APARATO DE PROTECCIÓN PARA UN RECEPTOR SOLAR.
Aparato de protección para un receptor solar.
Aparato de protección para proteger un receptor de energía solar fotovoltaico del sobrecalentamiento debido a la radiación solar concentrada reflejada de espejos hacia el receptor,
comprendiendo el aparato de protección: una pantalla dispuesta para moverse entre una posición guardada fuera de un trayecto de radiación solar hacia el receptor y una posición de apantallamiento en el trayecto de radiación solar, a menos que esté fijada en la posición guardada; y un mecanismo de fijación para fijar la pantalla en la posición guardada.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/AU2009/001472.
Solicitante: SOLAR SYSTEMS PTY LTD.
Nacionalidad solicitante: Australia.
Dirección: 45 Grosvenor Street Abbotsford, Victoria 3067 AUSTRALIA.
Inventor/es: LASICH, JOHN BEAVIS, STEDWELL,Mark Andrew, HOBBS,Simon James, CAPRIHAN,Arjun Vinoo, MANN,Simon.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F24J2/46
- H01L31/042 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Módulos fotovoltaicos o conjuntos de células individuales fotovoltaicas (las estructuras de soporte de los módulos fotovoltaicos H02S 20/00).
Fragmento de la descripción:
APARATO DE PROTECCIÓN PARA UN RECEPTOR SOLAR DESCRIPCIÓN
Campo La presente invención se refiere a un aparato de protección para un receptor solar, así como a un receptor solar y un generador solar que incorpora el aparato de protección.
Antecedentes Un tipo de generador de energía solar es un generador de energía fotovoltaico que tiene un receptor solar compuesto por una red densa de células fotovoltaicas hacia las cuales se concentra la radiación solar desde espejos con un factor de concentración de 500 o más. Las células fotovol taicas pueden destruirse, dañarse irreparablemente, o ver reducida su vida útil en caso de fallo del sistema de refrigeración. Algunos de estos generadores de energía se han diseñado con sistemas de extracción de calor tales como disipadores térmicos en contacto térmico estrecho con las células fotovol taicas, y circuitos de refrigeración a través de los cuales se bombea refrigerante para mantener los disipadores térmicos y las células fotovoltaicas a una temperatura de funcionamiento apropiada.
Los enfoques anteriores en protección adicional de receptores solares tales como receptores de células fotovol taicas en sistemas fotovoltaicos de concentrador de red densa (CPV) han sido o bien mantener el almacenamiento y reserva de potencia de emergencia para permitir la dirección controlada de los colectores parabólicos o heliostato para desviar la radiación solar alejándola del receptor cuando hay un fallo, o bien mantener un suministro de refrigerante en una torre que alimenta por gravedad a través del receptor en caso de pérdida de bombeo de refrigerante.
Los presentes inventores han descubierto que en el funcionamiento a largo plazo de instalaciones de CPV la protección únicamente mediante refrigerante no protege frente a cualquier modo de fallo que pueda dañar las células fotovoltaicas sensibles y/o conlleva costes y otras desventajas.
Existe la necesidad de un enfoque alternativo para proteger
los receptores solares del sobrecalentamiento.
Sumario de la invención En un aspecto, la invención proporciona un aparato de protección para proteger un receptor de energía solar fotovoltaico del sobrecalentamiento debido a radiación solar concentrada reflejada de espejos hacia el receptor, comprendiendo el aparato de protección:
una pantalla dispuesta para moverse entre una posición guardada fuera de un trayecto de radiación solar hacia el receptor y una posición de apantallamiento en el trayecto de radiación solar, a menos que esté fijada en la posición guardada; y
un mecanismo de fijación para fijar la pantalla en la posición guardada.
En una realización, el mecanismo de fijación fija la pantalla cuando está activo de modo que cuando el mecanismo de fijación no está activo, la pantalla se mueve a la posición de apantallamiento.
En una realización, el mecanismo de fijación comprende al menos un actuador, de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra alimentación de potencia de actuador adecuada.
En una realización, cada actuador es un cilindro neumático de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra aire adecuado a una cámara de cilindro del cilindro neumático.
En una realización, el aparato de protección comprende al menos una válvula que puede moverse a una posición de purga para purgar aire comprimido de la cámara de cilindro para desactivar el mecanismo de fijación.
En una realización, el aparato de protección comprende al menos dos válvulas conectadas de modo que el movimiento de cualquier válvula a la posición de purga desactiva el mecanismo de fijación.En una realización, el actuador es un motor eléctrico acoplado a la pantalla de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra potencia eléctrica adecuada al motor eléctrico.
En una realización, la pantalla está montada en un árbol alrededor del cual la pantalla puede girar y el motor eléctrico está acoplado al árbol.
En una realización, el mecanismo de fijación puede moverse de una posición de fijación a una posición de no fijación.
En una realización, el aparato de protección comprende un mecanismo de movimiento de pantalla adaptado para mover la pantalla entre la posición guardada y la posición de apantallamiento cuando la pantalla no está fijada.
En una realización, el mecanismo de fijación fija la pantalla fijando el mecanismo de movimiento de pantalla.
En una realización, el aparato de protección comprende un mecanismo de control adaptado para hacer que la pantalla se mueva a la posición de apantallamiento cuando se cumple al menos una condición de protección.
En una realización, el mecanismo de control desactiva el mecanismo de fijación cuando se cumple la al menos una condición de protección.
En una realización, el mecanismo de control comprende un circuito eléctrico y se prevé un conmutador para cada condición
de protección de modo que cuando se cumple una condición de
protección, el conmutador asociado se mueve a la posición
abierta.
En una realización, la condición de protección comprende al menos uno de: flujo de refrigerante inadecuado; alimentación de potencia de actuador inadecuada; y exceso de temperatura.
En una realización, el mecanismo de control está dispuesto para controlar el mecanismo de fijación de modo que se mueve de la posición de fijación a la posición de no fijación cuando se cumple al menos una condición de protección.
En una realización, la pantalla está dispuesta en la posición de apantallamiento para desplazarse respecto a la radiación solar más concentrada en un punto focal de la radiación solar concentrada para de ese modo encontrar temperaturas inferiores. En una realización, una cara frontal de la pantalla tiene alta reflectividad. En una realización, una cara frontal de la pantalla tiene alta emisividad. En una realización, una cara posterior de la pantalla tiene baja emisividad. En otro aspecto, la invención proporciona un generador de energía solar que comprende: un receptor de energía solar fotovoltaico para recibir y convertir la radiación solar concentrada en potencia eléctrica; al menos un concentrador para concentrar la radiación solar en el receptor de energía solar; y un aparato de protección tal como se ha descrito anteriormente.En otro aspecto, la invención proporciona un método de protección de un receptor solar fotovoltaico del sobrecalentamiento debido a la radiación solar concentrada reflejada de espejos hacia el receptor, comprendiendo el método de protección:
fijar una pantalla en una posición guardada alejada de un trayecto de radiación solar hacia el receptor; y
hacer que la pantalla se mueva a una posición de apantallamiento que bloquea el trayecto de radiación solar cuando la pantalla no está fijada en la posición guardada.
En otro aspecto, la invención proporciona un método de producción de potencia eléctrica que comprende hacer funcionar el generador de energía solar descrito anteriormente.
Breve descripción de los dibujos:
Se describen adicionalmente a modo de ejemplo realizaciones de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema a modo de ejemplo para generar potencia eléctrica a partir de radiación solar;la figura 2 es una vista frontal de un receptor del sistema mostrado en la figura 1 que ilustra el área de superficie expuesta de las células fotovoltaicas del receptor;
la figura 3 es una vista frontal de otro receptor del sistema mostrado en la figura 1 que ilustra el área de superficie expuesta de las células fotovoltaicas del receptor;
la figura 4 es una vista en perspectiva de un receptor con
componentes retirados para ilustrar más claramente el circuito
de refrigerante que forma parte del receptor;
la figura 5 es una vista en perspectiva de otro receptor
con componentes retirados para ilustrar más claramente el circuito de refrigerante que forma parte del receptor;
la figura 6 es una vista en perspectiva de un receptor con una primera realización de un aparato de protección con la pantalla en una posición de apantallamiento;
la figura 7 es una vista en perspectiva de un receptor con una segunda realización de un aparato de protección con la pantalla en una posición de apantallamiento;
la figura 8 es una vista lateral de un aparato de protección de la primera realización, con la pantalla en una posición guardada;
la figura 9...
Reivindicaciones:
l.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Aparato de protección para proteger un receptor de energía solar fotovoltaico del sobrecalentamiento debido a la radiación solar concentrada reflejada de espejos hacia el receptor, comprendiendo el aparato de protección: una pantalla dispuesta para moverse entre una posición guardada fuera de un trayecto de radiación solar hacia el receptor y una posición de apantallamiento en el trayecto de radiación solar, a menos que esté fijada en la posición guardada; y un mecanismo de fijación para fijar la pantalla en la posición guardada. Aparato de protección según la reivindicación 1, en el que el mecanismo de fijación fija la pantalla cuando está activo de modo que cuando el mecanismo de fijación no está activo, la pantalla se mueva a la posición de apantallamiento. Aparato de protección según la reivindicación 2, en el que el mecanismo de fijación comprende al menos un actuador, de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra alimentación de potencia de actuador adecuada. Aparato de protección según la reivindicación 3, en el que cada actuador es un cilindro neumático de modo que el
mecanismo de fijación está activo cuando se suministra
aire adecuado a una cámara de cilindro del cilindro
neumático.
Aparato de protección según la reivindicación 4, que
comprende al menos una válvula que puede moverse a una posición de purga para purgar aire comprimido de la cámara de cilindro para desactivar el mecanismo de fijación. Aparato de protección según la reivindicación 5, que comprende al menos dos válvulas conectadas de modo que el movimiento de cualquier válvula a la posición de purga desactiva el mecanismo de fijación. Aparato de protección según la reivindicación 3, en el que el actuador es un motor eléctrico acoplado a la pantalla de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra potencia eléctrica adecuada al motor eléctrico.
8. Aparato de protección según la reivindicación 7, en el que la pantalla está montada en un árbol alrededor del cual la pantalla puede girar y el motor eléctrico está acoplado al árbol.
9. Aparato de protección según la reivindicación 1, en el que el mecanismo de fijación puede moverse desde una posición de fijación a una posición de no fijación.
10. Aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende un mecanismo de movimiento de pantalla adaptado para mover la pantalla entre la posición guardada y la posición de apantallamiento cuando la pantalla no está fijada.
11. Aparato de protección según la reivindicación 9, en el que el mecanismo de fijación fija la pantalla fijando el mecanismo de movimiento de pantalla.
12. Aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende un mecanismo de control adaptado para hacer que la pantalla se mueva a la posición de apantallamiento cuando se cumple al menos una condición de protección.
13. Aparato de protección según la reivindicación 12 cuando depende de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, en el que el mecanismo de control desactiva el mecanismo de fijación cuando se cumple la al menos una condición de protección.
14. Aparato de protección según la reivindicación 13, en el que el mecanismo de control comprende un circuito eléctrico y se prevé un conmutador para cada condición de protección de modo que cuando se cumple una condición de protección el conmutador asociado se mueve a la posición abierta.
15. Aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que la condición de protección comprende al menos uno de: flujo de refrigerante inadecuado; alimentación de potencia de actuador inadecuada; y exceso de temperatura.16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
Aparato de protección según la reivindicación 12 cuando depende de la reivindicación 9, en el que el mecanismo de control está dispuesto para controlar el mecanismo de fijación de modo que se mueve de la posición de fijación a la posición de no fijación cuando se cumple al menos una condición de protección. Aparato de protección según la reivindicación 1, en el que una cara frontal de la pantalla se dispone en la posición de apantallamiento para desplazarse respecto a la radiación solar más concentrada en un punto focal de la
radiación solar concentrada para de ese modo encontrar
temperaturas inferiores.
Aparato de protección según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 17, en el que una cara frontal de la pantalla tiene alta reflectividad. Aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 en el que una cara frontal de la pantalla tiene alta emisividad. Aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que una cara posterior de la pantalla tiene baja emisividad. Generador de energía solar que comprende: un receptor de energía solar fotovoltaico para recibir y convertir la radiación solar concentrada en potencia eléctrica; al menos un concentrador para concentrar la radiación solar en el receptor de energía solar; y un aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20. Método de protección de un receptor solar fotovoltaico del sobrecalentamiento debido a la radiación solar concentrada reflejada de espejos hacia el receptor, comprendiendo el método de protección: fijar una pantalla en una posición guardada alejada de un trayecto de radiación solar hacia el receptor; yhacer que la pantalla se mueva a una posición de apantallamiento que bloquea el trayecto de radiación solar
cuando la pantalla no está fijada en la posición guardada.
23. Método de producción de potencia eléctrica que comprende
5 hacer funcionar el generador de energía solar según la reivindicación 21.
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