Receptor solar perfeccionado para colectores cilindro-parabólicos,

constituido por un tubo metálico (2) interior, con recubrimiento selectivo, cubierta protectora (3) de vidrio, y compensador (4) de dilataciones térmicas con vacío en el espacio (6) entre ellos, cuyo cierre se realiza mediante el compensador (4), compuesto por tres elementos: uno soldado al tubo metálico (2), otro unido a la cubierta protectora (3) mediante adhesivo (5) y un fuelle. Para crear el vacío existe una válvula (7) instalada en la cubierta protectora (3) para conectar una bomba de vacío.

Receptor solar perfeccionado para colectores cilindro-parabólicos.

Objeto de la invención

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un receptor solar perfeccionado para colectores cilindro-parabólicos, que aporta varias ventajas e innovadoras características, a parte de otras inherentes a su configuración y organización, y que se describirán en detalle más adelante, las cuales suponen una destacable mejora frente a lo ya conocido en este campo para el mismo fin.

Más en particular, el objeto de la invención se centra en un receptor solar del tipo constituido por un tubo absorbedor, cuya finalidad consiste en transformar la irradiación solar en potencia térmica mediante el calentamiento de un fluido térmico o calorífico que discurre por su interior, realizándose dicha transformación mediante la incidencia concentrada de la irradiación solar en cada colector cilindro-parabólico adecuadamente dispuesto frente al tubo; en que dicho tubo presenta la particularidad de contar con una serie de perfeccionamientos que mejoran sustancialmente su efectividad.

Concretamente, el nuevo tubo absorbedor cuenta, entre otros aspectos novedosos, con una válvula de vacío que permite volver a realizar el vacío entre la cubierta que lo rodea exteriormente y el tubo metálico interior, una vez puesto en operación, con un cierre entre la cubierta y el tubo metálico de tipo adhesivo que ventajosamente permite, en caso de fallo, ser fácilmente sustituido con el colector montado, sin que sea necesaria la completa sustitución del tubo absorbedor.

Campo de aplicación

El campo de aplicación de la presente invención se encuentra dentro del sector de la industria dedicado a la fabricación de colectores cilindro-parabólicos para plantas termosolares.

Antecedentes de la invención

Como es sabido, las plantas termosolares de tecnología de colector cilindro-parabólico se basan en la concentración de la energía solar sobre un receptor o tubo absorbedor por medio de un. espejo colector sobre un fluido térmico, calorífero o caloportador, del que se extrae gradualmente dicha energía para mover una turbina y un generador.

El tubo absorbedor, generalmente, comprende los siguientes elementos:

- Un tubo metálico interior, por cuyo interior circula el fluido térmico, siendo generalmente de acero debido al rango de presiones, temperaturas y solicitaciones mecánicas a las que está sometido en condiciones de operación.

- Un recubrimiento selectivo del tubo metálico, ya que de las características de la superficie de dicho tubo metálico depende en gran medida la eficacia con la que se transforma la irradiación solar reflejada por el perfil parabólico del colector en potencia térmica en forma de fluido térmico. Por ello la superficie del tubo metálico debe tener una absorbencia elevada en el espectro de la radiación solar y una emisividad térmica reducida a la temperatura de operación, función que cumple dicho recubrimiento.

- Una cubierta protectora, cuya finalidad es proteger los compuestos del recubrimiento selectivo del tubo metálico de los agentes atmosféricos (humedad ambiental y oxígeno, principalmente) por los que presenta una baja permeabilidad a los gases de la atmósfera, permitir al máximo posible el paso de la radiación solar, por lo que tiene una elevada transmisividad a la radiación solar (longitudes de onda inferiores a 2,5 μm, y reducir, en la medida de lo posible, las pérdidas térmicas del tubo metálico al ambiente, por lo que tiene una reducida transmisividad a la radiación infrarroja, siendo el material más apropiado y generalmente utilizado el vidrio boro silicato de contenido bajo de álcalis, comúnmente denominado "Pirex".

- Un recubrimiento anti-reflectante de la cubierta protectora, para mejorar las cualidades ópticas del vidrio, aplicado tanto a su superficie exterior como interior, el cual presenta, dadas las condiciones de trabajo a las que está expuesto, una elevada adhesión al vidrio.

- Un compensador de dilataciones térmicas, ya que la dilatación del tubo de vidrio o cubierta protectora y del tubo de metal es diferente en condiciones de operación. Esta diferencia es absorbida por este componente para minimizar tensiones mecánicas en ambos elementos.

- Creación y conservación de vacío en el espacio anular entre el tubo metálico y la cubierta protectora de vidrio. Para eliminar las pérdidas por convección natural entre el tubo metálico y el tubo de vidrio, opcionalmente, se puede crear un cierto grado de vacío en el espacio comprendido entre ambos tubos. Para mantener este grado de vacío, convencionalmente se suele instalar un dispositivo, denominado "setter", capaz de absorber las moléculas de hidrógeno producto de la degradación térmica del aceite que migren desde el interior del tubo metálico hasta el espacio anular. El soporte de los "getters" suele tener un diseño especial, dado que deben colocarse en la parte más fría del tubo metálico.

- Cierre de la cubierta protectora con el tubo metálico, el cual se debe realizar de tal manera que permita mantener el vacío anteriormente descrito existente en el espacio anular del tubo absorbedor, haciendo que dicho espacio sea totalmente estanco. Este cierre, generalmente, se realiza mediante una soldadura vidrio-metal o mediante la utilización de un elastómero o similar.

En la actualidad, y como referencia al estado de la técnica, cabe señalar que, por parte del solicitante, se tiene conocimiento de la existencia de diversos tipos de receptores del tipo que aquí concierne, entre los que se puede destacar como más relevantes los descritos en las siguientes patentes:

ES2125828, que divulga un sistema de colectores solares de ranuras en las que el absorbedor está compuesto por un tubo de conducción por el que circula el fluido que transporta el calor y un tubo envolvente exterior de forma que existe un espacio anular entre ambos. Puesto que los tubos son de diferente material y los absorbedores trabajan a altas temperaturas, existen diferencias de comportamiento de los mismos y también de irradiación en determinadas zonas. Como solución se propone llenar este espacio anular con un medio que una térmicamente ambas zonas.

ES2259254, que divulga un receptor para colectores solares constituido por dos tubos, el interior es el tubo de absorción, y el exterior, de vidrio, es el tubo envolvente. Este tubo envolvente comprende una estructura que enfoca sobre el tubo de absorción para mejorar el rendimiento del sistema, siendo posible colocar esta estructura en el lado interno o externo del tubo. Como opciones de geometrías, se proponen una pluralidad de prismas o una lámina en forma de dientes de sierra.

ES2251320, que divulga un colector cóncavo parabólico cuyo absorbedor comprende unos compensadores de dilatación para amortiguar los diferentes comportamientos frente a la radiación del tubo absorbedor y del tubo envolvente que lo rodea. También incluye un collar reflector que refleja la radiación solar en la zona activa del absorbedor para mejorar la eficiencia del sistema.

WO2007076578, que divulga un sistema de colectores cilindro parabólicos con un absorbedor formado a partir de un tubo metálico por el que circula el fluido rodeado de un tubo de vidrio. También incluye un elemento de vacío en forma de casco que puede situarse en la parte exterior del tubo de vidrio o en la parte interior, mediante unos soportes. Este casco es de material aislante térmicamente como fibra de vidrio o de roca, poliuretano, etc. y tiene una película que refleja la radiación emitida por el tubo absorbedor.

US5460163, que divulga un colector para sistemas solares cuyo absorbedor presenta la característica de actuar como una cámara de vaporización. Está formado por dos tubos concéntricos y en la cámara anular existente entre ambos se forma vapor que es condensado en la superficie exterior del tubo interior y evacuado en una estructura ubicada en la zona interna del tubo exterior.

US2004055593, que divulga un absorbedor para colectores cilindro parabólicos formado por un tubo exterior de vidrio en cuyo interior se ha conseguido el vacío y en el que se sitúa el tubo absorbedor propiamente dicho. Este elemento se sitúa excéntricamente con respecto al tubo exterior, y está formado por un tubo de absorción por el que circula el fluido de trabajo, contando con unas láminas de absorción soldadas al interior y con forma...

1. Receptor solar perfeccionado para colectores cilindro-parabólicos, del tipo constituido por un tubo metálico (2) interior, constituyente del tubo absorbedor propiamente dicho, por cuyo interior circula el fluido térmico, con recubrimiento selectivo, una cubierta protectora (3) de vidrio, con tratamiento anti-reflectante de elevada adhesión, y un compensador (4) de dilataciones térmicas que cierra uniendo herméticamente ambos elementos existiendo un vacío en el espacio anular (6) existente entre el tubo metálico (2) y la cubierta protectora (3), caracterizado por el hecho de que el cierre de la cubierta protectora (3) de vidrio con el tubo metálico (2), que se realiza mediante el compensador (4) de dilataciones térmicas, se consigue de manera que dicho compensador (4), compuesto por tres elementos: uno rígidamente unido al tubo metálico (2), otro rígidamente unido a la cubierta protectora (3) y otro constituido por un fuelle que absorbe la citada diferencia de longitudes, va unido al tubo metálico (2) mediante soldadura, y a la cubierta protectora (3) mediante un adhesivo (5).

2. Receptor solar perfeccionado para colectores cilindro-parabólicos, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que, para crear el vacío en el espacio anular (6) comprendido entre la cubierta protectora (3) de vidrio y el tubo metálico (2) interior, existe una válvula (7) instalada en la cubierta protectora (3) la cual es apta para que se conecta una bomba de vacío.

3. Receptor solar perfeccionado para colectores cilindro-parabólicos, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el recubrimiento selectivo con que cuenta exteriormente el tubo metálico (2) es químicamente estable en presencia de aire y a una temperatura de hasta 450ºC.

4. Receptor solar perfeccionado para colectores cilindro-parabólicos, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el tubo metálico (2) interior cuenta con un diámetro externo que abarca un rango de entre 70 mm y 105 mm.

5. Receptor solar perfeccionado para colectores cilindro-parabólicos, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la cubierta protectora (3) de vidrio cuenta con un diámetro externo que abarca un rango de entre 125 mm y 187,5 mm.