Diseños de matrices de helióstatos para plantas de energía solar de receptores centrales de torres múltiples.

Una planta de energía solar, que comprende un módulo, que comprende;

una torre; un receptor solar fijado a la torre; y una matriz de helióstatos que comprende una pluralidad de estructuras de soporte lineales y una pluralidad de helióstatos agrupados en hileras lineales y montados sobre las estructuras de soporte lineales, estando cada una de las estructuras de soporte lineales paralelas entre sí a otra de las estructuras de soporte lineales, en la que la matriz de helióstatos está delimitada por una forma sustancialmente poligonal, y cada helióstato comprende un espejo para reflejar luz solar hacia el receptor solar asociado, caracterizada por que está prevista una matriz de módulos, en la que la matriz de helióstatos de cada módulo está dividida en una pluralidad de regiones, incluyendo cada región helióstatos de al menos dos de las hileras lineales, teniendo los espejos dentro de cada región sustancialmente la misma geometría, y teniendo los espejos de diferentes regiones geometrías diferentes , y por que están previstos conductos de energía para agregar energía desde los receptores de la matriz de módulos a un bloque de energía

Diseños de matrices de helióstatos para plantas de energía solar de receptores centrales de torres múltiples Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, en general, a una planta de energía solar, y más particularmente, a matrices de 5 helióstatos en una planta de energía solar de receptores centrales que tienen receptores múltiples.

El rendimiento económico de una planta de energía solar mejora cuando la energía de la luz solar es acumulada y es convertida en una forma útil con eficiencia creciente. El rendimiento económico de una planta de energía solar mejora también cuando se reducen los costes de fabricación, de instalación, de funcionamiento y de mantenimiento de los elementos de la planta.

Una planta de energía solar de receptores centrales, conocida también como arquitectura de "torres de energía" tiene un receptor montado en una torre para acumulación de luz solar y conversión de la misma en calor o electricidad. La luz solar se concentra en el receptor por reflexión desde helióstatos espaciados alrededor de la torre y localizados cerca del nivel del suelo. Cada helióstato tiene un espejo, cuya orientación se ajusta continuamente para reflejar luz solar hacia el receptor. La eficiencia de la reflexión de la luz solar desde un helióstato está afectada 15 por varios fenómenos, incluyendo la posición del helióstato con relación a la torre y los efectos de bloqueo y de sombra por helióstatos adyacentes. Una disposición de helióstatos a lo largo de arcos centrados en la torre, con distancias progresivamente mayores de arco a arco y una configuración escalonada de helióstatos de arco a arco, ha sido la opción de diseño de helióstatos para plantas de receptores solares, tanto en investigación y desarrollo como en instalaciones comerciales, por ejemplo, como se describe en la patente de los Estados Unidos U. S. N° 2 4.365.618. En algunas plantas, la matriz de helióstatos está delimitada por un sector circular; en otras, el sector

cubre una totalidad de 36 grados alrededor de la torre.

Sin embargo, el rendimiento económico de una planta de energía solar depende, además, del coste de Instalación, mantenimiento y funcionamiento de la planta de energía, así como del coste del terreno ocupado por la planta de energía, por unidad de potencia de salida. La localización de los helióstatos de una planta de energía de receptores 25 centrales de una manera de arcos múltiples conduce a un proceso de instalación que es complejo, difícil de supervisar, e irregular y costoso en su instalación. Adlclonalmente, las parcelas de terreno están generalmente disponibles en áreas rectangulares. Por lo tanto, una planta de energía solar con un campo (o sector circular) de helióstatos no "anidará" adecuadamente en una parcela rectangular de terreno y, por lo tanto, proporcionará una utilización pobre del terreno para toda la planta. De acuerdo con ello, es deseable crear una planta de energía solar 3 que acumule de una manera eficiente energía solar y sea económica de Instalar.

El documento US-A-4 11 1 describe una planta de energía solar de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Sumario de la invención

El objeto de la invención se refiere a disposiciones eficientes de helióstatos en plantas de energía solar.

Esto se consigue por la presente invención con una planta de energía solar como se define en la reivindicación 1. Otras formas de realización ventajosas de la invención se definen en las reivindicaciones 2 a 15.

Breve descripción de los dibujos

Éstas y otras características y aspectos de acuerdo con formas de realización ejemplares de la presente invención se comprenderán mejor con referencia a la descripción siguiente, a las reivindicaciones anexas y a los dibujos que 4 se acompañan, en los que:

La figura 1 es una vista en planta de una planta de energía solar de torres múltiples de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en planta de una planta de energía solar de torres múltiples de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención.

La figura 3 es una vista en planta de una planta de energía solar de torres múltiples de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención.

La figura 4 es una vista en planta de una planta de energía solar de torres múltiples de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención.

La figura 5 es una vista en planta de una planta de energía solar de torres múltiples de acuerdo con otra forma de

realización de la presente invención.

La figura 6 es una vista en planta de una planta de energía solar de torres múltiples de acuerdo con otra forma de realización de la presente invención.

La figura 7 es una vista en perspectiva de helióstatos agrupados linealmente de acuerdo con aspectos de la presente invención.

Las figuras 8 a 16 son vistas en planta de vistas de matrices de helióstatos de acuerdo con aspectos de la presente invención.

Las figuras 17 y 18 son vistas en planta de matrices de helióstatos adyacentes de acuerdo con aspectos de la presente invención.

La figura 19 es una vista en planta esquemática de espejos de helióstatos de acuerdo con aspectos de la presente invención.

Las figuras 2A a 2E son diagramas de espejos de helióstatos de acuerdo con aspectos de la presente invención; y

Las figuras 21 y 22 son vistas en planta de matrices de helióstatos de acuerdo con formas de realización de la presente invención.

Descripción detallada

La figura 1 es una vista en planta de una planta de energía solar de torres múltiples de acuerdo con una forma de realización de la presente invención. La planta de energía incluye una matriz de módulos receptores centrales ("CRMs") 15. Cada CRM 15 incluye un receptor 2 montado en una torre que recibe luz solar para producción directa de vapor o electricidad. Cada receptor 2 está asociado con una matriz (o campo) de helióstatos, que en esta forma de realización está dividida en una porción Norte de matriz de helióstatos 1 y una porción Sur de matriz de helióstatos 11 por vías de acceso Este-Oeste. Las porciones Norte de las matrices de helióstatos 1 están localizadas hacia el Norte de los receptores 2 correspondientes, y las porciones Sur de las matrices de helióstatos 11 están localizadas hacia el Sur de los receptores 2 correspondientes. Cada matriz de helióstatos incluye un número grande de helióstatos montados en el suelo para reflejar luz solar hacia el receptor. Cada helióstato tiene un espejo, cuya orientación está ajustada para reflejar continuamente el movimiento del sol hacia el receptor estacionario. El calor recogido por los receptores 2 es transferido por conductos de energía 25 hasta un bloque de energía 2. Los flujos de calor en los conductos de energía 25 pueden emerger a lo largo de las trayectorias hasta el bloque de energía 2, en el bloque de energía 2, o combinación de ellos. La salida combinada desde receptores se puede utilizar entonces directamente o puede ser convertida en electricidad por un generador de turbinas, por ejemplo una turbina de vapor-a-electricidad.

Las porciones de matrices de helióstatos Norte y Sur 1, 11 tienen formas rectangulares y todas las matrices tienen esencialmente la misma disposición de helióstatos. A diferencia de las plantas de energía solar con diseños en forma de arco, en la presente invención, los helióstatos están agrupados en hileras lineales con hileras adyacentes paralela. Para reducir al mínimo el bloqueo, los helióstatos están escalonados (o semi-escalonados) con relación a las localizaciones de los helióstatos en una hilera adyacente. Aunque se describirán disposiciones específicas de los helióstatos con más detalle a continuación, debería indicarse ahora que la regularidad y las delimitaciones poligonales de las matrices de helióstatos impactan de manera beneficiosa en los costes de fabricación, instalación, funcionamiento y mantenimiento.

La planta de energía de la forma de realización mostrada en la figura 1 ocupa una extensión rectangular de terreno 1. Las parcelas de terreno utilizan típicamente una rejilla rectangular alineada al eje con líneas de base que se extienden de Este a Oeste y meridianos que se extienden de Norte a Sur. En los Estados Unidos, una sección cuadrada, nominalmente media milla en cada dirección, es la unidad típica de terreno disponible para compra o alquiler por un desarrollador de planta de energía. A partir de la figura 1 se deduce claramente que los módulos receptores centrales 15, que tiene contornos sustancialmente rectangulares y que están localizados lado a... [Seguir leyendo]

1Una planta de energía solar, que comprende un módulo, que comprende; una torre; un receptor solar fijado a la torre; y una matriz de helióstatos que comprende una pluralidad de estructuras de soporte lineales y una pluralidad de helióstatos agrupados en hileras lineales y montados sobre las estructuras de soporte lineales, estando cada una de las estructuras de soporte lineales paralelas entre si a otra de las estructuras de soporte lineales, en la que la matriz de helióstatos está delimitada por una forma sustancialmente poligonal, y cada helióstato comprende un espejo para reflejar luz solar hacia el receptor solar asociado, caracterizada por que está prevista una matriz de módulos, en la que la matriz de helióstatos de cada módulo está dividida en una pluralidad de regiones, incluyendo cada región helióstatos de al menos dos de las hileras lineales, teniendo los espejos dentro de cada región sustancialmente la misma geometría, y teniendo los espejos de diferentes regiones geometrías diferentes , y porque están previstos conductos de energía para agregar energía desde los receptores de la matriz de módulos a un bloque de energía.

2.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, que comprende un bloque de energía que recibe energía agregada desde los receptores de la matriz de módulos.

3.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que el límite de la matriz de helióstatos es un polígono sustancialmente cuadrilátero seleccionado del grupo que consta de un rectángulo, un trapezoide y un rombo.

4.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que la pluralidad de helióstatos de cada módulo comprende un grupo de helióstatos Norte de la torre asociada, en la que un límite del primer grupo es un polígono sustancialmente cuadrilátero.

5.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que la pluralidad de helióstatos de al menos una matriz de helióstatos comprende: una porción de la pluralidad de helióstatos localizada al Norte del receptor, teniendo la porción un perímetro cuadrilátero; y otra porción de la pluralidad de helióstatos localizada al Sur del receptor.

6.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que al menos dos de los espejos tienen diferentes áreas de la superficie.

7.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que los espejos de al menos dos de la pluralidad de helióstatos de un módulo tienen diferentes formas poligonales.

8.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que las reglones son sustancialmente rectangulares, y las regiones sustanclalmente rectangulares, que corresponden a espejos de diferentes regiones, están localizadas concéntricamente alrededor del receptor asociado.

9.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que las reglones son polígonos cerrados que contienen una base de una torre asociada.

1.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que la matriz de helióstatos de un módulo está dividida en una pluralidad de regiones, comprendiendo cada reglón una porción de la pluralidad de estructuras de soporte lineales, en la que las estructuras de soporte lineales de cada reglón están separadas por la misma distancia y las estructuras de soporte lineales de diferentes regiones están separadas por distancias diferentes.

11.- La planta de energía solar de la reivindicación 11, en la que la distancia entre estructuras de soporte lineales adyacentes de una matriz de helióstatos es menor que en una región más próxima a la torre asociado que en una región más alejada de la torre asociada.

12.- La planta de energía solarde la reivindicación 1, en la que la matriz de helióstatos comprende una pluralidad de sectores angulares, teniendo cada sector hileras alineadas perpendicularmente a un eje de simetría del sector.

13.- La planta de energía solar de la reivindicación 12, en la que cada uno de los sectores angulares está dividido en una pluralidad de regiones, en la que la distancia entre estructuras de soporte lineales de una matriz de helióstatos es menor en una región más cerca de la torre que en una región más alejada de la torre.

14.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que al menos uno de las estructuras de soporte lineales está compartida entre dos módulos adyacentes.

15.- La planta de energía solar de la reivindicación 1, en la que al receptor es fotovoltalco, térmico, o termo-químico.