Caldera para un receptor solar.

Caldera para un receptor solar incluye una pluralidad de paredes de caldera dispuestas extremo con extremo rodeando un espacio interior de caldera.

Cada pared incluye una pluralidad de paneles de receptor solar unos al lado de otros. Los paneles están conectados de manera fluídica entre sí por medio de un circuito de vapor. La caldera incluye asimismo una pluralidad de conductos que forman cada uno una parte del circuito de vapor que conecta de manera fluídica los paneles. Los paneles y conductos forman una pluralidad de pasos de transferencia de calor en el circuito de vapor. En determinadas formas de realización, el circuito de vapor incluye entre dos y diez pasos, de manera inclusiva.

Caldera para un receptor solar

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

La presente solicitud es una continuación en parte de la solicitud de patente US nº 12/620.109 presentada el 17 de noviembre de 2009. Esta solicitud es asimismo una continuación en parte de la solicitud de patente US nº 12/547.650 presentada el 26 de agosto de 2009. Cada una de las solicitudes de patente US nº 12/620.109 y nº 12/547.650 reivindica la prioridad respecto a la solicitud provisional US nº 61/151.984, presentada el 12 de febrero de 2009, a la solicitud provisional US nº 61/152.011, presentada el 12 de febrero de 2009, a la solicitud provisional US nº 61/152.035, presentada el 12 de febrero de 2009, a la solicitud provisional US nº 61/152.049, presentada el 12 de febrero de 2009, a la solicitud provisional US nº 61/152.077, presentada el 12 de febrero de 2009, a la solicitud provisional US nº 61/152.114, presentada el 12 de febrero de 2009, y a la solicitud provisional US nº 61/152.286, presentada el 13 de febrero de 2009. Cada una de las solicitudes mencionadas anteriormente se incorpora como referencia en la presente memoria en su totalidad.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención La presente invención se refiere una producción de potencia solar, y más particularmente, a paneles de receptor solar para su utilización en calderas solares.

2. Descripción de la técnica relacionada La generación de potencia solar se ha considerado una fuente viable para ayudar a satisfacer las necesidades de energía en un momento de concienciación creciente de los aspectos medioambientales de producción de potencia. La producción de energía solar depende principalmente de la capacidad de captar y convertir la energía disponible gratuitamente del sol y puede producirse con muy poco impacto en el medio ambiente. La potencia solar puede producirse sin crear residuos radioactivos como en la producción de potencia nuclear, y sin producir emisiones contaminantes que incluyen gases de efecto invernadero como en la producción de potencia a partir de combustibles fósiles. La producción de potencia solar es independiente de la fluctuación de los costes de combustible y no consume recursos no renovables.

Los generadores de potencia solar utilizan generalmente campos de espejos controlados, llamados heliostatos, para recoger y concentrar la luz solar en un receptor para proporcionar una fuente de calor para la producción de potencia. Un receptor solar adopta normalmente la forma de un panel de tubos que transportan un fluido de trabajo a través de ellos. Los generadores solar anteriores han utilizado fluidos de trabajo tales como sal fundida porque presenta la capacidad de almacenar energía, permitiendo la generación de potencia cuando no existe o existe poca radiación solar. Los fluidos de trabajo calientes se transportan normalmente a un intercambiador de calor en el que liberan calor en un segundo fluido de trabajo tal como aire, agua, o vapor. La potencia se genera moviendo el aire caliente o vapor a través de una turbina que acciona un generador eléctrico.

Más recientemente, se ha determinado que la producción solar puede aumentarse y simplificarse utilizando agua/vapor como único fluido de trabajo en un receptor que es una caldera. Esto puede eliminar la necesidad de un intercambiador de calor ineficaz entre dos fluidos de trabajo diferentes. Este desarrollo ha conllevado nuevos desafíos en el procesamiento del intenso calor solar sin dañar al sistema. En una caldera solar, las tasas de transferencia de calor pueden alcanzar niveles de aproximadamente 2-3 veces la tasa de transferencia de calor de una caldera de encendido con combustibles fósiles típica. Esta alta tasa de transferencia de calor intensifica los problemas relacionados con el mantenimiento de calentamiento y distribución de flujo uniformes a través de los diseños de paneles de caldera conocidos. Si el flujo a través de una parte de un panel de receptor es insuficiente cuando se utiliza agua/vapor como fluido de trabajo, puede producirse sobrecalentamiento para esa parte de panel. Dicho sobrecalentamiento puede dar como resultado el daño o la avería del panel y los tubos que los constituyen si se permite que las temperaturas resulten elevadas.

En comparación con las calderas de encendido con combustible típicas, las calderas solares presentan entradas de calor muy variables debido a los cambios en la radiación solar incidente. En una caldera típica el gas de combustión alrededor de cualquier sección de tubo dada se encuentra casi a la misma temperatura, lo que significa que los tubos absorben relativamente cantidades similares de energía independientemente de su ubicación. Las calderas solares, sin embargo, presentan entrada de calor que puede variar hasta un 50% en un área relativamente pequeña. En las calderas solares constituidas por sólo unos cuantos tubos que se doblan alrededor de la estructura entera, como en las calderas de encendido con combustible tradicionales, el fluido de los tubos sale a temperaturas muy diferentes que crean temperaturas de metal y temperaturas de vapor problemáticas. Este problema aumenta con el tamaño de la caldera, es decir, cuanto más grande es la caldera, mayor es el desequilibrio de temperatura. Esto es así especialmente sobre un panel o paso de caldera solar que es muy amplio o presenta un área más grande, porque el flujo de calor es muy poco uniforme y puede crear grandes diferencias de temperatura en los tubos.

Aunque los sistemas de producción de potencia solar conocidos se han considerado generalmente satisfactorios para los fines para los que están previstos, sigue existiendo la necesidad en la técnica de receptores solares que pueden mejorar la distribución del flujo de calor y de fluido. También sigue existiendo la necesidad en la técnica de receptores solares de fabricación y de utilización fáciles. La presente invención proporciona una solución a estos problemas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención objeto se refiere a una caldera nueva y útil para un receptor solar. Una pluralidad de paredes de caldera dispuestas extremo con extremo rodea un espacio interior de caldera. Cada pared incluye una pluralidad de paneles de receptor solar unos al lado de otros. Los paneles están conectados de manera fluídica entre sí por medio de un circuito de vapor. La caldera también incluye una pluralidad de conductos que forman cada uno una parte del circuito de vapor que conecta de manera fluídica los paneles. Los paneles y conductos forman una pluralidad de pasos de transferencia de calor en el circuito de vapor.

En determinadas formas de realización, el circuito de vapor incluye entre dos y diez pasos, de manera inclusiva. El circuito de vapor puede incluir cuatro pasos y cada paso puede incluir un par de paneles paralelos, en el que los paneles de cada par de paneles paralelos son sustancialmente coplanarios. También se contempla que cada paso pueda incluir cuatro paneles paralelos o cualquier otro número adecuado de paneles paralelos. El circuito de vapor puede incluir seis pasos y cada paso puede incluir un par de paneles paralelos, en el que por lo menos algunos de los pares de paneles paralelos incluyen paneles que son sustancialmente coplanarios, y por lo menos algunos de los pares de paneles paralelos incluyen paneles que están orientados formando un ángulo unos con respecto a otros para formar una esquina de pared de caldera. También se contempla que el circuito de vapor pueda incluir ocho pasos.

Según determinadas formas de realización, una primera parte de los paneles están conectados de manera fluídica entre sí por medio de un primer circuito de vapor o subcircuito, y una segunda parte de los paneles están conectados de manera fluídica entre sí por medio de un segundo circuito de vapor o subcircuito. La caldera incluye una primera pluralidad de conductos que forman cada uno una parte del primer circuito de vapor que conecta de manera fluídica los paneles del primer circuito de vapor, en la que los paneles y conductos del primer circuito de vapor forman una pluralidad de pasos de transferencia de calor en el primer circuito de vapor. La caldera también incluye una segunda pluralidad de conductos que forman cada uno una parte del segundo circuito de vapor que conecta de manera fluídica los paneles del segundo circuito de vapor, en la que los paneles y conductos del segundo circuito de vapor forman una pluralidad de pasos de transferencia de calor en el segundo circuito de vapor.

Se contempla que en determinadas formas de realización, por lo menos uno de los conductos es un conducto de cruce que forma una parte del circuito de vapor y que conecta de manera fluídica los paneles en una primera de las paredes de caldera...

1. Caldera para un receptor solar caracterizada porque comprende:

a) una pluralidad de paredes de caldera dispuestas extremo con extremo rodeando un espacio interior de caldera, incluyendo cada pared una pluralidad de paneles de receptor solar unos al lado de otros, en la que los paneles están conectados de manera fluídica entre sí por medio de un circuito de vapor; y

b) una pluralidad de conductos que forman cada uno una parte del circuito de vapor que conecta de manera fluídica los paneles, en la que los paneles y conductos forman una pluralidad de pasos de transferencia de calor en el circuito de vapor.

2. Caldera según la reivindicación 1, caracterizada porque el circuito de vapor incluye entre dos y diez pasos, de manera inclusiva.

3. Caldera según la reivindicación 1, caracterizada porque el circuito de vapor incluye cuatro pasos.

4. Caldera según la reivindicación 3, caracterizada porque cada paso incluye cuatro paneles paralelos, en la que los paneles son sustancialmente coplanarios.

5. Caldera según la reivindicación 1, caracterizada porque el circuito de vapor incluye seis pasos.

6. Caldera según la reivindicación 5, caracterizada porque cada paso incluye un par de paneles paralelos, en la que por lo menos algunos de los pares de paneles paralelos incluyen paneles que son sustancialmente coplanarios, y por lo menos algunos de los pares de paneles paralelos incluyen paneles que están orientados en un ángulo unos con respecto a otros para formar una esquina de pared de caldera.

7. Caldera según la reivindicación 1, caracterizada porque el circuito de vapor incluye ocho pasos.

8. Caldera para un receptor solar caracterizada porque comprende:

a) una pluralidad de paredes de caldera dispuestas extremo con extremo rodeando un espacio interior de caldera, incluyendo cada pared una pluralidad de paneles de receptor solar unos al lado de otros, en la que una primera parte de los paneles están conectados de manera fluídica entre sí por medio de un primer circuito de vapor, y en la que una segunda parte de los paneles están conectados de manera fluídica entre sí por medio de un segundo circuito de vapor;

b) una primera pluralidad de conductos que forman cada uno una parte del primer circuito de vapor que conecta de manera fluídica los paneles del primer circuito de vapor, en la que los paneles y conductos del primer circuito de vapor forman una pluralidad de pasos de transferencia de calor en el primer circuito de vapor; y

c) una segunda pluralidad de conductos que forman cada uno una parte del segundo circuito de vapor que conecta de manera fluídica los paneles del segundo circuito de vapor, en la que los paneles y conductos del segundo circuito de vapor forman una pluralidad de pasos de transferencia de calor en el segundo circuito de vapor.

9. Caldera según la reivindicación 8, caracterizada porque cada circuito de vapor incluye entre dos y diez pasos, de manera inclusiva.

10. Caldera según la reivindicación 8, caracterizada porque cada circuito de vapor incluye cuatro pasos.

11. Caldera según la reivindicación 10, caracterizada porque cada paso incluye cuatro paneles paralelos, en la que los paneles de cada paso son sustancialmente coplanarios.

12. Caldera según la reivindicación 8, caracterizada porque cada circuito de vapor incluye seis pasos.

13. Caldera según la reivindicación 12, caracterizada porque cada paso incluye un par de paneles paralelos, en la que por lo menos algunos de los pares de paneles paralelos incluyen paneles que son sustancialmente coplanarios, y por lo menos algunos de los pares de paneles paralelos incluyen paneles que están orientados en un ángulo unos con respecto a otros para formar una esquina de pared de caldera.

14. Caldera según la reivindicación 8, caracterizada porque cada circuito de vapor incluye ocho pasos.

15. Caldera para un receptor solar caracterizada porque comprende:

a) una pluralidad de paredes de caldera dispuestos extremo con extremo rodeando un espacio interior de caldera, incluyendo cada pared de caldera una pluralidad de paneles de receptor solar unos al lado de otros, en la que los paneles están conectados de manera fluídica entre sí por medio de un circuito de vapor; y

b) una pluralidad de conductos que forman cada uno una parte del circuito de vapor que conecta de manera fluídica los paneles, en la que los paneles y conductos forman una pluralidad de pasos de transferencia de calor en el circuito de vapor, y en la que por lo menos uno de los conductos es un conducto de cruce que forma una parte del circuito de vapor y que conecta de manera fluídica los paneles en una primera de las paredes de caldera a los paneles en una segunda de las paredes de caldera opuestas a la primera de las paredes de caldera.

16. Caldera según la reivindicación 15, caracterizada porque el circuito de vapor incluye entre dos y diez pasos, de manera inclusiva.

17. Caldera según la reivindicación 15, caracterizada porque el circuito de vapor incluye cuatro pasos de paneles de receptor solar con un primer conducto de conector que conecta de manera fluídica un primer paso de paneles con un segundo paso de paneles, con un segundo conducto de conector que conecta de manera fluídica un tercer paso de paneles con un cuarto paso de paneles, y con el conducto de cruce que conecta de manera fluídica el segundo paso de paneles con el tercer paso de paneles.

18. Caldera según la reivindicación 17, caracterizada porque los primer y cuarto pasos de paneles están en paredes de caldera opuestas entre sí, y en la que los segundo y tercer pasos de paneles están sobre las paredes de caldera opuestas entre sí.

19. Caldera según la reivindicación 15, caracterizada porque cada paso de paneles está sobre una pared de caldera separada.

20. Caldera según la reivindicación 15, caracterizada porque el circuito de vapor incluye seis pasos, y en la que por lo menos un paso incluye un par de paneles paralelos orientados en un ángulo para formar una esquina de pared de caldera.

21. Caldera según la reivindicación 15, caracterizada porque el circuito de vapor incluye ocho pasos.