriamiento.

14. El sistema en conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el sistema incluye un dispositivo, por ejemplo una película que se extiende debajo de los conductos, para prevenir la evaporación de agua.