MÉTODO PARA CONTROLAR UN HELIOSTATO UTILIZADO PARA CONDENSAR LA LUZ SOLAR Y DISPOSITIVO PARA EL MISMO.
Se proporciona un método para controlar un helióstato utilizado para condensar la luz solar,
y un dispositivo para el mismo que consigue una alta eficiencia de condensación de la luz solar con una alta tasa de condensación de la luz, donde un punto de condensación de la luz (punto focal) de la luz solar no se desvía y tiene una alta eficiencia de la disposición del área debido a que no se lleva a cabo una rotación por medio de un mecanismo de rotación. El método de control, por el que un helióstato que tiene una pluralidad de espejos reflectantes y que es utilizado para condensar la luz solar, controlado para efectuar el seguimiento del sol en su movimiento, reflejar la luz solar y condensar la luz solar en un punto focal predeterminado, comprende un paso en el cual la pluralidad de espejos reflectantes es ajustada para tener un punto focal a una distancia predeterminada y un paso en el cual la pluralidad de espejos reflectantes, que están configurados para desplazarse e inclinarse articulados entre sí, es ajustada para hacer un seguimiento del sol y la luz que se refleja de los espejos reflectantes es ajustada para tener un punto focal en un punto arbitrario, accionando con ello los respectivos espejos reflectantes articulados entre sí, al tiempo que se mantiene la condición en la que las coordenadas de los puntos predeterminados de los espejos reflectantes son fijas.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/JP2009/004238.
Solicitante: MITSUI ENGINEERING & SHIPBUILDING CO., LTD.
Nacionalidad solicitante: Japón.
Dirección: 6-4, TSUKIJI 5-CHOME, CHUO-KU TOKYO 104-8439 JAPON.
Inventor/es: KAWAGUCHI, TAKASHI, EZAWA,KAZUAKI.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F24J2/16
- F24J2/38
- F24J2/54
- G02B7/182 FISICA. › G02 OPTICA. › G02B ELEMENTOS, SISTEMAS O APARATOS OPTICOS (G02F tiene prioridad; elementos ópticos especialmente adaptados para ser utilizados en los dispositivos o sistemas de iluminación F21V 1/00 - F21V 13/00; instrumentos de medida, ver la subclase correspondiente de G01, p. ej. telémetros ópticos G01C; ensayos de los elementos, sistemas o aparatos ópticos G01M 11/00; gafas G02C; aparatos o disposiciones para tomar fotografías, para proyectarlas o para verlas G03B; lentes acústicas G10K 11/30; "óptica" electrónica e iónica H01J; "óptica" de rayos X H01J, H05G 1/00; elementos ópticos combinados estructuralmente con tubos de descarga eléctrica H01J 5/16, H01J 29/89, H01J 37/22; "óptica" de microondas H01Q; combinación de elementos ópticos con receptores de televisión H04N 5/72; sistemas o disposiciones ópticas en los sistemas de televisión en colores H04N 9/00; disposiciones para la calefacción especialmente adaptadas a superficies transparentes o reflectoras H05B 3/84). › G02B 7/00 Monturas, medios de regulación o uniones estancas a la luz para elementos ópticos. › para espejos (dispositivos o sistemas ópticos que utilizan elementos ópticos móviles o deformables para gobernar la intensidad, el color, la fase, la polarización o la dirección de la luz G02B 26/00).
Fragmento de la descripción:
- 1METODO PARA CONTROLAR UN HELIOSTATO UTILIZADO PARA CONDENSAR LA LUZ SOLAR Y DISPOSITIVO PARA EL MISMO
CAMPO TECNICO
La presente invencion esta relacionada con un metodo para controlar un heliostat° utilizado para recoger la luz solar con el fin de hacer un seguimiento del sol y recoger la luz reflejada en un punto arbitrario (punto focal) , y esta relacionada con un dispositivo para el metodo.
10 TECNICA ANTERIOR
En alias recientes, el agotamiento y los elevados precios de los recursos petroliferos han sido asuntos de preocupacion. Entre tanto, se ha estudiado una desviacion de los recursos petroliferos, que vienen a ser una de las
causas del calentamiento global, hacia recursos de energias alternativas. Como una de tales fuentes alternativas de energia, esta disponible la generacion de potencia termica solar, en la cual se recoge la luz solar y se utiliza como energia.
Enla generacion de potencia termica solar, un heliostat° utilizado para recoger la luz solar incluye mialtiples espejos reflectantes (facetas) . El heliostat° se configura para que la luz solar pueda ser reflejada y recogida en una parte receptora de calor o similar, y despues se utiliza el
calor de la misma para la generacion de potencia electrica,
o bien se configura como una planta de generacion de potencia termica solar del tipo de reflector central, en la cual los haces de luz reflejados desde las facetas se vuelven a reflejar desde un gran espejo reflectante (un reflector 30 central) y se recogen en una parte receptora de calor. En esta memoria, con el fin de aumentar la eficiencia de la generacion de potencia, se propone la invencion en la cual se configura un heliostat° para hacer un seguimiento de la luz solar (vease, por ejemplo, el documento de patente niam.
35 1) . La figura 14 ilustra una vista lateral de un ejemplo de
heliostat° utilizado para la generacion de potencia termica
- 2solar. Un heliostat° convencional 5 incluye mUltiples facetas 20. Sabre un mecanismo 45 de rotacion, se disponen mUltiples conjuntos (3 conjuntos en la figura 14) , que incluyen cada uno de ellos la faceta 20 dispuesta sabre un 5 pedestal 47. Las facetas 20 asi dispuestas tienen respectivamente asientos conectados entre si par media de un mecanismo 46 de union. Consecuentemente, se configura de manera que el mecanismo 46 de union hace que el heliostat° convencional 5 realice movimientos 44 de elevacion y caida, y que 10 el mecanismo 45 de rotacion hace que el heliostat° convencional 5 realice los movimientos 43 de rotacion. Se configura de manera que estos movimientos permitan al heliostat° convencional 5 hacer un seguimiento del sal y reflejar y recoger la luz solar en un lugar arbitrario (par ejemplo, 15 una parte receptora de calor, un espejo reflectante o similar, en la generación de potencia termica solar) . La figura 15 es una vista esquematica en planta que ilustra el aspecto de las facetas 20 montadas sabre el heliostat° convencional 5. En general, se instalan mUlti20 ples facetas 20 en combinacion de un cierto nUmero de ellas (14 facetas en la figura 15) . Las facetas 20 aqui descritas tienen, cada una de ellas, un lado de aproximadamente 450 mm. DOCUMENTO DE LA TECNICA ANTERIOR 25 DOCUMENTO DE PATENTE Documento de patente nUm. 1: solicitud de patente japonesa Kokai con el numero de publicacion 2004-37037. SUMARIO DE LA INVENCIoN PROBLEMA A RESOLVER POR LA INVENCIoN 30 Sinembargo, un heliostat° coma el descrito en el documento de patente nUm. 1 esta configurado de manera que hace un seguimiento de la luz solar par media de la rotacion sabre el eje X y el eje Y, coma se ilustra en la figura 3 del documento de patente nUm. 1. Las facetas se desplazan 35 alrededor de un punto de interseccion del eje X y del eje Y del heliostat°. Consecuentemente, ocurre un fenomeno (aberracion comatica) en el cual la posicion de un punto focal
formado par los haces de luz reflejada desde las respectivas facetas se desvia, conduciendo a un problema de baja tasa de recogida de luz. Lo mismo es aplicable al heliostat° convencional 5 anteriormente descrito e ilustrado en la
figura 14. El heliostat° convencional 5 tiene tambien el problema en el cual la distancia al punto focal de la faceta 20 situada lejos del centro se desvia debido a la rotaciOn 43 del heliostat° convencional 5 alrededor del centro del mecanismo 45 de rotaciOn coma punto base.
Este fenOmeno del desplazamiento del punto focal (aberraciOn comatica) sera descrito can referencia a la figura 8 y la figura 9. La figura 8 es una diagrama del diseno de las mialtiples facetas 20 (3 facetas en la figura 8) que estan instaladas en el heliostat° 5, y muestra coma el
heliostat° funciona alrededor de un centro 0 de elevaciOn y caida y de rotacion, coma punto base. Las facetas 20 estan instaladas can sus angulos ajustados par adelantado, de manera que las facetas 20 pueden reflejar la luz solar S irradiada desde el sal 40 y par
tanto los rayos R de luz reflejada pueden formar un punto focal F, par ejemplo en una parte receptora de calor, un espejo reflectante o similar. La figura 9 muestra una situaciOn en la que el sal 40 se ha movido. El movimiento del sal 40 cambia el angulo de la luz solar S irradiada
sabre las respectivas facetas 20. Consecuentemente, el heliostat° 5 realiza de nuevo los movimientos de rotaciOn asi coma los movimientos de elevacion y caida, can el fin de corregir la posición del punto focal para la recogida de la luz.
Eneste momenta, los movimientos de rotaciOn o los movimientos de elevaciOn y caida del heliostat° 2 se realizan alrededor del centro 0 anteriormente descrito de elevaciOn y caida y de rotacion, coma punto base. Consecuentemente, la faceta 20 situada en la izquierda de la figura 9 termina
desplazandose hacia arriba en el dibujo, en una distancia d de desplazamiento de la faceta, mientras que la faceta 20
situada en la derecha termina tambien desplazandose hacia
- 4abajo en el dibujo, en la distancia d de desplazamiento de la faceta. Par tanto, los rayos R de luz reflejada no forman un punto focal en una posicion que deberia ser el punto focal F sobre una parte receptora de calor o similar, 5 coma se ilustra en la figura 9, dando como resultado una situacion en la que los rayos R de luz reflejada se difunden en una distancia e de desviacion desde el punto focal. Este fenameno se denomina aberracion comatica. Ain cuando el heliostat° 5 se ajuste en su instalacion de manera que 10 los rayos R de luz reflejada formen una interseccion entre ellos en el punto focal F, los rayos R de luz reflejada no formarian una interseccion entre ellos en el punto focal F debido a los movimientos de rotacion y de elevacion y caida. 15 Laaberracion comatica descrita anteriormente da como resultado una disminucion de la eficiencia de la recogida de luz. Asi, surge un problema especialmente para una planta de generacion de potencia termica solar, que utiliza un niamero a gran escala de heliastatos del orden de cientos 20 o miles, de que la eficiencia de la recogida de luz origina una disminucion significativa de la eficiencia de la generacion de potencia de la planta. Por tanto, la presente invencion ha sido efectuada con el fin de resolver los problemas anteriormente descritos. 25 Un objeto de la presente invencion es proporcionar un metodo para controlar un heliostat° utilizado para recoger la luz solar y un dispositivo del metodo, donde el metodo y el dispositivo consiguen: una alta eficiencia de la recogida de luz solar al no permitir una desviacion de un punto 30 de recogida de luz (un punto focal) de la luz solar; y una alta eficiencia de la configuracion del area, al disponer una configuracion en la cual no se lleva a cabo una rota- clan por medio de un mecanismo de rotacion. Ademas, un objeto de la presente invencion es reducir 35 los costes del trabajo de instalacion de un dispositivo en una planta de generacion de potencia termica solar, al disponer una configuracion del dispositivo que permite
llevar a cabo facilmente la instalaciOn y el trabajo de
ajuste de las facetas, y es tambien proporcionar una planta
de generaciOn de potencia termica solar de alta eficiencia.
MEDIOS PARA RESOLVER EL PROBLEMA
Unmetodo para controlar un heliostat° de acuerdo con la presente invencion, para conseguir...
Reivindicaciones:
1. Un metodo para controlar un heliostat°, que se utiliza para recoger luz solar y tiene una pluralidad de espejos reflectantes, de una manera tal que el heliostat°
hace un seguimiento del sol en movimiento, refleja la luz solar y recoge la luz solar en un punto focal predeterminado, estando caracterizado el metodo porque comprende los pasos de:
ajustar la pluralidad de espejos reflectantes de manera 10 que la pluralidad de espejos reflectantes tengan un punto focal a una distancia predeterminada; y
controlar la pluralidad de espejos reflectantes de manera que la pluralidad de espejos reflectantes haga un seguimiento del sol y los rayos de luz reflejados desde los
respectivos espejos reflectantes tengan un punto focal en un punto arbitrario, estando configurada la pluralidad de espejos reflectantes para inclinarse en conjuncion mutua, estando caracterizado el metodo porque los espejos reflectantes son accionados en conjuncion
20 mutua mientras mantienen un estado en el que las coordenadas de los puntos predeterminados de los respectivos espejos reflectantes son fijas.
2. El metodo para controlar un heliostat° de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque los espejos
25 reflectantes son accionados en conjuncion mutua, mientras mantienen un estado en el que las coordenadas de los centros de los respectivos espejos reflectantes son fijas.
3. El metodo para controlar un heliostat° de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado
30 porque el punto focal formado por la pluralidad de espejos reflectantes se desplaza sobre la superficie de una esfera celeste que tiene un radio arbitrario, de tal manera que impide la aberracion comatica.
4. El metodo para controlar un heliostat°, segian
35 cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las direcciones de la pluralidad de espejos reflectantes se controlan en conjuncion mutua por dos mecanismos
- 20de articulaciOn diferentes.
5. Un heliostat° utilizado para recoger la luz solar y configurado para disponer en el una pluralidad de espejos reflectantes, de tal manera que la pluralidad de espejos
reflectantes tiene un punto focal, estando caracterizado el heliostat° porque:
la pluralidad de espejos reflectantes estan montados sobre pedestales con mecanismos de inclinaciOn entre ellos, respectivamente;
lapluralidad de mecanismos de inclinaciOn estan conectados entre Si por una primera articulaciOn axial y una segunda articulaciOn axial, que estan dirigidas en dos direcciones diferentes; y
la pluralidad de mecanismos de inclinaciOn cambia la 15 orientaciOn en conjunciOn mutua por medio de las articulaciones.
6. El heliostat° segian la reivindicaciOn 5, caracterizado porque: la primera articulaciOn axial y la segunda articulaciOn
axial son articulaciones en forma de varilla, estan dispuestas en direcciones ortogonales entre Si y estan conectadas a los respectivos dispositivos de accionamiento; y los dispositivos de accionamiento estan controlados para configurar que la posición del punto focal de la plura
25 lidad de espejos reflectantes sea mOvil a traves de las respectivas articulaciones y los respectivos mecanismos de inclinacion.
7. Una planta de generaciOn de potencia termica solar, caracterizada por comprender una pluralidad de hellos
tatos segian cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizada porque la luz solar es recogida en una parte receptora de calor que utiliza una sal fundida como medio de caldeo, para llevar a cabo la generaciOn de potencia termica solar.
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