Método y conjunto para convertir radiación solar en energía mecánica.

Método para convertir radiación solar en energía mecánica, particular pero no exclusivamente para generar energía eléctrica,

del tipo que comprende la etapa de alimentar a un cilindro caliente de un motor Stirling un fluido caliente calentado mediante un dispositivo solar, caracterizado porque comprende la etapa de alimentar a un cilindro frío del motor Stirling un fluido frío, enfriado en la etapa de absorción de un aparato de refrigeración por absorción, obteniendo energía mecánica desde el motor Stirling, particular pero no exclusivamente para accionar un generador eléctrico.

Método y conjunto para convertir radiación solar en energía mecánica.

La presente invención se refiere a un método para convertir radiación solar en energía mecánica, particular pero no exclusivamente para la generación de energía eléctrica, y a un conjunto para implementar el método.

Tal como se conoce es muy necesario obtener energía mecánica a partir de los rayos solares. 5

Para tal fin se conocen conjuntos que concentran los rayos solares en calderas para generar vapor a una temperatura extremadamente alta para accionar una turbina. Un conjunto de este tipo se conoce por el documento EP 1772687 A2 que constituye la técnica anterior más próxima y sus características conocidas en combinación se encuentran en el preámbulo de la reivindicación 1. Aunque cumplen con su objetivo y aunque en general son satisfactorios, tales conjuntos muestran una baja eficiencia, por tanto los recursos dedicados a la inversión tardan mucho tiempo en 10 recuperarse.

El problema en el que se basa la presente invención es proporcionar un método del tipo especificado que tenga unas características de modo que pueda satisfacer la necesidad mencionada anteriormente, superando simultáneamente los inconvenientes mencionados anteriormente con referencia a la técnica anterior.

Tal problema se supera mediante un método según la reivindicación 1. 15

En las reivindicaciones 2 y 3 se describen realizaciones preferidas del método según la invención.

La presente invención también se refiere a un conjunto para convertir radiación solar en energía mecánica según la reivindicación 4.

En las reivindicaciones 4-8 se describen realizaciones preferidas del conjunto según la invención.

Resultarán evidentes características y ventajas adicionales de la invención a partir de la descripción de una realización 20 de la misma, proporcionada únicamente a modo de ejemplo no limitativo con referencia al dibujo adjunto, que representa esquemáticamente un conjunto según la invención.

Con referencia al dibujo adjunto, se indica con 1 un conjunto para convertir radiación solar en energía mecánica, y para convertir la energía mecánica obtenida en energía eléctrica, según una realización preferida pero no exclusiva.

El conjunto 1 comprende un motor 2 Stirling en sí conocido que incluye una unidad 3 de pistón y cilindro, el denominado 25 cilindro caliente, y una unidad de pistón y cilindro 4, el denominado cilindro frío.

El cilindro 3 caliente y el cilindro 4 frío comprenden respectivos cilindros 5 y 6, que se comunican a través de un conducto 7 a lo largo del cual está dispuesta una rueda 8 de transferencia térmica, por ejemplo un material de metal finamente dividido. En el conducto 7 y en los cilindros 5 y 6 se proporciona un gas adecuado, por ejemplo helio.

Unos respectivos intercambiadores 9 y 10 de calor, a través de los que pasan respectivos fluidos, uno caliente y uno 30 frío, para poner dichos fluidos y el gas proporcionado en el respectivo cilindro en relación de intercambio de calor, están dispuestos alrededor de los cilindros 5 y 6.

En los cilindros 5 y 6 pueden moverse unos respectivos pistones 11 y 12 que accionan, a través de respectivas bielas 13 y 14, un cigüeñal 15, que a su vez acciona un generador 16a eléctrico, por ejemplo un alternador, del que sale una línea 16b eléctrica, por ejemplo una línea eléctrica trifásica. 35

Con el objetivo de calentar el cilindro 3 caliente, el conjunto 1 comprende un dispositivo 20 solar convencional para la captación y la concentración de rayos solares. En particular, el dispositivo 20 comprende una pluralidad de espejos dispuestos en un plano y que pueden orientarse por separado, para constituir un reflector lineal de Fresnel, indicado con 21, un espejo 22 parabólico y un elemento 23 sustancialmente tubular dispuesto a lo largo del foco del espejo 22 parabólico, y que constituye un intercambiador de calor. 40

Un circuito 24 de fluido, en el que circula un fluido, por ejemplo un aceite diatérmico, conecta el elemento 23 tubular, a lo largo del cual se calienta el fluido, con un depósito 25 de almacenamiento, en el que está contenido el fluido caliente a una cantidad suficiente para garantizar el funcionamiento continuo incluso durante la noche. La circulación del fluido a lo largo del circuito 24 está garantizada por una bomba 26.

Un circuito 27 de fluido adicional, en el que circula el mismo fluido, por ejemplo el aceite diatérmico mencionado 45 anteriormente, se extiende entre el depósito 25 de almacenamiento y el intercambiador 9 de calor, para llevar el fluido caliente al cilindro 5 del cilindro 3 caliente del motor 2 Stirling. La circulación del fluido a lo largo del circuito 27 está garantizada por una bomba 28 de circulación.

En la práctica, el circuito 24 y el circuito 27 constituyen, en su totalidad, un circuito de fluido, generalmente indicado con 29, que transfiere un fluido, calentado por la radiación solar, al cilindro caliente del motor Stirling para su calentamiento. 50

Con el objetivo de enfriar el cilindro 4 frío, el conjunto 1 comprende un aparato 30 de refrigeración por absorción en sí conocido.

El aparato 30 de refrigeración por absorción comprende una etapa 31 de absorción y una etapa 32 de desorción.

La etapa 31 de absorción comprende un recipiente 33 en el que están contenidos amoniaco líquido y amoniaco gaseoso y en el que se produce de manera continua el paso de estado del amoniaco de líquido a gaseoso, con un enfriamiento 5 intenso. Con el fin de usar tal enfriamiento, un intercambiador 34 de calor está alojado en el recipiente 33, integrado en la fase líquida del amoniaco, que de manera práctica se coloca en un entorno de baja temperatura, a aproximadamente -60º C.

La etapa 32 de desorción comprende un recipiente 35 que contiene agua, en el que se disuelve amoniaco gaseoso y en el que el amoniaco gaseoso disuelto en agua se descarga de manera continua, debido a un calentamiento energético. 10 Para este fin está alojada una fuente de calor y de manera precisa un intercambiador 36 de calor, inmerso en el agua.

Una barquilla 40 está prevista en el techo del recipiente 33. La barquilla 40 contiene agua, en la que se disuelve amoniaco gaseoso. Un circuito 41 de agua, que extrae agua de la barquilla 40, por medio de una bomba 42 de circulación, y la distribuye sobre la barquilla a través de boquillas 43 de agua, arrastrando el amoniaco gaseoso, ayuda a disolver el amoniaco gaseoso en el agua. 15

Una barquilla 44 está prevista en el techo del recipiente 35. El amoniaco gaseoso descargado desde el agua se condensa en la barquilla 44. Un serpentín 45, alojado dentro de la barquilla, perteneciente a un circuito 46 de fluido, por ejemplo de agua, a lo largo del que se prevé una bomba 49 de circulación, ayuda a tales condensaciones. El circuito 46 se controla mediante un radiador 47 que, a través de ventiladores 48, disipa el calor de condensación del amoniaco al entorno. 20

Un conducto 49, con una bomba 50, lleva el agua, y el amoniaco disuelto en la misma, de la barquilla 40 al recipiente 35, mientras que un conducto 50, con una válvula 51 de regulación, lleva el agua del recipiente 35 a la barquilla 40.

Un conducto 52, con una válvula 53 de regulación, lleva el amoniaco condensado por la barquilla 44 al recipiente 33.

Un circuito 60 de fluido, en el que circula un fluido, por ejemplo un aceite diatérmico de baja viscosidad, se extiende entre el intercambiador 34 y el intercambiador 10 de calor, para llevar el fluido frío del intercambiador 34 de calor al 25 cilindro 6 del cilindro 4 frío del motor 2 Stirling.

Ventajosamente, según la invención, un circuito 70 de fluido, de aceite diatérmico se extiende entre el depósito 25 de almacenamiento y el intercambiador 36 de calor, y está dotado de una bomba 71 de circulación, para llevar el fluido caliente al recipiente 35, para liberar el agua del amoniaco disuelto en la misma.

En la práctica, el circuito 24 y el circuito 70 forman un circuito 72 de fluido que toma el fluido calentado por la radiación 30 solar para suministrar a la etapa de desorción el calor necesario para descargar amoniaco del agua.

Debe observarse que en el aparato 30 de refrigeración por absorción descrito anteriormente, el agua puede sustituirse por otros fluidos como el denominado fluido de disolvente, al igual que el amoniaco puede sustituirse por otros fluidos como el denominado fluido de soluto.

Según la invención el conjunto 1 comprende un circuito 80 termostático asociado al dispositivo 20 solar, para mantener 35 la temperatura máxima del fluido dentro de un valor preestablecido... [Seguir leyendo]

1. Método para convertir radiación solar en energía mecánica, particular pero no exclusivamente para generar energía eléctrica, del tipo que comprende la etapa de alimentar a un cilindro caliente de un motor Stirling un fluido caliente calentado mediante un dispositivo solar, caracterizado porque comprende la etapa de alimentar a un cilindro frío del motor Stirling un fluido frío, enfriado en la etapa de absorción de un aparato de refrigeración por absorción, obteniendo energía mecánica desde el motor Stirling, particular pero no 5 exclusivamente para accionar un generador eléctrico.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende la etapa de alimentar un fluido caliente, calentado mediante el dispositivo solar, a la etapa de desorción del aparato de refrigeración por absorción.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque comprende la etapa de mantener la 10 temperatura máxima del fluido caliente a un valor preestablecido bajo.

4. Conjunto (1) para convertir radiación solar en energía mecánica, particular pero no exclusivamente para generar energía eléctrica, del tipo que comprende un motor (2) Stirling que tiene un cilindro (3) caliente y un cilindro (4) frío, con respectivos intercambiadores (9, 10) de calor, un dispositivo (20) solar para la captación y concentración de rayos solares sobre un intercambiador (23) de calor, y un circuito (29) de fluido que se 15 extiende entre el intercambiador (23) de calor del dispositivo (20) solar y el intercambiador (9) de calor del cilindro caliente, caracterizado porque comprende un aparato (30) de refrigeración por absorción que tiene una etapa (31) de absorción y una etapa (32) de desorción con respectivos intercambiadores (34, 36) de calor, y un circuito (60) de fluido que se extiende entre el intercambiador (34) de calor de la etapa (31) de absorción y el intercambiador (10) de calor del cilindro (6) frío. 20

5. Conjunto (1) según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende un circuito (72) de fluido que se extiende entre el intercambiador (23) de calor del dispositivo (20) solar y el intercambiador (36) de calor de la etapa (32) de desorción.

6. Conjunto (1) según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende medios (81) para detectar la temperatura del fluido caliente, de un circuito (80) termostático para limitar la temperatura máxima del fluido 25 caliente a un valor preestablecido bajo.

7. Conjunto (1) según la reivindicación 6, caracterizado porque el circuito (80) termostático se ajusta a 400º C.

8. Conjunto (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un depósito (25) de almacenamiento para el fluido caliente a lo largo del circuito (29) de fluido. 30