Control de la orientación de un colector solar autodidacta.

Procedimiento para el control de la orientación de un colector solar (K1,

K2, K3, K4) y/o de varios colectores solares dispuestos de manera alineada (K1, K2, K3, K4), particularmente de colectores cilindro-parabólicos, comprendiendo respectivamente un elemento colector de calor dispuesto en la línea focal (10), donde la temperatura y/o la cantidad de calor acumulada del medio portador de calor que fluye a través de un elemento colector de calor (10) se mide en la zona de cada colector solar (K1, K2, K3, K4) de modo de poder ser asignado a este último y los valores de temperatura (T1, T2, T3, T4; T'1, T'2, T'3, T'4, T'5) y/o los valores de cantidad de calor determinados se suministran a una unidad de control que controla la orientación del respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4), que orienta el respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4) hacia el sol en el marco de un parámetro de orientación fijo, particularmente de una zona de orientación y/o carrera de orientación, caracterizado porque el procedimiento comprende los siguientes pasos:

a) determinación de la cantidad de calor acumulada en el respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4);

b) modificación de un parámetro de orientación del respectivo colector solar en un incremento en el sentido del desplazamiento del sol o en un decremento en el sentido opuesto al desplazamiento del sol;

c) comparación de la cantidad de calor acumulada en el paso a) con la cantidad de calor acumulada en el respectivo colector solar tras la implementación del paso b) y

d) en el caso de un aumento de la cantidad de calor determinada en el paso c) respecto a la cantidad de calor determinada en el paso a), un almacenamiento del parámetro de orientación modificado por el incremento o el decremento como un nuevo valor teórico en la unidad de control para el control de la orientación del respectivo colector solar.

Control de la orientación de un colector solar autodidacta El invento trata de un procedimiento para el control de la orientación de un colector solar y/o de varios colectores solares dispuestos de manera alineada, particularmente de colectores cilindro-parabólicos, que comprende respectivamente un elemento colector de calor dispuesto en la línea focal, con lo cual la temperatura y/o la cantidad de calor acumulada por el medio portador de calor que fluye a través de un elemento colector de calor se mide en la zona de cada colector solar de modo de poder ser asignada a este último y los valores de temperatura y/o los valores de cantidad de calor determinados se suministran a una unidad de control que controla la orientación del respectivo colector solar, que orienta el respectivo colector solar hacia el sol en el marco de un parámetro de orientación fijo, particularmente de una zona de orientación y/o carrera de orientación. Por lo demás, el invento trata de un procedimiento mediante el cual varios colectores solares dispuestos de manera alineada actúan de manera conjunta.

Las centrales termosolares utilizan la energía solar, captada por un absorbedor y absorbida por un medio portador de calor que fluye en el absorbedor. El calor emitido por el sol se utiliza de este modo como fuente de energía primaria. En este caso, el concepto de centrales termosolares con concentración de la radiación directa implica concentrar la radiación directa del sol en un absorbedor solar mediante reflectores. Estas centrales termosolares utilizan superficies reflectoras concentradoras para concentrar la luz solar que incide en el absorbedor. Los reflectores y el absorbedor se orientan hacia el sol. El campo de colectores de una granja solar consta generalmente de muchos colectores cilindro-parabólicos conectados en paralelo y/o de manera alineada. Los colectores cilindro-parabólicos están conformados por espejos cóncavos, que concentran la luz solar en un tubo del absorbedor dispuesto en la línea focal. Dependiendo del diseño, la longitud de dichos colectores varía entre 20 y 200 m. En los tubos del absorbedor, la radiación solar concentrada se convierte en calor, que es transmitido a un medio portador de calor en circulación. Por cuestiones de costes, los cilindros parabólicos se orientan mayormente hacia el sol sobre un solo eje. Por lo tanto, se disponen en dirección norte-sur y durante el transcurso del día se orientan hacia el sol de este a oeste. Esta orientación puede realizarse de manera programada en el tiempo, pero también puede ser controlada por un sensor solar. Los colectores individuales con una longitud de hasta 200 m constan de varios segmentos fluidodinámicos dispuestos de manera consecutiva. A cada colector se le asigna respectivamente un accionamiento para su orientación, una medición de la temperatura, un dispositivo para determinar la posición del sol y un detector de la orientación. Los colectores se orientan hacia el sol durante el transcurso del día. Esto se realiza mediante un sensor fotosensible que suministra información acerca de la posición del colector respecto a la posición del sol, o bien mediante un algoritmo que calcula la posición del sol y un sensor de posición que indica la posición del colector. La orientación de un colector solar es entonces óptima, cuando la cantidad de calor absorbida en su extensión del medio portador de calor es máxima.

Sin embargo, existen problemas para configurar la orientación y la alineación de los colectores solares de manera óptima. Debido a las dimensiones físicas y a las cargas mecánicas asociadas al desplazamiento de los colectores, resulta difícil alinearlos entre sí de manera óptima. La alineación óptima no puede concebirse geométricamente ya que, por lo general, ni los espejos de un colector solar están todos perfectamente alineados en la línea focal, ni los diferentes segmentos del mismo están alineados entre sí de manera óptima. Además, la alineación de los sensores, tanto del sensor solar como también del sensor de posicionamiento (angular) respecto al colector solar respectivamente asignado puede desplazarse. Incluso, no en todos los casos, su alineación inicial y original es óptima. Por último, en el caso de segmentos individuales relativamente largos de un colector, la orientación en un solo eje alrededor del eje longitudinal implica el movimiento de un peso considerable, de modo que durante el movimiento de orientación se produce una torsión y con ello el retorcimiento de un segmento alrededor de su eje longitudinal, con lo que se modifica la posición relativa de los espejos individuales respecto a la línea focal, así como del absorbedor allí dispuesto.

Estos problemas y desventajas hacen que los colectores solares individuales de un línea o de un elemento del circuito conectados de manera alineada no se alineen respectivamente de manera óptima hacia el sol y que por lo tanto no se orienten hacia el sol durante el transcurso del día. La evaluación de las respectivas señales registradas del sensor y el cálculo de la posición de orientación no reflejan la posición del respectivo colector solar completo. La determinación geométrica de la posición óptima del colector sólo puede realizarse de manera aproximada.

Por la WO 2005/116534 A2 se conoce un procedimiento para ajustar un colector solar que comprende respectivamente un elemento colector de calor dispuesto en la línea focal, por lo cual la temperatura del medio portador de calor que fluye a través de un elemento colector de calor se mide en la zona de cada colector solar de modo de poder ser asignada a este último, y los valores de temperatura y/o los valores de cantidad de calor determinados son asignados a una unidad de control que controla la orientación del respectivo colector solar y que orienta el respectivo colector solar hacia el sol en el marco de un parámetro de orientación fijo. En este caso, la alineación del colector se determina mediante células solares. Si se produce una desviación del valor teórico, la orientación del colector se ajusta pertinentemente mediante servomotores y se almacena además la nueva posición.

Por otra parte, el objetivo del invento consiste en presentar una solución que permita una orientación mejorada de un colector solar.

En un procedimiento del tipo mencionado inicialmente, este objetivo se logra, según el invento, mediante los siguientes pasos que comprende el procedimiento:

a) determinación de la cantidad de calor acumulada en el respectivo colector solar; b) modificación de un parámetro de orientación del respectivo colector solar en un incremento en el sentido del desplazamiento del sol o en un decremento en el sentido opuesto al desplazamiento del sol; c) comparación de la cantidad de calor acumulada en el paso a) con la cantidad de calor acumulada en el respectivo colector solar tras la implementación del paso b) y d) en caso que se detectara un aumento de la cantidad de calor, de la cantidad de calor determinada en el paso c) respecto al paso a) , almacenamiento del parámetro de orientación modificado en el incremento o el decremento, como nuevo valor teórico para el control de la orientación del respectivo colector solar en la unidad de control.

Asimismo, este objetivo se logra en un procedimiento del tipo mencionado inicialmente, en donde varios colectores solares dispuestos de manera alineada actúan además de manera conjunta, mediante los siguientes pasos que comprende el procedimiento:

a1) determinación de un valor medio móvil de una primera diferencia de temperatura asignada a un primer colector solar del medio de transferencia de calor entre un primer y un segundo punto de medición de la temperatura;

a2) determinación de un valor medio móvil de una segunda diferencia de temperatura del medio portador de calor asignada a otro colector solar, entre dos puntos de medición de la temperatura, en donde al menos uno es diferente del primer y/o segundo punto de medición de la temperatura;

b1) modificación del parámetro de orientación, particularmente de la zona de orientación y/o de la carrera de orientación, del primer colector solar en un incremento en el sentido del desplazamiento del sol o un decremento en el sentido opuesto al desplazamiento del sol;

c1) comparación de los valores medios de la primera y segunda diferencia de temperatura ajustados a posteriori y d1) en el caso de un valor medio móvil incrementado de la primera diferencia de temperatura respecto a la segunda diferencia de temperatura, almacenamiento del parámetro de orientación modificado por el incremento... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el control de la orientación de un colector solar (K1, K2, K3, K4) y/o de varios colectores solares dispuestos de manera alineada (K1, K2, K3, K4) , particularmente de colectores cilindro-parabólicos, comprendiendo respectivamente un elemento colector de calor dispuesto en la línea focal (10) , donde la temperatura y/o la cantidad de calor acumulada del medio portador de calor que fluye a través de un elemento colector de calor (10) se mide en la zona de cada colector solar (K1, K2, K3, K4) de modo de poder ser asignado a este último y los valores de temperatura (T1, T2, T3, T4; T'1, T'2, T'3, T'4, T'5) y/o los valores de cantidad de calor determinados se suministran a una unidad de control que controla la orientación del respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4) , que orienta el respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4) hacia el sol en el marco de un parámetro de orientación fijo, particularmente de una zona de orientación y/o carrera de orientación, caracterizado porque el procedimiento comprende los siguientes pasos: a) determinación de la cantidad de calor acumulada en el respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4) ; b) modificación de un parámetro de orientación del respectivo colector solar en un incremento en el sentido del desplazamiento del sol o en un decremento en el sentido opuesto al desplazamiento del sol; c) comparación de la cantidad de calor acumulada en el paso a) con la cantidad de calor acumulada en el respectivo colector solar tras la implementación del paso b) y d) en el caso de un aumento de la cantidad de calor determinada en el paso c) respecto a la cantidad de calor determinada en el paso a) , un almacenamiento del parámetro de orientación modificado por el incremento o el decremento como un nuevo valor teórico en la unidad de control para el control de la orientación del respectivo colector solar.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en el caso de constatarse una menor cantidad de calor en comparación con el paso c) , el parámetro de orientación es desplazado en dos decrementos o en dos incrementos hacia la posición opuesta.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en el caso de constatarse una cantidad de calor no modificada en comparación con en el paso c) , el parámetro de orientación es restaurado nuevamente a su valor inicial antes de la implementación del paso b) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la cantidad de calor acumulada se determina respectivamente mediante un valor medio móvil de una diferencia de temperatura del medio portador de calor asignada al respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4) .

5. Procedimiento según alguna de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la zona de orientación y/o la carrera de orientación se utiliza (n) como parámetro (s) de orientación.

6. Procedimiento para el control de la orientación de un colector solar (K1, K2, K3, K4) y/o de varios colectores solares (K1, K2, K3, K4) dispuestos en serie, particularmente de colectores cilindro-parabólicos, comprendiendo respectivamente un elemento colector de calor dispuesto en la línea focal (10) , donde la temperatura y/o la cantidad de calor acumulada del medio portador de calor que fluye a través de un elemento colector de calor (10) se mide en la zona de cada colector solar (K1, K2, K3, K4) de modo de poder ser asignada a este último y los valores de temperatura determinados (T1, T2, T3, T4; T'1, T'2, T'3, T'4, T'5) y/o los valores de cantidad de calor se suministran a una unidad de control que controla la orientación del respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4) , que orienta el respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4) hacia el sol en el marco de un parámetro de orientación fijo, particularmente de una zona de orientación y/o carrera de orientación, donde actúan, de manera conjunta, varios colectores solares (K1, K2, K3, K4) dispuestos de manera alineada caracterizado porque el procedimiento comprende los siguientes pasos: a1) determinación de un valor medio móvil de una primera diferencia de temperatura del medio portador de calor entre un primer y un segundo punto de medición de la temperatura, estando asignada dicha diferencia a un primer colector solar; a2) determinación de un valor medio móvil de una segunda diferencia de temperatura del medio portador de calor entre dos puntos de medición de la temperatura, estando asignada dicha diferencia a otro colector solar, en donde al menos uno es diferente del primer y/o del segundo punto de medición de la temperatura; b1) modificación del parámetro de orientación, particularmente de la zona de orientación y/o de la carrera de orientación, del primer colector solar en un incremento en el sentido del desplazamiento del sol o un decremento en el sentido opuesto al desplazamiento del sol; c1) comparación de los valores medios de la primera y segunda diferencia de temperatura ajustados a posteriori y d1) en el caso de un valor medio móvil incrementado de la primera diferencia de temperatura respecto a la segunda diferencia de temperatura, almacenamiento del parámetro de orientación modificado por el incremento o el decremento, particularmente de la zona de orientación y/o de la carrera de orientación, como un nuevo valor teórico para el control de la orientación del primer colector solar en la unidad de control.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque en el caso de constatarse un valor medio móvil reducido de la primera diferencia de temperatura en comparación con el paso c1) respecto al valor medio móvil del

segundo colector solar, el parámetro de orientación, particularmente la zona de orientación y/o la carrera de orientación, del primer colector solar se desplaza en sentido opuesto en dos decrementos o dos incrementos.

8. Procedimiento según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque en el caso de constatarse un valor medio

móvil no modificado de la primera diferencia de temperatura en comparación con el paso c1) respecto del valor medio móvil del segundo colector solar, el parámetro de orientación, particularmente la zona de orientación y/o el carrera de orientación, del primer colector solar es restaurado nuevamente a su valor inicial antes de la implementación del paso b1) .

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones de 6-8, caracterizado porque, con más de dos colectores solares dispuestos de manera consecutiva, cada colector solar se conecta al menos una vez como primer colector solar y el valor medio móvil de la diferencia de temperatura respectivamente asignada al valor medio móvil se compara respectivamente con el valor medio móvil de la diferencia de temperatura asignada al menos a otro colector solar.

10. Procedimiento según la reivindicación 1 o 6, caracterizado porque en el caso de constatarse una cantidad de calor aumentada en el paso c) o en el caso de constatarse una diferencia de temperatura incrementada en el paso c1) , se implementa un desplazamiento incremental o decremental reiterado o múltiple del respectivo parámetro de orientación en el mismo sentido hasta que se constata nuevamente una reducción de la cantidad de calor o de la diferencia de temperatura, en donde, respectivamente, el último valor del parámetro de orientación se almacena como nuevo valor teórico para el control de la orientación del respectivo colector solar (K1, K2, K3, K4) antes de proceder a una nueva reducción de la cantidad de calor o de la diferencia de temperatura.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los pasos individuales del procedimiento son implementados de manera preferentemente automatizada por la unidad de control comprendiendo preferentemente un microprocesador - y/o por una unidad de lógica difusa asignada a esta última y conformando un control autodidacta de la orientación.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la respectiva posición de rotación relativa de cada colector solar respecto a su eje longitudinal (8) se determina mediante un sensor de posición angular.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la respectiva posición relativa de cada colector solar respecto al sol se determina mediante un sensor solar. 35