TURBINA Y CAPTADOR DE ENERGÍA SOLAR.

Una turbina de energía solar que comprende: un medio de cámara de captador de energía solar (1110) que define un volumen de recirculación interno,

teniendo el medio de cámara un medio de orificio de entrada (126) que se comunica con el volumen de recirculación interno, de tal manera que la energía solar que entra en el medio de cámara (1110) a través del medio de orificio de entrada (126) se absorbe y refleja dentro del medio de cámara hasta que el medio de cámara absorbe sustancialmente toda la energía solar, y al menos un medio intercambiador de calor (1150, 1160, 1170) para extraer energía térmica del medio de cámara y al menos un medio de turbina (1120) en comunicación fluida con el al menos un medio intercambiador de calor, de tal manera que la energía de los fotones del captador de energía solar se puede absorber por medio de un fluido, que puede estar contenido dentro del al menos un medio intercambiador de calor, para accionar el al menos un medio de turbina, en la que el medio de orificio de entrada (126) está dispuesto para hacer que los fotones de la energía solar que entran en el medio de cámara circulen sustancialmente en una única dirección dentro del medio de cámara hasta que se absorban, de tal manera que al volver a pasar por el medio de orificio de entrada sustancialmente ningún fotón sale del medio de orificio de entrada

Esta invención se refiere a un captador de energía solar y a un procedimiento de captación de energía solar y, en particular, a una turbina de energía solar. La radiación solar tiene una distribución espectral o de longitud de onda que oscila entre 5 radiación de longitud de onda corta, tal como los rayos X y gamma, y radiación de longitud de onda larga, tales como ondas de radio largas. Diferentes regiones del espectro solar se pueden describir por el intervalo de sus longitudes de onda. La radiación combinada en la región de la longitud de onda, de 280 nm a 4.000 nm, se denomina la radiación solar de banda ancha o total. Aproximadamente el 99 por ciento de la radiación solar está contenida en la región de longitud de onda de 300 nm a 3.000 nm. El 10 espectro visible abarca desde ultravioleta, aproximadamente 390 nm, hasta infrarrojo cercano, 780 nm, y forma sólo, aproximadamente, el 10 por ciento del espectro solar total. Un pico en el espectro solar se produce a 560 nm. La temperatura de color del espectro solar varía con la latitud entre 3000 K y 3500 K. Es difícil utilizar todo el espectro en la conversión de energía solar. Por ejemplo, con colectores solares de reflector parabólico, gran parte de la energía solar se refleja nuevamente en el espacio. 15 Además, los dispositivos fotovoltaicos, que se usan para convertir la energía solar, tienen una sensibilidad máxima de, aproximadamente, 830 nm y sólo se convierte entre el 14 y el 16% de la energía recogida. Concentrar rayos de sol usando múltiples espejos para calentar un líquido también tiene como resultado que mucha de la energía se refleje nuevamente en el espacio. En el documento US-4.147.415 se describe un captador de energía en espiral dispuesto de 20 manera que la energía de onda entrante se refleja internamente para reducir la salida de energía del captador. No se describe cómo la energía captada se puede utilizar dentro del captador o extraer del captador y, aparentemente, la forma en espiral complicaría la consecución de dicha utilización o extracción. Además, aparentemente, la naturaleza espiral del captador permite que las ondas de energía entrante se inviertan y vuelvan a salir. 25 En el documento US-6.666.207 se describe un convertidor de energía solar en forma de cámara cilíndrica con una abertura de entrada en un centro de una cara de extremo circular. Dado que es de esperar que las reflexiones hagan que el movimiento de la energía entrante sea sustancialmente aleatorio, en lugar de circulante, es posible que una parte de la energía vuelva a salir de la abertura. La forma cilíndrica también impone limitaciones de utilización de energía dentro de la cámara y de 30 extracción de energía de la cámara. En el documento US 4.280.482 se describe un procedimiento y un aparato para recoger, intensificar y almacenar energía térmica que incluye un recipiente esférico hueco que tiene una pared interior. Una ventana está provista en la pared del recipiente para permitir que los rayos concentrados del sol entren en el interior del recipiente. Un receptáculo esférico está situado en el centro del recipiente y 35 tiene un colector solar en el mismo. Como consecuencia de que la energía radiante se refleje de un lado a otro entre la pared exterior del receptáculo esférico y la pared interior del recipiente, el receptáculo esférico, que tiene medios de absorción de calor en el mismo, alcanza temperaturas muy elevadas. Dentro del receptáculo esférico hay tubos de transferencia a través de los que pasa un fluido de transferencia de calor para eliminar el calor del medio de absorción de calor fundido para uso como 40 fuente de potencia térmica. Se proporciona un vacío en el espacio entre la pared externa del receptáculo esférico y la pared interna del recipiente esférico. Un objetivo de la presente invención es, al menos, mejorar los inconvenientes de la técnica anterior que se han mencionado anteriormente.

Según un primer aspecto de la invención, se proporciona una turbina de energía solar que 45 comprende: un medio de cámara de captador de energía solar que define un volumen interno, teniendo el medio de cámara un medio de orificio de entrada que se comunica con el volumen interno, de tal manera que la energía solar que entra en el medio de cámara a través del medio de orificio de entrada se absorbe y refleja dentro del medio de cámara hasta que el medio de cámara absorbe sustancialmente toda la energía solar, y al menos un medio intercambiador de calor para extraer energía térmica del 50 medio de cámara y al menos un medio de turbina en comunicación fluida con el al menos un medio intercambiador de calor, de tal manera que la energía de los fotones del captador de energía solar se

puede absorber por medio de un fluido, que puede estar contenido dentro del al menos un medio intercambiador de calor, para accionar el al menos un medio de turbina, en la que el medio de orificio de entrada está dispuesto para hacer que los fotones de la energía solar que entran en el medio de cámara circulen sustancialmente en una única dirección dentro del medio de cámara hasta que se absorban, de tal manera que al volver a pasar por el medio de orificio de entrada sustancialmente ningún fotón vuelve 5 a salir del medio de orificio de entrada. Convenientemente, medios de célula fotovoltaica están situados en paredes internas del medio de cámara para convertir al menos parte de la energía solar en electricidad. Convenientemente, medios de célula fotovoltaica están situados en paredes intermedias del medio de cámara para convertir al menos parte de la energía solar en electricidad. 10 De manera ventajosa, la turbina de energía solar incluye además medios de control de temperatura para mantener una diferencia de temperatura predeterminada en los medios de célula fotovoltaica y/o medios de célula termovoltaica para obtener sustancialmente el máximo rendimiento de los mismos. Convenientemente, el medio intercambiador de calor comprende medios de cubierta situados 15 alrededor de al menos una parte del medio de cámara. De manera ventajosa, el medio de cámara está metido en un medio de recipiente con presión interior para generación de vapor de alta calidad. De manera ventajosa, la turbina de energía solar comprende además medios de generador eléctrico para usar el vapor de alta calidad para generar electricidad. 20 De manera ventajosa, el medio de cámara tiene forma de serpentina de recirculación. Convenientemente, el medio de cámara comprende una pluralidad de partes alargadas unidas en serie por extremos alternos a partes alargadas adyacentes, por medio de partes semicirculares, estando una primera de la pluralidad de partes alargadas unida a una última de las partes alargadas en serie por medio de una parte en U, para formar un medio de cámara de recirculación. 25 Alternativamente, el medio de cámara es una bobina de recirculación. Alternativamente, el medio de cámara comprende un anillo. De manera ventajosa, el medio de orificio de entrada comprende un medio de tubo de entrada que se comunica con el volumen interno. Preferentemente, un eje longitudinal del medio de tubo de entrada está inclinado en un ángulo 30 agudo interno respecto a un eje longitudinal de una parte alargada del medio de cámara. Convenientemente, el medio de cámara tiene una sección transversal circular. Alternativamente, el medio de cámara tiene una sección transversal poligonal. De manera ventajosa, el medio de cámara tiene una sección transversal cuadrada, octogonal o triangular. 35 De manera ventajosa, el medio de cámara comprende medios de panel unidos con bisagras para formar una pared del medio de cámara en la que están situados medios de célula fotovoltaica y/o medios de célula termovoltaica para formar una superficie interior del medio de cámara. Convenientemente, la turbina de energía solar está adaptada para incineración de residuos. Convenientemente, la turbina de energía solar está adaptada para cremación de cuerpos 40 De manera ventajosa, la turbina de energía solar comprende un medio de recipiente de incineración situado dentro del medio de cámara para contener material o un cuerpo que se va a incinerar.

Preferentemente, el medio de recipiente de incineración comprende al menos medios de control de temperatura o medios de control de presión. Convenientemente, el medio de cámara es de uno o más de material metálico, aleación metálica y cerámica. De manera ventajosa, el medio de cámara es de titanio-tungsteno revestido internamente de 5 material cerámico de alta temperatura. De manera ventajosa, la turbina de energía solar comprende medios de manipulación de gas para proporcionar un entrono de gas inerte dentro del medio de...

1. Una turbina de energía solar que comprende: un medio de cámara de captador de energía solar (1110) que define un volumen de recirculación interno, teniendo el medio de cámara un medio de orificio de entrada (126) que se comunica con el volumen de recirculación interno, de tal manera que la energía solar que entra en el medio de cámara (1110) a través del medio de orificio de entrada (126) se absorbe y refleja dentro del medio de cámara hasta que el medio de cámara absorbe sustancialmente 5 toda la energía solar, y al menos un medio intercambiador de calor (1150, 1160, 1170) para extraer energía térmica del medio de cámara y al menos un medio de turbina (1120) en comunicación fluida con el al menos un medio intercambiador de calor, de tal manera que la energía de los fotones del captador de energía solar se puede absorber por medio de un fluido, que puede estar contenido dentro del al menos un medio intercambiador de calor, para accionar el al menos un medio de turbina, en la que el 10 medio de orificio de entrada (126) está dispuesto para hacer que los fotones de la energía solar que entran en el medio de cámara circulen sustancialmente en una única dirección dentro del medio de cámara hasta que se absorban, de tal manera que al volver a pasar por el medio de orificio de entrada sustancialmente ningún fotón sale del medio de orificio de entrada 2. Una turbina de energía solar según la reivindicación 1, en la que medios de célula fotovoltaica 15 (611) están situados en paredes internas del medio de cámara para convertir al menos parte de la energía solar en electricidad. 3. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que medios de célula termovoltaica están situados en paredes internas del medio de cámara para convertir al menos parte de la energía solar en electricidad. 20 4. Una turbina de energía solar según las reivindicaciones 2 ó 3, que incluye medios de control de temperatura para mantener una diferencia de temperatura predeterminada en los medios de célula fotovoltaica y/o medios de célula termovoltaica para obtener sustancialmente el máximo rendimiento de los mismos. 5. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el 25 medio intercambiador de calor comprende medios de cubierta situados alrededor de al menos una parte del medio de cámara. 6. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio de cámara está metido en un medio de recipiente con presión interior para generación de vapor de alta calidad. 30 7. Una turbina de energía solar según la reivindicación 6, que comprende además medios de generador eléctrico para usar el vapor de alta calidad para generar electricidad. 8. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio de cámara (111 a 117, 121 a 125) tiene forma de serpentina de recirculación. 9. Una turbina de energía solar según la reivindicación 8, en la que el medio de cámara 35 comprende una pluralidad de partes alargadas (111 a 116) unidas en serie por extremos alternos a partes alargadas adyacentes, por medio de partes semicirculares (121 a 125), estando unida una primera de la pluralidad de partes alargadas a una última de las partes alargadas en serie, por medio de una parte en U (117), para formar un medio de cámara de recirculación. 10. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el medio 40 de cámara es una bobina de recirculación. 11. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el medio de cámara (1801) comprende un anillo. 12. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio de orificio de entrada comprende un medio de tubo de entrada que se comunica con el volumen 45 interno.

13. Una turbina de energía solar según la reivindicación 12, en la que un eje longitudinal del medio de tubo de entrada (126) está inclinado en un ángulo agudo interno respecto a un eje longitudinal de una

parte alargada (1111) del medio de cámara (1100). 14. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio de cámara (1100) tiene una sección transversal circular. 15. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en la que el medio de cámara tiene una sección transversal poligonal. 5 16. Una turbina de energía solar según la reivindicación 15, en la que el medio de cámara tiene una sección transversal cuadrada, octogonal o triangular. 17. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio de cámara comprende medios de panel unidos con bisagras (61) para formar una pared del medio de cámara en la que están situados medios de célula fotovoltaica (611) y/o medios de célula 10 termovoltaica para formar una superficie interior del medio de cámara. 18. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes adaptada para incineración de residuos. 19. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes adaptada para cremación de cuerpos. 15 20. Una turbina de energía solar según las reivindicaciones 18 ó 19, que comprende un medio de recipiente de incineración situado dentro del medio de cámara para contener material o un cuerpo que se va a incinerar. 21. Una turbina de energía solar según la reivindicación 20, en la que el medio de recipiente de incineración comprende al menos uno de medios de control de temperatura y medios de control de 20 presión. 22. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio de cámara es de uno o más materiales de metal, aleación de metal y cerámica. 23. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el medio de cámara es de titanio-tungsteno revestido internamente de material cerámico de alta 25 temperatura. 24. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende medios de manipulación de gas para proporcionar un entorno de gas inerte dentro del medio de cámara. 25. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el 30 al menos un medio intercambiador de calor (1150, 1160, 1170) comprende al menos un alojamiento interior (1153, 1163, 1173) para contener el fluido y al menos un alojamiento exterior (1151, 1161, 1171) separado del alojamiento interior para permitir el paso entre los mismos de fotones del captador de energía solar. 26. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que 35 una primera cara del al menos un medio intercambiador de calor (1153) del interior del captador de energía solar está provista de medios de circunvolución o medios de ondulación (1159) para aumentar un área de superficie de la primera cara para mejorar la absorción de energía de los fotones del interior del captador de energía solar. 27. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que 40 una segunda cara del intercambiador de calor (1151) en contacto con el fluido está provista de medios de circunvolución o medios de ondulación (1157) para mejorar la absorción de energía de la segunda cara por medio del fluido. 28. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que se proporciona además al menos una válvula unidireccional sustancialmente para impedir que el fluido 45 fluya fuera del al menos un orificio de entrada de la al menos una turbina.

29. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que

comprende además un compresor (1130) para inyectar el fluido en el al menos un medio intercambiador de calor (1150, 1160, 1170). 30. Una turbina de energía solar según la reivindicación 29, que comprende además un circuito de recirculación (1121, 1140, 1141) para que pase el fluido desde al menos un orificio de salida del al menos un medio de turbina a un orificio de entrada del compresor. 5 31. Una turbina de energía solar según la reivindicación 30, en la que el circuito de recirculación incluye medios de recirculación (1140) para condensar fluido evaporado. 32. Una turbina de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende en comunicación fluida: medios de compresor (1130), un primer alojamiento interior (1173) de un primer medio intercambiador de calor (1170), un segundo alojamiento interior (1163) de un 10 segundo medio intercambiador de calor (1160), un tercer alojamiento interior (1153) de un tercer medio intercambiador de calor (1150) y al menos un medio de turbina (1120). 33. Un procedimiento de conversión de energía solar que comprende las etapas de: a. proporcionar un medio de cámara (1100) que define un volumen de recirculación interno; b. proporcionar un medio de orificio de entrada (126) que se comunica con el volumen de 15 recirculación interno; c. dejar entrar energía solar a través del medio de orificio de entrada en el volumen de recirculación interno, de tal manera que se absorbe la energía solar y se refleja reiteradamente dentro del medio de cámara hasta que el medio de cámara absorbe sustancialmente toda la energía solar de manera que se hace que los fotones de la energía solar que entran en el 20 medio de cámara circulen sustancialmente en una única dirección dentro del medio de cámara hasta que se absorben, de tal manera que al volver a pasar por el medio de orificio de entrada sustancialmente ningún fotón vuelve a salir del orificio de entrada, y d. proporcionar al menos un medio intercambiador de calor (1150, 1160, 1170) en comunicación térmica con el medio de cámara y al menos un medio de turbina (1120) en 25 comunicación fluida con el al menos un medio intercambiador de calor, de tal manera que un fluido contenido dentro del al menos un medio intercambiador de calor absorbe la energía de los fotones del captador de energía solar para accionar el al menos un medio de turbina. 34. Un procedimiento según la reivindicación 33, que comprende una etapa adicional de proporcionar medios de célula fotovoltaica (611) situados en paredes internas del medio de cámara y 30 convertir, con los mismos, al menos parte de la energía solar en electricidad. 35. Un procedimiento según las reivindicaciones 33 ó 34 que comprende una etapa adicional de proporcionar medios de célula termovoltaica situados en paredes internas del medio de cámara y convertir, con los mismos, al menos parte de la energía solar en electricidad. 36. Un procedimiento según las reivindicaciones 34 ó 35, que incluye etapas adicionales de 35 proporcionar medios de control de temperatura y, de ese modo, mantener una diferencia de temperatura predeterminada en los medios de célula fotovoltaica y/o medios de célula termovoltaica para obtener sustancialmente el máximo rendimiento de los mismos. 37. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 36, en el que la etapa de proporcionar un medio intercambiador de calor comprende proporcionar medios de cubierta situados 40 alrededor de al menos una parte del medio de cámara. 38. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 37, que comprende etapas adicionales de proporcionar un medio de recipiente con presión interior que rodea el medio de cámara y de generar, en el mismo, vapor de alta calidad. 39. Un procedimiento según la reivindicación 38, que comprende etapas adicionales de 45 proporcionar medios de generador eléctrico y de usar el vapor de alta calidad para generar electricidad por medio de los mismos.

40. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 39, que incluye una etapa adicional de incinerar residuos con la energía solar captada. 41. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 39, que incluye una etapa adicional de cremar cuerpos con la energía solar captada. 42. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 41, que incluye una etapa 5 adicional de proporcionar un medio de recipiente de incineración (60) dentro del medio de cámara para contener material o cuerpos que se van a incinerar. 43. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 42, que comprende una etapa adicional de proporcionar medios de manipulación de gas y proporcionar, con los mismos, un entorno de gas inerte dentro del medio de cámara. 10 44. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 43, en el que la etapa de proporcionar al menos un medio intercambiador de calor comprende proporcionar al menos un alojamiento interior (1153, 1163, 1173) para contener el fluido y al menos un alojamiento exterior (1151, 1161, 1171) separado del alojamiento interior y permitir el paso entre los mismos de fotones del captador de energía solar. 15 45. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 44, que incluye una etapa adicional de proveer, una primera cara del intercambiador de calor (1153) del interior del captador de energía solar, de medios de circunvolución o medios de ondulación (1159) para aumentar un área de superficie de la misma para, por medio de la primera cara, mejorar la absorción de energía de los fotones del interior del captador de energía solar. 20 46. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 45, que incluye una etapa adicional de proveer, una segunda cara del intercambiador de calor (1151) en contacto con el fluido, de medios de circunvolución o medios de ondulación (1157) para mejorar la absorción de energía de la segunda cara por medio del fluido. 47. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 46, que incluye una etapa 25 adicional de proporcionar al menos una válvula unidireccional y sustancialmente impedir, con la misma, que el fluido fluya fuera del al menos un orificio de entrada de la al menos una turbina. 48. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 47, que comprende una etapa adicional de proporcionar un compresor (1130) e inyectar, con el mismo, el fluido en el al menos un intercambiador de calor (1170). 30 49. Un procedimiento según la reivindicación 48, que comprende además proporcionar un circuito de recirculación (1121, 1140, 1141) y pasar el fluido, a través del mismo, desde al menos un orificio de salida del al menos un medio de turbina (1120) a un orificio de entrada del compresor (1130). 50. Un procedimiento según la reivindicación 49, que incluye una etapa adicional de proporcionar medios de recirculación (1140) en el circuito de recirculación y condensar, con los mismos, fluido 35 evaporado.

51. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 33 a 50, que comprende proporcionar, en comunicación fluida: medios de compresor (1130), un primer alojamiento interior (1173) de un primer medio intercambiador de calor (1170), un segundo alojamiento interior (1163) de un segundo medio intercambiador de calor (1160), un tercer alojamiento interior (1153) de un tercer medio 40 intercambiador de calor (1150) y al menos un medio de turbina (1120) y pasar el fluido del medio compresor (1130) a través del primer alojamiento interior (1173), del segundo alojamiento interior (1163) y del tercer alojamiento interior (1153), absorbiendo el fluido, contenido en los mismos, la energía de los fotones del captador de energía solar para aumentar la energía del fluido, hasta el al menos un medio de turbina (1120) y accionar el al menos un medio de turbina con el fluido de energía aumentada. 45