SISTEMA DE ENERGÍA ESPACIAL.

La presente solicitud reivindica prioridad según 35 U.S.C. §119 de la solicitud de patente provisional US nº 60/428.928, presentada el 26 de noviembre de 2002. Campo de la invención La presente invención se refiere a sistemas de energía, y más particularmente, a sistemas de energía espaciales con componentes que flotan libremente, que pueden alinearse. Descripción de la técnica relacionada Los sistemas de energía espaciales usan la energía radiante del sol o flujo solar para generar energía. La constante solar o flujo del sol es de aproximadamente 1,4 kW/m 2 en la órbita terrestre. Por ejemplo, en la órbita geosincrónica o GEO (22.400 millas o 36.000 km desde la Tierra), un sistema de energía solar espacial se encuentra inmerso en luz solar casi continuamente. Las celdas solares, dispositivos de conversión solar, y dispositivos de energía nuclear en un sistema de energía espacial generan electricidad de corriente continua (CC), que se convierte en una frecuencia de transmisión, tal como frecuencias de radio, microonda y láser. Por ejemplo, con frecuencia de radio (RF) y microondas, la electricidad generada se convierte en energía a través de dispositivos de conversión, por ejemplo magnetrones, y se focaliza mediante una antena. La energía focalizada se dirige a un receptor, y una antena receptora (rectenna) convierte el haz energético en electricidad CC. La electricidad CC se convierte en electricidad de corriente alterna (CA), que se transmite a una red eléctrica para distribuirla a los usuarios. Como resultado, un porcentaje de la constante solar se convierte en electricidad útil. Por ejemplo, un panel solar de 1 m 2 con una eficacia de conversión del 40% puede producir aproximadamente 560 vatios de potencia eléctrica. Un millón de metros cuadrados o un kilómetro cuadrado de paneles solares con una eficacia del 40% pueden generar aproximadamente 560 megavatios (MW) de potencia. Los conceptos para aprovechar la energía solar se desarrollaron inicialmente en la década de 1960. En los años setenta y ochenta, la NASA y el departamento de energía llevaron a cabo estudios sobre sistemas satélite, pero la baja eficacia y los altos costes de estos sistemas impidieron su eficacia. En los años noventa, la NASA llevó a cabo estudios adicionales y desarrolló nuevos conceptos en diferentes órbitas. Los nuevos sistemas progresaron respecto a los primeros estudios, sin embargo, los conceptos existentes no eran todavía económicamente viables. El documento US-2004/0035207 A1 se considera la técnica anterior más próxima y da a conocer el preámbulo de la reivindicación independiente 1. Un sistema de energía espacial habitual de este tipo presenta un subsistema de generación de energía para convertir la energía y un subsistema de transmisión de energía inalámbrico. Los sistemas conocidos que usan celdas fotovoltaicas habitualmente utilizan grandes paneles solares para convertir energía solar en electricidad. Habitualmente se usan estructuras de conexión para mantener las posiciones relativas correctas de los componentes de sistema. Por tanto los sistemas de energía espacial convencionales pueden mejorarse. En particular, las estructuras de conexión entre los componentes de sistema de energía pueden reducirse o eliminarse para reducir el peso del sistema. En sistemas convencionales, las estructuras de conexión pueden comprender la mayor parte del peso de los sistemas. Por ejemplo, algunos sistemas conocidos utilizan una antena de transmisión en el espacio que presenta estructuras de conexión que presentan varios kilómetros de longitud y pesan millones de toneladas métricas. El peso excesivo de las estructuras de conexión puede dar como resultado un incremento en los costes de lanzamiento. Además, el peso excesivo puede forzar los componentes de sistema, influyendo posiblemente en la alineación, operación y rendimiento del sistema. Por tanto, el peso de las conexiones eléctricas y mecánicas puede limitar el sistema de tamaño máximo que puede implementarse de manera provechosa. Además, el posicionamiento, orientación, y eficacia de los componentes de sistema pueden mejorarse, particularmente los componentes de sistema que no están vinculados con elementos de conexión. Sumario de la invención Según la presente invención, está previsto un sistema de energía espacial según la reivindicación 1 y un procedimiento de alineación de elementos de sistema de energía según la reivindicación 21. Un sistema de energía espacial incluye así una pluralidad de elementos de sistema de energía en el espacio y un sistema de control. Uno o más de los elementos de sistema de energía flotan libremente en el espacio. El sistema de control mantiene la alineación de los elementos que flotan libremente. La pluralidad de elementos se dispone para captar la luz solar, 2 E03796505 23-11-2011   generar energía eléctrica a partir de la luz solar captada, y convertir la energía eléctrica en una forma que puede transmitirse a una ubicación predeterminada. En otra forma de realización no reivindicada, un sistema de energía espacial incluye una pluralidad de elementos de sistema de energía en el espacio y un sistema de control. Uno o más elementos de la pluralidad de elementos flotan libremente en el espacio. Los elementos de sistema de energía incluyen un espejo primario, un espejo intermedio, un módulo de energía, un emisor y un espejo reflectante. El espejo primario dirige luz solar hacia el espejo intermedio. El espejo intermedio dirige luz solar hacia el módulo de energía, que genera electricidad de corriente continua. El emisor convierte la electricidad de corriente continua en energía óptica o de RF, y el espejo reflectante transmite la energía óptica o de RF a un receptor en una ubicación predeterminada. El sistema de control incluye una pluralidad de sensores y una pluralidad de elementos de desplazamiento. Cada elemento en el espacio incluye un sensor y un elemento de desplazamiento, y el sistema de control mantiene la alineación de los elementos que flotan libremente en el espacio activando selectivamente un elemento de desplazamiento en respuesta a los datos del sensor. Otra forma de realización se refiere a un procedimiento para alinear elementos de sistema de energía para generar energía en el espacio y transmitir la energía generada a una ubicación predeterminada. La forma de realización incluye lanzar una pluralidad de elementos y un sistema de control al espacio, en el que uno o más elementos de la pluralidad de elementos flotan libremente en el espacio, posicionar los elementos en el espacio, mantener la alineación de los elementos que flotan libremente usando el sistema de control de modo que los elementos de sistema de energía se configuran para captar la luz solar, generar energía eléctrica a partir de la luz solar captada, y convertir la energía eléctrica a una forma adecuada para transmitirla a la ubicación predeterminada. En formas de realización del sistema y procedimiento, los elementos de sistema de energía pueden presentar diferentes espejos y configuraciones de espejo, por ejemplo, un espejo plegable, un espejo esférico, un espejo soportado por una membrana o un tubo inflable, espejos que presentan recubrimientos ópticos para reducir la presión fotónica o mantener la forma del espejo. Los elementos de sistema de energía pueden incluir un espejo primario, un primer espejo intermedio, un módulo de energía, un emisor y un espejo reflectante. El primer espejo intermedio dirige luz solar hacia el módulo de energía, y el módulo de energía genera energía eléctrica. El emisor convierte la energía eléctrica generada a una forma que puede transmitirse y se proporciona al espejo reflectante, que transmite la energía convertida a un receptor en la ubicación predeterminada. También con las formas de realización del sistema y procedimiento, se usa un concentrador para focalizar la luz solar procedente del espejo intermedio sobre el módulo de energía. Las formas de realización del sistema y procedimiento pueden utilizar diferentes módulos de energía, por ejemplo, módulos de energía fotovoltaicos y termoeléctricos. Con los módulos fotovoltaicos, las celdas solares pueden coubicarse con el emisor. La energía convertida o energía que se transmite puede ser energía óptica o de frecuencia de radio. El sistema de control en las formas de realización del sistema y procedimiento puede ajustar una alineación de uno o más elementos de sistema ajustando una posición, orientación de los elementos. El sistema incluye una pluralidad de sensores, tales como sensores de distancia o alineación. Se comparan los datos de sensores de dos elementos para determinar si los dos elementos están debidamente alineados y ubicados a una distancia aceptable usando, por ejemplo, radar, lidar, patrones de interferencia, un viento... [Seguir leyendo]

una pluralidad de elementos de sistema de energía en el espacio y un sistema de control distribuido, caracterizado porque la pluralidad de elementos de sistema de energía incluye por lo menos un elemento de sistema de energía intermedio (4) en el espacio que recibe luz solar desde un elemento de sistema de energía (2) en el espacio y transmite la luz solar hacia otro elemento de sistema de energía (5) en el espacio; y incluyendo la pluralidad de elementos de sistema de energía en el espacio un componente de sistema de control del sistema de control distribuido, en el que uno o más de los elementos de la pluralidad de elementos de sistema de energía flotan libremente, y la pluralidad de elementos de sistema de energía está dispuesta para captar luz solar (1), generar energía eléctrica a partir de la luz solar (1) captada y convertir la energía eléctrica a una forma para su transmisión a una ubicación predeterminada, y el sistema de control distribuido mantiene la alineación de los uno o más elementos de sistema de energía que flotan libremente basándose en las comunicaciones entre los componentes de sistema de control de los elementos de sistema de energía adyacentes. 2. Sistema según la reivindicación 1, incluyendo la pluralidad de elementos un espejo. 3. Sistema según la reivindicación 2, en el que el espejo incluye un revestimiento óptico que reduce la presión fotónica en el espejo. 4. Sistema según la reivindicación 1, comprendiendo la ubicación predeterminada un planeta (15). 5. Sistema según la reivindicación 1, incluyendo la pluralidad de elementos: un espejo primario (2), un primer espejo intermedio (4), en el que el espejo primario (2) refleja la luz solar (1) hacia el espejo intermedio (4) un módulo de energía, en el que el primer espejo intermedio (4) dirige la luz solar (1) hacia el módulo de energía, y el módulo de energía genera energía eléctrica; un emisor (9), y un espejo reflectante (10), en el que el emisor (9) convierte la energía eléctrica generada a una forma que puede transmitirse, y la energía convertida se proporciona al espejo reflectante (10), en el que el espejo reflectante (10) está configurado para transmitir la energía convertida a un receptor en la ubicación predeterminada. 6. Sistema según la reivindicación 5, que comprende además un segundo espejo intermedio, en el que el espejo primario refleja la luz solar hasta el primer espejo intermedio, y el primer espejo intermedio refleja la luz solar hacia el segundo espejo intermedio, y el segundo espejo intermedio refleja la luz solar hacia el módulo de energía. 7. Sistema según la reivindicación 5, en el que el espejo intermedio sigue la orientación del espejo primario de modo que los espejos intermedio y primario permanecen alineados entre sí y con el sol. 8. Sistema según la reivindicación 5, comprendiendo el módulo de energía un módulo fotovoltaico, en el que celdas solares del módulo fotovoltaico están coubicadas con el emisor. 9. Sistema según la reivindicación 1, en el que la energía convertida comprende energía de radiofrecuencia u óptica. 10. Sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema de control mantiene la alineación de la totalidad de la pluralidad de elementos. 11. Sistema según la reivindicación 1, en el que la totalidad del sistema de control está ubicado en el espacio. 12. Sistema según la reivindicación 1, en el que un componente del sistema de control está ubicado en la Tierra (15). 13. Sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema de control incluye un elemento de desplazamiento, y el elemento de desplazamiento se activa selectivamente para ajustar la alineación de un elemento en el espacio. 12 E03796505 23-11-2011   14. Sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema de control incluye una pluralidad de sensores, en el que se comparan los datos de los sensores de dos elementos para determinar si los dos elementos están alineados correctamente. 15. Sistema según la reivindicación 1, en el que los elementos se configuran de manera que un viento solar ajusta la alineación de los elementos. 16. Sistema según la reivindicación 1, en el que los elementos de sistema de energía se configuran de manera que una fuerza electrostática ajusta la alineación de los elementos de sistema de energía. 17. Sistema según la reivindicación 1, incluyendo la pluralidad de elementos una antena en red en fase o en red de radiación directa, transmitiendo la antena la energía eléctrica a la ubicación predeterminada. 18. Sistema según la reivindicación 1, en el que la totalidad de los elementos de sistema de energía están en el espacio. 19. Sistema según la reivindicación 1, en el que uno o más elementos de sistema de energía reflejan unas longitudes de onda seleccionadas de luz solar incidente. 20. Sistema según la reivindicación 1, en el que el sistema de control mantiene la alineación óptica de una pluralidad de elementos de sistema de energía que flotan libremente en el espacio. 21. Procedimiento para alinear los elementos de sistema de energía para generar energía en el espacio y transmitir la energía generada a una ubicación predeterminada, comprendiendo el procedimiento: lanzar una pluralidad de elementos de sistema de energía y un sistema de control distribuido al espacio, en el que uno o más elementos de sistema de energía de la pluralidad de elementos de sistema de energía flotan libremente en el espacio, y el sistema de control distribuido incluye unos componentes en la pluralidad de elementos de sistema de energía en el espacio; posicionar la pluralidad de elementos de sistema de energía en el espacio, incluyendo la pluralidad de elementos de sistema de energía por lo menos un elemento de sistema de energía intermedio (4) en el espacio que recibe luz solar (1) desde un elemento de sistema de energía (2) en el espacio y transmite la luz solar (1) a otro elemento de sistema de energía (5) en el espacio; y mantener la alineación de los elementos de sistema de energía que flotan libremente utilizando el sistema de control distribuido basándose en las comunicaciones entre los componentes de sistema de control de los elementos de sistema de energía adyacentes de manera que los elementos de sistema de energía se configuran para: captar la luz solar (1); generar energía eléctrica a partir de la luz solar captada (1), y convertir la energía eléctrica a una forma adecuada para su transmisión a la ubicación predeterminada. 22. Procedimiento según la reivindicación 21, en el que la totalidad de los elementos de sistema de energía están en el espacio. 23. Sistema según la reivindicación 21, en el que el sistema de control mantiene la alineación óptica de una pluralidad de elementos de sistema de energía que flotan libremente en el espacio. 13 E03796505 23-11-2011   14 E03796505 23-11-2011   E03796505 23-11-2011   16 E03796505 23-11-2011   17 E03796505 23-11-2011   18 E03796505 23-11-2011   19 E03796505 23-11-2011   E03796505 23-11-2011   21 E03796505 23-11-2011   22 E03796505 23-11-2011   23 E03796505 23-11-2011   24 E03796505 23-11-2011   E03796505 23-11-2011   26 E03796505 23-11-2011   27 E03796505 23-11-2011   28 E03796505 23-11-2011   29 E03796505 23-11-2011   E03796505 23-11-2011   31 E03796505 23-11-2011