Dispositivo para convertir la energía solar.

Un dispositivo (10) para convertir energía solar, que comprende:

una unidad (11) de captación de la radiaciónsolar que comprende por lo menos una lente que tiene una superficie (11a) de entrada para la radiación solarincidente y una superficie (11b) de salida para emitir la radiación solar en forma refractada hacia una unidad (12) deconcentración de la radiación solar que comprende una superficie reflectora (12a) para reflejar la radiación solarincidente sobre la superficie reflectora (12a) desde la superficie (11b) de salida de la lente hasta por lo menos unárea objetivo (13) de la unidad (12) de concentración de la radiación solar, caracterizado porque el dispositivo (10)incluye medios (14) de posicionamiento para orientar la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad(12) de concentración de la radiación solar una respecto a la otra dependiendo de una posición del sol por medio dela rotación alrededor de por lo menos un eje (11') perpendicular a un plano formado por la lente.

Dispositivo para convertir la energía solar

La presente invención se refiere a un dispositivo para convertir la energía solar, que comprende una unidad de captación de la radiación solar que consta de por lo menos una lente que tiene una superficie de entrada para la radiación solar incidente y una superficie de salida para emitir la radiación solar de forma refractada hacia una unidad de concentración de la radiación solar que comprende una superficie reflectora para reflejar la radiación solar incidente sobre la superficie reflectora desde la superficie de salida de la lente hasta al menos un área objetivo de la unidad de concentración de la radiación solar.

Un dispositivo así se describe por ejemplo en la patente US número 4.230.094. El citado documento describe una unidad de captación de la radiación solar combinada con una unidad de concentración de la radiación solar que tiene una superficie reflectora. La radiación solar incidente sobre la lente de la unidad de captación de la radiación solar se refracta en varios ángulos y es reflejada por la superficie reflectora hacia un área objetivo, en donde la radiación solar se capta y se convierte en otra forma de energía.

En la realización de acuerdo con la patente US número 4.230.094 el área objetivo se configura como un tubo alargado, hueco, a través del cual pasa agua. El agua se calienta mediante la radiación solar incidente sobre el área objetivo, que se concentra por medio de la superficie reflectora. En consecuencia, la energía solar se convierte en energía térmica y, más concretamente, en un incremento de la temperatura del agua que fluye a través del tubo.

La construcción descrita en la patente US número 4.230.094 se caracteriza por unas dimensiones constructivas considerables, que hacen la construcción cara y difícil de manejar, pero, además, también menos funcional para utilizar. Además de esto, el citado dispositivo conocido para convertir la energía solar se caracteriza por un rendimiento generalmente variable, porque la conversión de energía solar en otra forma de energía tiene un amplio grado de dependencia de la posición del sol.

El objeto de la invención es precisamente realizar un dispositivo de acuerdo con la introducción, mediante el cual se pueda realizar una conversión eficaz de la energía solar en diferentes posiciones del sol y que, además, tenga dimensiones constructivas compactas.

De acuerdo con la invención, el dispositivo se caracteriza para esta finalidad porque el dispositivo comprende medios posicionadores para orientar la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar una con respecto a la otra a través de una rotación alrededor de al menos un eje perpendicular a un plano formado por la lente. Puesto que la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar se pueden orientar una con respecto a la otra dependiendo de la posición del sol, la radiación solar reflejada por medio de la superficie reflectora se concentra continuamente en un punto sobre la superficie reflectora.

En comparación con dispositivos estacionarios, como el dispositivo que se conoce de la patente US-A-4.230.094, el dispositivo de acuerdo con la invención proporciona una concentración y una conversión más eficaz de la radiación solar en otra forma de energía. En comparación con dispositivos móviles como se describe en EP-A-1 174 658, el dispositivo tiene una forma constante y es menos complicado, lo que significa un ahorro en costes y en gastos de construcción. El dispositivo es por lo tanto más aplicable universalmente por ejemplo en edificios.

En una primera realización, los ejes de rotación de la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar son dos ejes diferentes, mientras que en otra, con un dispositivo más fácilmente controlado y más compacto, los ejes de rotación de la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar coinciden.

Una realización específica se caracteriza porque la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar se pueden orientar en planos separados una respecto a la otra mediante sistemas de posicionamiento.

Como resultado del posicionamiento independiente de la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar en planos separados o, dicho de otro modo, en dos planos paralelos, separados, se efectúa en un área objetivo específica una concentración óptima de la radiación solar refractada por la lente e incidiendo sobre la superficie reflectora, con independencia de la posición del sol en el cielo durante el día cuando el dispositivo está funcionando.

De esta manera se realiza una mejora considerable del rendimiento, porque – aparte de las pérdidas de rendimiento ordinarias de varios componentes – la radiación solar se concentra constantemente en el mismo punto como consecuencia de la orientación en dos planos paralelos de la lente y de la superficie reflectora una con respecto a la otra. En consecuencia, bastará un solo componente de conversión de energía solar en dicho único punto, lo cual no solamente conduce a simplificar sino también a abaratar la construcción del dispositivo.

Una realización muy funcional del dispositivo de acuerdo con la invención se caracteriza porque los medios de posicionamiento se disponen para orientar la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar una con respecto a la otra sobre la base de la posición actual del sol en el cielo, las características ópticas del dispositivo, así como la orientación del dispositivo. De esta manera se realiza un dispositivo totalmente autónomo, que además controla la orientación o rotación exacta de la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar una con respecto a la otra de una manera muy precisa.

Más concretamente, esta realización se caracteriza además porque los medios de posicionamiento incluyen una unidad aritmética, que está dispuesta para determinar la posición actual del sol en el cielo sobre la base de la posición geográfica y la orientación sobre la tierra, así como el día y la hora del día. De esta forma la posición exacta del sol en el cielo se puede determinar continuamente de una manera precisa, autónoma, con el fin de obtener una captación óptima de la radiación solar y la reflexión concentrada de la radiación solar en el área objetivo.

En una realización funcional de la invención, el dispositivo incluye un marco en el cual están montadas la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar con capacidad de girar.

Se realiza un sistema fiable y robusto de orientación de la unidad de captación de la radiación solar y de la unidad de concentración de la radiación solar porque está montada en el marco una guía que funciona como una rampa, sobre cuya guía pueden ser movidas la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar por los medios de posicionamiento. En otra realización, pueden estar montados en el marco varios rodillos de apoyo de la unidad de captación de la radiación solar y de la unidad de concentración de la radiación solar.

Al menos uno de los citados rodillos puede ser accionado por los medios de posicionamiento, por ejemplo mediante motores que se pueden controlar por medio de los medios de posicionamiento. En otra realización, la unidad de captación de la radiación solar y la unidad de concentración de la radiación solar se pueden mover sobre la guía o sobre los rodillos en el marco por medio de una correa de transmisión que puede ser controlada por los medios de posicionamiento.

En realizaciones concretas de la lente, la lente se caracteriza porque la superficie de entrada de la lente es una superficie plana.

Para realizar una refracción adecuada de la luz incidente sobre la lente en la dirección de la superficie reflectora de la unidad de concentración de la radiación solar, la superficie de la lente en el lado opuesto al de la radiación solar está configurada como una lente escalonada. Más concretamente, la superficie de salida de la lente está configurada como una lente escalonada en forma de prisma recto. En... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (10) para convertir energía solar, que comprende: una unidad (11) de captación de la radiación solar que comprende por lo menos una lente que tiene una superficie (11a) de entrada para la radiación solar incidente y una superficie (11b) de salida para emitir la radiación solar en forma refractada hacia una unidad (12) de concentración de la radiación solar que comprende una superficie reflectora (12a) para reflejar la radiación solar incidente sobre la superficie reflectora (12a) desde la superficie (11b) de salida de la lente hasta por lo menos un área objetivo (13) de la unidad (12) de concentración de la radiación solar, caracterizado porque el dispositivo (10) incluye medios (14) de posicionamiento para orientar la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad

(12) de concentración de la radiación solar una respecto a la otra dependiendo de una posición del sol por medio de la rotación alrededor de por lo menos un eje (11’) perpendicular a un plano formado por la lente.

2. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los ejes de rotación (11’) de la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad (12) de concentración de la radiación solar son dos ejes diferentes.

3. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los ejes (11’) de rotación de la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad (12) de concentración de la radiación solar coinciden.

4. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad (12) de concentración de la radiación solar se pueden orientar en planos separados una con respecto a la otra mediante los medios de posicionamiento.

5. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios (14) de posicionamiento están dispuestos para orientar la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad (12) de concentración de la radiación solar una con respecto a la otra sobre la base de la posición actual del sol en el cielo, las características ópticas del dispositivo (10) , así como la orientación del dispositivo (10) .

6. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque los medios (14) de posicionamiento incluyen una unidad aritmética (14a) , que está dispuesta para determinar la posición actual del sol en el cielo sobre la base de la posición geográfica y la orientación sobre la tierra, así como del día y de la hora del día.

7. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo (10) comprende un marco (10’) en el cual la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad

(12) de concentración de la radiación solar están montadas de manera rotativa.

8. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque está montada en el marco (10’) una guía que funciona como una rampa, sobre cuya guía la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad

(12) de concentración de la radiación solar pueden ser movidas por los medios (14) de posicionamiento.

9. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque se pueden montar en el marco (10’) varios rodillos (15a, b) que soportan la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad (12) de concentración de la radiación solar.

10. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque por lo menos uno de dichos rodillos (15a, b) se puede accionar mediante los medios (14) de posicionamiento.

11. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque dichos rodillos se pueden accionar por medio de motores (16a, b) que se pueden controlar mediante los medios (14) de posicionamiento.

12. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones 7-11, caracterizado porque la unidad (11) de captación de la radiación solar y la unidad (12) de concentración de la radiación solar son movibles en el marco (10’) por medio de una correa de transmisión que puede ser controlada por los medios (14) de posicionamiento.

13. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie (11a) de entrada de la lente es una superficie plana.

14. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie (11b) de salida de la lente está configurada como una lente escalonada.

15. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque la superficie (11b) de salida de la lente está configurada como una lente de prisma escalonado recto.

16. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque el ángulo de la lente prismática oscila entre los 15º y 50º, en particular es de 36º.

17. Un dispositivo (10) de acuerdo con las reivindicación 14, 15 ó 16, caracterizado porque la unidad (11) de captación de la radiación solar está dispuesta para emitir la radiación solar a la unidad (12) de concentración de la radiación solar con un ángulo de salida fijo que oscila entre 15º y 55º, en particular con un ángulo de salida de 36º.

18. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado 5 porque el dispositivo (10) se puede posicionar con un ángulo respecto a la horizontal.

19. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque el citado ángulo es ajustable dependiendo del grado de latitud del lugar en el que se sitúa el dispositivo (10) .

20. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la superficie reflectora (12a) incluye por lo menos una curvatura cóncava.

21. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la primera curvatura cóncava de la superficie reflectora (12a) se funde con una segunda curvatura cóncava diferente de la citada primera curvatura en un punto próximo a su área objetivo (13) asociada, cuya segunda curvatura forma igualmente un área objetivo (13) asociada.

22. Un dispositivo (10) de acuerdo con una cualquiera o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizado 15 porque en cada área objetivo (13) existe una célula concentradora de la radiación solar.

23. Un dispositivo (10) de acuerdo con la reivindicación 22, caracterizado porque la célula concentradora de la radiación solar está dispuesta en el borde del reflector.