CENTRAL DE ENERGÍA SOLAR CON POSICIONAMIENTO DE SEGUIMIENTO DE ESPEJOS CON FOTOSENSORES.

Central de energía solar con posicionamiento de seguimiento de espejos con fotosensores,

con una instalación para la conversión de luz solar en otra forma de energía, con un dispositivo de conversión, con una pluralidad de elementos de espejo (6a, 6b, 6c), que están dispuestos a distancia del dispositivo de conversión (2), en donde los elementos de espejo individuales (6a, 6b, 6c) se pueden girar en cada caso de una manera independiente entre sí, al menos en parte, alrededor de al menos un eje y la instalación presenta al menos un dispositivo sensor (10) asociado a un elemento de espejo, que emite una señal característica para una radiación solar irradiada sobre él y el dispositivo sensor (10) reacciona a la luz que se refleja por elementos de espejo en dirección a la instalación de sensor. El dispositivo sensor permite una evaluación de resolución local de la radiación que incide sobre él.

CENTRAL DE ENERGíA SOLAR CON POSICIONAMIENTO DE SEGUIMIENTO DE ESPEJOS CON FOTOSENSORES

La presente invención se refiere a una instalación para la conversión de luz solar en otra forma de energía. La invención se describe con referencia a centrales de energía solar, que convierten luz solar en energía térmica. No obstante, se indica que la invención puede encontrar aplicación también en otros tipos de centrales de energía solar, por ejemplo en centrales de energía solar con células fotovoltaicas y similares. En general, la invención se puede aplicar en aquellas centrales de energía solar, en las que la luz se concentra a través de espejos sobre una línea o un punto.

Se conocen desde hace mucho tiempo a partir del estado de la técnica centrales de energía solar de este tipo. Especialmente se conocen colectores de Fresnel, que presentan una pluralidad de franjas de espejos separadas, planas o sólo ligeramente curvadas, que se pueden girar alrededor de su eje longitudinal. En este caso es posible enfocar cada una de estas franjas de espejos siempre individualmente sobre un tubo de absorción. En función de la posición del sol se puede determinar con exactitud el ángulo de inclinación necesario de cada una de estas franjas de espejos.

Se conoce a partir del documento DE 27 42 014 C2 un colector solar con medios de seguimiento del sol. En este caso, está prevista una pluralidad de reflectores, que son pivotables alrededor de su eje longitudinal. En estos reflectores están dispuestos, en cada caso, ejes con barras, de manera que los reflectores se pueden mover en común y acoplados entre sí a la posición óptima. Es un inconveniente que en este caso no se pueden corregir los errores angulares de los espejos entre sí.

El documento EP 1 754 942 A 1 describe una disposición de colectores solares de Fresnel. También está prevista una pluralidad de espejos primarios, en donde un movimiento de estos espejos individuales está acoplado mecánicamente y se realiza un movimiento común de estos espejos por medio de una barra de empuje. Sin embargo, en la práctica, nunca se puede conseguir con precisión el ángulo óptimo, es decir, aquel ángulo, en virtud del cual los ángulos reflejados irradian idealmente sobre un dispositivo de absorción, porque lo impiden inexactitudes de medición con respecto a este ángulo en el espejo, un desgaste, deformaciones condicionadas térmicamente, desplazamientos de los espejos por la presión del viento, inexactitudes de fabricación y de montaje, bajada del cimiento y muchos más. También mediante un espejo secundario, colocado en el estado de la técnica sobre un tubo de absorción, que

desvía la luz dispersa de retorno hacia el tubo de absorción, el problema solamente se soluciona en una medida insuficiente. Además, el problema se agrava a medida que se eleva el grado de concentración.

Se conoce a partir del documento DE 19630201 C1 una central de energía solar, en la que muchos espejos concentran la luz solar sobre un dispositivo de absorción central. Estos helióstatos están provistos, en cada caso, de un sensor propio, que detecta la luz que incide en la dirección del dispositivo de absorción. Sin embargo, aquí son problemáticos los altos requerimientos planteados al montaje preciso del sensor.

Por lo tanto, la presente invención tiene la misión de proporcionar una disposición y un procedimiento que permitan, a pesar de las influencias de interferencia indicadas, alinear las franjas de espejos de tal manera que la luz incide directamente sobre un dispositivo de absorción. Además, debe elevarse la captación de energía de la instalación, debiendo realizarse esto especialmente a través de una alineación siempre óptima de los elementos de espejos. De esta manera, debe conseguirse una optimización del rendimiento de la central de energía solar o bien un aprovechamiento máximo de la energía solar irradiada con un montaje sencillo y facilidad de mantenimiento.

Por lo tanto, la invención tiene la misión de presentar un procedimiento, que permita, a pesar de las influencias de interferencia indicadas, alinear cada elemento de espejo siempre de tal forma que la luz incida exactamente sobre el tubo de absorción o bien sobre el dispositivo de conversión. En este caso, debe prescindirse de un dispositivo de medición de ángulos de alta precisión en los elementos de espejo o bien en las ondas de espejo.

Esto se consigue de acuerdo con la invención por medio de una instalación de acuerdo con la reivindicación 1 así como por medio de un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10. Formas de realización y perfeccionamientos ventajosos son objeto de las reivindicaciones dependientes.

Una instalación de acuerdo con la invención para la conversión de luz solar en otra forma de energía presenta un dispositivo de conversión, que absorbe radiación que incide sobre él. Además, está prevista una pluralidad de elementos de espejo, que están dispuestos distanciados del dispositivo de conversión, para desviar, en un estado de trabajo, la luz solar irradiada sobre ellos, sobre el dispositivo de conversión, en donde los distintos elementos de espejo se pueden hacer bascular, al menos en parte, de una manera independiente entre sí, en cada caso alrededor de al menos un eje, y la instalación presenta al menos un dispositivo sensor asociado a un elemento de espejo, que emite una señal característica para una radiación solar irradiada sobre el mismo, y el dispositivo sensor reacciona a la luz, que es reflejada por al menos un elemento de espejo en la dirección del dispositivo sensor.

De una manera ventajosa, el dispositivo sensor permite una evaluación de resolución local de la radiación que incide sobre él. Por ello se entiende que el dispositivo sensor no sólo emite valores de la intensidad total o similares, sino que en al menos una dirección posibilita también una emisión de diferentes intensidades. De una manera ventajosa, el dispositivo sensor presenta una pluralidad de elementos fotosensibles. Por lo tanto, aquí se contempla como sensor de luz una matriz lineal de fotodiodos.

De acuerdo con la invención, el elemento de espejo presenta dentro de su superficie de espejo una zona de modificación, que absorbe, al menos parcialmente, luz que incide sobre ella o la modifica de forma reconocible por el sensor. En el caso de esta zona de modificación o bien zona de absorción se puede tratar, por ejemplo, de un elemento plano absorbente sobre o bien dentro de la superficie del espejo. No obstante, también serían concebibles zonas de modificación, que modifican, por ejemplo, la polarización de la luz. Con preferencia, esta zona de modificación está configurada de tal forma que genera en la zona de detección del dispositivo sensor una zona más oscura o modificada de otra manera.

De este modo, en el dispositivo de acuerdo con la invención, se lanza voluntariamente una sombra o bien una distribución irregular de la intensidad sobre el dispositivo sensor. Con preferencia, la zona de modificación se extiende en la dirección del eje de basculación del elemento de espejo. Con preferencia, el elemento de espejo está provisto en la zona del sensor, en el centro, de una franja con preferencia fina, que no refleja la luz. De esta manera se forma, en el centro del rayo de luz emitido, una zona oscura, que debe detectarse por el dispositivo sensor cuando la posición del espejo es correcta.

En el caso de un seguimiento biaxial de los elementos de espejo, puede estar prevista sobre el elemento de espejo una zona de modificación en forma de punto o de círculo y ésta puede ser detectada de nuevo con un sensor plano, como por ejemplo un chip CCD o una cámara.

El dispositivo sensor mide de esta manera la intensidad de la luz sobre un tramo X predeterminado, que es más largo que la zona oscura a reconocer, de manera que la medición se realiza con preferencia con una resolución local suficientemente alta. En la distribución de la luz local medida, se calcula el centro de esta zona oscura y se compara la posición real del elemento de espejo que resulta de ello en un regulador con una posición teórica y se reajusta correspondientemente el elemento de espejo. La posición alcanzada es alimentada a un regulador de posición como valor real.

De esta manera, a través del procedimiento de acuerdo con la invención y de la instalación de acuerdo con la invención se puede conseguir, respectivamente, un seguimiento de alta precisión de cada uno de los elementos de espejo individuales, también sin una previsión angular externa. En principio, es posible que en una forma de realización, todos los elementos de espejo se puedan bascular independientemente unos de otros, pero...

1. Instalación (1) para la conversión de luz solar en otra forma de energía con un dispositivo de conversión (2) , que absorbe radiación que incide sobre él, con una pluralidad de elementos de espejo (6a, 6b, 6c) , que están dispuestos distanciados del dispositivo de conversión (2) , para desviar, en un estado de trabajo, la luz solar irradiada sobre él, sobre el dispositivo de conversión (2) , en donde los elementos de espejo individuales (6a, 6b, 6c) se pueden hacer bascular, al menos en parte, de una manera independiente entre sí, en cada caso alrededor de al menos un eje y la instalación presenta al menos un dispositivo sensor (10) asociado a un elemento de espejo, que emite una señal característica para una radiación solar irradiada sobre el mismo, y el dispositivo sensor (10) reacciona a la luz, que es reflejada por elementos de espejo en la dirección del dispositivo sensor, en donde el dispositivo sensor (10) permite una evaluación de resolución local de la radiación que incide sobre él, caracterizada porque el elemento de espejo (6a, 6b, 6c) presenta dentro de su superficie de espejo una zona de modificación (5) , que absorbe, al menos en parte, la luz que incide sobre ella o la modifica de manera reconocible por el sensor.

2. Instalación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la zona de modificación está configurada de tal manera que genera, en la zona de detección del sensor de luz, una zona oscura o modificada de otro modo.

3. Instalación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque la zona de modificación (5) se extiende en la dirección del eje de basculación (M) del elemento de espejo (6a, 6b, 6c) .

4. Instalación de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo sensor (10) presenta una pluralidad de elementos fotosensibles, que posibilitan una resolución local de la luz incidente.

5. Instalación de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo sensor (10) está dispuesto en un plano, que está formado por una dirección longitudinal de un elemento de espejo (6a, 6b, 6c) y por una dirección longitudinal del dispositivo de conversión.

6. Instalación de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque a cada elemento de espejo (6a, 6b, 6c) está asociado al menos un dispositivo sensor (10) .

7. Instalación de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación presenta una pluralidad de soportes, en la que están dispuestos los dispositivos sensores (10) .

8. Instalación de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada dispositivo sensor (10) presenta un circuito, que evalúa la distribución de la intensidad de la luz que incide sobre el mismo, calcula la posición central de la zona oscura provocada por la zona de modificación (5) y prepara esta posición como señal de salida digital o analógica para el posicionamiento del espejo.

9. Instalación de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo sensor (10) presenta al menos un dispositivo de radiación para poder posicionar fácilmente el dispositivo sensor (10) con respecto a la instalación (1) .

10. Procedimiento para poner en funcionamiento una instalación para la conversión de luz solar en otra forma de energía, en donde con una pluralidad de elementos de espejo (6a, 6b, 6c) se dirige la luz solar que incide sobre éstos a un dispositivo de conversión (2) y este dispositivo de conversión (2) convierte la luz solar, al menos en parte, en otra forma de energía, en donde los elementos de espejo (6a, 6b, 6c) individuales están dispuestos en cada caso de forma basculable, caracterizado porque al menos un elemento de espejo (6a, 6b, 6c) se asocia a un dispositivo sensor

(10) que emite una señal característica para una radiación solar irradiada sobre él, en donde este dispositivo sensor (10) posibilita una evaluación de resolución local de la radiación que incide sobre él, caracterizado porque el elemento de espejo (6a, 6b, 6c) presenta dentro de su superficie de espejo una zona de modificación (5) , que absorbe, al menos en parte, la luz que incide sobre ella o la modifica de manera reconocible por el sensor.

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