APARATO DE PROTECCIÓN PARA UN RECEPTOR SOLAR.

Aparato de protección para un receptor solar.

La invención define un aparato de protección para proteger un receptor de energía solar fotovoltaico.

Este aparato comprende una estructura de soporte de pantalla conectada al receptor de energía solar fotovoltaico de manera articulada, una pantalla unida a la estructura de soporte de pantalla para moverse de manera articulada respecto al receptor de energía solar entre una posición guardada fuera de un trayecto de radiación solar hacia el receptor y una posición de apantallamiento en el trayecto de radiación solar, estando la pantalla forzada a moverse a la posición de apantallamiento a menos que esté fijada en la posición guardada, y un mecanismo de fijación para fijar la pantalla en la posición guardada. Dicho mecanismo de fijación incluye al menos un actuador de modo que si no son satisfechos unos criterios de protección, la pantalla está fijada por el mecanismo de fijación en la posición guardada, y si es satisfecho al menos un criterio de protección, el mecanismo de fijación no impide que la pantalla se mueva a la posición de apantallamiento.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430989.

Solicitante: SOLAR SYSTEMS PTY LTD.

Nacionalidad solicitante: Australia.

Dirección: 45 Grosvenor Street Abbotsford (Victoria) - 3067 AUSTRALIA.

Inventor/es: LASICH, JOHN BEAVIS, STEDWELL,Mark Andrew, HOBBS,Simon James, CAPRIHAN,Arjun Vinoo, MANN,Simon.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F24J2/07 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24J PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES (sustancias a este efecto C09K 5/00; motores u otros mecanismos para producir una potencia mecánica a partir del calor, véanse las clases apropiadas, p. ej. F03G para utilización del calor natural). › F24J 2/00 Utilización del calor solar, p. ej. colectores de calor solar (destilación o evaporación del agua utilizando calor solar C02F 1/14; aspectos de la cubierta del tejado relativos a los dispositivos colectores de energía E04D 13/18; dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía solar F03G 6/00; dispositivos semiconductores especialmente adaptados para convertir la energía solar en energía eléctrica H01L 31/00; células fotovoltaicas [FV] que incluyen medios directamente asociados con la célula FV para utilizar energía calorífica H01L 31/0525; módulos FV que incluyen medios asociados con el módulo FV para utilizar la energía calorífica H02S 40/44). › Colectores que trabajan a alta temperatura, p. ej. para centrales solares.
  • F24J2/46 F24J 2/00 […] › Partes constitutivas, detalles o accesorios de los colectores de calor solar.
  • H01L31/052 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 31/00 Dispositivos semiconductores sensibles a la radiación infrarroja, a la luz, a la radiación electromagnética de ondas más cortas, o a la radiación corpuscular, y adaptados bien para la conversión de la energía de tales radiaciones en energía eléctrica, o bien para el control de la energía eléctrica por dicha radiación; Procesos o aparatos especialmente adaptados a la fabricación o el tratamiento de estos dispositivos o de sus partes constitutivas; Sus detalles (H01L 51/42 tiene prioridad; dispositivos consistentes en una pluralidad de componentes de estado sólido formados en o sobre un sustrato común, diferentes a las combinaciones de componentes sensibles a la radiación con una o varias fuentes de luz eléctrica H01L 27/00). › Medios de refrigeración directamente asociado o integrado con la célula fotovoltaica, p. ej. elementos Peltier integrado para la refrigeración activa o disipadores de calor directamente asociados con las células fotovoltaicas (medios de refrigeración en combinación con el módulo fotovoltaico H02S 40/42).
  • H02S40/00 H […] › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02S Generación de energía eléctrica mediante la conversión de la radiación infrarroja, luz visible o luz ultravioleta, p. ej utilizando módulos fotovoltaicos [FV] (colectores de calor solar F24J 2/00; obtención de energía eléctrica a partir de fuentes radiactivas G21H 1/12; dispositivos semiconductores inorgánicos sensibles a la luz H01L 31/00; dispositivos termoeléctricos H01L 35/00; dispositivos piroeléctricos H01L 37/00; dispositivos semiconductores orgánicos sensibles a la luz H01L 51/42). › Componentes o accesorios en combinación con módulos FV, no previstos en los grupos H02S 10/00 - H02S 30/00.

Fragmento de la descripción:

APARATO DE PROTECCIÓN PARA UN RECEPTOR SOLAR

Campo

La presente invención se refiere a un aparato de protección para un receptor solar, así como a un receptor solar y un generador solar que incorpora el aparato de protección.

Antecedentes

Un tipo de generador de energía solar es un generador de energía fotovoltaico que tiene un receptor solar compuesto por una red densa de células fotovoltaicas hacia las cuales se concentra la radiación solar desde espejos con un factor de concentración de 500 o más. Las células fotovoltaicas pueden destruirse, dañarse irreparablemente, o ver reducida su vida útil en caso de fallo del sistema de refrigeración. Algunos de estos generadores de energía se han diseñado con sistemas de extracción de calor tales como disipadores térmicos en contacto térmico estrecho con las células fotovoltaicas, y circuitos de refrigeración a través de los cuales se bombea refrigerante para mantener los disipadores térmicos y las células fotovoltaicas a una temperatura de funcionamiento apropiada.

Los enfoques anteriores en protección adicional de receptores solares tales como receptores de células fotovoltaicas en sistemas fotovoltaicos de concentrador de red densa (CPV) han sido o bien mantener el almacenamiento y reserva de potencia de emergencia para permitir la dirección controlada de los colectores parabólicos o heliostato para desviar la radiación solar alejándola del receptor cuando hay un fallo, o bien mantener un suministro de refrigerante en una torre que alimenta por gravedad a través del receptor en caso de pérdida de bombeo de refrigerante.

Los presentes inventores han descubierto que en el funcionamiento a largo plazo de instalaciones de CPV la protección únicamente mediante refrigerante no protege frente a cualquier modo de fallo que pueda dañar las células fotovoltaicas sensibles y/o conlleva costes y otras desventajas.

Existe la necesidad de un enfoque alternativo para proteger los receptores solares del sobrecalentamiento.

Sumario de la invención

En un aspecto, la invención proporciona un aparato de protección para proteger un receptor de energía solar fotovoltaico del sobrecalentamiento debido a radiación solar concentrada reflejada de espejos hacia el receptor, comprendiendo el aparato de protección:

una estructura de soporte de pantalla conectada al receptor de energía solar fotovoltaico de manera articulada,

una pantalla unida a la estructura de soporte de pantalla para moverse de manera articulada respecto al receptor de energía solar entre una posición guardada fuera de un trayecto de radiación solar hacia el receptor y una posición de apantallamiento en el trayecto de radiación solar, estando la pantalla forzada a moverse a la posición de apantallamiento a menos que esté fijada en la posición guardada; y

un mecanismo de fijación para fijar la pantalla en la posición guardada,

incluyendo dicho mecanismo de fijación al menos un actuador de modo que si son satisfechos unos criterios de protección, la pantalla está fijada por el mecanismo de fijación en la posición guardada, y si no es satisfecho al menos un criterio de protección, el mecanismo de fijación no impide que la pantalla se mueva a la posición de apantallamiento.

En una realización, el mecanismo de fijación fija la pantalla cuando está activo de modo que cuando el mecanismo de fijación no está activo, la pantalla se mueve a la posición de apantallamiento.

En una realización, el mecanismo de fijación comprende al menos un actuador, de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra alimentación de potencia de actuador adecuada.

En una realización, cada actuador es un cilindro neumático de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra aire adecuado a una cámara de cilindro del cilindro neumático.

En una realización, el aparato de protección comprende al menos una válvula que puede moverse a una posición de purga para purgar aire comprimido de la cámara de cilindro para desactivar el mecanismo de fijación.

En una realización, el aparato de protección comprende al menos dos válvulas conectadas de modo que el movimiento de cualquier válvula a la posición de purga desactiva el mecanismo de fijación.

En una realización, el actuador es un motor eléctrico acoplado a la pantalla de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra potencia eléctrica adecuada al motor eléctrico.

En una realización, la pantalla está montada en un árbol alrededor del cual la pantalla puede girar y el motor eléctrico está acoplado al árbol.

En una realización, el mecanismo de fijación puede moverse de una posición de fijación a una posición de no fijación.

En una realización, el aparato de protección comprende un mecanismo de movimiento de pantalla adaptado para mover la pantalla entre la posición guardada y la posición de apantallamiento cuando la pantalla no está fijada.

En una realización, el mecanismo de fijación fija la pantalla fijando el mecanismo de movimiento de pantalla.

En una realización, el aparato de protección comprende un mecanismo de control adaptado para hacer que la pantalla se mueva a la posición de apantallamiento cuando se cumple al menos una condición de protección.

En una realización, el mecanismo de control desactiva el mecanismo de fijación cuando se cumple la al menos una condición de protección.

En una realización, el mecanismo de control comprende un circuito eléctrico y se prevé un conmutador para cada condición de protección de modo que cuando se cumple una condición de protección, el conmutador asociado se mueve a la posición abierta.

En una realización, la condición de protección comprende al menos uno de: flujo de refrigerante inadecuado; alimentación de potencia de actuador inadecuada; y exceso de temperatura.

En una realización, el mecanismo de control está dispuesto para controlar el mecanismo de fijación de modo que se mueve de la posición de fijación a la posición de no fijación cuando se cumple al menos una condición de protección.

En una realización, la pantalla está dispuesta en la posición de apantallamiento para desplazarse respecto a la radiación solar más concentrada en un punto focal de la radiación solar concentrada para de ese modo encontrar temperaturas inferiores.

En una realización, una cara frontal de la pantalla tiene alta reflectividad.

En una realización, una cara frontal de la pantalla tiene alta emisividad.

En una realización, una cara posterior de la pantalla tiene baja emisividad.

En otro aspecto, la invención proporciona un generador de energía solar que comprende:

un receptor de energía solar fotovoltaico para recibir y convertir la radiación solar concentrada en potencia eléctrica;

al menos un concentrador para concentrar la radiación solar en el receptor de energía solar; y

un aparato de protección tal como se ha descrito anteriormente.

En otro aspecto, la invención proporciona un método de producción de potencia eléctrica que comprende hacer funcionar el generador de energía solar descrito anteriormente.

Breve descripción de los dibujos:

Se describen adicionalmente a modo de ejemplo realizaciones de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema a modo de ejemplo para generar potencia eléctrica a partir de radiación solar;

la figura 2 es una vista frontal de un receptor del sistema mostrado en la figura 1 que ilustra el área de superficie expuesta de las células fotovoltaicas del receptor;

la figura 3 es una vista frontal de otro receptor del sistema mostrado en la figura 1 que ilustra el área de superficie expuesta de las células fotovoltaicas del receptor;

la figura 4 es una vista en perspectiva de un receptor con componentes retirados para ilustrar más claramente el circuito de refrigerante que forma parte del receptor;

la figura 5 es una vista en perspectiva de otro receptor con componentes retirados para ilustrar más claramente el circuito de refrigerante que forma parte del receptor;

la figura 6 es una vista en perspectiva de un receptor con una primera realización de un aparato de protección con la pantalla en una posición de apantallamiento;

la figura 7 es una vista en perspectiva de un receptor con una segunda realización de un aparato de protección con la pantalla en una posición de apantallamiento;

la figura 8 es una vista lateral de un aparato de protección de la primera realización, con la pantalla en una posición...

 


Reivindicaciones:

1.- Aparato de protección para proteger un receptor de energía solar fotovoltaico del sobrecalentamiento debido a la radiación solar concentrada reflejada de espejos hacia el receptor, comprendiendo el aparato de protección:

una estructura de soporte de pantalla conectada al receptor de energía solar fotovoltaico de manera articulada,

una pantalla unida a la estructura de soporte de pantalla para moverse de manera articulada respecto al receptor de energía solar entre una posición guardada fuera de un trayecto de radiación solar hacia el receptor y una posición de apantallamiento en el trayecto de radiación solar, estando la pantalla forzada a moverse a la posición de apantallamiento a menos que esté fijada en la posición guardada; y

un mecanismo de fijación para fijar la pantalla en la posición guardada,

caracterizado por que

dicho mecanismo de fijación incluyendo al menos un actuador de modo que si son satisfechos unos criterios de protección, la pantalla está fijada por el mecanismo de fijación en la posición guardada, y si no es satisfecho al menos un criterio de protección, el mecanismo de fijación no impide que la pantalla se mueva a la posición de apantallamiento.

2.- Aparato de protección según la reivindicación 1, caracterizado por que el mecanismo de fijación tiene un estado activo en el que el actuador fija la pantalla en la posición guardada y un estado inactivo en el que el actuador permite que la pantalla se mueva a la posición de apantallamiento.

3.- Aparato de protección según la reivindicación 2, en el que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra alimentación de potencia de actuador adecuada.

4.- Aparato de protección según la reivindicación 3, caracterizado por que el actuador comprende un cilindro neumático de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra aire adecuado a una cámara de cilindro del cilindro neumático.

5.- Aparato de protección según la reivindicación 4, caracterizado por que comprende al menos una válvula que puede moverse a una posición de purga para purgar aire comprimido de la cámara de cilindro para desactivar el mecanismo de fijación.

6.- Aparato de protección según la reivindicación 5, caracterizado por que comprende al menos dos válvulas conectadas de modo que el movimiento de cualquier válvula a la posición de purga desactiva el mecanismo de fijación.

7.- Aparato de protección según la reivindicación 3, caracterizado por que el actuador es un motor eléctrico acoplado a la estructura de soporte de pantalla de modo que el mecanismo de fijación está activo cuando se suministra potencia eléctrica adecuada al motor eléctrico.

8.- Aparato de protección según la reivindicación 7, caracterizado por que la estructura de soporte de pantalla está montada en un árbol alrededor del cual la pantalla puede girar y el motor eléctrico está acoplado al árbol.

9.- Aparato de protección según la reivindicación 1, caracterizado por que el mecanismo de fijación puede moverse desde una posición de fijación a una posición de no fijación.

10.- Aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que comprende un mecanismo de control adaptado para controlar el actuador para hacer que la pantalla se mueva a la posición de apantallamiento si es satisfecho al menos un criterio de protección.

11.- Aparato de protección según la reivindicación 10, caracterizado por que el mecanismo de control desactiva el mecanismo de fijación si es satisfecho al menos un criterio de protección.

12.- Aparato de protección según la reivindicación 11, caracterizado por que el mecanismo de control comprende un circuito eléctrico y se provee un conmutador asociado a cada criterio de protección de modo que cuando un criterio de protección es satisfecho, el conmutador asociado se mueve a la posición abierta.

13.- Aparato de protección según la reivindicación 10, caracterizado por que el criterio de protección comprende al menos uno de: flujo de refrigerante inadecuado; alimentación de potencia de actuador inadecuada; y exceso de temperatura.

14.- Aparato de protección según la reivindicación 10 cuando depende de la 9, caracterizado por que el mecanismo de control está dispuesto para controlar el mecanismo de fijación de modo que se mueve de la posición de fijación a la posición de no fijación cuando es satisfecho un criterio de protección.

15.- Aparato de protección según la reivindicación 1, caracterizado por que una cara frontal de la pantalla se dispone en la posición de apantallamiento para desplazarse respecto a la radiación solar más concentrada en un punto focal de la radiación solar concentrada para de ese modo encontrar temperaturas inferiores.

16.- Aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por que una cara frontal de la pantalla tiene alta reflectividad.

17.- Aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 caracterizado por que una cara frontal de la pantalla tiene alta emisividad.

18.- Aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por que una cara posterior de la pantalla tiene baja emisividad.

19.- Aparato de protección según la reivindicación 1, en el que la estructura de soporte de pantalla comprende dos pares de brazos que se extienden entre la pantalla y el receptor solar.

20.- Aparato de protección según la reivindicación 1, en el que la pantalla comprende una estructura en forma de V tanto en la posición guardada como en la posición de apantallamiento.

21.- Generador de energía solar que comprende:

un receptor de energía solar fotovoltaico para recibir y convertir la radiación solar concentrada en potencia eléctrica;

al menos un concentrador para concentrar la radiación solar en el receptor de energía solar; y

un aparato de protección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20.

22. Método de producción de potencia eléctrica que comprende hacer funcionar el generador de energía solar según la reivindicación 21.


 

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