Reflector solar y procedimiento de fabricación.

Reflector solar que tiene un soporte base (5) de un material termoplástico inyectado de 1-7 mm de espesor.

El soporte base (5) tiene: una superficie en una cara delantera que tiene un acabado superficial de "pulido espejo" y una geometría definida por una función óptica; una estructura de nervios de refuerzo (13) en una parte posterior para proporcionar estabilidad dimensional y asegurar la geometría definida por la función óptica de la superficie en la cara delantera; casquillos de fijación (6) sobremoldeados e integrados en el soporte base (5) que tienen agujeros roscados (7), para recibir espárragos roscados y permitir una regulación de montaje mediante los casquillos de fijación (6), los espárragos roscados y contratuercas. El reflector solar también tiene un recubrimiento de un metal reflectante (11) sobre la cara delantera y una capa de fluidos protectores (12) sobre el recubrimiento del metal reflectante (11).

Reflector solar y procedimiento de fabricación.

Objeto de la invención La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un nuevo reflector solar, para centrales termosolares de concentración o similares y procedimiento para fabricarlo.

Constituye uno de los elementos principales utilizado en las centrales energéticas termosolares. En ellas, se utiliza dicho elemento para captar la radiación solar directa y concentrarla sobre un sistema receptor, donde la energía radiante, a través de un proceso, se convierte en energía eléctrica apta para su utilización y/o almacenamiento. No obstante, de esta invención pueden derivarse novedosas aplicaciones en diferentes campos de la energía solar, generando una nueva gama de productos hechos a medida y en función de las necesidades, como por ejemplo pequeñas células termosolares aptas para viviendas y edificios.

El nuevo concepto de reflector es aplicable a unidades de generación eléctrica o térmica nuevas y a medida, como pueden ser.

- Grandes edificios comunales

- Polígonos industriales

- Viviendas unifamiliares

- Otras instalaciones

El objetivo es conseguir la reducción del alto coste económico, manteniendo el mismo rendimiento del colector o aumentándolo. Es necesario y urgente conseguir el máximo aprovechamiento de la radiación solar de forma sencilla y económica.

Estado de la técnica Los sistemas termosolares de concentración (STC) se basan en aprovechar la energía solar directa para transformarla en energía eléctrica. Estos sistemas de generación se denominan Centrales Energéticas Termosolares. En ellas se utilizan diferentes tecnologías. Entre ellas, destacan:

- Sistema de colectores cilindro-parabólicos (CCP)

- Sistemas de discos parabólicos o paraboloides de revolución (DP)

- Sistemas de receptor central o de torre (CRS)

Una central cilindro-parabólica (en adelante CCP) representa la tecnología más madura. Consiste en la recogida de la radiación solar directa a través de los espejos reflectores cilindro-parabólicos. La radiación directa se concentra en un tubo absorbente por el que circula un aceite especial que se va calentando progresivamente, consiguiendo unos 400º C al final del lazo. Este calor es empleado para generar vapor de agua que, a través de una turbina, genera electricidad. Un colector cilindro-parabólico tiene unos 150 m. de longitud, el cual está compuesto de varios segmentos o módulos cuya longitud ronda los 12 m. Cada segmento consta de 28 espejos curvados en una de sus dimensiones, con forma de parábola, que concentra sobre su línea focal toda la radiación solar que incide en su plano de apertura.

En el estado de la técnica, el componente reflector utilizado en todas las instalaciones mencionadas está formado por espejos de vidrio de bajo contenido en hierro. Existen diferentes grosores en función de la curvatura del vidrio requerida. Sobre su cara posterior se deposita una fina película de plata protegida mediante una película de cobre y otra de pintura epoxi o laca protectora. Dependiendo del espesor del vidrio sobre el que se deposita la película reflexiva de plata, se obtienen dos tipos de espejos diferentes: de vidrio grueso (3-5 mm de espesor) y de vidrio delgado (1, 5-3 mm de espesor) . Aunque esta tecnología se considera la más madura, aún quedan por mejorar muchos aspectos, centrados fundamentalmente en la optimización del sistema, abaratar y mejorar el coste de los espejos de vidrio y de otros componentes, así como optimizar los trabajos de operación y mantenimiento. Aunque los reflectores de vidrio son los utilizados actualmente por la mayor durabilidad y reflectividad que presentan, aún no se han mejorado lo suficiente y su elevado coste de fabricación y de mantenimiento hacen que sea una tecnología aún demasiado costosa. Por otro lado, su rendimiento se ve mermado por las pérdidas de eficiencia de que adolecen. Los factores ambientales matizan el vidrio, afectando a la reflectividad de los reflectores ya la transmisividad de la cubierta de vidrio del tubo absorbente. Además, supone una gran dificultad mantener la definición óptica teórica, ya que son piezas muy grandes y débiles, lo que puede conllevar pérdidas considerables en la eficiencia del colector.

La tecnología de discos parabólicos (DP) o paraboloides de revolución, define un sistema de disco parabólico que consta de un reflector formado por un conjunto de espejos que conforman y aproximan la forma de un paraboloide de revolución de gran diámetro con un motor/ receptor de combustión externa emplazado en su área focal, en el cual se concentra toda la radiación solar recogida por la apertura del paraboloide.

Los discos parabólicos se construyen con membrana tensionada o con facetas que se aproximan de forma discreta a la geometría del paraboloide. La superficie reflectiva se consigue basándose en espejos de vidrio o películas reflectantes.

Actualmente esta tecnología se encuentra en fase de desarrollo. Existen prototipos que están funcionando, aunque el elevado coste, tanto de los espejos como del conjunto no los hace viables, de momento, para su introducción masiva en el mercado de la generación eléctrica.

Los receptores centrales o de torre (CRS) están en fase de desarrollo. Emplean una disposición circular de grandes espejos de trayectoria individual (helióstatos) para concentrar la luz solar en un receptor central montado en lo alto de una torre, donde se produce la conversión de la energía radiante en energía eléctrica.

Los reflectores utilizados en esta tecnología son reflectores planos (aunque se investiga la aplicación de nuevos modelos) dispuestos sobre una estructura soporte, con unas distancias determinadas entre ellos.

En cuanto al método de fabricación de los reflectores actuales, y las características de cada material empleado:

El método de fabricación se centra en los reflectores utilizados en las plantas cilindro-parabólicas, ya que son los que se utilizan actualmente y están más desarrollados.

- El vidrio grueso, uno de los soportes-base utilizados para los reflectores, se curva en caliente para que adopte la forma parabólica que debe tener, de modo que los espejos pueden ir directamente colocados sobre la estructura metálica del colector.

Cuando el espesor de vidrio es pequeño, el espejo tiene la suficiente flexibilidad como para curvarse en frío y pueden pegarse directamente sobre un soporte realizado en plancha metálica o de plástico que es la que asegura la curvatura del concentrador. Es decir, la forma cilindro-parabólico la aporta la plancha mencionada, sobre la que se pegan los espejos de pequeño espesor.

Al vidrio se le pega, por la parte posterior a la expuesta, una lámina de plata o aluminio, otra capa de cobre y otra capa de pintura epoxi o laca protectora para finalmente insertarle unas piezas cerámicas para su fijación a la estructura, la cual asegura y aporta suficiente estabilidad y rigidez, además de mantener la definición óptica del espejo. Otros medios de soporte para la lámina de plata o aluminio y resto de capas, aunque no se utilizan en aplicaciones industriales, son:

- Chapa metálica. Se usan chapas de aluminio pulido de alta reflectividad especular en las que el material soporte actúa a la vez de elemento reflectivo. Es de bajo coste, pero su durabilidad es baja, ya que la superficie se deteriora con mayor rapidez y por tanto, disminuye la reflectividad, además de las alteraciones ópticas generadas por las diferencias de temperatura. No se suelen usar para aplicaciones industriales de larga duración.

- Plástico. Una plancha plana obtenida por extrusión, que puede tener diferentes espesores de material plástico en la que se deposita una lámina de aluminio o plata en su cara delantera. La forma parabólica tiene que ser aportada por un soporte más resistente sobre el que se adherirá la plancha mencionada. Este también es el caso de los espejos de vidrio delgados. Este medio no presenta una alta durabilidad expuesto a la intemperie, ya que se erosiona la superficie reflectante de una forma directa.

Los medios de soporte descritos anteriormente (vidrio, chapa y plástico) componen los tres tipos más significativos de espejos reflectores que existen, con respecto al material.

Las características que han de cumplir los espejos reflectores son:

- Características geométricas/físicas. El reflector ha de ser una plancha rectangular de sección parabólica, conseguida mediante...

1. Reflector solar caracterizado porque comprende: 1a) un soporte base (5) de un material termoplástico inyectado de 1-7 mm de espesor, que comprende:

1a1) una superficie en una cara delantera que tiene: 1a11) un acabado superficial de "pulido espejo"; 1a12) una geometría definida por una función óptica seleccionada entre: paraboloide de revo

lución, cilindro-parabólica, elipse, hipérbola, y combinaciones de las mismas; 1a2) una estructura de nervios de refuerzo (13) en una parte posterior configurada para proporcionar estabilidad dimensional y asegurar la geometría definida por la función óptica de la superficie en la cara delantera; 1a3) una pluralidad de casquillos de fijación (6) sobremoldeados e integrados en el soporte base (5) que comprenden agujeros roscados (7) , configurados para recibir una pluralidad de espárragos roscados y permitir una regulación exacta de montaje mediante los casquillos de fijación (6) , los espárragos roscados y contratuercas; 1b) un recubrimiento de un metal reflectante (11) sobre la cara delantera; 1c) al menos una capa de fluidos protectores (12) sobre el recubrimiento del metal reflectante (11) , configurada para sellar y proteger en una cara frontal, bordes y laterales el recubrimiento del metal reflectante (11) .

2. Reflector solar de la reivindicación 1 caracterizado porque el metal reflectante (11) está seleccionado entre aluminio, plata, cromo, acero inoxidable y combinaciones de los mismos.

3. Procedimiento de fabricación del reflector solar de cualquiera de las reivindicaciones 1-2 caracterizado porque comprende:

6a) colocar en un molde una pluralidad de casquillos de fijación (6) ;

6b) inyectar termoplástico para conformar el soporte base (5) quedando los casquillos de fijación (6) sobremoldeados e integrados en el soporte base (5) .

4. Procedimiento de fabricación de la reivindicación 3 caracterizado porque comprende depositar mediante una operación seleccionada entre sublimación y spputtering el metal reflectante (11) .

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 200900270

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 30.01.2009

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : F24J2/10 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200900270

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) F24J, B29C, B29D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, WPI, TXT

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200900270

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 17.05.2011

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Reivindicaciones 1-4 SI Reivindicaciones NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Reivindicaciones 1-4 SI Reivindicaciones NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Consideraciones:

La presente Solicitud se refiere, respectivamente en sus reivindicaciones 1 y 3, a un reflector solar, y a su correspondiente procedimiento de fabricación, basado en el moldeo de un soporte de base de material termoplástico inyectado, con una geometría adecuada para su función de reflexión de la luz para el aprovechamiento de esta, al que se confiere, por una cara, un acabado superficial de "pulido en espejo" que se recubre con un metal reflectante, y, por la otra cara, se dota de una estructura de nervios de refuerzo para la estabilidad geométrica del conjunto, integrándose, además, en dicho soporte de base, sobremoldeados en él, una pluralidad de casquillos de fijación que comprenden unos agujeros roscados, configurados para recibir una pluralidad de espárragos roscados y unas contratuercas que permiten una regulación y fijación exactas del montaje. Se añade sobre la superficie reflectante al menos una capa de fluidos protectores. Según reivindicaciones dependientes de estas primera y tercera, el metal reflectante puede ser aluminio, plata, cromo, acero inoxidable y combinaciones de los mismos, y este se deposita mediante una operación seleccionada entre sublimación y pulverización iónica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200900270

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración Se considera que la invención definida en las reivindicaciones 1 a 4 de la presente Solicitud tiene novedad y actividad inventiva por no estar comprendida en el estado de la técnica ni poder deducirse de este de un modo evidente por un experto en la materia. Se han encontrado en el estado de la técnica documentos dirigidos a la fabricación de elementos reflectantes para colectores solares eficaces y baratos. Así, por ejemplo, el colector del documento D01, citado el Informe sobre el Estado de la Técnica (IET) con la categoría A, se fabrica moldeando una resina plástica termoestable sobre un molde de forma cilindroparabólica, el cual está reforzado transversalmente por unas nervaduras rígidas y longitudinalmente por unos elementos tirantes que ayudan a mantener la forma parabólica frente a las tensiones ocasionadas por la solidificación del material. Similarmente a la presente invención, se habla, en particular, al final de la columna 7 de este documento, de una variante del procedimiento en la que se fabrican varios segmentos que se unen mediante pernos para componer la estructura final. También se recubre la superficie reflectante con una capa de deposición en vacío de aluminio líquido (columna 7, línea 7) , así como con un baño o rociado final de resina acrílica de protección (columna 7, línea 40) . Sin embargo, a diferencia de la invención, en el colector de D01 no se integran las nervaduras en el soporte de base en un mismo proceso de moldeo, ni tampoco se dice nada de casquillos sobremoldeados para un montaje rígido, exacto y estable en cuanto a la forma. Asimismo, se utiliza un material diferente (plástico termoestable) y este se deposita por capas, en varias etapas, y no en una única etapa de inyección. Por su parte, el documento D02 (igualmente citado con la categoría A en el IET) recoge también un elemento reflectante susceptible de aplicarse para el aprovechamiento solar (columna 2, línea 20) y modular, esto es, compuesto por varios elementos de plástico esponjoso moldeado, unidos entre sí por unas partes prominentes en forma de nervaduras, y también recubiertos con un metal reflectante por su cara activa. Sin embargo, tampoco se habla en este documento de casquillos sobremoldeados, y los diversos elementos se unen por pegado, diferencias que se consideran relevantes y que confieren a la invención, frente a este documento y a los demás del estado de la técnica, novedad y actividad inventiva según los Artículos 6 y 8 de la LP.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4