Concentrador solar con sistema de soporte y seguimiento solar.

La invención propone un concentrador solar que comprende una o varias lentes y uno o varios captadores y al menos dos estructuras de unión (2) del captador solar y la lente y al menos dos estructuras de sujeción (1) que permiten una rotación según un eje longitudinal.

La estructura de unión puede girarse o desplazarse, permitiendo el desplazamiento de la lente (3) y el captador (4) en sentidos contrarios y la variación de su distancia relativa, lo que resuelve el problema de la variación de la distancia focal para cada ángulo de incidencia puntual de la radiación.

Concentrador solar con sistema de soporte y seguimiento solar.

Campo de la invención

La presente invención se aplica a sistemas de captación solar por refracción. Más en concreto, se refiere a un sistema capaz de realizar un seguimiento de los rayos solares tanto en función de las horas del día como de la estación del año.

Antecedentes de la invención

Existen muchos tipos de sistemas para captación de energía solar así como para la concentración de los rayos de forma lineal para calentar un fluido a alta temperatura, que es utilizado generalmente para producir electricidad.

Un tipo de concentrador existente es el que utiliza lentes Fresnel lineales para concentrar los rayos solares sobre el fluido. Los sistemas están formados básicamente por la lente, un captador donde se recoge la radiación concentrada y la estructura y mecanismos de soporte. Un problema común en los sistemas existentes es que si solo se hace el seguimiento de los rayos solares a un eje en una trayectoria este-oeste según avanza el día o norte-sur para diferentes épocas del año, conlleva una pérdida de rendimiento del sistema al perder concentración en la línea de captación. Esto es debido al uso de lentes de concentración lineal, ya que el punto focal de máxima concentración varía en función del ángulo de incidencia de la radiación, afectando al rendimiento de la instalación.

Este problema técnico solo ha sido resuelto hasta el momento, mediante sistemas de movimiento a dos ejes perpendiculares entre sí que permiten el seguimiento del sol en todas sus posiciones con lo que el ángulo de incidencia de los rayos solares sobre la lente es siempre perpendicular respecto a ambos ejes, manteniendo el punto de máxima concentración invariable, es decir la distancia focal entre lente y captador constante. Para conseguir saltos de temperatura altos se deben conectar captadores en serie, y la manera de maximizar el rendimiento es poniendo dichos captadores formando líneas rectas de gran longitud, y esto no permite el sistema a dos ejes descrito anteriormente.

La patente W27/87343 describe un sistema que permite el movimiento tanto en el eje este-oeste como en el norte-sur, para optimizar el uso de la energía para cualquier ángulo de incidencia. El sistema sin embargo se basa en unas esferas que giran en torno a dos ejes y concentran los rayos puntualmente, lo que impide optimizar el rendimiento en concentradores lineales.

El documento GB 159841 da a conocer un seguidor solar con una concentración de energía solar basada en la refracción que comprende una estructura móvil a la que se asocian una o más lentes de concentración de fluido lineales y uno o más captadores lineales mutuamente paralelos ¡nterconectados de manera rígida por una estructura. Cada uno de los captadores lineales está dispuesto para capturar rayos solares concentrados por una de las lentes lineales de concentración. Este seguidor solar también incluye medios de accionamiento conectados de manera operativa para pivotar esta estructura móvil con respecto a la estructura de soporte alrededor de un primer eje longitudinal paralelo a estas lentes de concentración lineales y para permitir que dicho captador lineal siga un movimiento relativo al sol (movimiento estacional). La lente también se puede girar en relación a dicha estructura móvil alrededor de un eje transversal de la misma, perpendicular a dicho primer eje longitudinal, para seguir el movimiento horario del sol.

El documento GB 159841 proporciona las características del preámbulo de la reivindicación 1.

El documento US 28/295825 da a conocer un sistema de lentes con corrección de la distancia focal para la concentración de radiación solar en un captador, proporcionando algunos medios para mover un conjunto de lentes de concentración lineales hacia o fuera de un colector fijo, o para mover un captador respecto a unas lentes de concentración estacionarias, mediante movimiento oscilante circular (rotación alrededor de los puntos centrales de unos discos circulares o barras giratorias) del conjunto de lentes o captador.

Objeto de la invención

La invención tiene por objeto resolver los problemas técnicos citados en el apartado anterior. Para ello, propone un concentrador solar provisto de al menos una lente de concentración lineal, y al menos un captador, y provisto de un sistema de soporte y seguimiento, donde el sistema comprende al menos dos estructuras de sujeción adaptadas para rotar alrededor de un eje longitudinal, y dos estructuras de unión del(de los) captador(es) solar(es) y la(s) lente(s), Estando las estructuras de sujeción fijadas de manera giratoria por dos puntos a cada estructura de sujeción, y capaces de girar respecto a un eje transversal que pasa por estos dos puntos y es perpendicular al eje longitudinal, de manera que cuando las estructuras de unión giran alrededor del eje transversal, la(s) lente(s) y el/los captador(es) están adaptados para moverse en sentidos opuestos y paralelos, causando de este modo la variación de la distancia relativa entre la(s) lente(s) y el/los captador(es).

Ejemplos de realización particulares se definen en las reivindicaciones dependientes. Gracias al sistema de la invención, es posible por lo tanto variar la distancia entre lente y captador, de manera que el último esté en el punto de máxima concentración solar.

Breve descripción de las figuras

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferido de realización práctica de la misma, se acompaña la siguiente descripción de un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- es una representación esquemática del principio de la invención.

Figura 2.- muestra un primer ejemplo de realización de la invención.

Figura 3.- muestra un segundo ejemplo de realización de la invención.

Figura 4.- es una vista frontal y transversal de la lente Fresnel y el captador cuando los rayos solares inciden de manera perpendicular al sistema.

Figura 5.- es una vista frontal y transversal cuando los rayos inciden de manera oblicua.

Figura 6.- muestra varios sistemas montados de forma contigua para su instalación en una planta termosolar.

Figura 7.- muestra varias realizaciones alternativas de la estructura de unión.

Figura 8.-muestra una forma alternativa de las estructuras de unión y sujeción.

Figuras 9A, 9B y 9C son otros ejemplos particulares de realización adaptados para el uso de varias lentes y captadores en paralelo.

Descripción detallada de la invención

En las figuras 2-3 se pueden apreciar sistemas según la invención, que comprende al menos dos estructuras de unión (2) del captador solar (4) y la lente (3) y al menos dos estructuras de sujeción (1). El eje longitudinal del conjunto se define como aquel que es paralelo a la lente y a sus aristas de mayor longitud. La estructura de sujeción permite el giro alrededor del eje longitudinal.

En la figura 2 se puede apreciar un primer ejemplo de realización donde la estructura de sujeción (1) y el 25 captador (4) son solidarios, el eje longitudinal coincide con el eje del captador y la estructura de unión (2) está provista de un contrapeso (8).

En la figura 3 se puede apreciar el sistema de la invención en la configuración con estructura de unión (2) en forma de arco de circunferencia. En este ejemplo particular no es necesario el contrapeso (8), ya que el eje de giro de la estructura de sujeción (1) se sitúa por encima del captador(4). Para conseguir el giro de la estructura de sujeción (1) 3 podría usarse (sin que la invención se limite a este ejemplo) un sistema de cremallera. El eje transversal se define como aquel que pasa por los dos puntos de anclaje (5) entre la estructura de sujeción (1) y la estructura de unión (2). La estructura de unión (2) puede girar respecto a dos puntos (5) de la estructura de sujeción (1) para cualquier posición de esta última, de manera que el plano definido por la estructura de unión (2) se incline respecto al plano de la estructura de sujeción (1), permitiendo el desplazamiento longitudinal de la lente (3) y el captador 35 (4) en sentido contrario, variando además su distancia relativa.

La estructura de unión lente-captador presenta preferentemente una forma de arco de circunferencia, concéntrica a la estructura de sujeción (1) y fijada a esta con posibilidad de giro en torno al eje transversal, situado aproximadamente en el centro de gravedad entre lente y captador, de manera que el giro sea equilibrado. Esta estructura también puede presentar forma de V con perfiles rectos que unan las aristas de la lente (3)... [Seguir leyendo]

1. Concentrador solar provisto de al menos una lente de concentración lineal (3), y al menos un captador (4), y un sistema de soporte y seguimiento, donde el sistema comprende al menos dos estructuras de sujeción (1) adaptadas para girar alrededor de un eje longitudinal, caracterizado porque comprende además al menos dos estructuras de unión (2) para unir el captador solar (4), que es al menos uno, y la lente (3), que es al menos una, estando cada una de las estructuras de unión (2), que son al menos dos, fijadas por dos puntos (5) a una de las dos estructuras de sujeción (1), que son al menos dos, y dichas estructuras de unión son capaces de girar respecto a un eje transversal que pasa por estos dos puntos (5) y es perpendicular al eje longitudinal, de manera que, cuando las estructuras de unión (2), que son al menos dos, giran alrededor del eje transversal, la lente (3), que es al menos una, y el captador (4), que es al menos uno, se mueven en sentidos opuestos y paralelos, causando, por tanto, una variación de la distancia entre la lente (3), que es al menos una, y el captador solar (4), que es al menos uno.

2. Concentrador solar según la reivindicación 1, donde cada una de las estructuras de unión (2), que son al menos dos, posee articulaciones en los puntos (5) de unión con el captador (4), que es al menos uno, la lente (3), que es al menos una y las estructuras de sujeción (1), que son al menos dos.

3. Concentrador solar según la reivindicación 2, donde se incorpora un marco para dar soporte a la lente (3), que es al menos una y unirla a la estructura de unión (2) a través de las articulaciones.

4. Concentrador solar según la reivindicación 1, provisto de un solo captador y una sola lente y donde la estructura de sujeción (1) y el captador (4) son solidarios, el eje longitudinal coincide con el eje del captador y la estructura de unión está provista de un contrapeso (8).

5. Concentrador solar según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde la estructura de unión (2) y la de sujeción (1) tienen forma de arco de circunferencia y el eje longitudinal es paralelo al eje del captador (4).

6. Concentrador solar según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde la estructura de unión (2) tiene forma rectangular, de V o de U, la de sujeción (1) tiene forma de arco de circunferencia y el eje longitudinal es paralelo al eje del captador (4).

7. Concentrador solar según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, donde las estructuras de sujeción (1) y unión (2) tienen forma de V y el eje longitudinal pasa por el vértice de la estructura de sujeción (1).

8. Concentrador solar según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende al menos dos lentes y dos captadores y donde la estructura de unión tiene forma de barca o sierra.

9. Concentrador solar según la reivindicación 8, donde la estructura de sujeción (1) tiene forma de barca, y donde el eje longitudinal está entre un vértice (9) y el eje de simetría del concentrador.

1. Concentrador solar según la reivindicación 8, donde la estructura de sujeción (1) tiene forma de barca, y donde el eje longitudinal de giro coincide con el eje de simetría del concentrador.

11. Concentrador solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la lente (3), que es al menos una, es de tipo Fresnel lineal o esférica.