CONCENTRADOR SOLAR POR REFLEXIÓN.

Concentrador solar por reflexión, del tipo de los que transmiten la radiación sobre un receptor (3) situado en su lado posterior,

que comprende una pluralidad de espejos (2) alargados soportados mediante una estructura lateral (4), dichos espejos (2) dispuestos de forma espaciada a lo largo de la misma con sus superficies longitudinales enfrentadas, donde cada uno de los espejos (2) presenta un perfil transversal (2a) con un ángulo de inclinación {be}i predeterminado y comprende un eje longitudinal de rotación (5) configurado para variar dicho ángulo {beta}i, donde todos los ejes longitudinales de rotación (5) son paralelos y se encuentran configurados para recibir el movimiento de unos medios de seguimiento solar (6) gobernados por un único actuador (8) y proporcionar a todos los espejos (2) el mismo desplazamiento angular d{be}i para que focalicen la radiación sobre el receptor (3), manteniendo dicho receptor (3) y la estructura lateral (4) en posición estática.

Concentrador solar por reflexión.

Objeto de la invención La presente invención se refiere a un concentrador solar por reflexión para aprovechamiento energético de la radiación solar, especialmente diseñado para facilitar su integración arquitectónica tanto en fachadas como en cubiertas de cualquier geometría.

Antecedentes de la invención En la actualidad los concentradores solares prácticamente limitan su uso en instalaciones o superficies de grandes dimensiones mediante el empleo de dispositivos de tamaño considerable, como por ejemplo: sistemas de generador de torre central, concentradores cilindro-parabólicos para generación de potencia, concentradores disco-parabólicos con motor Stirling o los grandes seguidores en dos ejes que soportan lentes de Fresnel en combinación con células fotovoltaicas multicapa con o sin concentrador secundario, entre otros.

En efecto, la integración arquitectónica requiere de sistemas de aprovechamiento energético de tamaños reducidos, altamente fiables y compactos, que a su vez se integren de forma natural en el edificio conservando su armonía. En este sentido, los paneles fotovoltaicos planos de carácter estático han sido uno de los sistemas más utilizados en este campo hasta el momento, a pesar de su elevado coste.

En el ámbito de los concentradores para integración arquitectónica, suelen emplearse concentradores estáticos cuando se tienen ratios de concentración C inferiores a 2.5 soles y concentradores con seguimiento solar de un solo eje hasta ratios de concentración C de 100 soles, límite a partir del cual resulta conveniente el empleo de dos ejes de seguimiento que implican un mayor coste y tamaño. Resulta de especial interés para su aplicación arquitectónica la gama de concentradores con ratios de concentración C entre 2.5 soles y 20 soles debido a su buena relación coste-efectividad y adecuado tamaño de los mismos, aspectos que resultan más favorables cuando éstos se acercan al límite de 20 soles. Dentro del rango de concentraciones mencionado, una de las configuraciones que ofrecen una mayor versatilidad son los sistemas de Fresnel por reflexión, tipología a la que pertenecen un gran número distinto de concentradores. Estos sistemas utilizan espejos para dirigir la radiación solar hacia un receptor o absorbedor que recibe y aprovecha dicha energía.

Un primer grupo dentro de estos sistemas son los denominados CLFR, Compact Linear Fresnel Reflector, donde el receptor se encuentra en posición estática, mientras que el seguimiento lo realizan los espejos. Dicho receptor se encuentra posicionado a una determinada distancia en el lado frontal del concentrador, es decir la radiación incide sobre los espejos, se refleja en los mismos y retrocede hacia el receptor. Este aspecto dificulta notablemente su integración arquitectónica y limita la misma exclusivamente a su empleo en cubiertas. En concreto, la orientación exterior del receptor impide su aplicación en fachadas tanto por los sobreesfuerzos causados sobre la estructura como por cuestiones estéticas, además de que no facilita en modo alguno el montaje de las instalaciones que aprovechan térmica o eléctricamente la energía absorbida, las cuales quedarían suspendidas de la fachada de un modo visible.

Un segundo grupo lo constituyen los denominados SAC, Slat Array Concentrator, un ejemplo de los cuales se puede apreciar en el documento US2002/0075579A1. En dicho documento se puede apreciar un concentrador con unos espejos alargados cuyos extremos longitudinales se soportan mediante una estructura lateral. Estos espejos se disponen a cierta distancia entre ellos a lo largo de dicha estructura con sus superficies longitudinales enfrentadas. Cada uno de ellos presenta un perfil transversal con inclinación predeterminada de modo que la radiación solar reflejada por todos los espejos se focaliza sobre el receptor. A diferencia del grupo comentado anteriormente, en este caso el receptor no se encuentra en el lado frontal del concentrador sino en su lado posterior, a una determinada distancia, de modo que la radiación incide sobre los espejos, se refleja sobre los mismos y avanza hacia el receptor. En concreto, el receptor es solidario a la estructura lateral que soporta los espejos, la cual se prolonga mediante unos brazos laterales que conectan con un eje general de rotación paralelo a los espejos sobre el cual se encuentra dispuesto el receptor. El seguimiento solar se lleva a cabo rotando dicho eje, lo que provoca el giro de todo el concentrador. Este aspecto constituye una limitación importante para su integración arquitectónica y hace prácticamente inviable su aplicación en fachadas.

La presente invención consiste en un concentrador solar por reflexión de tipo Fresnel especialmente diseñado para facilitar su integración arquitectónica tanto en fachadas como en cubiertas, gracias a una compacta configuración del mismo, a una gran flexibilidad de montaje y disposición de sus componentes principales y a un sencillo sistema de seguimiento solar en un solo eje.

Descripción de la invención Para resolver los problemas expuestos anteriormente, el concentrador solar por reflexión de la presente invención es del tipo de los que transmiten la radiación sobre un receptor de anchura d situado en el lado posterior (respecto la posición del sol) del concentrador. En configuraciones verticales se entiende como lado posterior del concentrador aquél que se encuentra más cercano a la fachada o paramento vertical, mientras que en configuraciones horizontales el lado posterior es aquél que se encuentra por debajo del concentrador.

Dicho concentrador comprende una pluralidad de espejos alargados cuyos extremos longitudinales se soportan mediante una estructura lateral que puede adoptar cualquier tipo de configuración, lineal, curvada o una combinación de ambas, capaz de adaptarse a las exigencias arquitectónicas de cualquier tipo de cubierta o fachada. Los espejos se disponen de forma espaciada con una separación dm entre ellos a lo largo de la estructura lateral y con sus superficies longitudinales enfrentadas. Preferentemente, toda la superficie longitudinal de los espejos es reflectante, es decir, ambas caras del espejo permiten reflejar la radiación. Si bien esta característica es recomendable, no siempre es imprescindible, dado que algunas configuraciones del concentrador de la presente invención pueden funcionar con espejos con una sola cara reflectante. Cada uno de los espejos presenta un perfil transversal de anchura lm con un ángulo de inclinación βi predeterminado de modo que la radiación solar reflejada por todos los espejos se focaliza sobre el receptor. Preferentemente se emplean perfiles transversales planos, si bien también pudieran utilizarse otras geometrías como por ejemplo cóncavas, entre otras.

Cada uno de los espejos comprende un eje longitudinal de rotación configurado para variar su ángulo de inclinación βi. Todos los ejes longitudinales de rotación son paralelos entre ellos y se encuentran configurados para:

- recibir el movimiento de unos medios de seguimiento solar gobernados por un único actuador; y

- proporcionar a todos los espejos el mismo desplazamiento angular dβi para que éstos focalicen la radiación sobre el receptor, manteniendo tanto dicho receptor como la estructura lateral en posición estática.

Preferentemente el receptor constituye un elemento independiente respecto a la estructura lateral de soporte de los espejos. Ello permite instalar el receptor directamente sobre la fachada o la cubierta, junto a las instalaciones necesarias para el aprovechamiento energético de la radiación solar, en la zona más idónea tanto funcional como estética. No obstante, también se contempla el caso de que el receptor y los espejos compartan la misma estructura, al igual que las instalaciones de aprovechamiento energético, dando lugar a una fachada o cubierta técnica independiente de la fachada o cubierta del edificio.

Preferentemente los medios de seguimiento solar comprenden uno o más elementos mecánicos de transmisión integrados en la estructura lateral, tales como ejes de transmisión, vástagos, barras o bielas, entre otros funcionalmente equivalentes. Estos elementos reciben el movimiento del actuador, preferentemente lineal, y lo transmiten de forma simultánea a cada uno de los ejes longitudinales de rotación. Dichos medios de seguimiento solar pueden recibir las señales de uno o más sensores lumínicos instalados en la fachada o cubierta para llevar el seguimiento solar de forma automática.

Atendiendo a las características geométricas...

1. Concentrador solar por reflexión, del tipo de los que transmiten la radiación sobre un receptor (3) de anchura d situado en el lado posterior del concentrador (1) , donde dicho concentrador (1) comprende una pluralidad de espejos (2) alargados cuyos extremos longitudinales se soportan mediante una estructura lateral (4) , dichos espejos (2) dispuestos de forma espaciada con una separación dm entre ellos a lo largo de la estructura lateral (4) y con sus superficies longitudinales enfrentadas, donde cada uno de los espejos (2) presenta un perfil transversal (2a) de anchura lm con un ángulo de inclinación βi predeterminado de modo que la radiación solar reflejada por todos los espejos (2) se focaliza sobre el receptor (3) , dicho concentrador (1) caracterizado porque cada uno de los espejos (2) comprende un eje longitudinal de rotación (5) configurado para variar su ángulo de inclinación βi, donde todos los ejes longitudinales de rotación (5) son paralelos entre ellos y se encuentran configurados para:

- recibir el movimiento de unos medios de seguimiento solar (6) gobernados por un único actuador (8) ; y

- proporcionar a todos los espejos (2) el mismo desplazamiento angular dβi para que éstos focalicen la radiación sobre el receptor (3) , manteniendo tanto dicho receptor (3) como la estructura lateral (4) en posición estática.

2. Concentrador solar por reflexión, según la reivindicación 1 caracterizado porque la anchura lm de los espejos (2) es constante y la separación dm entre espejos (2) es igual a la mitad de la anchura d del receptor (3) .

3. Concentrador solar por reflexión, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 2 caracterizado porque los ejes longitudinales de rotación (5) son coplanares.

4. Concentrador solar por reflexión, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3 caracterizado porque toda la superficie longitudinal de los espejos (2) es reflectante.

5. Concentrador solar por reflexión, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4 caracterizado porque el receptor (3) constituye un elemento independiente respecto a la estructura lateral (4) de soporte de los espejos (2) .

6. Concentrador solar por reflexión, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 5 caracterizado porque los medios de seguimiento solar (6) comprenden uno o más elementos mecánicos (7) de transmisión integrados en la estructura lateral (4) que reciben el movimiento del actuador (8) y lo transmiten de forma simultánea a cada uno de los ejes longitudinales de rotación (5) .