Estaciones de pulverización para control de temperatura en calderas solares.

Caldera para un receptor solar que incluye una pluralidad de paneles de receptores solares.

Los paneles están conectados de manera fluídica entre sí mediante un circuito de vapor. Por lo menos una estación de pulverización está en comunicación fluídica con el circuito de vapor y está configurada y adaptada para proporcionar una pulverización de enfriamiento de la temperatura al circuito de vapor con el fin de controlar las temperaturas de los paneles.

Estaciones de pulverización para control de temperatura en calderas solares.

REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

La presente solicitud reivindica la prioridad de la solicitud provisional US nº 61/151.984, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.011, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.035, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.049, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.077, presentada el 12 de febrero de 2009, de la solicitud provisional US nº 61/152.114, presentada el 12 de febrero de 2009, y de la solicitud provisional US nº 61/152.286, presentada el 13 de febrero de 2009, cada una de las cuales se incorpora a la presente memoria en su totalidad como referencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a la producción de energía solar, y más particularmente, a estaciones de pulverización para control de temperatura de paneles de receptores solares en calderas solares.

2. Descripción de la técnica relacionada

La generación de energía solar se ha considerado una fuente viable para ayudar a responder a las necesidades energéticas en un momento en el que aumenta la conciencia sobre aspectos medioambientales de la producción de energía. La producción de energía solar se basa principalmente en la capacidad para captar y transformar la energía del Sol disponible en grandes cantidades, y puede producirse con muy poco impacto sobre el medio ambiente. La energía solar puede utilizarse sin crear residuos radiactivos, como en la producción de energía nuclear, y sin producir emisiones contaminantes incluyendo los gases de efecto invernadero como en la producción de energía a partir de combustibles fósiles. La producción de energía solar es independiente de los costes de combustible fluctuantes y no consume recursos no renovables.

Los generadores de energía solar emplean generalmente campos de espejos controlados, denominados heliostatos, para recoger y concentrar la luz solar sobre un receptor para proporcionar una fuente de calor para la producción de energía. Un receptor solar adopta normalmente la forma de un panel de tubos que transportan un fluido de trabajo a través de los mismos. Los generadores solares previos han utilizado fluidos de trabajo tales como sal fundida que presentan la capacidad de almacenar energía suficiente para permitir la generación de energía cuando no hay radiación solar o hay poca. Los fluidos de trabajo calentados se transportan normalmente hasta un intercambiador de calor en el que ceden el calor a un segundo fluido de trabajo tal como aire, agua, o vapor. La energía se genera conduciendo aire o vapor calentado a través de una turbina que acciona un generador eléctrico.

Más recientemente, se ha determinado que la producción de energía solar puede incrementarse 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 llevado a nuevos desafíos en la manipulación del calor solar intenso sin daño para el sistema. Un desafío de este tipo implica el hecho de que las calderas solares pueden estar sujetas a cambios muy rápidos de temperatura en comparación con las calderas de combustibles fósiles. Es posible, por ejemplo, que los paneles de receptores solares pasen de un estado de recepción de mucho calor, a un estado en el que no se recibe nada de calor o muy poco, y vuelvan después al estado de recepción de mucho calor en unos minutos. Esto puede suceder, por ejemplo, con el paso de una nube solitaria sobre el campo de heliostatos. En tales casos, la temperatura del vapor experimentará enormes fluctuaciones en un corto periodo de tiempo, lo que puede dañar los paneles de receptor.

Mientras que los sistemas de producción de energía solar conocidos se han considerado generalmente satisfactorios para sus fines previstos, ha permanecido la necesidad en la técnica de controlar la temperatura del vapor en caso de cambios rápidos en el flujo de calor en los paneles de caldera. También existe la necesidad de sistemas y procedimientos de este tipo que sean fáciles de fabricar y utilizar. La presente invención proporciona una solución a estos problemas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a una caldera nueva y útil para un receptor solar. La caldera incluye una pluralidad de paneles de receptores solares. Los paneles establecen una conexión fluídica entre sí por medio de un circuito de vapor. Al menos una estación de pulverización está en comunicación fluídica con el circuito de vapor y está configurada y adaptada para proporcionar pulverización de enfriamiento de temperatura al circuito de vapor para controlar las temperaturas de los paneles.

En determinadas formas de realización, la caldera incluye una pluralidad de paredes de caldera dispuestas extremo con extremo rodeando un espacio interior de la caldera. Cada pared de caldera incluye una pluralidad de paneles de receptores solares adyacentes. Cada panel puede incluir una pluralidad de tubos de vapor que establecen conexión de fluido de una entrada del panel a una salida del panel.

Según determinadas formas de realización, hay al menos dos estaciones de pulverización en comunicación fluídica con el circuito de vapor en ubicaciones separadas unas de otras para controlar directamente la temperatura de paredes de caldera o paneles de receptor separados. Un sistema de control puede estar conectado funcionalmente a las estaciones de pulverización para controlar de manera independiente las estaciones de pulverización para un control independiente de la temperatura de al menos dos de las paredes de caldera.

También se contempla que el circuito de vapor puede incluir dos o más subcircuitos paralelos entre sí. Cada subcircuito incluye al menos una estación de pulverización para un control independiente de la temperatura de los subcircuitos. Cada subcircuito puede incluir dos estaciones de pulverización separadas entre sí dentro de cada respectivo subcircuito para proporcionar un control de temperatura para paneles en ubicaciones separadas, incluyendo por ejemplo, en lados separados de la pluralidad de paredes de caldera. Cada subcircuito puede incluir uno o más conductos conectores, cada uno de los cuales establece una conexión fluídica entre dos pasos separados de paneles en la pluralidad de paneles de receptores solares. Dos conductos conectores en cada subcircuito pueden incluir una estación de pulverización separada cada uno. Cada subcircuito puede incluir un conducto conector que establece una conexión fluídica de paneles en un lado de la pluralidad de paredes de caldera con paneles en otro lado de la misma, y cada conducto conector puede incluir una estación de pulverización separada. Cada subcircuito puede incluir un conducto conector que es un conducto de cruce que establece una conexión fluídica de paneles en un lado de la pluralidad de paredes de caldera con paneles en un lado opuesto de la misma. Cada uno de los conductos de cruce puede incluir una estación de pulverización separada.

La invención también proporciona una caldera para un receptor solar en la que una pluralidad de paredes de caldera está dispuesta extremo con extremo rodeando un espacio interior de la caldera. Cada pared de caldera incluye una pluralidad de paneles de receptores solares adyacentes. Los paneles están en conexión fluídica entre sí por medio de un circuito de vapor. Un conducto de cruce forma una parte del circuito de vapor y establece una conexión fluídica de paneles en una primera de las paredes de caldera con paneles en una segunda de las paredes de caldera opuesta a la primera de las paredes de caldera.

Según determinadas formas de realización, el circuito de vapor incluye cuatro pasos de paneles de receptores solares con un primer conducto conector que establece una conexión fluídica entre un primer paso de paneles y un segundo paso de paneles. Un segundo conducto conector establece una conexión fluídica entre un tercer paso de paneles y un cuarto paso de paneles. El conducto de cruce establece una conexión fluídica entre el segundo paso de paneles y el tercer paso de paneles.

Se contempla que el primer y cuarto pasos de paneles pueden estar en paredes de caldera opuestas entre sí. El segundo y tercer pasos de paneles pueden estar en paredes de caldera opuestas entre sí. Cada paso de paneles puede estar en una pared de caldera separada respecto a los otros pasos.

Según determinadas formas...

1. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) una pluralidad de paredes de caldera dispuestas extremo con extremo rodeando un espacio interior de la caldera, incluyendo cada pared de caldera una pluralidad de paneles de receptores solares adyacentes, estando los paneles en conexión fluídica entre sí por medio de un circuito de vapor; y

b) al menos una estación de pulverización en comunicación fluídica con el circuito de vapor, en la que dicha al menos una estación de pulverización está configurada y adaptada para proporcionar una pulverización de control de temperatura al circuito de vapor para controlar la temperatura de los paneles.

2. Caldera según la reivindicación 1, en la que están previstas al menos dos estaciones de pulverización en comunicación fluídica con el circuito de vapor, estando dichas al menos dos estaciones de pulverización en conexión fluídica en ubicaciones separadas entre sí en el circuito de vapor para controlar directamente la temperatura de paredes de caldera separadas.

3. Caldera según la reivindicación 2, que comprende además un sistema de control conectado funcionalmente a dichas al menos dos estaciones de pulverización para controlar de manera independiente las estaciones de pulverización para un control independiente de la temperatura de al menos dos de las paredes de caldera.

4. Caldera según la reivindicación 1, en la que el circuito de vapor incluye dos subcircuitos paralelos entre sí, incluyendo cada subcircuito al menos una estación de pulverización para un control independiente de la temperatura de los subcircuitos.

5. Caldera según la reivindicación 4, en la que cada subcircuito incluye dos estaciones de pulverización separadas entre sí dentro de cada respectivo subcircuito para proporcionar un control de temperatura para paneles en lados separados de la pluralidad de paredes de caldera.

6. Caldera según la reivindicación 5, en la que cada subcircuito incluye un conducto conector que establece una conexión fluídica de paneles en un lado de la pluralidad de paredes de caldera con paneles en otro lado de la misma, incluyendo cada conducto conector una estación de pulverización separada.

7. Caldera según la reivindicación 5, en la que cada subcircuito incluye un conducto de cruce que establece una conexión fluídica de paneles en un lado de la pluralidad de paneles de caldera con paneles en un lado opuesto de la misma, en la que cada uno de los conductos de cruce incluye una estación de pulverización separada.

8. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) una pluralidad de paneles de receptores solares, incluyendo cada panel una pluralidad de tubos de vapor que establecen una conexión fluídica entre una entrada del panel y una salida del panel, estando los paneles en conexión fluídica entre sí por medio de un circuito de vapor; y

b) al menos una estación de pulverización en comunicación fluídica con el circuito de vapor, en la que dicha al menos una estación de pulverización está configurada y adaptada para proporcionar pulverización de enfriamiento al circuito de vapor para controlar la temperatura de los paneles.

9. Caldera según la reivindicación 8, en la que están previstas al menos dos estaciones de pulverización en comunicación fluídica con el circuito de vapor, estando dichas al menos dos estaciones de pulverización en conexión fluídica en ubicaciones separadas entre sí en el circuito de vapor para controlar directamente la temperatura de paneles de receptores solares separados.

10. Caldera según la reivindicación 9, que comprende además un sistema de control conectado funcionalmente a dichas al menos dos estaciones de pulverización para un control independiente de las mismas.

11. Caldera según la reivindicación 8, en la que el circuito de vapor incluye al menos dos subcircuitos paralelos entre sí, incluyendo cada subcircuito al menos una estación de pulverización para un control independiente de la temperatura de los subcircuitos.

12. Caldera según la reivindicación 11, en la que cada subcircuito incluye dos estaciones de pulverización separadas dentro del respectivo subcircuito para proporcionar un control de temperatura para paneles en ubicaciones separadas.

13. Caldera según la reivindicación 12, en la que cada subcircuito incluye una pluralidad de conductos conectores, conectando cada uno de ellos de manera fluídica dos pasos de paneles separados en la pluralidad de paneles de receptores solares, incluyendo dos conductos conectores en cada subcircuito una estación de pulverización separada cada uno.

14. Caldera según la reivindicación 8, en la que la pluralidad de paneles de receptores solares incluye cuatro pasos de paneles, en la que el circuito de vapor conecta los cuatro pasos de paneles en serie entre sí por medio de tres conductos conectores, conectando cada conducto conector de manera fluídica entre dos pasos de paneles separados, estando incluida una primera estación de pulverización en un primero de los conductos conectores que se sitúa en serie entre el primer y segundo pasos de paneles, y estando incluida una segunda estación de pulverización en un segundo de los conductos conectores que se sitúa en serie entre el segundo y tercer pasos de paneles.

15. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) una pluralidad de paredes de caldera dispuestas extremo con extremo rodeando un espacio interior de la caldera, incluyendo cada pared de caldera una pluralidad de paneles de receptores solares adyacentes, en la que los paneles están en conexión fluídica entre sí por medio de un circuito de vapor; y

b) un conducto de cruce que forma una parte del circuito de vapor y que establece una conexión fluídica de paneles en una primera de las paredes de caldera con paneles en una segunda de las paredes de caldera opuesta a la primera de las paredes de caldera.

16. Caldera según la reivindicación 15, en la que el circuito de vapor incluye cuatro pasos de paneles de receptores solares, estableciendo un primer conducto conector una conexión fluídica entre un primer paso de paneles y un segundo paso de paneles, estableciendo un segundo conducto conector una conexión fluídica entre un tercer paso de paneles y un cuarto paso de paneles, y estableciendo el conducto de cruce una conexión fluídica entre el segundo paso de paneles y el tercer paso de paneles.

17. Caldera según la reivindicación 16, en la que el primer y cuarto pasos de paneles están en paredes de caldera opuestas entre sí, y en la que el segundo y tercer pasos de paneles están en paredes de caldera opuestas entre sí.

18. Caldera según la reivindicación 17, en la que cada paso de paneles está en una pared de caldera separada.

19. Caldera según la reivindicación 18, en la que los cuatro pasos de paneles, el primer conducto conector, el segundo conducto conector, y el conducto de cruce forman un primer subcircuito del circuito de vapor, en la que el circuito de vapor incluye un segundo subcircuito paralelo al primer subcircuito, incluyendo el segundo subcircuito cuatro pasos de paneles sustancialmente simétricos a los cuatro pasos de paneles en el primer subcircuito, incluyendo el segundo subcircuito un primer conducto conector que establece una conexión fluídica entre un primer paso de paneles y un segundo paso de paneles del segundo subcircuito, estableciendo un segundo conducto conector una conexión fluídica entre un tercer paso de paneles y un cuarto paso de paneles del segundo subcircuito, y estableciendo un conducto de cruce una conexión fluídica entre el segundo paso de paneles y el tercer paso de paneles del segundo subcircuito.

20. Caldera según la reivindicación 19, que comprende además:

a) una primera estación de pulverización en el primer conducto conector del primer subcircuito;

b) una segunda estación de pulverización en el conducto de cruce del primer subcircuito;

c) una tercera estación de pulverización en el primer conducto conector del segundo subcircuito; y

d) una cuarta estación de pulverización en el conducto de cruce del segundo subcircuito, en la que cada una de las estaciones de pulverización está configurada y adaptada para proporcionar una pulverización de control de temperatura al circuito de vapor para controlar la temperatura de los paneles.