Concentrador en forma de cojín.

Concentrador en forma de cojín (1) para concentrar la radiación electromagnética,

en particular, la radiación solar(S), en un absorbedor (2), que consta de una membrana transparente (3) orientada en función de la radiación incidentey de una membrana reflectante (4) que refleja la radiación incidente en la dirección del absorbedor (2), caracterizadoporque la membrana transparente (3) y la membrana reflectante (4) forman una carcasa exterior (5) parauna cámara (6) llena con un gas a sobrepresión, de modo que entre la membrana transparente (3) y la membranareflectante (4) están dispuestos los elementos tensores (7) que generan constricciones (E) en la membrana reflectante (4) que separan las secciones cóncavas (A) de la membrana reflectante (4).

Concentrador en forma de cojín La presente invención se refiere a un concentrador en forma de cojín para concentrar la radiación electromagnética, en particular la radiación solar, en un absorbedor que consta de una membrana transparente orientada a la radiación incidente y de una membrana reflectante que refleja la radiación incidente en la dirección del absorbedor.

El documento WO 2010/017594 A1 describe un concentrador de este tipo.

En la AT 505 075 B1 se describe un colector solar inflable compuesto de, al menos, dos cámaras separadas por una membrana reflectante espejada por un solo lado y que pueden recibir el impacto de un gas en forma independiente. Un absorbedor alargado se ubica por encima de la membrana reflectante, en el área de la superficie de revestimiento de la carcasa tubular. La curvatura de la membrana reflectante que es necesaria para reflejar la radiación solar incidente en el absorbedor se consigue por las presiones diferentes de las cámaras. En principio, este colector solar funciona perfectamente y es adecuado, por ejemplo, para pequeñas instalaciones terrestres de energía solar.

La US 2004/027310 A1 describe una carcasa esférica para concentrar la radiación solar. Un espejo divide la carcasa esférica en dos cámaras esencialmente hemisféricas entre las cuales se mantiene una diferencia de presión.

Por consiguiente, conforme al estado actual de desarrollo tecnológico, se necesitan al menos una carcasa externa y, en el interior de esta carcasa, una membrana reflectante o bien un espejo, lo que implica proceso complejo de fabricación. Además, esta disposición supone un uso deficiente de la superficie, ya que los concentradores deben colocarse a una distancia considerable a fin de minimizar el sombreado mutuo en la mañana y en la noche.

En la patente DE 10 2008 020 851 A1 se describe por un lado un cojín inflable que, cuando está inflado, adopta una forma paraboidal. Una membrana reflectante acopla la radiación solar incidente en un tubo de sujeción conductor de luz por medio de un espejo de acoplamiento. Este tubo guía la energía radiante mediante un conductor de luz hacia un absorbedor. En consecuencia, en este caso el absorbedor está dispuesto fuera del cojín. Además, se describe un módulo de cilindros parabólicos con película que forman un círculo y que tiene una construcción techada. Esta construcción techada presenta una cubierta de la que se cuelgan cilindros parabólicos con una película espejada que concentra la radiación solar incidente sobre los tubos del absorbedor. Además se proponen barras de apoyo que sirven para estabilizar la cubierta transparente. Sin embargo, la suspensión de la película espejada depende de la gravedad, de modo que un cambio en la disposición afectaría la forma de la película. Por este motivo, este diseño no es adecuado para una disposición flexible y móvil.

En la EP 0 050 697 A1 se presenta un concentrador con la forma de un ala aerodinámica que dispone de una película transparente y un soporte rodeado en una piel. El lado superior del soporte se cubre con una película reflectante que, junto a la película transparente, forma un cojín que se llena con gas a sobrepresión, de modo que la película se curva de manera convexa. La radiación incidente se concentra en un sistema de absorción dispuesto fuera del cojín. Además, se propone una red que transmite una parte de las fuerzas al soporte, de modo que puede diseñarse una película delgada. El soporte casi homogéneo que puede fabricarse de espuma rígida o de un material similar puede ser reemplazado por un bastidor de largueros y travesaños. En este caso, por lo tanto, para lograr la forma deseada del concentrador se necesita un complejo soporte o un bastidor adecuado dispuesto en el exterior del cojín.

En la patente US 5, 990, 851 se describe una estructura de antena diferente, concebida para ser utilizada en el espacio, con una superficie reflectante que se apoya en una estructura portante en forma de un tubo anular. La estructura de la antena presenta una estructura tensada que se forma mediante una red de elementos de unión verticales, transversales o que se ubican en sentido perimetral (correas, bandas, etc.) . La película reflectante se fija a los elementos de unión verticales y forma una superficie (parabólica) de enfoque.

La GB 1 602 434 describe un colector solar con un reflector y una parte cubierta transparente. Para estabilizar la colocación, se propone una estructura entramada que se coloca por fuera y que lleva un brazo al que se fija un absorbedor.

En la patente DE 20 2007 000 702 U1 se presenta un sistema de seguimiento para una instalación de energía fotovoltaica montada en una isla flotante.

DE 100 58 065 A1 describe un reflector inflable, por ejemplo para una antena parabólica, que consta de varias cámaras inflables dispuestas en una misma pared portante, recubierta con una capa electromagnética y/u ópticamente reflectante. La pared portante puede estar fijada con una red de sujeción hecha de cuerdas o similares.

A diferencia de estas propuestas, el objetivo de la presente invención es crear un concentrador de bajo costo, de fácil diseño, en forma de cojín, del tipo mencionado inicialmente, por medio del cual pueda concentrarse con alta eficiencia la radiación electromagnética, en particular la radiación solar, en un absorbedor.

Esto se consigue con el concentrador en forma de cojín del tipo inicialmente mencionado, en el que una membrana transparente y una membrana reflectante forman una carcasa exterior para una cámara llena de un gas a sobrepresión. Entre la membrana transparente y la membrana reflectante están dispuestos los elementos tensores que generan constricciones en la membrana reflectante y dichas constricciones separan secciones de la membrana reflectante que se curvan en forma cóncava.

En el concentrador que la invención propone, la membrana reflectante es parte de la carcasa exterior que contiene en su interior la cámara llena de gas. La radiación electromagnética entra por la membrana transparente orientada a la fuente de radiación, se refleja en la membrana reflectante (por ejemplo, una membrana espejada) , se concentra en el absorbedor y allí se realiza el proceso de transformación en energía. Como absorbedor pueden servir tubos por los cuales circula un medio, elementos fotovoltaicos, etc.

Debido a la caída de presión entre la cámara sometida a presión y la parte exterior, una fuerza dirigida hacia fuera actúa sobre la membrana transparente, o bien sobre la membrana reflectante opuesta. Los elementos tensores, en estado tensado, contrarrestan la sobrepresión reinante. De esta manera, se puede ajustar directamente la geometría deseada del concentrador en forma de cojín por medio de los elementos tensores. La membrana transparente y la membrana reflectante juntas forman la carcasa exterior del concentrador, de modo que no se necesita disponer la membrana reflectante por separado en el interior de la carcasa. Por consiguiente, se logra un diseño que ahorra materiales y que, por lo tanto, es especialmente económico. Puesto que la membrana reflectante y la membrana transparente están tensadas entre sí directa o indirectamente a través de los elementos tensores dispuestos en el interior de la cámara cerrada, puede lograrse una disposición estable, en especial, en el caso de un modelo de gran superficie del cojín del concentrador.

Con respecto a una concentración eficaz de la radiación incidente en el absorbedor, los elementos tensores producen constricciones en la membrana reflectante y estas separan secciones cóncavas de esta membrana reflectante. El gas presurizado en el interior del concentrador provoca que la membrana reflectante o bien la membrana transparente se curve, según la dirección de los haces incidentes, de forma cóncava o bien hacia dentro entre los puntos de aplicación de los elementos tensores en la membrana correspondiente. La disposición de las constricciones de la membrana reflectante que se forman por los puntos de aplicación de los elementos tensores puede generar sectores curvos de la membrana reflectante que permiten una concentración eficaz y eficiente de la radiación incidente en función de la geometría del absorbedor.

Con respecto a un diseño que ahorra materiales y que es de bajo costo, es conveniente cuando se suministra como elemento tensor un elemento longitudinal, en particular un elemento que sea deformable transversalmente a su dirección longitudinal, preferiblemente una cuerda, o bien un elemento longitudinal rígido, preferiblemente una varilla, que se tense a tracción. En consecuencia, el elemento tensor está bajo tensión a partir de una cierta presión mínima en la cámara cerrada... [Seguir leyendo]

1. Concentrador en forma de cojín (1) para concentrar la radiación electromagnética, en particular, la radiación solar (S) , en un absorbedor (2) , que consta de una membrana transparente (3) orientada en función de la radiación incidente y de una membrana reflectante (4) que refleja la radiación incidente en la dirección del absorbedor (2) , caracterizado porque la membrana transparente (3) y la membrana reflectante (4) forman una carcasa exterior (5) para una cámara (6) llena con un gas a sobrepresión, de modo que entre la membrana transparente (3) y la membrana reflectante (4) están dispuestos los elementos tensores (7) que generan constricciones (E) en la membrana reflectante (4) que separan las secciones cóncavas (A) de la membrana reflectante (4) .

2. Concentrador en forma de cojín (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque como elemento tensor (7) se propone un elemento longitudinal, en particular un elemento que sea deformable transversalmente a su dirección longitudinal, preferentemente una cuerda, o bien un elemento longitudinal rígido, preferiblemente una varilla, que se tense a tracción.

3. Concentrador en forma de cojín (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la membrana transparente

(3) o bien la membrana reflectante (4) se apoya en, al menos, un larguero rígido (8, 9) .

4. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dos o más elementos tensores (7) están sujetos a una misma área de fijación, en especial, del larguero rígido (8, 9) , donde los elementos tensores (7) se disponen preferentemente en ángulo a modo de entramado en la dirección longitudinal de la carcasa (5) .

5. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque debido especialmente a un cambio local de una fuerza ascendente que actúa sobre la carcasa (5) , esta carcasa (5) está montada de modo que pueda girar alrededor de un eje de rotación (D2) que se extiende en el plano de extensión principal de la carcasa (5) .

6. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los elementos tensores (7) se tensan, en particular, en forma de estrella entre un cuerpo de sujeción (11) centralmente ubicado en el interior de la carcasa (5) y la membrana transparente (3) o bien la membrana reflectante (4) .

7. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque una sección cóncava (A) de la membrana reflectante (4) se forma de tal modo por un patrón de la membrana reflectante (4) , o bien por la sobrepresión del gas en el interior de la carcasa (5) , que la radiación reflejada por la membrana reflectante (4) se concentra en un absorbedor (2) en una superficie de forma, en lo esencial, lineal o puntiforme.

8. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque como absorbedor (2) se prevé al menos un absorbedor lineal alargado al que se le asigna una correspondiente sección cóncava

(A) de la membrana reflectante (4) con una curvatura que es constante en la dirección longitudinal del absorbedor lineal, por lo cual el absorbedor lineal, preferentemente, se fija a un larguero (8) que a su vez está unido con la membrana transparente (3) .

9. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque como absorbedor (2) se proponen pequeños absorbedores puntuales que se colocan a intervalos, por lo que a cada absorbedor puntual se le asigna una sección cóncava (A) de la membrana reflectante (4) , al modo de un cuerpo de revolución, en particular de un casquete esférico o un paraboloide.

10. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el absorbedor

(2) está montado para poder desplazarse, o bien, al menos, girar alrededor de un eje de rotación, con un dispositivo de accionamiento (13) , en especial con un reductor de velocidad autobloqueante, un motor paso a paso o con un accionamiento lineal por acción hidráulica o neumática, por lo cual el absorbedor (2) está adaptado para ser desplazado o bien pivotado con un dispositivo de accionamiento (13) preferentemente uniaxial a lo largo de una trayectoria que se curva, preferentemente, en la forma de un arco circular, o bien biaxialmente en correspondencia con la superficie de un cuerpo de revolución.

11. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el o los absorbedores (2) están montados mediante un elemento de unión (14) , en especial, una varilla de conexión orientable en, al menos, un cuerpo de sujeción estacionario.

12. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque los absorbedores puntuales están dispuestos entre sí de forma inmóvil en su posición relativa, mediante un acoplamiento

común, por ejemplo, una barra de acoplamiento (15) o una cuerda, de manera que los absorbedores puntuales puedan desplazarse o girar sincrónicamente con un dispositivo de accionamiento (13) .

13. Concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la carcasa (5)

está subdividida en, como mínimo, dos cámaras mediante, al menos, una película transparente (16) diseñada preferentemente como elemento tensor (7) , por lo cual la carcasa (5) se divide preferiblemente mediante películas (16) dispuestas paralelamente entre sí en cámaras alargadas que a su vez se dividen cada una mediante películas (16) extendidas transversalmente a su extensión longitudinal.

14. Plataforma flotante (20) con un elemento de cubierta plano (21) y, conectado a él, un elemento de sellado (22) que, durante el funcionamiento, está en contacto estanco con una superficie líquida y que junto con el elemento de cubierta (21) y la superficie del líquido, o bien, con el suelo, encierra una cavidad cerrada (23) en la cual se puede establecer la sobrepresión que soporta la plataforma (20) mediante un compresor; preferiblemente también con los componentes que son necesarios para un funcionamiento de la plataforma como planta de energía solar, en particu

lar, un inversor o bien una turbina de vapor, caracterizada porque el elemento de cubierta (21) dispone de, al menos, un concentrador en forma de cojín (1) según una de las reivindicaciones 1 a 13.

15. Plataforma flotante (20) según la reivindicación 14, caracterizada porque el elemento de cubierta (21) o el elemento de sellado (22) está conectado con un cuerpo flotante (24) , en particular con un cuerpo flotante alargado que durante el funcionamiento se proyecta profundamente en el líquido, un cuerpo flotante que durante el funcionamiento flota en la superficie del líquido, o bien un cuerpo flotante completamente sumergido en el líquido, de modo que varios cuerpos flotantes están conectados entre sí por medio de tirantes o soportes.