DISPOSITIVO DE INTENSIFICACIÓN DE RADIACIÓN SOLAR PARA FOTOBIORREACTORES, FOTOBIORREACTOR QUE INCORPORA DICHO DISPOSITIVO Y MÉTODO DE MONTAJE DE DICHO DISPOSITIVO EN UN FOTOBIORREACTOR.

Es objeto de la invención un dispositivo (1) de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores.

El dispositivo (1) permite maximizar la radiación lumínica incidente sobre un tubo (10) de cultivo del fotobiorreactor, aumentando la disponibilidad de luz en el interior de dicho tubo (10) incrementando la tasa de crecimiento de las microalgas. El dispositivo (1) posee:

- al menos una superficie cóncava (3) simétrica reflectante localizable respecto del tubo (10) del fotobiorreactor de modo que el eje (11) del tubo (10) del fotobiorreactor está situado sobre el eje de simetría (2) del la superficie cóncava (3), y

- unos medios de soporte (20) de la superficie cóncava (3) configurados de modo que el eje de simetría (2) de la superficie cóncava (3) está localizado inclinado respecto de la horizontal un número de grados (σ) que se corresponde con la latitud terrestre en la que se localiza el fotobiorreactor.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201131694.

Solicitante: IBERDROLA INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN, S.A.U.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: PADILLA MORENO,Carlos Manuel, DOMINGUEZ MATEO,Ana Maria, GÓMEZ ALONSO,Pablo, NIETO GALLARDO,Tania.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F24J2/14 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24J PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES (sustancias a este efecto C09K 5/00; motores u otros mecanismos para producir una potencia mecánica a partir del calor, véanse las clases apropiadas, p. ej. F03G para utilización del calor natural). › F24J 2/00 Utilización del calor solar, p. ej. colectores de calor solar (destilación o evaporación del agua utilizando calor solar C02F 1/14; aspectos de la cubierta del tejado relativos a los dispositivos colectores de energía E04D 13/18; dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía solar F03G 6/00; dispositivos semiconductores especialmente adaptados para convertir la energía solar en energía eléctrica H01L 31/00; células fotovoltaicas [FV] que incluyen medios directamente asociados con la célula FV para utilizar energía calorífica H01L 31/0525; módulos FV que incluyen medios asociados con el módulo FV para utilizar la energía calorífica H02S 40/44). › semicilíndricos o en forma de cilindro parabólico.
DISPOSITIVO DE INTENSIFICACIÓN DE RADIACIÓN SOLAR PARA FOTOBIORREACTORES, FOTOBIORREACTOR QUE INCORPORA DICHO DISPOSITIVO Y MÉTODO DE MONTAJE DE DICHO DISPOSITIVO EN UN FOTOBIORREACTOR.

Fragmento de la descripción:

Dispositivo de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores, fotobiorreactor que incorpora dicho dispositivo y método de montaje de dicho dispositivo en un fotobiorreactor.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Es objeto de la presente invención un dispositivo de intensificación de radiación solar especialmente indicado para fotobiorreactores, así como el fotobiorreactor que incorpora dicho dispositivo y el método de montaje del mismo.

El dispositivo permite maximizar la radiación lumínica incidente sobre el tubo de cultivo del fotobiorreactor, aumentando la disponibilidad de luz en el interior de dichos tubos de cultivo y de este modo favoreciendo la reacción fotosintética, incrementando así la tasa de crecimiento de las microalgas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los fotobiorreactores son sistemas cerrados o semicerrados donde se realiza el cultivo de microalgas de una forma controlada y ajena a la atmósfera circundante.

Hay cuatro aspectos esenciales a tener en cuenta en el diseño de un fotobiorreactor que son, el aporte efectivo y eficiente de luz al medio de cultivo, la dosificación de CO2 y del resto de nutrientes, la extracción del oxígeno generado en la fotosíntesis y el escalado de la tecnología.

La disponibilidad de nutrientes y CO2, la temperatura y la dinámica de fluidos son variables que pueden ser controlables de forma adecuada. Sin embargo, incluso en condiciones óptimas de estos factores, la disponibilidad de luz es la que determina el grado de fotosíntesis que se produce a nivel celular y, por tanto, la tasa de crecimiento algal.

En la actualidad se reconoce que la eficiencia de los fotobiorreactores viene determinada por la capacidad de transporte de la radiación solar al medio de cultivo. Es por ello que se investiga en el desarrollo de sistemas de cultivo con elevada superficie de iluminación.

La presente invención propone un dispositivo que se sitúa entorno al tubo de cultivo del fotobiorreactor y que permite incrementar la radiación lumínica que incide sobre los tubos y aumentar de esta manera su productividad.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Es objeto de la invención un dispositivo de radiación solar que será preferentemente utilizado en fotobiorreactores, aunque podría tener uso también en otras aplicaciones como por ejemplo en aplicaciones termosolares.

El fotobiorreactor es del tipo de los que comprenden al menos un tubo cuyo interior está adaptado para la localización de un cultivo de algas. El objeto de la invención es un dispositivo que maximice la iluminación recibida por el propio tubo, concretamente que permita iluminar el tubo desde la totalidad de su superficie exterior.

Para ello, el dispositivo se caracteriza porque comprende los siguientes elementos:

- al menos una superficie cóncava simétrica reflectante localizable respecto del tubo del fotobiorreactor en posición operativa de modo que el eje del tubo del fotobiorreactor está situado sobre el eje de simetría de la superficie cóncava, y

- unos medios de soporte de la superficie cóncava configurados de modo que en posición operativa el eje de simetría de la superficie cóncava está localizado inclinado respecto de la horizontal un número de grados que se corresponde con la latitud terrestre en la que se localiza el fotobiorreactor.

De este modo se logra intensificar la luminosidad recibida por el tubo del fotobioreactor, ya que el tubo, que estaría situado con su eje en posición horizontal, recibe a través de parte de su superficie la radiación solar directa y en aquella parte de su superficie que quedaría no iluminada directamente por los rayos solares, recibe la reflexión de éstos sobre la superficie cóncava, de modo que la totalidad de la superficie externa del tubo recibe la incidencia de los rayos solares, bien directamente, o bien, reflejados por la superficie cóncava. La orientación según la latitud terrestre permite recoger la mayor cantidad de radiación posible en función de la situación del sol.

Una de las ventajas de este dispositivo es que puede ser aplicado a fotobiorreactores ya existentes con el objetivo de incrementar su productividad.

Es también objeto de protección un fotobiorreactor que comprende un tubo de cultivo y un dispositivo según lo descrito anteriormente, es decir, un dispositivo que comprende:

- al menos una superficie cóncava simétrica reflectante localizable respecto del tubo del fotobiorreactor en posición operativa de modo que el eje del tubo del fotobiorreactor está situado sobre el eje de simetría de la superficie cóncava, y

- unos medios de soporte de la superficie cóncava configurados de modo que en posición operativa el eje de simetría de la superficie cóncava está localizado inclinado respecto de la horizontal un número de grados que se corresponde con la latitud terrestre en la que se localiza el fotobiorreactor.

Asimismo es objeto de la presente invención el método de montaje del dispositivo de intensificación descrito anteriormente, que según lo comentado se caracteriza porque comprende los siguientes pasos:

- ubicación de la superficie cóncava (3) reflectante de modo que el eje (11) del tubo (10) del fotobiorreactor se localiza sobre el eje de simetría (2) de la superficie cóncava (3) , y

- ubicación de los medios de soporte (20) de la superficie cóncava (3) de modo que el eje de simetría (2) de la misma (3) se inclina respecto de la horizontal un determinado número de grados que se corresponde con la latitud terrestre en la que se localiza el fotobiorreactor.

El dispositivo objeto de la invención, así como el fotobiorreactor y el método de montaje presentan la ventaja de que es posible mejorar la productividad y por lo tanto la cantidad de biomasa algal producida y además permiten aumentar el número de localizaciones geográficas en las que es viable la instalación de este tipo de sistemas de cultivo, ya que al incrementarse la radiación incidente sobre los tubos de cultivo, los fotobiorreactores podrán llevarse a latitudes en las que antes no era viable su ubicación debido a la falta de productividad.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1. Muestra una sección esquemática de un fotobiorreactor que incluye el tubo de cultivo y el dispositivo objeto de la invención en posición operativa respecto al sol.

Figura 2. Muestra una sección esquemática de un tubo de cultivo de un fotobiorreactor y de un dispositivo de iluminación según un primer ejemplo de realización.

Figura 3. Muestra una sección esquemática de un tubo de cultivo de un fotobiorreactor y de un dispositivo de iluminación según un segundo ejemplo de realización.

Figura 4. Muestra una sección esquemática de un tubo de cultivo de un fotobiorreactor y de un dispositivo de iluminación según un tercer ejemplo de realización.

Figura 5. Muestra una sección esquemática de un fotobiorreactor que incluye un conjunto de tubos y un dispositivo que comprende un conjunto de superficies cóncavas en posición operativa respecto al sol según otro ejemplo de realización.

Figura 6. Muestra una sección esquemática de una pluralidad de tubos de cultivo de fotobiorreactores y de un dispositivo de iluminación según otro ejemplo de realización.

Figura 7. Muestra una sección esquemática de una pluralidad de tubos de cultivo de fotobiorreactores y de un dispositivo de iluminación según otro ejemplo de realización.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En la figura 1 se representa un ejemplo de realización del dispositivo (1) objeto de la invención. El dispositivo (1) se encuentra en posición operativa, es decir, en su posición montado. Según lo comentando anteriormente, el dispositivo (1) está adaptado para intensificar la luz recibida por un fotobiorreactor que comprende al menos un tubo (10) en el que se localiza un cultivo de algas. El dispositivo (1) representado posee:

- la superficie cóncava (3) simétrica reflectante localizada respecto del tubo (10) del fotobiorreactor de modo que el eje (11) del tubo (10) del fotobiorreactor está localizado sobre el eje de simetría (2) del la superficie cóncava (3) , y

- unos medios de soporte (20) de la superficie cóncava (3) situados de modo que el eje de simetría (2)...

 


Reivindicaciones:

1. Dispositivo (1) de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores que comprenden al menos un tubo (10) cuyo interior está adaptado para la localización de un medio de cultivo, caracterizado porque comprende:

- al menos una superficie cóncava (3) simétrica reflectante localizable respecto del tubo (10) del fotobiorreactor en posición operativa de modo que el eje (11) del tubo (10) del fotobiorreactor está situado sobre el eje de simetría (2) del la superficie cóncava (3) , y

- unos medios de soporte (20) de la superficie cóncava (3) configurados de modo que en posición operativa el eje de simetría (2) de la superficie cóncava (3) está localizado inclinado respecto de la horizontal un número de grados (σ) que se corresponde con la latitud terrestre en la que se localiza el fotobiorreactor.

2. Dispositivo (1) de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende sendas superficies planas (4) reflectantes dispuestas a continuación de ambos extremos libres de la superficie cóncava (3) .

3. Dispositivo (1) de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores, según la reivindicación 2, caracterizado porque ambas superficies planas (4) están inclinadas respecto al eje de simetría (2) del dispositivo (1) .

4. Dispositivo (1) de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores, según la reivindicación 3, caracterizado porque la inclinación de las superficies planas (4) se corresponde con el ángulo (α) de máxima declinación anual del sol.

5. Dispositivo (1) de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores, según la reivindicación 1, caracterizado porque la superficie cóncava (3) es un segmento de cilindro.

6. Dispositivo (1) de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores, según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una pluralidad de superficies cóncavas (3) simétricas reflectantes concatenadas localizables respecto a una pluralidad de tubos (10) de fotobiorreactores.

7. Dispositivo (1) de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores, según la reivindicación 6, caracterizado porque la pluralidad de superficies cóncavas (3) están distribuidas en sendas filas (5, 6) , estando dispuestas las superficies cóncavas (3) consecutivas en la primera (5) y la segunda fila (6) alternativamente.

8. Dispositivo (1) de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores, según la reivindicación 7, caracterizado porque las superficies cóncavas (3) asociadas a cada fila (5, 6) poseen distinta longitud.

9. Dispositivo de intensificación de radiación solar para fotobiorreactores, según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la pluralidad de superficies cóncavas (3) está realizada en una única pieza.

10. Fotobiorreactor que comprende al menos un tubo (10) cuyo interior está adaptado para la localización de un medio de cultivo y adicionalmente al menos el dispositivo (1) de intensificación de radiación solar descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, estando el tubo (10) y la superficie cóncava (3) del dispositivo (1) configurados de modo que:

- el eje (11) del tubo (10) del fotobiorreactor está localizado sobre el eje de simetría (2) de la superficie cóncava (3) , y

- el eje de simetría (2) de la superficie cóncava (3) está inclinado respecto de la horizontal un número de grados (σ) que se corresponde con la latitud terrestre en la que se localiza el fotobiorreactor.

11. Método de montaje de un dispositivo (1) de intensificación de radiación solar según lo descrito en las reivindicaciones 1 a 9 en un fotobiorreactor que comprende un tubo (10) cuyo interior está adaptado para la localización de un medio de cultivo, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

- ubicación de la superficie cóncava (3) reflectante de modo que el eje (11) del tubo (10) del fotobiorreactor se localiza sobre el eje de simetría (2) de la superficie cóncava (3) , y

- ubicación de los medios de soporte (20) de la superficie cóncava (3) de modo que el eje de simetría (2) de la misma (3) se inclina respecto de la horizontal un determinado número de grados (σ) que se corresponde con la latitud terrestre en la que se localiza el fotobiorreactor.


 

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