Paneles receptores solares.

Una caldera para un receptor solar incluye una pluralidad de paneles de caldera dispuestos unos al lado de otros de manera que los paneles forman una sección de pared de caldera.

Un sistema de tuberías conecta de manera fluídica la pluralidad de paneles de caldera juntos para encaminar un fluido de trabajo a través de la sección de pared de caldera desde una entrada de la sección de pared de caldera hasta una salida de la sección de pared de caldera. Los sistemas de tuberías y los paneles de caldera están configurados y adaptados para encaminar el fluido de trabajo a través de cada uno de los paneles de caldera en una dirección común.

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 20

La presente invención se refiere a la producción de energía solar, y más particularmente, a paneles receptores solares para su utilización en calderas solares.

2. Descripción de la técnica relacionada 25

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 típicamente 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 porque presenta la capacidad de almacenar

energía, permitiendo la generación de energía cuando no hay radiación solar. 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. 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 calentada con combustibles fósiles típica. Esta alta tasa de transferencia de calor intensifica los problemas relativos al mantenimiento, calentamiento uniforme y distribución de flujo en todos los diseños conocidos de paneles de caldera. Si el flujo a través de una parte de un panel receptor es insuficiente cuando se utiliza agua/vapor como un fluido de trabajo, puede producirse un sobrecalentamiento en esa parte del panel. Dicho sobrecalentamiento puede dar como resultado un daño o fallo del panel y sus tubos constituyentes si se permite que las temperaturas se vuelvan intensas. Adicionalmente, las calderas solares difieren de las calderas calentadas con combustibles fósiles en cuanto a las horas de funcionamiento. Las calderas calentadas con combustibles fósiles funcionan normalmente de manera continua, parando sólo para el mantenimiento rutinario ocasional, mientras que las calderas solares deben arrancar y parar una vez al día debido a la salida y la puesta del sol. Hay un ciclo diario de dilatación térmica que puede dar como resultado un aumento de las fracturas por fatiga en los componentes de caldera habituales. Mientras que los sistemas conocidos de producción de energía solar se han considerado generalmente satisfactorios para sus propósitos, sigue existiendo la necesidad en la técnica de proporcionar receptores solares que puedan mejorar la distribución de flujo de fluido y de calor, así como proporcionar una capacidad de drenaje y una resistencia a la fatiga mejoradas. También ha permanecido la necesidad en la técnica de receptores solares de este tipo que sean fáciles de fabricar y de utilizar. La presente invención proporciona una solución a estos problemas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención objeto se refiere a una caldera para un receptor solar nueva y útil. La caldera incluye una pluralidad de paneles de caldera dispuestos uno al lado de otro 15 de manera que los paneles forman una sección de pared de caldera. Un sistema de tuberías establece una conexión fluídica entre la pluralidad de paneles de caldera juntos para encaminar un fluido de trabajo a través de la sección de pared de caldera desde una entrada de la sección de pared de caldera hasta una salida de la sección de pared de caldera. El sistema de tuberías y los paneles de caldera están configurados y adaptados para encaminar el fluido de trabajo a través de cada uno de los paneles de caldera en una dirección común. En determinadas formas de realización, la dirección común en la que se encamina el fluido de trabajo a través de cada uno de los paneles de caldera es ascendente. La caldera puede incluir además al menos una válvula de drenaje y al

menos una válvula de ventilación cada una en comunicación fluídica con el sistema de tuberías en la que el sistema de tuberías, los paneles de caldera, al menos una válvula de drenaje, y al menos una válvula de ventilación están configurados y adaptados para drenar los paneles de caldera de fluido de trabajo. Puede proporcionarse al menos una válvula de drenaje y al menos una válvula de ventilación para cada panel de caldera.

Según determinadas formas de realización, el sistema de tuberías está configurado y adaptado para encaminar fluido de trabajo a través de una serie de pares de paneles de caldera individuales. Los paneles de caldera individuales de cada par de paneles de caldera están en paralelo entre sí dentro del par de paneles de caldera respectivo. El sistema de tuberías puede incluir una pluralidad de tuberías de flujo descendente, estableciendo cada tubería de flujo descendente una conexión fluídica de colectores de salida superiores de un primer par de paneles de caldera a colectores de entrada inferiores de un segundo par de paneles de caldera. La sección de pared de caldera puede incluir cuatro pares de paneles de caldera individuales.

La invención también proporciona una caldera para un receptor solar que incluye una pluralidad de paredes de caldera que rodean un espacio interior de caldera. Cada pared de caldera incluye una pluralidad de paneles de caldera dispuestos uno al lado de otro para formar al menos una sección de pared de caldera.

El sistema de tuberías establece una conexión fluídica entre la pluralidad de paneles de caldera juntos para encaminar un fluido de trabajo a través de cada sección de pared de caldera desde una entrada de la sección de pared de caldera hasta una salida de la sección de pared de caldera. El sistema de tuberías y los paneles de caldera están configurados y adaptados para encaminar el fluido de trabajo a través de cada uno de los paneles de caldera en una dirección común. La invención también proporciona una caldera para un receptor solar que incluye un tambor de caldera en comunicación fluídica con un generador de vapor, un supercalentador, y un recalentador. Cada uno de entre el generador de vapor, el supercalentador, y el recalentador incluye al menos una pared de caldera. Cada pared

de caldera incluye una pluralidad de paneles de caldera dispuestos uno al lado de otro. El sistema de tuberías conecta de manera fluídica la pluralidad de paneles de caldera juntos para encaminar un fluido de trabajo a través de la al menos una pared de caldera desde al menos una entrada de al menos una pared de caldera hasta al menos una salida de al menos una pared de caldera. El sistema de tuberías y los paneles...

R E I V I N D I C A C I ON E S

1. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) una pluralidad de paneles de caldera dispuestos unos al lado de otro de manera que los paneles forman una sección de pared de caldera; y

b) un sistema de tuberías que conecta de manera fluídica la pluralidad de paneles de caldera juntos para encaminar un fluido de trabajo a través de la sección de pared de caldera desde una entrada de la sección de pared de caldera hasta una salida de la sección de pared de caldera, estando configurados y adaptados el sistema de tuberías y los paneles de caldera para encaminar el fluido de trabajo a través de cada uno de los paneles de caldera en una dirección común.

2. Caldera según la reivindicación 1, en la que la dirección común es ascendente.

3. Caldera según la reivindicación 1, que comprende además al menos una válvula de drenaje y al menos una válvula de ventilación cada una en comunicación fluídica con el sistema de tuberías, estando configurados y adaptados el sistema de tuberías, los paneles de caldera, dicha al menos una válvula de drenaje, y dicha al menos una válvula de ventilación para drenar los paneles de caldera de fluido de trabajo.

4. Caldera según la reivindicación 3, en la que están previstas al menos una válvula de drenaje y al menos una válvula de ventilación para cada panel de caldera.

5. Caldera según la reivindicación 1, en la que el sistema de tuberías está configurado y adaptado para encaminar fluido de trabajo a través de una serie de pares de paneles de caldera individuales, y en la que los paneles de caldera individuales de cada par de paneles de caldera están en paralelo entre sí dentro del respectivo par de paneles de caldera.

6. Caldera según la reivindicación 5, en la que la dirección común es ascendente.

7. Caldera según la reivindicación 6, en la que el sistema de tuberías incluye una pluralidad de tuberías de flujo descendente, estableciendo cada tubería de flujo descendente una conexión fluídica de colectores de salida superiores de un primer par de paneles de caldera a colectores de entrada inferiores de un segundo par de paneles de caldera.

8. Caldera según la reivindicación 7, en la que la sección de pared de caldera incluye cuatro pares de paneles de caldera individuales.

9. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) una pluralidad de paredes de caldera que rodean un espacio interior de caldera, incluyendo cada pared de caldera:

i) una pluralidad de paneles de caldera dispuestos uno al lado de otro para formar al menos una sección de pared de caldera; y

ii) un sistema de tuberías que conecta de manera fluídica la pluralidad de paneles de caldera juntos para encaminar un fluido de trabajo a través de cada sección de pared de caldera desde una entrada de la sección de pared de caldera hasta una salida de la sección de pared de caldera, estando configurados y adaptados el sistema de tuberías y los paneles de caldera para encaminar el fluido de trabajo a través de cada uno de los paneles de caldera en una dirección común.

10. Caldera según la reivindicación 9, en la que la dirección común es ascendente. 30

11. Caldera según la reivindicación 9, que comprende además al menos una válvula de drenaje y al menos una válvula de ventilación cada una en comunicación fluídica con el sistema de tuberías, estando configurados y adaptados el sistema de tuberías, los paneles de caldera, dicha al menos una válvula de drenaje, y dicha al menos una válvula de ventilación para drenar los paneles de caldera de fluido de trabajo.

12. Caldera según la reivindicación 11, en la que están previstas al menos una válvula de drenaje y dicha al menos una válvula de ventilación para cada panel de caldera.

13. Caldera según la reivindicación 9, en la que el sistema de tuberías está

configurado y adaptado para encaminar fluido de trabajo a través de una serie de pares de paneles de caldera individuales, y en la que los paneles de caldera individuales de cada par de paneles de caldera están en paralelo entre sí dentro del respectivo par de paneles de caldera.

14. Caldera según la reivindicación 13, en la que el sistema de tuberías incluye una pluralidad de tuberías de flujo descendente, estableciendo cada tubería de flujo descendente una conexión fluídica de colectores de salida superiores de un primer par de paneles de caldera a colectores de entrada inferiores de un segundo par de paneles de caldera.

15. Caldera según la reivindicación 13, en la que cada sección de pared de caldera incluye cuatro pares de paneles de caldera individuales.

16. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) un tambor de caldera; b) un generador de vapor en comunicación fluídica con el tambor de caldera; c) un supercalentador en comunicación fluídica con el tambor de caldera; y d) un recalentador en comunicación fluídica con el tambor de caldera, incluyendo cada uno de entre el generador de vapor, el supercalentador, y el recalentador:

i) al menos una pared de caldera, incluyendo cada pared de caldera una pluralidad de paneles de caldera dispuestos uno al lado de otro;

ii) un sistema de tuberías que conecta de manera fluídica la pluralidad de paneles de caldera juntos para encaminar un fluido de trabajo a través de dicha al menos una pared de caldera desde al menos una entrada de dicha al menos una pared de caldera hasta al menos una salida de dicha al

menos una pared de caldera, estando configurados y adaptados el sistema de tuberías y los paneles de caldera para encaminar el fluido de trabajo a través de cada uno de los paneles de caldera en una dirección ascendente.

17. Caldera según la reivindicación 16, en la que el sistema de tuberías de cada uno de entre el supercalentador y el recalentador está configurado y adaptado para encaminar fluido de trabajo a través de una serie de pares de paneles de caldera individuales, y en la que los paneles de caldera individuales de cada par de paneles de caldera están en paralelo entre sí dentro del respectivo par de paneles de caldera, e incluyendo cada pared de caldera una sección que presenta cuatro pares de paneles de caldera individuales.

18. Caldera según la reivindicación 17, en la que cada uno de entre el generador de vapor, el supercalentador, y el recalentador incluye cuatro paredes de caldera que rodean un interior de caldera, y en la que el generador de vapor, el supercalentador, y el recalentador están apilados en alineación entre sí.