Paneles solares de Fresnel lineales.

Sistema colector de energía solar, que comprende:

un receptor lineal elevado (5) que se extiende generalmente en dirección de este a oeste;

un campo reflector polar (10P) situado en el lado polar del receptor (5); y

un campo reflector ecuatorial (10E) situado en el lado ecuatorial del receptor (5);

en el que cada campo reflector (10P y 10E) comprende reflectores colocados en una o más filas (12P1-12PM y 12E1-12EN) paralelas una al lado de la otra y que se extienden generalmente en dirección de este aoeste, estando dispuestos los reflectores en cada campo para reflejar la radiación solar incidente al receptor(5) durante el movimiento diurno del sol de este a oeste y accionado de manera pivotante para mantener lareflexión de la radiación solar incidente en el receptor (5) durante el movimiento del sol cíclico diurno denorte a sur y el campo reflector polar (10P) comprende más filas de reflectores que el campo reflectorecuatorial (10E).

Paneles solares de Fresnel lineales Referencia cruzada a solicitudes relacionadas La presente solicitud reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud provisional US No. 61/007, 926 presentada el 27 de agosto de 2007, titulada "Paneles solares de Fresnel lineales". La presente solicitud solicitud también reivindica el beneficio de prioridad de la solicitud de patente US No. 12/012, 920 presentada el 5 de febrero de 2008, titulada "Paneles solares de Fresnel lineales y componentes para los mismos", la solicitud de patente US No. 12/012, 829 presentada el 5 de febrero de 2008, titulada "Paneles solares de Fresnel lineales y receptores para los mismos", y la solicitud de patente US No. 12/012, 821 presentada el 5 de febrero de 2008, titulada "Paneles solares de Fresnel lineales y accionadores para los mismos".

Antecedentes de la invención Los sistemas de colectores de energía solar del tipo denominado sistemas reflectores de Fresnel lineales ("LFR") son relativamente bien conocidos y están constituidos por un campo de reflectores lineales que están dispuestos en filas paralelas una al lado de la otra y están orientados para reflejar radiación solar incidente a un receptor común elevado. El receptor es iluminado por la radiación reflejada, para el intercambio de energía, y el receptor típicamente se extiende en paralelo a las filas de reflectores. Además, el receptor normalmente (pero no necesariamente) se coloca entre dos campos adyacentes de reflectores, y n receptores separados pueden ser iluminados por los reflejos de (n +1) o, alternativamente, (n-1) campos de reflectores, en algunas circunstancias con cualquier receptor que está siendo iluminado por la radiación reflejada desde dos campos de reflector adyacentes.

En las implementaciones de los sistemas LFR más conocidos, el receptor o receptores y las respectivas filas de reflectores están en condiciones de extenderse linealmente en una dirección de norte a sur, con los campos de reflectores dispuestos simétricamente alrededor de los receptores y los reflectores montados accionados de forma pivotante hasta un ángulo próximo a 90° para realizar un seguimiento del movimiento de este a oeste (es decir, el movimiento aparente) del sol durante sucesivos períodos diurnos. Esta configuración requiere que las filas adyacentes de reflectores estén separadas con el fin de evitar el bloqueo o la sombra o de un reflector por otro y, por lo tanto, con el fin de optimizar la reflexión de la radiación incidente. Esto limita la utilización del suelo a aproximadamente el 70% y disminuye el rendimiento del sistema debido a derrames exacerbados en el receptor de la radiación desde reflectores distantes.

Como un enfoque alternativo, un estudio de diseño de proyecto 1979 (Ref Di Canio et al; Informe Final 1977-79 DOE/ET/20426-1) propuso un sistema LFR que se extiende de este a oeste. Se ha esperado que los sistemas LFR que tienen orientaciones de norte a sur superen los sistemas LFR que tienen orientaciones este a oeste en la mayoría de las latitudes, sin embargo. El documento WO 02/12799 divulga un sistema de este a oeste.

Sumario de la invención De acuerdo con la presente invención, se proporciona un sistema colector de energía solar que comprende un receptor lineal elevado que se extiende generalmente en dirección de este a oeste, un campo reflector polar situado en el lado polar del receptor, y un campo reflector ecuatorial situado en el lado ecuatorial del receptor. Cada campo reflector comprende reflectores colocados en una o más filas paralelas una al lado de la otra que se extienden generalmente en la dirección de este a oeste. Los reflectores en cada campo están dispuestos para reflejar la radiación solar incidente en el receptor durante el movimiento diurno de este a oeste del sol y accionado de manera pivotante para mantener la reflexión de la radiación solar incidente en el receptor durante el movimiento cíclico diurno de norte a sur del sol. El campo reflector polar comprende más filas reflectoras que el campo reflector ecuatorial.

Esta realización, características y ventajas de la presente invención serán más evidentes para los expertos en la técnica cuando se toman con referencia a la siguiente descripción más detallada de la invención, en conjunción con los dibujos adjuntos que se describen primero brevemente.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 muestra esquemáticamente una porción de un sistema colector solar de reflector Fresnel lineal ("LFR") de acuerdo con una variación de la presente invención, teniendo el sistema un solo receptor y campos reflectores situados al norte y al sur del receptor.

La figura 2 muestra una representación esquemática del sistema LFR de la figura 1, visto en la dirección de la flecha 3, tal como se muestra en la figura 1.

La figura 3 ilustra la relación entre el área efectiva de un reflector, la anchura del reflector, y el ángulo de incidencia de la radiación solar incidente en el reflector.

La figura 4 muestra esquemáticamente una porción de un sistema LFR como en la figura 1, pero con el receptor 2

inclinado respecto a la horizontal en la dirección del campo reflector polar.

La figura 5 muestra una representación más detallada de un sistema LFR de ejemplo del tipo mostrado en las figuras anteriores, pero con dos receptores sustancialmente paralelos.

La figura 6 muestra una representación esquemática de una estructura del receptor de ejemplo soportada por un puntal y estabilizada por cables tensores asimétricos.

La figura 7 muestra gráficos de eficiencia anual del área reflectora en función del ángulo de inclinación del receptor para tres configuraciones de panel LFR de este a oeste.

Las figuras 8A y 8B muestran representaciones esquemáticas de una estructura del receptor de ejemplo, con la figura 8B mostrando una porción de la estructura del receptor que está rodeada por el círculo A en la figura 8A.

Las figuras 9A-9F muestran representaciones esquemáticas de otra estructura del receptor de ejemplo, con las figuras 9A-9C mostrando vistas parciales en perspectiva, la figura 9D mostrando una vista en sección transversal, la figura 9E mostrando el detalle de una estructura de ventana, y la figura 9F ilustrando la abertura asimétrica de la estructura del receptor.

La figura 10 muestra una representación esquemática de un ejemplo de configuración de separaciones entre los tubos de absorción en un receptor.

Las figuras 11A-11E muestran ejemplos de disposiciones de flujo de fluido a través de un receptor.

La figura 12 muestra una vista en perspectiva de un reflector de acuerdo con una variación.

La figura 13 muestra una vista en perspectiva de un reflector de acuerdo con otra variación.

La figura 14 muestra en una escala ampliada una porción de una disposición de montaje para un reflector.

La figura 15 muestra en una escala ampliada una porción de un reflector y un sistema de accionamiento para el reflector de acuerdo con una variación.

Descripción detallada de la invención La siguiente descripción detallada debe leerse con referencia a los dibujos, en los que números de referencia idénticos se refieren a elementos similares en las diferentes figuras. Los dibujos, que no están necesariamente a escala, representan realizaciones selectivas y pretenden limitar el alcance de la invención. La descripción detallada ilustra a modo de ejemplo, no a modo de limitación, los principios de la invención. Esta descripción permitirá claramente a un experto en la materia realizar y utilizar la invención, y describe varias realizaciones, adaptaciones, variaciones, alternativas y usos de la invención, incluyendo lo que actualmente se cree que es el mejor modo de llevar a cabo la invención.

Además, hay que señalar que, tal como se usa en esta memoria y en las reivindicaciones adjuntas, las formas singulares "un", "una", "el" y “la” incluyen referentes plurales a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Además, el término "paralelo" se entiende que significa "sustancialmente paralelo" y que abarca desviaciones menores de geometrías paralelas, más que requerir que las filas paralelas de reflectores, por ejemplo,

o cualquier otra disposición paralela aquí descrita sea exactamente paralela. La frase "en general en la dirección este a oeste", tal como se utiliza aquí quiere indicar una dirección ortogonal al eje de rotación de la Tierra con una tolerancia de +/-45°. Por ejemplo, al referirse a una fila de reflectores que se extienden generalmente en la dirección de este a oeste, significa que la fila de reflectores se encuentra perpendicular al eje de rotación de la Tierra con una tolerancia de +/-45°.... [Seguir leyendo]

1. Sistema colector de energía solar, que comprende:

un receptor lineal elevado (5) que se extiende generalmente en dirección de este a oeste;

un campo reflector polar (10P) situado en el lado polar del receptor (5) ;y

un campo reflector ecuatorial (10E) situado en el lado ecuatorial del receptor (5) ;

en el que cada campo reflector (10P y 10E) comprende reflectores colocados en una o más filas (12P112PM y 12E1-12EN) paralelas una al lado de la otra y que se extienden generalmente en dirección de este a oeste, estando dispuestos los reflectores en cada campo para reflejar la radiación solar incidente al receptor

(5) durante el movimiento diurno del sol de este a oeste y accionado de manera pivotante para mantener la reflexión de la radiación solar incidente en el receptor (5) durante el movimiento del sol cíclico diurno de norte a sur y el campo reflector polar (10P) comprende más filas de reflectores que el campo reflector ecuatorial (10E) .

2. Sistema colector de energía solar según la reivindicación 1, en el que el receptor (5) comprende un dispositivo fotovoltaico que absorbe radiación solar reflejada sobre el mismo mediante los reflectores y convierte la radiación solar en electricidad.

3. Sistema colector de energía solar según la reivindicación 1, en el que el receptor (5) comprende un absorbente que absorbe radiación solar reflejada sobre el mismo mediante los reflectores para calentar un fluido de trabajo o de intercambio de calor.

4. Sistema colector de energía solar según la reivindicación 1, en el que filas de reflectores en lados opuestos del receptor (5) están separadas asimétricamente.

5. Sistema colector de energía solar según la reivindicación 4, en el que el receptor (5) comprende un absorbente que absorbe radiación solar reflejada sobre el mismo mediante los reflectores para calentar un fluido de trabajo o de intercambio de calor.

6. Sistema colector de energía solar según la reivindicación 5, en el que el receptor (5) está inclinado en la dirección del campo reflector polar (10P) .

7. Sistema colector de energía solar según la reivindicación 5, en el que una o más filas exteriores del campo reflector ecuatorial (10E) tienen longitudes focales mayores que sus respectivas distancias a un absorbente de radiación solar en el receptor (5) .

8. Sistema colector de energía solar según la reivindicación 5, en el que el receptor (5) comprende una ventana (25) a través del cual la radiación solar reflejada por los reflectores se dirige al absorbente y la ventana (25) comprende un recubrimiento anti-reflectante que tiene una transmisión máxima de radiación solar en un ángulo de incidencia que maximiza una eficiencia de captación de radiación solar anual del sistema colector de energía solar.