Instalación solar.

Instalación solar (1) de producción de energía mecánica y/o eléctrica,

que comprende:

- un convertidor termodinámico,

- por lo menos un captador solar (3) para reenviar la luz solar hacia una zona de calentamiento (4),

- por lo menos una zona de recuperación térmica (12),

- por lo menos un contenedor (2) de forma anular que contiene un material (M) apto para acumular calor sensible y preferentemente con cambio de estado sólido/líquido,

- por lo menos un sistema de arrastre del contenedor para desplazar por lo menos una parte de éste con relación a la zona de calentamiento (4) y la zona de recuperación térmica (12),

siendo el contenedor (2) arrastrado en rotación sobre sí mismo.

Instalación solar.

La presente invención se refiere al almacenamiento de energía y a la producción de energía eléctrica a partir de energía solar.

Es conocido recuperar el calor de origen solar con la ayuda de un fluido caloportador que circula en unas canalizaciones entre una zona de calentamiento, definida por ejemplo por el foco de un espejo parabólico de un 10 captador solar, y una zona de restitución del calor, definida por ejemplo por un intercambiador de calor, y después transformar la energía térmica así recuperada en energía mecánica, con el fin de arrastrar por ejemplo un alternador.

El uso de un fluido caloportador obliga a garantizar la estanqueidad de la circulación de éste y, además, en ausencia de sol, se detiene la producción eléctrica.

Así, es interesante prever en una central solar unos medios de almacenamiento de energía con el fin de permitir una continuación de la producción de electricidad en caso de luz solar insuficiente.

Teniendo en cuenta el coste de estos medios de almacenaje de energía, la central está prevista con una potencia importante, lo cual implica numerosos captadores en una amplia extensión, de tal manera que la producción eléctrica siga siendo geográficamente localizada, lo cual puede plantear problemas de transporte de electricidad y limita la utilización de la energía solar en el territorio.

Para producir energía eléctrica a partir de energía solar, se utilizan también unas células fotovoltaicas. Con el fin de 25 regular la producción de energía eléctrica, se utilizan frecuentemente unos acumuladores, lo cual plantea un problema de coste y de mantenimiento.

El documento US nº 4.205.656 describe un sistema de almacenamiento de energía solar, que comprende unos contenedores esféricos que contienen un material con cambio de estado.

La solicitud GB 2 447 864 enseña el transporte de unos módulos que comprenden un material con cambio de estado desde un lugar de calentamiento, constituido por ejemplo por un motor térmico, a un lugar de utilización, por ejemplo unas habitaciones.

El documento US nº 4.136.668 describe una instalación y un procedimiento que utilizan una etapa de recuperación de la energía solar.

La invención pretende proponer una nueva instalación solar que sea relativamente sencilla de realizar, de rendimiento satisfactorio, y compatible con una implantación a gran escala. 40 Según uno de sus aspectos, la invención tiene por objeto una instalación solar, según la reivindicación 1.

Las zonas de calentamiento y de recuperación térmica están ventajosamente alejadas la una de la otra con el fin de generar la menor sombra posible sobre el captador. La zona de recuperación puede, por ejemplo, estar colocada 45 detrás del captador.

El material anterior tiene ventajosamente una capacidad térmica superior a 0, 5 kJ k-1kg-1 y un calor latente superior a 200 kJ kg-1 .

Gracias a la invención, la producción de electricidad se puede escalonar durante un día entero a partir de la energía térmica almacenada a alta temperatura durante la jornada de sol, en particular en forma de calor latente.

En caso de ausencia transitoria de sol, debido a nubes, la energía térmica acumulada sirve de tampón y no afecta inmediatamente a la producción eléctrica.

Gracias a un escalonado de la producción de este tipo, es posible dividir entre más de dos el tamaño del convertidor termodinámico asociado a la instalación, así como el tamaño de las líneas eléctricas de conexión a la red de distribución, lo cual es particularmente ventajoso para los sitios de producción aislados, alejados de los lugares de consumo de electricidad.

A la inversa, es posible dimensionar si se desea el convertidor termodinámico con el fin de permitir que produzca en un momento preciso del día, en particular durante la noche o en el momento de los picos de consumo eléctrico, la potencia eléctrica deseada, independientemente del tamaño y de la potencia del captador solar.

Además, el mantenimiento de la instalación se puede realizar según unas técnicas habituales.

La energía térmica de baja temperatura que resulta del enfriamiento del convertidor termodinámico se puede utilizar localmente, llegado el caso, por ejemplo para el calentamiento de agua sanitaria o de habitaciones.

La invención permite repartir varias instalaciones sobre la red eléctrica en lugar de concentrar los captadores en un 5 mismo lugar, lo cual es el caso de las centrales solares habituales que incluyen un almacenamiento de energía con unos fluidos caloportadores dentro de un circuito complejo.

El contenedor es arrastrado en rotación sobre sí mismo. El contenedor puede atravesar el captador solar. El contenedor es de forma anular, lo cual facilita su puesta en movimiento y su desplazamiento en bucle cerrado entre las zonas de calentamiento y de recuperación térmica.

La instalación puede comprender varios contenedores, solidarios entre sí, por ejemplo dispuestos lado con lado, de uno a continuación de otro o entrelazados, o unidos entre sí por unos eslabones o articulaciones, o de otra manera.

El material con cambio de estado sólido/líquido puede comprender aluminio, en particular estar constituido esencialmente por aluminio. La utilización de aluminio puede permitir un almacenamiento no contaminante y reciclable, con unos materiales fácilmente disponibles.

El convertidor termodinámico puede comprender por lo menos un motor Stirling o similar o una turbina a vapor, entre 20 otras posibilidades.

La zona de calentamiento puede estar situada sustancialmente en el foco de un espejo parabólico, cuyo diámetro de abertura está comprendido, por ejemplo, entre 2 y 10 m. Como variante, varios espejos, por ejemplo planos, esféricos o parabólicos, pueden concentrar la luz hacia la zona de calentamiento.

La instalación puede comprender un generador de calor anexo, para calentar el o los contenedores o el convertidor termodinámico. En caso de ausencia prolongada de sol, la producción de energía eléctrica puede estar asegurada por este generador de calor anexo, calentando el o los contenedores y restituyendo el calor al convertidor termodinámico o como variante calentado directamente el convertidor termodinámico. El generador de calor anexo puede utilizar cualquier fuente de energía fósil. La presencia de un quemador puede permitir así prolongar la producción de energía quemando un combustible, sin recurrir a un grupo electrógeno o a una central térmica clásica.

El contenedor puede ser solidario a un sistema de orientación del captador.

La invención puede permitir, gracias a unas mediciones de temperatura, conocer la energía almacenada por la instalación, y se puede utilizar un sistema de transmisión de informaciones para avisar lo suficientemente pronto a un administrador de una red eléctrica a la que está conectada la instalación, la necesidad o no de activar una eventual fuente de emergencia externa o el generador de calor anexo antes citado. El administrador de la red eléctrica también puede tener en cuenta las previsiones de sol en una escala de 24 horas, para tomar la decisión.

En la zona de calentamiento, el calor puede ser transmitido al contenedor directamente exponiendo a la luz el contenedor o como variante por medio de cualquier elemento calentado por la luz.

El contenedor se puede desplazar, por lo menos en una parte de su trayectoria, en el seno de una cubierta 45 térmicamente aislante, en particular entre las zonas de calentamiento y de recuperación.

En un ejemplo de realización de la invención, se utiliza para acumular la energía térmica por lo menos un contenedor de forma anular formado por varios tramos de tubos curvos unidos entre sí por unos tapones, conteniendo cada tramo el material antes citado. Cuando se utilizan varios contenedores de forma anular agrupados en haz, estos 50 contenedores pueden estar formados cada uno por varios tramos de tubos curvos unidos entre sí por unos tapones, y los tapones pueden asegurar la solidarización entre ellos, no sólo de dos tramos consecutivos de un mismo contenedor anular, sino también unos contenedores anulares entre ellos. Diferentes compartimientos de un mismo contenedor de forma anular, formados por dichos tramos, pueden contener cada uno el material, sin comunicación entre los compartimientos.

En un ejemplo de realización de la invención, en particular cuando se utilizan varios contenedores de forma anular reunidos en haz, estos contenedores pueden ser divididos en dos grupos que giran en sentido contrario, lo cual permite homogeneizar más fácilmente la temperatura de los contenedores.... [Seguir leyendo]

1. Instalación solar (1) de producción de energía mecánica y/o eléctrica, que comprende:

- un convertidor termodinámico, -por lo menos un captador solar (3) para reenviar la luz solar hacia una zona de calentamiento (4) , -por lo menos una zona de recuperación térmica (12) .

10. por lo menos un contenedor (2) de forma anular que contiene un material (M) apto para acumular calor sensible y preferentemente con cambio de estado sólido/líquido, -por lo menos un sistema de arrastre del contenedor para desplazar por lo menos una parte de éste con 15 relación a la zona de calentamiento (4) y la zona de recuperación térmica (12) , siendo el contenedor (2) arrastrado en rotación sobre sí mismo.

2. Instalación según la reivindicación 1, siendo el material con cambio de estado sólido/líquido y comprendiendo 20 aluminio, estando en particular constituido esencialmente por aluminio.

3. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, siendo el convertidor termodinámico un motor Stirling.

4. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, estando la zona de calentamiento situada sustancialmente en el foco de un espejo parabólico.

5. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un generador de calor anexo para calentar el contenedor (2) recuperando la energía térmica almacenada en el contenedor. 30

6. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, atravesando el contenedor (2) el captador (3) .

7. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, siendo el contenedor (2) solidario a un sistema de

orientación del captador. 35

8. Instalación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, desplazándose el o los contenedores por lo menos sobre una parte de su trayecto dentro de una cubierta aislada térmicamente.

9. Procedimiento de conversión de energía solar en energía mecánica, que utiliza una instalación solar según 40 cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas que consisten en:

- someter por lo menos una parte de por lo menos un contenedor (2) que contiene un material (M) apto para acumular calor sensible y preferentemente con cambio de estado sólido/líquido, al calor producido por la concentración de energía luminosa en una zona de calentamiento (4) , 45 -desplazar dicha parte del contenedor así calentada con relación a la zona de calentamiento, en particular hacia una zona de recuperación térmica (12) , -producir energía mecánica a partir de energía térmica acumulada por dicho material, restituida en la zona de 50 recuperación térmica.

10. Procedimiento según la reivindicación anterior, siendo el contenedor desplazado en continuo durante la acumulación de energía y por intermitencia durante la restitución.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10, estando dos grupos (120a, 120b) de contenedores desplazados en sentido inverso, de manera que se uniformice la temperatura del material (M) en su interior.