SISTEMA DE SOPORTE DE PANEL PARA CALDERAS SOLARES.

Caldera para un receptor solar que comprende:

a) una estructura de soporte de panel;

b) un sostén de caldera conectado funcionalmente a la estructura de soporte depanel;

c) un sostén de panel acoplado de manera deslizante al sostén de caldera; y

d) un panel de caldera conectado funcionalmente al sostén de panel, estandofijado el sostén de panel a una pluralidad de tubos del panel, estandoconfigurados y adaptados el sostén de caldera y los conjuntos de soporte depanel para deslizarse uno con respecto a otro para adaptarse a la dilatacióntérmica del panel de caldera.

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 paneles receptores solares para su utilización 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 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. Un desafío de este tipo es el hecho de que en calderas de combustibles fósiles típicas, se produce calentamiento alrededor de todos los tubos de caldera y la dilatación térmica es uniforme, pero en calderas solares el calentamiento sólo se produce en un lado de los paneles de caldera. Puede existir un gradiente de temperatura de hasta aproximadamente 300ºF a lo largo del grosor de un panel de caldera solar. Este calentamiento en un lado provoca una dilatación térmica significativa en el lado de heliostato de paneles de caldera mientras que el lado inverso, que normalmente está aislado, experimenta significativamente menos dilatación. La diferencia en la dilatación térmica en los dos lados de paneles de caldera hace que los paneles de caldera solar tiendan a combarse hacia el exterior y puede crear tensiones sobre las estructuras que soportan los paneles. Además, dado que las calderas solares funcionan en un ciclo diurno, las tensiones debidas a gradientes de dilatación térmica pueden convertirse en la base para una fractura por fatiga.

Un enfoque que se ha usado para tratar este problema es soportar los paneles desde la parte inferior utilizando soportes que sujetan el panel para evitar que se combe en la parte central, pero que permiten el movimiento vertical. Tales procedimientos, tal como se conoce, son normalmente complicados en cuanto a la instalación, retirada y sustitución de paneles de los soportes. Adicionalmente, los sistemas que soportan paneles de caldera desde la parte inferior requieren tuberías especiales para compensar el hecho de que la parte superior de los paneles se mueve debido a la dilatación térmica, lo que es contrario a las configuraciones de caldera típicas.

Aunque los sistemas de producción de energía solar conocidos se han considerado generalmente satisfactorios para sus fines previstos, ha permanecido una necesidad en la técnica de soportar paneles de receptor solar en calderas solares que puedan reducir o eliminar el combado al tiempo que se adaptan a la dilatación térmica vertical. También existe una necesidad de un sistema de soporte de este tipo que se adapte a una instalación, retirada y sustitución fáciles de paneles de caldera. La presente invención proporciona una solución a esos problemas.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La invención objeto se refiere a una caldera para un receptor solar nueva y útil. La caldera incluye una estructura de soporte de panel. Un sostén de caldera está conectado funcionalmente a la estructura de soporte de panel. Un sostén de panel está acoplado de manera deslizante al sostén de caldera. Un panel de caldera está conectado funcionalmente al sostén de panel, estando el sostén de panel fijado a una pluralidad de tubos del panel. El sostén de caldera y los conjuntos de soporte de panel están configurados y adaptados para deslizarse uno con respecto a otro para adaptarse a la dilatación térmica del panel de caldera. En determinadas formas de realización, un pasador conecta el sostén de caldera y el sostén de panel, en el que el pasador puede retirarse para la instalación y retirada del panel de la estructura de soporte.

La invención también incluye una caldera para un receptor solar que presenta una elevación de soporte superior y una o más elevaciones de guiado inferiores. La caldera incluye una estructura de soporte de panel y un conjunto de soporte conectado funcionalmente a la estructura de soporte de panel a la elevación de soporte. Un conjunto de guiado está conectado funcionalmente a la estructura de soporte de panel a una elevación de guiado por debajo de la elevación de soporte. Un primer sostén de panel está acoplado al conjunto de soporte y un segundo sostén de panel está acoplado de manera deslizante al conjunto de guiado. Un panel de caldera está conectado funcionalmente al primer sostén de panel próximo a un primer extremo del panel y al segundo sostén de panel próximo a un segundo extremo del panel. El conjunto de soporte y primer sostén de panel están acoplados entre sí para soportar el panel verticalmente y para limitar el movimiento del panel horizontalmente. El conjunto de guiado y el segundo sostén de panel están acoplados entre sí para limitar el movimiento del panel horizontalmente y para deslizarse verticalmente uno con respecto a otro para adaptarse a la dilatación térmica del panel en la dirección vertical.

Se contempla que la caldera puede incluir un conjunto de guiado intermedio conectado funcionalmente a la estructura de soporte de panel a una elevación intermedia entre la elevación de soporte y la elevación de guiado. Un tercer sostén de panel puede acoplarse de manera deslizante al conjunto de guiado intermedio. El conjunto de guiado intermedio y el tercer sostén de panel están acoplados entre sí para soportar el panel horizontalmente para limitar el combado del panel por la dilatación térmica, y para deslizarse uno con respecto a otro para adaptarse a la dilatación térmica del panel en la dirección vertical. Cada uno de los sostenes de panel puede estar acoplado de manera deslizante al conjunto respectivo para adaptarse al crecimiento térmico horizontal en una dirección lateral del panel y para limitar el movimiento del panel en una dirección horizontal perpendicular a la dirección lateral.

La invención también incluye una caldera para un receptor solar que incluye un panel de caldera que presenta una pluralidad de tubos de caldera paralelos. Un sostén de panel está fijado al panel de caldera. Un conjunto de soporte de caldera está fijado a una viga de caldera principal y está acoplado de... [Seguir leyendo]

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 estructura de soporte de panel; b) un sostén de caldera conectado funcionalmente a la estructura de soporte de

panel; c) un sostén de panel acoplado de manera deslizante al sostén de caldera; y d) un panel de caldera conectado funcionalmente al sostén de panel, estando fijado el sostén de panel a una pluralidad de tubos del panel, estando configurados y adaptados el sostén de caldera y los conjuntos de soporte de panel para deslizarse uno con respecto a otro para adaptarse a la dilatación térmica del panel de caldera.

2. Caldera para un receptor solar según la reivindicación 1, que comprende además un pasador que conecta el sostén de caldera y el sostén de panel, pudiendo retirarse el pasador para la instalación y retirada del panel de la estructura de soporte.

3. Caldera para un receptor solar que comprende:

a) un estructura de soporte de panel; b) un conjunto de soporte conectado funcionalmente a la estructura de soporte de panel a una elevación de soporte; c) un conjunto de guiado conectado funcionalmente a la estructura de soporte de panel a una elevación de guiado por debajo de la elevación de soporte; d) un primer sostén de panel acoplado al conjunto de soporte; e) un segundo sostén de panel acoplado de manera deslizante al conjunto de guiado; y

f) un panel de caldera conectado funcionalmente al primer sostén de panel próximo a un primer extremo del panel y al segundo sostén de panel próximo a un segundo extremo del panel, estando acoplados el conjunto de soporte y el primer sostén de panel entre sí para soportar el panel verticalmente y para limitar el movimiento del panel horizontalmente, y estando acoplados el conjunto de guiado y el segundo sostén de panel entre sí para limitar el movimiento del panel horizontalmente y para deslizarse verticalmente uno con respecto a otro para adaptarse a la dilatación térmica del panel en la dirección vertical.

4. Caldera según la reivindicación 3, que comprende además:

a) un conjunto de guiado intermedio conectado funcionalmente a la estructura de soporte de panel a una elevación intermedia entre la elevación de soporte y la elevación de guiado; y

b) un tercer sostén de panel acoplado de manera deslizante al conjunto de guiado intermedio, estando acoplados el conjunto de guiado intermedio y el tercer sostén de panel entre sí para soportar el panel horizontalmente para limitar el combado del panel por la dilatación térmica, y para deslizarse uno con respecto a otro para adaptarse a la dilatación térmica del panel en la dirección vertical.

5. Caldera según la reivindicación 4, en la que cada uno de los sostenes de panel está acoplado de manera deslizante al respectivo conjunto para adaptarse al crecimiento térmico horizontal en una dirección lateral del panel y para limitar el movimiento del panel en una dirección horizontal perpendicular a la dirección lateral.

6. Caldera para un receptor solar que comprende: un panel de caldera que incluye una pluralidad de tubos de caldera paralelos; un sostén de panel fijado a dicho panel de caldera; y un conjunto de soporte de caldera fijado a una viga de caldera principal y

acoplado de manera deslizante a dicho sostén de panel,

en la que dicho sostén de panel y dicho conjunto de soporte de caldera están configurados y adaptados para deslizarse uno con respecto a otro para adaptarse a la dilatación térmica del panel de caldera.

7. Caldera según la reivindicación 6, que comprende además:

una membrana unida al menos a dos de dichos tubos de caldera paralelos que son adyacentes;

una pluralidad de clips de tubo unidos a dicha membrana y a dicho sostén de panel, incluyendo dicho sostén de panel un par de placas paralelas dispuestas 5 horizontalmente una por encima y una por debajo de dicho conjunto de soporte de caldera; y

un pasador que puede insertarse en unos orificios definidos en dicho par de placas paralelas, de modo que se proporciona una conexión deslizante entre dicho sostén de panel y dicho conjunto de soporte de caldera.