Un sistema de captación de energía solar que comprende:

- una plataforma (12) que flota sobre una masa de fluido,

en el que la plataforma incluye una estructura (14)anillo exterior;

- una cubierta (16) flexible que define un volumen cerrado debajo de la cubierta (16);

- un compresor (32) o soplador para crear una condición de sobrepresión en el interior del volumen cerrado;

- una estructura superior situada sobre la cubierta;

- un conjunto de lentes (422) de Fresnel, lineales, soportadas por la estructura superior y que proporcionan laconcentración de la radiación solar;

- un conjunto de colectores (421) solares fotovoltaicos soportados sobre la cubierta para recibir la radiaciónsolar concentrada por las lentes de Fresnel; y

- la plataforma puede girar alrededor de un eje vertical central de la misma, para permitir, de esta manera, laorientación del grupo de lentes de Fresnel lineales y que los colectores solares fotovoltaicoscorrespondientes sean girados a una orientación deseada en función de la posición angular del sol.caracterizado por que la cubierta (16) flexible encierra, de manera hermética, un extremo superior de laestructura anillo exterior, para definir, de esta manera, el volumen cerrado debajo de la cubierta.

Isla solar fotovoltaica.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una isla artificial, con base en tierra o base en el mar, que está equipada con instalaciones de captación de energía solar. Más particularmente, la presente invención se refiere a una estructura de este tipo a gran escala que es capaz de producir energía eléctrica de una manera rentable.

Antecedentes de la invención

En general, se acepta que la Tierra se aproxima rápidamente a una crisis energética de proporciones incalculables. Algunas personas dicen que la crisis se producirá en torno al año 2040.

Parece que la energía solar puede ser la única fuente que puede superar, en teoría, la próxima crisis energética sin alterar los costos de energía. La energía geotérmica es una segunda posibilidad distante pero, evidentemente, con costos mucho más altos.

La energía solar es adecuada principalmente para mitigar dicha crisis energética futura. Por ejemplo, cada año llega a la Tierra una radiación solar de casi 10.000 GTEP (TEP = Toneladas equivalentes de petróleo) . Sin embargo, sólo se necesitarían hasta 5 GTEP de energía solar utilizable para dar un paso significativo hacia la sostenibilidad energética de la Tierra.

Sin embargo, han existido limitaciones prácticas a la implementación a gran escala de los sistemas de producción de energía que se basan en el sol. Por ejemplo, las células fotovoltaicas son capaces de convertir la energía solar (es decir, la luz solar) en energía utilizable, es decir electricidad. Pero la eficiencia global de estos dispositivos es de aproximadamente el 10-18%, dependiendo de los materiales usados. Además, una mayor eficiencia requiere generalmente materiales más caros. Además, la fabricación de células fotovoltaicas requiere el uso de productos químicos altamente tóxicos, que presentan un problema ambiental importante y en continua expansión.

Por estas razones, la tecnología térmica solar, la otra tecnología principal para la conversión de energía solar en electricidad, parece ser una solución potencial para producir una cantidad suficiente de GTEPs en el futuro previsible, siendo aún así relativamente barato.

Una tecnología térmica solar específica que se usa ampliamente en la actualidad en aplicaciones piloto es el cilindro parabólico solar. Un cilindro parabólico, conformado como la mitad inferior de un gran tubo de drenaje, refleja la luz solar a un tubo receptor central que se extiende sobre el mismo. Agua a presión y otros fluidos se calientan en el tubo y se usan para generar vapor, el cual puede accionar, a continuación, unos turbo-generadores para producir electricidad o para proporcionar energía calorífica para la industria.

En teoría, los colectores cilindro-parabólicos tienen el potencial para una producción eficiente de electricidad, ya que pueden alcanzar temperaturas relativamente altas en la entrada de la turbina. Sin embargo, en la práctica, las necesidades de suelo para esta tecnología son considerables. Además, estudios recientes indican que los costos de electricidad estimados previamente, usando esta tecnología, pueden haber sido demasiado optimistas. Brevemente, la promesa percibida acerca de esta tecnología aún no ha producido beneficios tangibles, en un sentido práctico, bien debido a ineficiencias o bien debido a costos excesivos, y también debido a las limitaciones inherentes y a las variaciones en la radiación solar. Más específicamente, estos colectores requieren sistemas de guiado costosos y de mantenimiento intensivo para ajustar dinámicamente las posiciones angulares de los paneles del colector, dependiendo de la posición del sol. Esto requiere de costosas transmisiones por engranajes y también grandes estructuras de soporte que puedan soportar fluctuaciones considerables de carga y otras consideraciones estructurales, tales como las divulgadas en el documento DE3934517. Este documento divulga las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Resumen y visión general de las realizaciones preferentes

Un objeto de la presente invención es conseguir un progreso práctico y tangible en el aprovechamiento de energía solar, para mitigar las preocupaciones conocidas asociadas con las fuentes de energía eléctrica actuales, incluyendo la posibilidad de una crisis de energía considerable en el futuro previsible.

Otro objeto de la presente invención es facilitar la generación de energía eléctrica a gran escala mediante el uso de la radiación solar, y hacerlo a un coste económicamente viable.

La presente invención consigue estos objetivos mediante la colocación de módulos colectores de radiación solar sobre una isla o unas islas artificiales de peso ligero, a gran escala, de bajo costo, de hasta varios cientos de metros de diámetro, y posiblemente construidas incluso con un diámetro de más de un kilómetro. La isla podría operar en el mar, en grandes lagos naturales o en tierra donde estaría situada en un canal empotrado de hormigón que mantendría un fluido de viscosidad apropiada, tal como aceite natural, o incluso agua. La isla flota. La expresión peso ligero se refiere a peso específico, es decir, espacio superficial de la plataforma / peso total.

Esta isla debería tener una altura relativamente alta, por ejemplo, de más de 10 metros y, posiblemente, incluso de hasta 30 metros de altura, para evitar o al menos minimizar cualquier efecto negativo de una mar gruesa, etc. La versión terrestre, sin embargo, puede construirse, en teoría, mucho más baja, es decir, de aproximadamente 2 metros. Sin embargo, la versión terrestre podría beneficiarse también de una cierta altura, si se despliega en un entorno difícil, tal como un desierto. En ese caso, una altura mínima ayudaría a permitir la colocación de los módulos concentradores solares muy por encima de la superficie del desierto, fuera de peligro en caso de tormentas de arena. El mayor efecto abrasivo de las tormentas de arena se produce en la capa límite de arena, justo por encima del suelo. Generalmente, si la isla es más alta que la altura típica de esta capa límite, los concentradores solares y las otras instalaciones serán mucho menos propensos a sufrir defectos como consecuencia de las tormentas de arena. La isla gira para seguir la posición del sol. La versión terrestre de esta isla flota sobre un líquido contenido dentro de un gran canal con forma de anillo, mediante una gran estructura anillo exterior dimensionada, generalmente, para encajar dentro del canal. La versión marítima usa también la estructura anillo exterior. El anillo exterior flotante facilita la rotación de la isla a una orientación deseada, para optimizar la posición de los colectores de radiación solares situados en la isla. En lugar de ajustar las posiciones de los múltiples paneles de los colectores solares, los paneles colectores están fijos en su lugar, pero soportados en una plataforma de gran tamaño que se ajusta para optimizar los efectos de la radiación solar.

La isla es esencialmente circular, aunque la estructura anillo exterior no tiene que ser exactamente circular. Para la versión terrestre de la isla, la base de la estructura anillo exterior debe tener un elemento inferior que es casi de forma circular, para permitir que el elemento inferior gire dentro del canal de hormigón descrito anteriormente. El anillo exterior podría ser ensamblado también a partir de segmentos de secciones de tubería rectas que tienen una sección transversal redonda, cuadrado, ovalada o de cualquier otra forma adecuada. La estructura anillo exterior puede usar características típicas que son comunes en el diseño de barcos, tales como el aislamiento de los volúmenes interiores dentro de esas secciones de tubería, para proteger contra la posibilidad de hundimiento, si el anillo exterior desarrolla una fuga. Una realización preferente de la invención prevé el uso de secciones de tubería que se usan típicamente para oleoductos.

Según una realización preferente de la presente invención, una isla artificial con instalaciones de captación de energía solar incluye una plataforma flotante, en la que la plataforma comprende principalmente una cubierta flexible, o lámina, que se extiende a través de una estructura anillo exterior y está sellada a la misma. La cubierta superior es un material de grado industrial, de larga vida y resistente a UV, que está vulcanizado y/o afianzado o sujetado mediante cualquier otra manera adecuada a la estructura anillo exterior, de manera... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de captación de energía solar que comprende:

una plataforma (12) que flota sobre una masa de fluido, en el que la plataforma incluye una estructura (14) anillo exterior; una cubierta (16) flexible que define un volumen cerrado debajo de la cubierta (16) ; un compresor (32) o soplador para crear una condición de sobrepresión en el interior del volumen cerrado; una estructura superior situada sobre la cubierta; un conjunto de lentes (422) de Fresnel, lineales, soportadas por la estructura superior y que proporcionan la concentración de la radiación solar; un conjunto de colectores (421) solares fotovoltaicos soportados sobre la cubierta para recibir la radiación solar concentrada por las lentes de Fresnel; y

la plataforma puede girar alrededor de un eje vertical central de la misma, para permitir, de esta manera, la orientación del grupo de lentes de Fresnel lineales y que los colectores solares fotovoltaicos correspondientes sean girados a una orientación deseada en función de la posición angular del sol.

caracterizado por que la cubierta (16) flexible encierra, de manera hermética, un extremo superior de la estructura anillo exterior, para definir, de esta manera, el volumen cerrado debajo de la cubierta.

2. Sistema de captación de energía solar según la reivindicación 1, caracterizado por que el sistema está basado en tierra y comprende además:

un canal (28) inferior, con forma de anillo, que reside debajo de la estructura anillo exterior y está adaptado para contener un fluido de viscosidad adecuada, para soportar, de esta manera, de manera flotante, la estructura anillo exterior sobre el fluido en el interior del canal.

3. Sistema de captación de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además por que comprende:

un número de dispositivos de refrigeración asociados con el conjunto de colectores (421) solares fotovoltaicos, en el que los dispositivos de refrigeración están integrados en un sistema de refrigeración adaptado para coordinar la refrigeración de los colectores solares fotovoltaicos soportados sobre la plataforma.

4. Sistema de captación de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además:

un número adecuado de aletas de refrigeración montadas en los colectores solares fotovoltaicos.

5. Sistema de captación de energía solar según la reivindicación 4, caracterizado por que comprende además:

un ventilador (434) asociado operativamente con una pluralidad de las aletas (433) de refrigeración para promover la convección de calor por dichas aletas de refrigeración.

6. Sistema de captación de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además:

un sistema de bucle cerrado de intercambiadores de calor asociado operativamente con el conjunto de colectores solares fotovoltaicos, en el que los intercambiadores de calor están adaptados para recibir el fluido de refrigeración desde una fuente y para refrigerar los colectores solares fotovoltaicos.

7. Sistema de captación de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además:

una zanja en forma de V, definida al menos en parte por los lados posteriores, situados de manera contigua, de los colectores solares fotovoltaicos montados de manera apropiada.

8. Sistema de captación de energía solar según la reivindicación 7, caracterizado por que comprende además: al menos una fibra (438) humedecible situada en el interior de la zanja con forma de V y adecuada para ser

empapada con el propósito de refrigerar por evaporación los colectores solares fotovoltaicos correspondientes.

9. Sistema de captación de energía solar según la reivindicación 8, caracterizado por que comprende además:

un sistema de control de humedad, conectado de manera operativa a la al menos una fibra, en el que el sistema de control está adaptado para detectar la humedad y para mantener un nivel adecuado de humedad con respecto a la al menos una fibra (438) , para refrigerar, de esta manera, los colectores solares fotovoltaicos asociados con la misma.

10. Sistema de captación de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además:

un sistema de tuberías, que incluye tuberías para suministrar agua desde las profundidades del mar a los dispositivos de refrigeración.

11. Sistema de captación de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además:

una cubierta para proteger los colectores solares fotovoltaicos y/o los dispositivos de refrigeración de la radiación solar directa, para mejorar, de esta manera, el efecto de refrigeración.

12. Sistema de captación de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende además:

un número adecuado de soportes giratorios asociados con los colectores (421) solares fotovoltaicos, para permitir, de esta manera, un ajuste controlable de los colectores solares fotovoltaicos para mantener un ángulo óptimo con respecto a las lentes de Fresnel correspondientes.

13. Sistema de captación de energía solar según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende:

una pluralidad de filas de soportes (431) soportados por encima de la cubierta, y por que dichos colectores

(421) solares fotovoltaicos están sujetos por los soportes de manera que se encuentren frente a las lentes

(422) de Fresnel.

14. Sistema de captación de energía solar según la reivindicación 13, caracterizado por que al menos algunos de los soportes definen una forma de V que sostiene un par de filas de colectores solares fotovoltaicos, y comprende además:

un dispositivo de refrigeración que reside en la forma en V.

15. Sistema de captación de energía solar según cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado por que comprende además:

al menos una fibra (438) humedecible situada contigua a uno de los soportes, en el que la fibra es adecuada para ser empapada para refrigerar por evaporación los colectores solares fotovoltaicos correspondientes montados en la parte inferior del soporte respectivo; y

un sistema de control de humedad, conectado operativamente a la al menos una fibra humedecible, en el que el sistema de control de humedad está adaptado para detectar la humedad y para mantener un nivel adecuado de humedad con respecto a la al menos una fibra (438) humedecible, para refrigerar, de esta manera, el colector fotovoltaico asociado con la misma.