MX2010012355A

MX2010012355A - Aparato concentrador solar con reflectores de plato co-axiales, multiples, grandes.

Info

Publication number: MX2010012355A
Application number: MX2010012355A
Authority: MX
Inventors: Roger P Angel; Warren B Davison
Original assignee: Univ Arizona State
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2011-04-11
Also published as: GB2489554A; GB2489554B; MX2010012354A; GB201019206D0; AU2009246638B2; ES2421107T3; US8082755B2; WO2009140175A2; US20120125400A1; DE112009001131T5; US20090277498A1; WO2009140175A3; IL209185A; CN102105413A; GB2471818A; WO2009140174A3; GB2471816A; WO2009140174A2; MX2010012356A; KR20110052537A

Abstract

Se describe un aparato seguidor solar de dos ejes que tiene reflectores monolíticos en forma de plato múltiples para concentrar la luz del sol. Los reflectores monolíticos en forma de plato están co-axialmente alineados en una configuración soportada por un marco móvil. El marco móvil forma la estructura en elevación de un seguidor de dos ejes que tiene medios de control para seguir el movimiento del sol a través del cielo. Cada reflector monolítico en forma de plato produce una región de luz del sol concentrada adecuada para generación de energía solar. Un generador se posiciona en el punto de cada reflector. Un generador preferido usa celdas fotovoltaicas para generar electricidad a una energía de salida alta debido a la entrada de energía solar alta que se dirige al generador por el reflector monolítico en forma de plato.

Description

APARATO CONCENTRADOR SOLAR CON REFLECTORES DE PLATO COAXIALES, MÚLTIPLES, GRANDES Antecedentes de la Invención Se reconoce el cambio climático como un problema importante que ha recibido atención considerable. Como un resultado de generación a nivel mundial de energía de combustibles fósiles, grandes cantidades de gases de efecto invernadero se acumulan en nuestra atmósfera. Muchos expertos consideran que si no se hace algo pronto para retrasar o aún revertir esta acumulación, nuestro clima y el mundo en el que vivimos sufrirán consecuencias catastróficas. Los expertos predicen que un aumento en las temperaturas globales de solo unos pocos grados derretirá el hielo polar, y resultará en un aumento de niveles del mar suficientes para poner muchas ciudades costeras bajo el agua. La extinción de muchas especies de plantas y animales también se predice por muchos científicos. En vista de estos y otros efectos adversos importantes de quemar combustibles fósiles para generar energía, existe una necesidad importante para un método y aparato que pueda generar energía en una manera rentable sin la generación de gases de efecto invernadero importantes.

La presente invención se dirige a facilitar la conversión de energía solar en energía química o eléctrica útil por procesos que requieran ya sea energía solar fuertemente concentrada, o se hacen más eficientes o más rentables con luz solar concentrada. En particular, la presente invención se dirige a un aparato para generación de electricidad a través de procesos fotovoltaicos o térmicos. También puede usarse para convertir energía solar a energía química por reacciones térmicas o fotoquímicas .

La eficiencia de conversión térmica se limita por la segunda ley de terminodinárnicas , ' que requiere alta temperatura y por lo tanto luz altamente concentrada para la eficiencia de alta conversión. La eficiencia de conversión fotovoltaica también puede mejorarse en luz altamente concentrada. De esta manera, en el pasado, se ha dado atención y esfuerzo importante al problema de convertir energía solar en alta concentración, pero los resultados no han sido totalmente satisfactorios. A pesar de la disponibilidad de dispositivos de conversión solar que operan más eficientemente en luz altamente concentrada, los sistemas solares de energía de concentración alta aún no se han convertido en un factor principal en la producción de electricidad solar global. Un inconveniente importante a los intentos previos en sistemas de alta concentración ha sido el alto costo de los sistemas optomecánicos requeridos para proporcionar luz altamente concentrada a dispositivos de conversión solar. Los esfuerzos previos no han sido competitivos en costo, en parte, debido a los tamaños a escala desfavorables de los concentradores ópticos. Estos intentos previos a menudo involucran el uso de dispositivos de conversión particular que requieren la entrada de luz solar concentrada en ya sea niveles muy bajos o niveles muy altos de energía, y tales requisitos de energía llevan en su mayor parte a ya sea aperturas ópticas muy pequeñas o muy grandes para los concentradores de luz solar. Este enfoque de diseño falla para minimizar adecuadamente el costo por unidad de electricidad generada (u otra forma de energía) .

En el pasado, el tamaño de unidad pequeña se favoreció para la mayoría de convertidores fotovoltaicos . Esto lleva a ineficiencias y altos costos. Las configuraciones de grandes números de unidades pequeñas con concentradores ópticos pequeños fueron caras para fabricación, ensamble y transporte, debido a que fueron tanto grandes como complejas, con muchos componentes ópticos y eléctricos y térmicos pequeños configurados sobre un área grande. También las configuraciones de unidades pequeñas confieren poca rigidez a grandes escalas, y deberá transportarse como peso muerto en un seguidor solar de dos ejes. El peso adicional sustancial en la forma de miembros estructurales fue necesario para controlar la gravedad y desviación del viento y para hacer conexión con el bastidor de seguimiento. Este enfoque de diseño se agrega de manera importante al costo de un seguidor a usarse en tales sistemas, y falla para lograr minimizar adecuadamente el costo por unidad de electricidad generada (u otra forma de energía) .

En el pasado, se favoreció el tamaño de unidad muy grande para sistemas térmicos solares que requieren la entrada de energía solar muy alta en concentración alta. Los ópticos grandes que se concentran en dos dimensiones para cumplir estos requisitos llevan a ineficiencias . En algunos sistemas una unidad de conversión térmica se montó en el foco de un plato grande sencillo, con un ensamble de motor de plato portado por un seguidor de dos ejes. En otros sistemas, una unidad de conversión térmica se fijó en una torre con luz solar concentrada en esta por un campo de típicamente miles de espejos planos en helióstatos . Ambos de estos enfoques de diseño fueron sub-óptimos en términos de minimizar el costo del sistema concentrador por vatio suministrado, y fallan para minimizar adecuadamente el costo por unidad de electricidad generada (u otra forma de energía) .

Para platos sencillos grandes, la complejidad estructural y tanto la masa como el costo por área de unidad todos se elevan con el área del plato. En el pasado, se hicieron intentos para usar un reflector grande ensamblado de muchos segmentos reflectores curvos pequeños. En un reflector grande hecho de numerosos segmentos reflectores curvos, cada segmento individual debe alinearse en una estructura reforzada de respaldo en parábola. Un reflector grande compuesto ensamblado de esta manera tiende a ser más pesado y caro para fabricación y ensamble. En muchos casos, los platos redondos grandes se montaron individualmente en seguidores de dos ejes y se establecen en las granjas solares grandes. Tales platos redondos grandes deben espaciarse bien alejados para evitar auto ensombrecimiento importante en la mañana y en la tarde, resultando en uso sub-óptimo de la tierra. Una desventaja adicional de los platos redondos grandes fue la carga de viento relativamente alta por área de unidad, que requiere una estructura de soporte más pesada y más cara para resistir la carga de viento.

En el pasado, se intentó la concentración de energía muy alta al usar un campo de helióstatos. Una desventaja importante para este enfoque fue el uso ineficiente de seguidores que portan un área reflectora dada. Esta ineficiencia resulta debido a que la incidencia de luz solar en muchos de los espejos de helióstato fue en ángulos cerca de la incidencia normal, de esta manera el promedio diario de energía solar suministrado a la torre de energía fue solamente una fracción de que puede capturarse si cada espejo puede seguirse de cara al sol. Otra desventaja fue la complejidad mecánica de muchos seguidores de dos ejes pequeños para los helióstatos .

Una dificultad adicional con muchos sistemas concentradores solares previos ha sido la demanda especial colocada en sus seguidores de dos ejes. Se han usado cantidades de altitud sobre acimut compacta en un pedestal vertical. Los diseños típicos no se equilibraron sobre los ejes de elevación, y por lo tanto típicamente sufren de cargas de impulso concentradas, altas y posteriormente requieren mecanismo de impulso pesado. Por supuesto, el mecanismo de impulso pesado incrementa el costo de tales sistemas, y en sistemas de energía solar, el costo es un factor crítico que separa el éxito de la falla. Los platos de concentración alta, grandes para conversión térmica estuvieron a menudo especialmente comprometidos en su estructura mecánica por una abertura radial grande por una extremidad para soportar un calentador de fluido, motor o turbina y generador electromagnético en el punto.

Los sistemas previos para usar luz solar concentrada han dejado un espacio importante para mejora. Los sistemas de energía solar son improbables que tengan un impacto importante al reducir gases de efecto invernadero en la atmósfera hasta que la electricidad pueda generarse usando energía solar a un costo que sea competitivo con la electricidad generada al quemar combustibles fósiles. El costo es crítico para sistemas de energía solar. De hecho, el costo no puede sobre enfatizarse, debido a que es tan importante que el costo solo puede hacer la diferencia entre éxito y fracaso. En la medida en que la electricidad solar generada cueste más que la electricidad generada al quemar combustibles fósiles, existe poca posibilidad de que la energía solar tengan un impacto importante en reducir los gases de efecto invernadero en nuestra atmósfera. Ha habido una necesidad de larga sensación para un aparato y método de fabricación para un sistema de conversión solar que tenga un costo de sistema total bajo y que sea capaz de generar electricidad a un costo que sea competitivo con la electricidad generada al quemar combustibles fósiles.

Objetivos y Características de la Invención Un objetivo central de la presente invención involucra proporcionar un aparato y método de fabricación para generar electricidad u otras formas de energía solar a bajo costo. La presente invención involucra un aparato para suministrar radiación solar altamente concentrada para unidades de conversión de eficiencia alta en el costo más bajo por energía de unidad. Para alcanzar este objetivo, en el proceso de optimización de diseño, la radiación solar total suministrada a cada unidad individual en un sistema de conversión solar se tomó como un parámetro variable, y la apertura del sistema de colección óptica de unidad y la estructura mecánica asociada fue variada para encontrar el costo mínimo por vatio de electricidad generada. Al establecer el nivel de energía por costo mínimo por vatio, las unidades de conversión altamente eficientes pueden volverse a optimizar para este nivel de energía, con poca o sin pérdida en eficiencia, o incremento en el costo de conversión por energía de unidad. Por ejemplo, en el caso de celdas fotovoltaicas concentradoras usadas de acuerdo con la presente invención, la energía de entrada concentrada en los niveles de unidad arriba de alrededor de 50W puede acomodarse en una unidad de conversión que incorpora celdas densamente llenas, múltiples, con enfriamiento activo, y se proporciona para iluminación igual de todas las celdas. Además de ser útil en sistemas que emplean celdas fotovoltaicas, la presente invención también tiene la ventaja de proporcionar energía de entrada a bajo costo para unidades de conversión químicas y térmicas optimizadas.

Una característica de la presente invención es que los niveles de energía para minimizar el costo por vatio están disponibles en el intervalo intermedio entre alrededor de 1 kW hasta alrededor de 20 kW, un intervalo que apenas se ha tocado por sistemas de concentración solar previos.

La concentración de radiación solar de acuerdo con la presente invención se hace por una configuración co-alineada rígidamente de reflectores de plato monolíticos de tamaño intermedio que apuntan sustancialmente de manera directa al sol por un seguidor de dos ejes. Cada reflector de plato de tamaño intermedio potencia un convertidor compacto en el foco del reflector. Una ventaja de la presente invención es una separación limpia de unidades de conversión de energía compacta de una pluralidad de elementos de colección de energía relativamente sencillos pero inherentemente grandes. De esta manera, los aspectos de la producción de masa, ensamble de transporte, mejora y mantenimiento de los tres componentes principales, esto es, los platos reflectores, los seguidores, y las unidades de conversión, pueden optimizarse separadamente. De acuerdo con la presente invención, el desempeño óptico se maximiza al usar unidades de conversión cuya área en sección transversal es mucho menor que el área del plato reflector necesaria para potenciarlos.

Durante el día, el sol sale por el este, se mueve a través del cielo, y se pone por el oeste. Existe una necesidad para ajusfar la orientación de los reflectores de manera que apunten en la dirección del sol mientras que se mueve a través del cielo. Con objeto de hacer un sistema de generación solar que sea competitivo en costo, es importante para minimizar el costo de la estructura mecánica de mantenimiento usada para seguir el sol. Esto se logra de acuerdo con la presente invención al soportar el reflector múltiple y unidades convertidoras en un marco de espacio de peso ligero, rígido. Un marco de espacio de acuerdo con la presente invención es una estructura reforzada abierta, de peso ligero, rígida que maximiza la rigidez y resistencia mientras que minimiza la masa por área de unidad de luz recolectada. La estructura de refuerzo abierta se extiende en tres dimensiones para alcanzar tanto alta rigidez contra la desviación por gravedad y viento, y alta resistencia para sobrevivir a vientos muy altos ocasionales. Dos dimensiones se extienden a través del área de luz solar recolectada, y la tercera dimensión se extiende en la dirección perpendicular, a lo largo del eje óptico que liga las unidades reflectoras de abajo y las unidades , convertidoras de arriba.

De acuerdo con la presente invención, el costo de los reflectores y seguidor se minimiza además por el uso de materiales económicos, tal como vidrio y acero. Una característica de la invención es que los reflectores individuales toman la forma de un monolito de vidrio grande, en lugar de una configuración de segmentos colindantes discretos. La construcción monolítica simplifica la fabricación e integración del reflector de vidrio, y minimiza el número de puntos de soporte por área de unidad para un grosor y masa de vidrio dado por área de unidad (densidad de área) .

Una característica de la presente invención es que los ópticos de plato primarios tienen calidad óptica que n resulta solo en degradación moderada en el límite de la concentración ajustada por el diámetro del plato del sol, con la capacidad de suministrar radiación solar a alta concentración, preferiblemente 10,000 veces, en el punto directo de un reflector generalmente paraboloidal de relación focal corta. Tal concentración alta no siempre es requerida en el punto actual de conversión, pero junto con el seguimiento exacto de la estructura de marco de espacio rígida, este nivel de concentración proporciona flexibilidad máxima para el diseño de unidades de conversión para explotar las ventajas de la concentración solar.

Es otra característica de la presente invención que la relación de aspecto de la configuración de reflectores llevada por cada seguidor de dos ejes sea amplia y baja. La extensión horizontal proporcionada en el diseño preferido actual minimiza el ensombrecimiento en la elevación del sol bajo por unidades adyacentes en un campo de unidades múltiples, de esta manera maximiza el uso de tierra. Este diseño preferido también minimiza la carga de viento .

Una característica de la presente invención es que el impulso tiene una ventaja mecánica alta, que minimiza ventajosamente cargas parasitarias de motores de impulso. Una característica adicional de la presente invención es que los elementos de impulso se aplican en un radio grande, que minimiza ventajosamente las fuerzas y masa de impulso de los componentes de impulso.

Sumario de la Invención La presente descripción incluye 1) un aparato para suministrar luz solar concentrada para la producción de energía eléctrica por unidades de conversión, y 2) un método de fabricación para reflectores de vidrio plateados adecuados para uso al hacer tal aparato.

Un aparato de acuerdo con la presente invención incorpora una pluralidad de reflectores de plato grandes co-alineados en una configuración rígida, con suministro para mantener una unidad de conversión solar compacta arriba de cada plato reflector. La estructura de soporte para los reflectores y unidades convertidoras se hace como un marco de espacio tridimensional, en el cual los miembros que ligan los reflectores a las unidades de conversión proporcionan profundidad a la estructura y de esta manera sirven también para conferir rigidez general alta. El marco de espacio junto con la elevación de apoyo e impulso proporciona una estructura de elevación para un seguidor de elevación sobre acimut, de dos ejes con apoyo e impulso de acimut. Cuando el seguidor está posicionado de manera que la configuración del reflector se orienta de cara al sol, luz solar fuertemente concentrada se suministra a las unidades de conversión o unidades convertidoras . La invención puede ventajosamente usarse con una variedad de unidades de conversión, incluyendo unidades de conversión que generan electricidad a través de procesos fotovoltaicos o térmicos, o unidades de conversión que almacenan energía solar como energía química por reacciones térmicas o fotoquímicas .

Preferiblemente las unidades convertidoras usadas con el aparato son pequeñas, como para no ensombrecer de forma significativa los platos reflectores. Un aparato de acuerdo con la presente invención, incluyendo un conjunto de convertidores e intercambiadores de calor apropiados, forma un sistema de conversión de energía solar auto-contenido. La presente invención se adapta especialmente para proporcionar la conversión de energía solar en una gran escala al emplear una pluralidad de tales sistemas de conversión de energía solar auto-contenidos, que pueden producirse por masa. Las configuraciones a gran escala de sistemas de conversión de energía solar pueden separarse en campos y desplegarse ventajosamente en ubicaciones que tienen luz solar directa fuerte, tal como el desierto del suroeste de los Estados Unidos de América.

Los beneficios y ventajas importantes se realizan de usar una pluralidad de reflectores de plato de tamaño óptimo en un seguidor de dos ejes sencillo de acuerdo con la presente invención. Esta configuración permite el uso eficiente de material (en términos de masa por energía de unidad de luz solar concentrada) . Preferiblemente la configuración se equilibra sobre la elevación de apoyo para minimizar fuerzas y momentos debido al viento y gravedad. Los reflectores preferiblemente se configuran en un marco de espacio rígido, en donde el marco de espacio tiene puntales primarios en todas las tres dimensiones, para maximizar la rigidez general, mientras que al mismo tiempo proporciona nodos óptimamente colocados para mantener: los platos reflectores individuales; las unidades de conversión; y los puntos de bastidor para elevación de apoyo e impulso. En las modalidades más preferidas de la invención, el marco de espacio consiste en gran parte de un armazón rectangular de puntales de acero con abrazaderas diagonales, de esta manera proporciona rigidez muy alta para la relación en peso. Cada celda grande del marco de espacio aloja un reflector de plato abajo y su unidad de conversión asociada arriba.

Los reflectores de plato se hacen preferiblemente como monolitos grandes de vidrio flotante de hierro bajo, de reverso plateado, cada reflector de plato se soporta por una estructura de refuerzo abierta. Los reflectores de vidrio de reverso plateado se prefieren para esta invención debido a las funciones estructurales y protectoras superiores del vidrio, y la reflectancia muy alta de la plata. El vidrio también se prefiere debido a su rigidez y estabilidad química y dimensional, manteniendo la figura verdadera del reflector en un intervalo amplio de escalas espaciales. La construcción monilítica del vidrio se prefiere debido a que el reflector grande es estructuralmente más eficiente cuando se hace como un monolito en lugar de como una configuración de segmentos más pequeños, y los monolitos de vidrio grandes pueden fabricarse en volumen muy alto a bajo costo, de acuerdo con un método de fabricación descrito en la presente. La plata es un material reflejante preferido, pero otros materiales tales como aluminio pueden sustituirse por plata con alguna degradación en el rendimiento. La longevidad y estabilidad de reflectores de vidrio de reverso plateado proporcionan características de durabilidad buenas en aplicaciones solares expuestas a condiciones de tiempo al aire libre. El vidrio de silicato de cal-sosa de hierro bajo es un material preferido debido a su absorbancia de energía solar baja. Sin embargo, aquellos experimentados en la técnica apreciarán que otros materiales pueden sustituirse sin alejarse del espíritu de la invención. Aunque la palabra "vidrio" se usa en la descripción a continuación, a menos que se establezca de otra manera, deberá entenderse que vidrio flotante de cal-sosa de hierro bajo se prefiere para esta invención.

Preferiblemente los reflectores de plato tienen una figura cóncava axialmente simétrica y un perímetro hexagonal o sustancialmente cuadrado. Los reflectores se configuran en celdas adyacentes del marco de espacio de soporte, igualado en tamaño y forma como para minimizar espacios y pérdidas de energía. Los reflectores preferiblemente están tanto en un tamaño relativamente óptimo grande como monolítico, para facilitar tanto fabricación como costo en el costo mínimo por área de unidad. Una característica importante del diseño es que los platos reflectores monolíticos se proporcionan con un borde enrollado, para incrementar la rigidez y reducir el número de puntos de soporte, y de esta manera reducir además el costo de fabricación e instalación de cada monolito de vidrio. Un borde enrollado proporciona ventajas estructurales, y no ha sido explotado previamente en la forma de platos reflejantes de vidrio solar. Los reflectores se hacen con vidrio preferiblemente de alrededor de 4 mm de grosor, y soportados en un refuerzo abierto por almohadillas preferiblemente espaciadas aproximadamente cada medio metro. El reflector se enlaza preferiblemente a la almohadilla de soporte con un adhesivo compatible. Los platos tienen una forma paraboloidal u otra figura cóncava, optimizados de acuerdo al diseño del generador o unidad convertidora seleccionada para uso cerca del foco.

Para minimizar el costo por área de unidad del reflector y su ensamble, los platos del reflector de vidrio monolítico individuales se optimizan en tamaño usando ciertas compensaciones de beneficio en costo, y se hacen preferiblemente tan grandes como la práctica consistente con otras consideraciones importantes. La presente invención ventajosamente proporciona ahorros en costo importantes al permitir que los platos del reflector de vidrio se hagan de un ancho completamente estándar de producción de vidrio flotante, generalmente alrededor de 3.3 m, que se prefiere fuertemente. Cada reflector hexagonal o cuadrado grande preferiblemente se une a un soporte de refuerzo de acero de peso ligero, rígido. En un ejemplo preferido, el refuerzo proporciona en su superficie superior una horquilla de dieciséis puntos en una rejilla de cuatro por cuatro para la unión de un monolito sustancialmente cuadrado de aproximadamente 4 mm de grosor, y el refuerzo se extiende abajo para formar cuatro nodos en un cuadrado, para unir a las esquinas inferiores de una celda unitaria de un marco de espacio de elevación rectangular. Para un reflector cuadrado preferido formado de 3.3 m de ancho del vidrio, el área activa es aproximadamente nueve metros cuadrados, y de esta manera la energía solar concentrada suministrada a cada punto del plato es típicamente alrededor de 8 k (durante 1000 vatios por insolación por metro cuadrado y una reflectividad promedio mayor que 90%) . Las unidades de conversión más apropiadas para uso con esta modalidad preferida de la invención son aquellas que pueden operar eficientemente en alrededor de 8.5 kW del nivel de energía de entrada por unidad .

Tomando las restricciones anteriores en conjunto, una celda reflectora de unidad para un reflector de plato sustancialmente cuadrado preferiblemente toma la forma de un prisma recto con sección transversal cuadrada. Una modalidad preferida para un reflector se soporta de las esquinas del extremo cuadrado inferior de la celda unitaria, y el generador o convertidor compacto se soporta de las esquinas del extremo superior, opuesto por elementos diagonales delgados, preferiblemente en tensión. La celda unitaria tiene miembros diagonales a través de todas las seis caras, no solo en la cara del convertidor, haciendo esto muy duro en todas las tres direcciones de deflexión y todas las tres direcciones de retorcimiento. Una pluralidad de tales celdas reflectores de unidad se liga en una configuración para formar el marco de espacio de elevación rígido, profundo. La estructura de elevación del seguidor de dos ejes preferiblemente comprende una configuración n ? m de las celdas configuradas para formar un marco de espacio rígido. Este marco de espacio puede incorporar compensaciones entre las filas horizontales de las unidades para mejorar el desempeño mecánico. En cualquier caso, los miembros más estructurales actúan tanto localmente para mantener los convertidores de unidad en alineación rígida con sus reflectores asociados, como generalmente para proporcionar un marco de espacio muy duro. Con objeto de alcanzar una compensación óptima entre bajo costo y desempeño, las secciones transversales de los puntales de refuerzo preferiblemente se eligen de tal manera que las deflexiones bajo cargas operativas máximas están cercanas a su presupuesto para la falta de alineación de desviación de los ejes de plato diferentes, aunque en la carga de viento de sobrevivencia máxima las tensiones están cerca de su límite de falla. La configuración del marco de espacio y estructura de soporte de acuerdo con la presente invención se han diseñado para alcanzar la integridad estructural importante a bajo costo, que puede ser una consideración crucial en un sistema competitivo práctico para generar electricidad solar. La estructura del marco de espacio de acuerdo con la presente invención proporciona el desempeño requerido con masa mínima por energía de unidad, y alcanza la ventaja importante de costo general reducido.

Dos modalidades preferidas se describen en detalle a continuación, ambas empleando una configuración de altitud sobre acimut. Una primera, y más grande, modalidad descrita ilustra una configuración en la cual las celdas unitarias están en una configuración co-plana, perpendicular para su eje óptico común, y el acimut soportado gira en una pista horizontal anclada a la tierra. Esta primera modalidad ilustrada es más adecuada para construir unidades a escala más grande sobre un sitio de nivel. La modalidad grande ilustrada de la invención tiene veintisiete celdas unitarias en un marco de espacio de de tres por nueve elementos regular. La estructura de elevación rígida incluye un marco de espacio con dos anillos C de abrazadera por abajo, formando un pivote virtual cercano a su centro de gravedad. La carga de los anillos C se toma casi directamente a una pista de acimut circular en la tierra por medio de una plataforma de acimut ablandada con cuatros camiones de esquina. Cada camión tiene las ruedas de cara hacia arriba para soportar un anillo C y las ruedas de cara hacia abajo directamente debajo que recorren alrededor de la pista de acimut.

En una segunda modalidad descrita que emplea una configuración de altitud sobre acimut, la estructura de elevación comprende dos filas escalonadas de celdas unitarias con la fila superior trasera y la fila inferior delantera. El borde inferior frontal de la fila superior coincide con el borde inferior trasero de la fila superior para formar un miembro estructural común que extiende la longitud completa del armazón y pasa a través de su centro de gravedad, de esta manera proporcionando un miembro central muy duro para soporte de la elevación de apoyo. Una característica importante de esta modalidad es que se requiere poca estructura además de las dos líneas de celdas para formar un marco de espacio y estructura de elevación completa y muy dura. En esta modalidad ilustrada, cada fila de celdas reflectoras incluye también una celda estrecha central para acomodar los ejes de elevación de apoyo. El movimiento acimutal es alrededor de un pedestal centrado debajo de los ejes de elevación. Este pedestal gira en un poste que preferiblemente toma la forma de un conjunto de refuerzo de acero en un agujero en el suelo con piedra triturada o escombros de tierra cosechada, preferiblemente evitando cualquier uso de concreto en el ensamble completo con objeto de minimizar costos.

Los reflectores de vidrio plateados para la incorporación en un concentrador solar para uso en las modalidades descritas arriba, y que tienen utilidad en otras modalidades alternativas, pueden fabricarse de acuerdo con el método a bajo costo usando vidrio flotante. Este método de fabricación contribuye significativamente a reducir el costo general de un sistema de energía solar.

El punto de partida para el proceso de fabricación del reflector es vidrio flotante. El vidrio flotante se prefiere fuertemente debido a su alta calidad y bajo costo. El vidrio flotante también emplea tecnología madura que puede permitir la producción de reflectores de vidrio en un volumen muy grande. Con objeto de tener un impacto importante en la reducción de gases de efecto invernadero y contaminación de carbono en la atmósfera, es deseable tener un método para fabricar reflectores de vidrio para sistemas de conversión de energía solar a un costo suficientemente bajo y a un volumen suficientemente alto para facilitar la producción de masa de sistemas para la generación de niveles de energía muy altos de electricidad. El proceso aquí descrito puede integrarse ventajosamente en una línea de producción de vidrio flotante, de manera que el vidrio caliente frescamente formado de la línea de producción de vidrio flotante se puede formar antes de que se temple y enfríe. El proceso de fabricación de acuerdo con la presente invención proporciona la capacidad de utilizar la salida completa de una fábrica de vidrio flotante para producir reflectores de vidrio solar hechos en un proceso continuo o línea de producción. El proceso de fabricación de esta manera se diseña para trabajar en velocidad muy alta, por ejemplo permitiendo un nuevo reflector de vidrio para hacerse cada diez segundos, y es capaz de acomodar la velocidad de producción típica de una fábrica de vidrio flotante para láminas de 3.3 m de cuadrado por 4 mm de grosor. El proceso de fabricación puede alternativamente conducirse fuera de línea a una velocidad más lenta si se desea, pero la capacidad de las velocidades de producción altas de acuerdo con el método descrito de fabricación es una ventaja importante proporcionada por la presente invención .

La primera etapa en el proceso de fabricación comprende recortar una cinta de vidrio flotante formado recientemente y todavía caliente pero rígido en piezas de tamaño del reflector. Esto se sigue por la etapa de posicionar cada pieza de tamaño del reflector de vidrio arriba de un molde de cuerpo completo. Cada pieza de tamaño del reflector de vidrio luego se calienta mientras que sus esquinas se moderan contra el movimiento lateral. Ya que la pieza de tamaño del reflector de vidrio se ablanda en el ambiente climatizado, el vidrio hundido y estirado, tocando y conformando al perímetro del molde y de otra manera libremente descendiendo para tomar la forma aproximada del reflector de plato, mientras que mantiene su acabado liso, especular. Las restricciones de la esquina se proporcionan para prevenir la formación de arrugas, al obligar al vidrio a estirarse en todas partes ya que se hunde. La forma deseada del plato se toma por la pieza de tamaño del reflector de vidrio cuando se alcanza y toca ligeramente a través del cuerpo completo del molde. Este método alcanza el objetivo de precisar la formación de la pieza de tamaño del reflector de vidrio sin degradar significativamente la suavidad óptima de ya sea la superficie frontal o trasera del vidrio. Un molde de acero inoxidable se usa preferiblemente con ranuras en cúspide maquinadas en este, como para definir exactamente la figura mientras que proporciona la ventaja de mantener la fracción del área de vidrio arruinado por contacto con el molde mucho menos del 1%. Mientras que la pieza de tamaño del reflector de vidrio todavía está suave y el plato cóncavo se está formando, formando herramientas se usan en los bordes del vidrio para presionar de nuevo el vidrio para formar bordes laminados contra un borde redondeado del molde. Tan pronto como la formación se completa, la pieza de tamaño del reflector de vidrio, puede enfriarse rápidamente para reforzar al punto donde puede removerse del molde sin distorsión importante. En una linea de producción continua, el molde puede encaminarse de nuevo al inicio de la linea de producción y reciclarse para formar el siguiente reflector. Es deseable minimizar el ciclo térmico del molde, debido a que el ciclo térmico puede acortar el tiempo de vida del molde. El método de fabricación descrito alcanza el resultado deseable de minimizar el ciclo térmico del molde por el uso de ranuras en cúspide en la superficie operativa del molde correspondiente para la pieza de vidrio que se está moldeando, y las ranuras minimizan la conducción térmica del vidrio para el molde. De acuerdo con un método de fabricación preferido, el ciclo térmico del molde se reduce además al recubrir la superficie del molde operativo próxima a la pieza de vidrio que se está moldeando como para ser altamente reflectiva para flujos de radiación calientes experimentados durante el calentamiento y enfriamiento .

La transferencia de calor por radiación es un método preferido para calentar y enfriar una pieza de vidrio flotante que se está moldeando, con objeto de alcanzar las velocidades rápidas deseadas de producción.

Preferiblemente muchos moldes estarán en uso simultáneamente, configurados por ejemplo en una linea de producción, para mantenerse con una velocidad de fabricación típica de producción de lámina de vidrio flotante. El ciclo del molde de acuerdo con un proceso de fabricación preferido comprende: posicionar de una lámina de vidrio de tamaño del reflector en una relación correspondiente con un molde; calentar la lámina de vidrio por calentamiento por radiación rápido para suavizar la lámina de vidrio; mantener la lámina de vidrio en un ambiente calentado hasta que la lámina de vidrio se forma en un reflector por hundimiento, enderezamiento y fraguado de la lámina de vidrio a través del molde; formando los bordes de la lámina de vidrio; enfriando la lámina de vidrio por enfriamiento por radiación rápida; removiendo el reflector de vidrio formado para recristalización y enfriamiento; y regresando el molde para volverlo a cargar. El proceso de fabricación descrito es capaz de producción rápida de reflectores de vidrio, y se adapta para alcanzar un tiempo de procesamiento estimado de alrededor de tres minutos para la terminación de estas etapas. Las ventajas de la velocidad de producción ofrecidas por el proceso de fabricación descrito se vuelve más aparente al considerar que una nueva lámina de vidrio puede procesarse en un reflector de vidrio formado alrededor de cada diez segundos, al usar veinte o más moldes en una linea de producción de acuerdo con la presente invención. En tal linea de producción usando veinte moldes, una longitud de la linea de producción de aproximadamente 100 metros proporciona varios minutos de procesamiento térmico antes de que un molde se regrese, con base en una longitud de la linea de producción que es alrededor de veinte o más veces de la separación molde a molde.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 es una vista en perspectiva de una configuración de reflectores montados en un soporte móvil con un sistema de seguimiento de dos ejes, y tienen unidades convertidoras solares distribuidas.

La Figura 2 muestra una vista lateral de una modalidad de acuerdo con la Figura 1, vista a *?? largo del eje de elevación del sistema de seguimiento de dos ejes.

La Figura 3 muestra una vista superior de una modalidad de acuerdo con la Figura 1 vista a lo largo del eje óptico, como se observa desde la dirección del sol.

La Figura 4 es una vista en perspectiva alargada (parcial) de una modalidad de acuerdo con la Figura 1, que muestra un reflector paraboloidal y una unidad convertidora especialmente preferida que tiene los lentes de bola.

La Figura 5 es una vista en perspectiva de los lentes de bola de vidrio especialmente preferidos para uso en el punto focal de una unidad convertidora solar de acuerdo con la presente invención, y muestra una configuración especialmente preferido de reflectores concentrados secundarios apropiadamente posicionados con relación a los lentes de bola de vidrio, con toda de la estructura de soporte removida para la seguridad de la claridad.

La Figura 6 es una vista plana de una pluralidad de arreglos de reflectores de acuerdo con la modalidad preferida mostrada en la Figura 1, en una configuración adecuada para una granja solar.

La Figura 7 es una vista en perspectiva de una modalidad alternativa montada en un soporte móvil con un sistema de seguimiento de dos ejes.

La Figura 8 muestra una vista lateral de una modalidad de acuerdo con la Figura 7 con un sistema de seguimiento de dos ejes establecido en el ángulo de elevación bajo, visto a lo largo del eje de elevación.

La Figura 9 muestra una vista lateral de una modalidad de acuerdo con la Figura 7 con un sistema de seguimiento de dos ejes establecido a 45° del ángulo de elevación, visto a lo largo del eje de elevación.

La Figura 10 muestra una vista lateral de una modalidad de acuerdo con la Figura 7 con un sistema de seguimiento de dos ejes establecido en el ángulo de elevación alto, visto a lo largo del eje de elevación.

La Figura 11 muestra una modalidad de acuerdo con la Figura 7 cuando apunta al horizonte vista a lo largo del eje óptico, que muestra los detalles de un acimut de apoyo y fundación del pedestal.

La Figura 12 muestra una modalidad alternativa que apunta al horizonte vista a lo largo del eje óptico, que muestra los detalles de un acimut de apoyo y fundición del pedestal .

La Figura 13 es una vista en perspectiva de una modalidad de acuerdo con la Figura 7 que muestra los detalles de elevación y acimut de impulso.

La Figura 14 es una vista en perspectiva de una modalidad de acuerdo con la Figura 7 que muestra los detalles de un impulso de cadena de acimut.

La Figura 15 es una vista en perspectiva que muestra los detalles de una elevación de apoyo para una modalidad de acuerdo con la Figura 7.

La Figura 16 es una vista plana de una pluralidad de arreglos de reflectores de acuerdo con una modalidad mostrada en la Figura 12, en una configuración adecuada para una granja solar.

La Figura 17 es una vista en perspectiva de una pluralidad de arreglos de reflectores de acuerdo con una modalidad mostrada en la Figura 12, en una configuración adecuada para una granja solar.

La Figura 18 es una vista desde la dirección del sol de una pluralidad de arreglos de reflectores de acuerdo con una modalidad mostrada en la Figura 12, en una configuración adecuada para una granja solar.

La Figura 19 es una vista en perspectiva de una modalidad de una unidad de conversión solar sencilla, que muestra los detalles de una estructura para soportar una unidad convertidora arriba de un reflector cuadrado.

La Figura 20 es una vista en perspectiva de una modalidad alternativa de una unidad de conversión solar sencilla, que muestra los detalles de una estructura alternativa que soporta una unidad convertidora arriba de un reflector hexagonal.

La Figura 21 es una vista en perspectiva de una modalidad preferida de una unidad reflectora para uso en una unidad de conversión solar de acuerdo con una modalidad de la invención, que muestra un reflector de vidrio y su estructura de soporte.

La Figura 22 es una vista en perspectiva de la estructura de soporte para un reflector de vidrio monolítico de acuerdo con la modalidad ilustrada en la Figura 21, que muestra los puntales y nodos de soporte con el reflector de vidrio removido.

La Figura 23 es una vista plana de la estructura de soporte para un reflector de vidrio monolítico de acuerdo con la modalidad ilustrada en la Figura 21, que muestra los detalles de la horquilla de puntos de soporte y los puntales y nodos de soporte más altos mostrados en la Figura 22.

La Figura 24 es una vista en perspectiva de un contorno del mapa para una deflexión calculada bajo una carga de gravedad de un g axial para 4 mm de grosor, que muestra el cambio en ángulo de la pendiente a través de la superficie de un reflector de vidrio provocado por la desviación de la pendiente cargada.

La Figura 25 es una vista en sección transversal de una pieza de vidrio plano para formarse en un reflector para uso en las modalidades ilustradas en la Figura 1 y Figura 7.

La Figura 26 es una vista en sección transversal de la pieza de vidrio de acuerdo con la Figura 25, colocada en un molde .

La Figura 27 es una vista en sección transversal de una pieza de vidrio después de la etapa mostrada en la Figura 26, donde la pieza de vidrio se ha ablandado por calor transferido por radiación y parcialmente formado para el molde.

La Figura 28 es una vista en sección transversal de una pieza de vidrio después de la etapa mostrada en la Figura 27, donde la pieza de vidrio se ha conformado completamente a la forma del molde.

La Figura 29 es una vista en sección transversal de una pieza moldeada de vidrio después de la etapa mostrada en la Figura 28, donde la pieza vidrio se está enfriando por transferencia por radiación.

La Figura 30 es una vista en sección transversal de la pieza moldeada de vidrio de acuerdo con la Figura 29, donde la pieza moldeada de vidrio se ha removido del molde.

La Figura 31 es una vista en perspectiva que muestra-un molde cuadrado con una lámina plana de vidrio mantenido arriba del molde.

La Figura 32 es una vista en perspectiva que muestra un molde cuadrado con una lámina parcialmente curva de vidrio suspendida arriba del molde.

La Figura 33 es una vista en perspectiva que muestra un molde cuadrado con una lámina completamente formada de vidrio apoyada en el molde, con soportes de esquina todavía en el lugar.

La Figura 34 es una vista en perspectiva que muestra un molde cuadrado con una lámina completamente formada del vidrio apoyada en el molde y los soportes de esquina removidos .

La Figura 35 es una vista plana parcialmente en corte de un molde cuadrado que muestra el armazón de soporte subyacente y soportes de esquina.

La Figura 36 es una vista en perspectiva parcialmente en corte de un molde cuadrado que muestra los soportes de esquina y algunos paneles frontales unidos.

La Figura 37 es una vista en detalle en sección transversal de un soporte de esquina que mantiene una lámina plana de vidrio antes de formarse.

La Figura 38 es una vista en detalle en sección transversal de un soporte de esquina que mantiene una lámina parcialmente formada de vidrio.

La Figura 39 es una vista en detalle en sección transversal de un soporte de esquina que mantiene una lámina de plato de vidrio apoyado en el molde con los soportes de esquina todavía en su lugar.

La Figura 40 es una vista en detalle en sección transversal de una lámina de plato de vidrio apoyada en el molde con los soportes de esquina removidos.

La Figura 41 es una vista en perspectiva parcialmente en corte que detalla una sección en el borde de un molde, con una herramienta formada posicionada arriba del molde.

La Figura 42 es una vista en perspectiva parcialmente en corte que detalla una sección en el borde de un molde con vidrio parcialmente formado en su lugar.

La Figura 43 es una vista en perspectiva parcialmente en corte que detalla una sección en el borde de un molde con vidrio en el lugar y formado en un borde enrollado por una herramienta formada.

La Figura 44 es una vista en perspectiva parcialmente en corte que detalla una sección de vidrio curva y formada con un borde laminado por el proceso moldeado de acuerdo con la presente invención.

La Figura 45 es un diagrama esquemático que muestra una vista en corte de una sección de una superficie del molde con ranuras y cúspides.

La Figura 46 es un diagrama esquemático que muestra una vista en corta de una sección del molde con vidrio formado al tocar las cúspides.

Las Figura 47 es una vista en sección transversal de un molde en cúspide que detalla el vidrio formado apoyado en las cúspides después de la terminación de la formación.

La Figura 48 es un diagrama esquemático que ilustra una pluralidad de moldes para la formación de reflectores de vidrio en una linea de producción adaptada para fabricar reflectores de vidrio en una velocidad correspondiente a la velocidad de salida de una linea de producción de vidrio flotante .

La Figura 49 es un diagrama esquemático de un sistema de control eléctrico para un seguidor solar de dos ejes.

DESCRIPCION DETALLADA DE MODALIDADES PREFERIDAS La Figura 1, Figura 2 y Figura 3 ilustran una modalidad actualmente preferida de la invención que comprende una pluralidad de células reflectoras de unidad 34 con reflectores paraboloidales grandes 1 mantenidas coaxiales en un armazón rígido 100. En el ejemplo ilustrado, una configuración de veintisiete células reflectoras de unidad 34 se muestra en una rejilla rectangular esto es tres filas por nueve columnas, pero otras configuraciones y ordenamientos pueden usarse con una pluralidad de concentradores configurados en varias otras configuraciones. Es deseable tener la capacidad de señalar la configuración de reflectores 1 en el sol ya que el sol se mueve a través del cielo durante el día. Con objeto de realizar esto, el eje común de los reflectores 1 se orienta al sol por un seguidor de dos ejes 107. En esta modalidad ejemplar, un camión plano 101 que gira en una pista circular 102 en el suelo para proporcionar rotación acimutal del armazón 100 soportando los reflectores paraboloidales 1. El movimiento de elevación se proporciona por dos anillos C 103 unidos al armazón rígido 100, que gira sobre un eje virtual 110 en las ruedas superiores 104 de arriba y adyacentes a las ruedas del camión 105. Los soportes diagonales para el anillo de elevación 109 y diagonales en la estructura 48 proporcionan rigidez. En esta modalidad preferida, los reflectores paraboloidales 1 son casi cuadrados o sustancialmente cuadrados con esquinas cortadas 106, con objeto de minimizar el área reflectiva que puede de otra manera perderse, y se arreglan en un armazón rígido 100 de simetría cuadrada o rectangular, de manera que casi toda de la luz solar interceptada por la configuración completo de células reflectoras de unidad 34 se suministra al punto paraboloidal respectivo 28 de cada uno de los reflectores 1.

La Figura 4 y Figura 5 son vistas en perspectiva de una célula reflectora de unidad 34 con un convertidor en la forma de un generador fotovoltaico 4 y reflector paraboloidal 1. La luz solar que entra al sistema entra como radiación solar entrante o rayos 2 que se reflejan por el espejo 1. El espejo 1 se forma de manera que la radiación solar reflejada o rayos 3 se dirigen hacia el foco 28, donde un generador fotovoltaico 4 se localiza, en esta ilustración incluyendo los lentes de bola 5. El espejo 1 preferiblemente tiene una superficie reflejante sustancialmente paraboloidal que refleja tanto como sea posible de la luz solar 2 y se concentra en la ubicación del generador 4. El espejo 1 se forma preferiblemente con un recubrimiento de plata delgado en el lado trasero del vidrio de hierro bajo. Sin embargo, un espejo recubierto frontal, aunque no se prefiere, puede proporcionarse como una alternativa, y los recubrimientos reflectores alternativos pueden usarse en el vidrio con otros recubrimientos metálicos o dieléctricos. Además, el espejo puede fabricarse de materiales alternativos que no obstante proporcionan la reflexión deseada de luz solar hacia el generador 4. Aunque el reflector 1 es preferiblemente de manera sustancial paraboloidal en configuración, otras superficies curvas pueden emplearse también con alguna degradación en el desempeño. Un reflector en forma paraboloidal 1 se prefiere, debido a que reflejarán rayos entrantes paralelos 2 para un punto focal 28. Ya que la radiación solar entrante no está precisamente en la forma de rayos paralelos 2, las formas alternativas de la superficie reflectora 1 pueden utilizarse para reflejar rayos 3 a un punto 28 en las cuales el generador 4 se localiza. Sin embargo, la combinación de elementos que comprenden el espejo 1 de la modalidad preferida descrita en la presente se considera para proporcionar una compensación óptima entre el costo y desempeño. En una modalidad preferida en donde el reflector 1 es sustancialmente paraboloidal, la desviación de la forma de la superficie reflectora de la forma paraboloidal deseada puede caracterizarse como errores de la pendiente de superficie en la superficie reflectora del espejo paraboloidal primario 1, y cualquier convertidor para tomar la ventaja completa de la presente invención deberá proporcionar alguna tolerancia para tales errores asi como alguna tolerancia para errores que señalan al seguidor. Esto es una característica deseada para alcanzar un grado de efectividad en costo en fabricación y operación.

Un ejemplo de un convertidor, en la forma de un generador fotovoltaico 4, para uso en el foco 28 del espejo paraboloidal 1 se muestra en la vista en perspectiva de la Figura 5. El generador 4 comprende los lentes de campo de bola 5 y tiene una pluralidad de reflectores secundarios 45 concéntricamente ubicados alrededor de los lentes de campo de bola 5, en donde la pluralidad de reflectores secundarios 45 dirigen la luz concentrada en una pluralidad de celdas fotovoltaicas concentradoras 15 como se muestra en la Figura 5. Las celdas fotovoltaicas 15 generan electricidad directamente de la radiación solar. La estructura, función y operación del generador de la Figura 5 y otros generadores fotovoltaicos de este tipo se describe en más detalle en la solicitud No. de Serie 12/463,016, presentada contemporáneamente adjunta, titulada "Photovoltaic Generator with a Spherical Imaging Lens for Use with a Paraboloidal Solar Reflector," por Roger P. Angel, la descripción completa de la cual se incorpora en la presente como referencia.

La luz solar concentrada 3 que pasa a través de los lentes de bola 5 forma una imagen del reflector paraboloidal primario 1 en una superficie en forma esférica cóncava 9 donde los reflectores secundarios 45 se ubican en una posición concéntrica con los lentes esféricos 5. La Figura 5 muestra solo los lentes de bola 5, diodos de desviación 30, y una multiplicidad de celdas fotovoltaicas cuadradas 15 colocadas inmediatamente detrás de los reflectores secundarios en la forma de marcos reflejados 45 con aproximadamente entradas cuadradas. Toda la otra estructura se omite para la seguridad de la claridad. La pluralidad de celdas fotovoltaicas 15 se conectan eléctricamente juntas en serie para combinar la energía eléctrica producida por cada célula 15 en una salida total de electricidad del generador 4. El generador 4 incluye un sistema (no se muestra) para enfriar activamente las células 15 por agua bombeada para un radiador, para enfriamiento convectivo al aire.

Un aspecto importante del generador 4 es que la intensidad de la radiación solar 3 a través de todas las celdas fotovoltaicas 15 se estabiliza por los lentes de bola 5 contra errores señalados del seguidor 107, para un diseño que es tolerante de errores de la pendiente de superficie en la superficie reflectora del espejo paraboloidal primario 1. Aún si el seguidor 107 no se señala directamente al sol, la intensidad de luz de la imagen formada por los lentes de bola 5 en la entrada a los reflectores prismáticos 45 permanece relativamente constante y proporciona iluminación igual de todas de las celdas 15 para un intervalo importante de errores señalados. Otro aspecto importante del generador 4 es la acción de los reflectores secundarios 45 en tolerancia mejorada adicional para mal señalamiento y en espacios sustanciales de abertura entre células adyacentes 15. Los espacios proporcionados entre células adyacentes 15 permiten el colocado de diodos de desviación 30 e interconexión cableada en proximidad cercana a las células 15, sin interferencia para ya sea su entrada óptica o para sus salidas eléctricas y térmicas. De esta manera el generador 4 de la Figura 5 se proporciona para la entrada de energía solar alta del concentrado de esta invención, tanto por estabilización de flujo, como para asegurar la salida de energía alta de muchas células 15 conectadas en serie, y por una trayectoria térmica clara para remover el calor desechado de una configuración cercano de células intensamente iluminadas 15.

La Figura 2 ilustra el soporte e impulso de elevación del armazón rígido 100 de acuerdo con la Figura 1, en vista de que se aprecia a lo largo de la dirección del eje de elevación 110 perpendicular al plano del dibujo, y que pasa a través del centro del arco del anillo C 103. La rotación sobre este eje de elevación 110 se define por el movimiento de los anillos C 103 en sus ruedas de soporte 104, no por cualquier apoyo físico en el eje 110. Los anillos C 103 se fijan por puntales en plano 109 que ligan a nodos 11 de las células reflectoras de unidad 34 en el armazón rígido 100. La Figura 3 ilustra el armazón rígido 100 de acuerdo a la Figura 1 como se aprecia a lo largo de la dirección del eje óptico, y se muestra como el paquete de reflectores de plato sustancialmente cuadrados 1 eficientemente en el armazón rígido o marco de espacio 100 para capturar más de la luz solar 2 incidente en el marco de espacio de elevación 100.

La Figura 4 ilustra una modalidad preferida de un termosifón para eliminación pasiva de calor desechado del generador 4. El calor en el generador 4 hierve en un fluido de trabajo, provocando vapor para levantar el tubo de termosifón 39 a una estructura convectiva 24 con enfriamiento de aire ubicado en el cuadrante superior de las abrazaderas de soporte diagonales 38. En la modalidad preferida ilustrada, la estructura convectiva 24 permanece en una orientación arriba del generador 4 sobre el intervalo completo de los ángulos de elevación contemplados en la práctica para el eje de elevación 110, de manera que el fluido condensado regresará al generador 4 por la gravedad. Esto proporciona un diseño de costo efectivo para la circulación de fluido enfriado en el tubo de termosifón 39 y la estructura convectiva 24 sin agregar el costo adicional y mantenimiento de una bomba.

La Figura 6 ilustra cuantitativamente una colocación preferida de múltiples unidades del seguidor 107 de esta modalidad, trazado en una rejilla de triángulos equilaterales, de tamaño para permitir la separación para la rotación del acimut completa sin posibilidad de colisión.. Una relación preferida de tres para longitud horizontal proyectada para proyectar altura es ventajosa, como se muestra en este ejemplo ilustrado, debido a que esta relación minimiza el auto ensombrecimiento en la elevación del sol bajo en la mañana y en la tarde, y también minimiza la carga de viento. Las filas dadas orientadas en la dirección norte-sur, cuando la luz solar llega desde el oeste o desde el este, luego no existe pérdida de auto ensombrecimiento para elevaciones solares de arriba tan-1 (1/3) = 18.4° grados, y solo 1/3 de las celdas unitarias deberá ensombrecerse para elevación solar a 12.3°. La relación de área del reflector para área de la tierra para la colocación ilustrada es aproximadamente 25%. Debido a que en esta modalidad preferida todos los reflectores 1 son copíanos y en una estructura de refuerzo abierta 100, la carga de viento puede minimizarse al estibar el seguidor 107 en la posición señalada por cénit con el reflector plano horizontal en vientos muy altos. Los caminos de mantenimiento 112 se muestran colocados cada dos filas en una dirección. Por rotación de elevación y acimut adecuada, el acceso listo para el servicio frontal o trasero se proporciona de esta manera para todos los seguidores 107.

Una segunda modalidad actualmente preferida de la invención se muestra en la Figura 7. Esta modalidad alternativa comprende una pluralidad de reflectores paraboloidales grandes 1 mantenidos co-axiales en un armazón rígido 50, pero con una configuración más pequeño de ocho células de unidad 34 en una configuración de dos filas 51 y 52 y cuatro columnas. Con objeto de señalar la configuración de reflectores 1 al sol, el eje común de los reflectores 1 se orienta al sol por un seguidor de dos ejes con apoyos de altitud sobre acimut. Como se muestra en la Figura 11, el movimiento acimutal se proporciona por un eje vertical de apoyo 78 y 79 establecido en un bastidor de pedestal 67. La configuración del reflector se gira en elevación por una elevación de eje de apoyo 58 establecido arriba del acimut de apoyo 78 y 79.

En la modalidad alternativa mostrada en la Figura 7, los reflectores 1 son preferiblemente de manera general cuadrados o sustancialmente cuadrados con esquinas cortadas, y cada reflector 1 se aloja en una célula reflectora de unidad 34, tomando la forma de un prisma recto, con base en cuadrado con suministro para soportar un generador de unidad 4 cerca del foco 28. Como se muestra más claramente en la Figura 11, (que es una vista a lo largo del eje óptico), el marco de espacio de elevación 50 se configura de manera que el contorno como se aprecia del sol es rectangular y casi toda de la luz solar interceptada por la configuración completo se dirige al foco 28 de la pluralidad de los reflectores 1.

El desplazamiento delantero/trasero de las dos filas escalonada 51 y 52 se ilustra más claramente en las vistas a lo largo del eje de elevación se muestra en la Figura 8, la Figura 9 y Figura 10. En la Figura 8, el ángulo de elevación está bajo, en la Figura 9 el ángulo de elevación está a 45°, y en la Figura 10 el ángulo de elevación es alto. La fila superior de las células 51 se establece hacia adelante y la fila inferior 52 se posiciona atrás de manera que el borde inferior frontal de la fila superior 51 coincide con el borde superior trasero de la fila inferior 52, y un miembro estructural común 53 se proporciona en el armazón 50. Este miembro estructural común 53 se hace coincidente con el eje de elevación, y pasa cerca del centro de gravedad de la estructura de elevación completa como se detalla en la Figura 7. El marco de espacio de elevación 50 se completa con la adición de miembros enderezamiento frontales y traseros 56 y 57, respectivamente, entre la hila superior 52 de células y la fila inferior 51. Los miembros de enderezamiento frontales 56 ligan las esquinas frontales superiores 14 de las dos filas 51 y 52 de las células, y los miembros de enderezamiento traseros 57 ligan las esquinas traseras inferiores 11.

Con referencia a la Figura 7, al escalonar las dos filas 51 y 52 de células 34, el marco de espacio 50 se equilibra naturalmente sobre el eje de elevación y de esta manera eficientemente soportado por un pedestal central 67. Por lo tanto, la energía necesaria para mover o girar el armazón rígido 50 en elevación se minimiza. Una segunda ventaja de las filas escalonadas 51 y 52 de las células 34 es que la sección transversal perpendicular a las filas 51 y 52 del marco de espacio resultante 50, que incluye los puntales que estiran el perímetro 56 y 57, se maximiza en dos dimensiones. Esto resulta en alta rigidez contra desviación sobre el apoyo central 58, sin importar que pueda ser el ángulo de elevación. Aunque la estructura en esta modalidad ejemplar tiene cuatro unidades reflectoras 34 en la fila superior 52 y cuatro unidades reflectoras 34 en la fila inferior 51, también será aparenta para aquellos experimentados en la técnica después de tener el beneficio de esta descripción que las filas escalonadas de diferentes longitudes, por ejemplo dos o seis, pueden proporcionar buenos resultados en la práctica, dependiendo de la fuerza del viento de sobrevivencia deseada y apropiada para un sitio dado, y dependiendo de los costos de fabricación predominantes. Por ejemplo, la Figura 12 ilustra una modalidad alternativa similar a aquella mostrada en la Figura 7 y Figura 11, pero con seis unidades reflectoras 34 en cada una de las dos filas escalonadas 51 y 52.

. Regresando a la modalidad mostrada en la Figura 7 y Figura 11, el eje de elevación de apoyo 58 en esta modalidad conecta al marco de espacio de elevación 50 por medio de dos nodos en el eje estructural central, los detalles de los cuales pueden describirse mejor con referencia a la Figura 11. El espacio para el apoyo 58 se crea por inclusión de una célula central estrecha 59 en la fila inferior 51 de cuatro células reflectoras de unidad 34, y por inclusión de una célula central estrecha 60 en la fila superior 52. La Figura 15 muestra como la eficiencia estructural alta se alcanza debido a los nodos de elevación estirados 61 y 62 que soportan los extremos de la elevación de apoyo 58 se forman como una parte inherente del marco de espacio rígido 50 que soporta y liga los reflectores 1. Para claridad, la Figura 11 muestra solo un poco de los puntales que soportan la elevación de apoyo 58. La Figura 15 muestra en detalle como los dos extremos de la elevación de apoyo 58 se soportan en los dos nodos muy duros 61 y 62 formados en la intersección de los puntales de esquina de las cuatro células reflectoras de unidad internas 34. No se necesitan miembros de acero adicionales para fortalecer este soporte 61 y 62, o para colocar la elevación de apoyo 58 en el centro de gravedad. Los miembros ligados 56 y 57, mostrados por ejemplo en la Figura 9, fortalecen las dos lineas de células para completar la estructura de elevación completa que gira sobre la elevación de apoyo 58 en el pedestal central 67.

Un arco de impulso de elevación 63 se muestra en la Figura 13. El arco de impulso de elevación 63 se une de forma segura en un lado de las células del centro estrechas 59 y 60 (se muestra en la Figura 7) de los dos nodos inferiores 64 y 65 (se muestra en la Figura 9) , se proporciona para movimiento sobre un intervalo de 90° de cénit para el horizonte señalado como se muestra al comparar la Figura 8, Figura 9 y Figura 10. En las modalidades ilustradas, el arco de impulso 63 tiene un radio igual al ancho y profundidad de las celdas unitarias 34, que son las mismas en la modalidad ilustrada.

El acimut de apoyo para la modalidad mostrada en la Figura 7 y en la Figura 11 toma la forma de un pedestal central 67 que gira sobre un hueco vertical fijado 66. La carga axial se toma por una presión de apoyo 78 posicionada en la porción superior del pedestal central 67, o en la parte superior del hueco 66. Las cargas laterales se toman preferiblemente por dos apoyos de pivote plásticos 78 y 79, uno en la parte superior y uno en la parte inferior del hueco 66. El impulso de acimut actúa a través de rueda de impulso a 360° grande 68 enlazada al extremo inferior del pedestal central 67. En el ejemplo ilustrado, la rueda de impulso 68 se muestra con el mismo radio grande como un impulso de elevación. Sin embargo, la presente invención no está tan limitada, y aquellos experimentados en la técnica apreciarán que otro radio para la rueda de impulso 68 puede usarse .

Con referencia a la Figura 13, un impulso preferido para movimientos de acimut en una modalidad actualmente preferida es por una cadena eléctricamente de impulso 70, que se muestra en más detalle en la Figura' 14. Con objeto de girar el marco de espacio 50 alrededor del hueco de acimut 66, una fuerza de impulso actúa a través de una cadena de impulso de acimut 70 estirada alrededor de y unida de forma segura a la rueda de acimut 68. Una rueda dentada de cilindro 74 puede usarse para ajustar o mantener una tensión deseada en la cadena de impulso 70. En el ejemplo ilustrado mostrado en la Figura 14, la rueda de acimut 68 se soporta por rayos 76. El arco de impulso de elevación 63 (mostrado en la Figura 13) y la rueda de impulso de acimut 68 se construyen preferiblemente simplemente y a bajo costo de los canales estructurales curvos 77 como es ilustra en la Figura 14.

Un impulso preferido para los movimientos de elevación en las modalidades ilustradas es por una cadena eléctricamente de impulso 69, como se muestra en la Figura 13. La cadena de impulso 69 usada para el impulso de elevación puede ser similar a la cadena de impulso 70 usada para el impulso de acimut mostrado en la Figura 14. En el impulso de elevación, una fuerza de impulso actúa a través de una cadena de impulso de elevación 69 unida a los extremos del arco de elevación 63, con objeto de girar el marco de espacio 50 alrededor del apoyo de elevación 58. La cadena de elevación 69 se une de forma segura a los extremos del arco 63. La fuerza de impulso se aplica a la cadena de impulso de elevación 69 por una rueda dentada que gira a través de un motor eléctrico y la caja de engranaje, similar a la rueda dentada 71 y el motor eléctrico y caja de engranaje 73 mostrados en la Figura 14 para el impulso de acimut. El arco de elevación 63 se soporta por un refuerzo pequeño 75.

Como se muestra en la Figura 14, el momento del impulso se aplica a la cadena de impulso de acimut 70 por una rueda dentada 71 que gira a través de un motor eléctrico y una caja de engranaje 73. Con objeto de minimizar la tensión en la cadena 70 e incrementar la relación de engranaje general, el radio de la rueda de impulso de acimut 68 se hace grande. Al menos una rueda dentada de rodillo tensor 74 se necesita en el impulso de la cadena, de manera que el embrague de la cadena 70 en la rueda dentada de impulso 71 es mayor que 120 grados. De esta manera el desgaste en la cadena 70, y la oportunidad de la cadena 70 de deslizarse sobre la rueda dentada de impulso 71 del diente en el par de torsión alto, ambos se reducen. En una solicitud de energía solar, la velocidad en la cual el impulso de acimut y el impulso de elevación deben removerse con objeto de seguir el movimiento del sol que es relativamente lento, y' el mecanismo de impulso puede tomar ventaja de las reducción de la relación mecánica alta, y permitir el uso de motores de impulso de costo inferior 73. Las reducciones de la relación mecánica preferidas de aproximadamente 100 hasta 1 pueden realizarse en la práctica, casi un orden de magnitud mayor que para un impulso de cadena tradicional con ruedas dentadas. Preferiblemente el rodillo tensor 74 o extremo de la cadena 70 se tensionará por un resorte que asume el mecanismo. Aunque no se muestra en detalle, aquellos experimentados en la técnica apreciarán que la cadena de impulso de elevación 69 se impulsa por una configuración similar, y el radio del arco de impulso de elevación 63 se hace grande por las mismas razones que la rueda de impulso de acimut 68 se proporciona con un radio grande. La cadena de impulso de elevación 69 se tensiona preferiblemente por un resorte que asume el mecanismo unido al extremo de la cadena 69.

Tomados juntos, el uso del radio de arco grande para la rueda de impulso de acimut 68 y el arco de impulso de elevación 63 para reducir la fuerza de impulso requerida, junto con un impulso de cadena con engranaje de muchos dientes dentados 71, resultará en costo reducido, complejidad y tamaño de tanto los elementos de impulso de acimut como los elementos de impulso de elevación.

Durante la operación es deseable seguir el movimiento del sol de este a oeste a través del cielo de manera que el armazón rígido 100 se señala en la dirección de la radiación solar que llega 2. Con referencia al diagrama esquemático de la Figura 49, el señalamiento solar preciso puede alcanzarse si el seguidor 107 está en servomotor para elevación y las señales de error de acimut derivadas de un sensor de seguimiento del sol óptico 121, rígidamente unido al armazón 100. Una forma preferida del sensor de seguimiento del sol 121 comprende una célula cuadrada de silicio iluminada por luz solar que pasa a través de un agujerito arriba de la célula cuadrada de silicio. Preferiblemente la orientación se detecta también por un sensor de campo magnético y gravitacional 122 que no requiere luz solar. La Figura 49 ilustra esquemáticamente señales de sensores 121 y 122 conectadas a una computadora 120. Las señales de control de impulso de la computadora 120 se convierten en energía de impulso por una interfaz 125, y la energía eléctrica se porta por un cable de acimut 124 para el motor de impulso de acimut 73 y por un cable de elevación 123 para el motor de impulso de elevación 73.

Preferiblemente la orientación del armazón 100 hacia el sol se mantiene bajo condiciones turbias por referencia a un sensor que proporciona datos de señalamiento absolutos de un transductor 122 que lee la gravedad y campos magnéticos, de esta manera evita errores de fraguado de la fundación del pedestal 40, estiramiento de las cadenas 69 ó 70, o desviación de un viento constante fuerte. Alternativamente, los algoritmos de impulso del telescopio convencional pueden emplearse para calcular la posición del sol, con base sobre las coordenadas GPS de cada seguidor individual 107, y utilizando tiempo exacto e información de la fecha proporcionada para la computadora 120. La exactitud puede mejorarse al sincronizar la posición computada del sol, si es necesario, con la posición indicada por el sensor de seguimiento del sol 121 cuando la luz solar está disponible, y tal sincronización se puede efectivamente contar para errores de fraguado de la fundación del pedestal 40, que extiende de las cadenas 69 ó 70, o desviación de un viento constante fuerte. Los sistemas de impulso controlados por computador convencional similares a los sistemas GOTO de telescopio convencionales pueden usarse para señalar el armazón rígido 100 en la dirección correcta y para seguir el movimiento del sol, incluyendo codificadores que proporcionan información del ángulo de acimut e información de ángulo de elevación para la computadora 120. Deberá entenderse que la ilustración mostrada en la Figura 49 solo es esquemática, y que los electrónicos de impulso pueden unirse al armazón 100 o en otro lugar. Preferiblemente la energía eléctrica para los motores de impulso de elevación y acimut 73 y sistemas de enfriamiento activos (si cualquiera) se suministrará por una fuente de energía no interrumpible . Una fuente adecuada puede obtenerse al proporcionar los convertidores fotovoltaicos sobre el lado que da de cara al sol de la célula del centro estrecha 60 de la hila superior, que puede usarse en conjunto con baterías de almacenamiento.

Un pedestal preferido para soportar el acimut de apoyo para esta modalidad se muestra en sección transversal en la Figura 11 y Figura 12. El pedestal toma la forma de un refuerzo de acero triangular soldado 40 que se extiende en un agujero 41, que puede perforarse en el suelo 42, por ejemplo, con un taladro montado al camión convencional.

Alternativamente, el agujero puede excavarse por un número de medios convencionales conocidos para aquellos experimentados en la técnica. Después de la inserción del refuerzo o poste 40, el agujero 41 preferiblemente se rellena usando materiales secos económicos 43 tal como piedra aplastada o sobrecarga de minería, sin el uso de mezcla de cemento. Las dimensiones del agujero y refuerzos son de tamaño de manera que los materiales secos tomarán la carga concentrada relativa de los refuerzos 40 y transferirán a una área mucho más grande de suelo 42, para asegurar la sobrevivencia en viento alto. La piedra no enlazada se prefiere en lugar de concreto debido a que su costo es mucho más bajo y huella de carbono. Por supuesto, aquellos experimentados en la técnica apreciarán que el concreto puede usarse si típicamente el costo superior de tal material puede tolerarse en una aplicación particular. Algún movimiento de fraguado pequeño del pedestal 40 es aceptable, y baja exactitud en la colocación inicial del pedestal 40 puede tolerarse, ya que el impulso seguidor 111 usará seguidor solar 121 y sensores absolutos tal como acelerómetros y/o frecuentemente sensores recalibrados o sincronizados a la posición del armazón rígido 100. Alternativamente, aquellos experimentados en la técnica apreciarán que otros diseños de fundación de refuerzo pueden usarse sin alejarse del espíritu y alcance de la presente invención.

La Figura 16, Figura 17, y Figura 18 muestran una colocación preferida para la modalidad de la configuración del plato 111 que se ilustra en la Figura 12. La Figura 16 muestra una vista plana de una rejilla triangular regular que permite la separación para la rotación de acimut completa sin posibilidad de colisión, similar al diseño ilustrado en la Figura 6. Las unidades montadas del poste, relativamente pequeñas requieren muy poca gradación o preparación del sitio. Son ventajosamente adecuadas para instalación en tierra inclinada así como tierra plana, o en parcelas irregulares.

Dimensiones Preferidas Una consideración importante en el diseño de una modalidad preferida es el tamaño y fabricación de los reflectores parabólicos primarios 1, especialmente ya que el costo es un factor importante. La presente invención incluye una optimización del tamaño de los reflectores 1. Para los reflectores 1 hechos de vidrio estructural, de reverso plateado, un tamaño de alrededor de tres metros (3m) se prefiere como un tamaño generalmente óptimo. Este tamaño se prefiere ya que es el tamaño que se puede embarcar más grande que se puede hacer de un monolito sencillo de vidrio plano fabricado por un proceso de flotación convencional. Los reflectores monolíticos 1 en este tamaño pueden proporcionar el costo más bajo por área de unidad para sistemas de reflector de seguimiento de acuerdo con la presente invención.

En funcionamiento, preferiblemente múltiples unidades de generador de plato 34 de aproximadamente 3 m de tamaño se montan en cada seguidor 107, para obtener el costo total más bajo por área de unidad. Cada reflector de cuadro 1 tiene un área de reflejo de alrededor de 9 m2. Para un flujo solar nominal de 1000 W/m2 y reflectividad de 94%, la energía solar nominal suministrada a cada unidad de convertidor 4 es alrededor de 8.5 kW.

Las estructuras de soporte 100 de acero para las modalidades preferidas de seguidores de dos ejes óptimos 107, que tienen 3 m de reflectores de vidrio 1 de vidrio grueso de 4 mm, debe proporcionar rendimiento satisfactorio en la práctica. Para una modalidad 1 de reflector veintisiete, la masa de acero para el sistema completo, que incluye la pista fija, es 34 kg por metro cuadrado de recolección de área, y la deflexión un máximo de 0.1° cuando se señala el cénit. Para la modalidad 1 de reflector ocho, la masa de acero para el bastidor completo 107, que incluye el pedestal fijo, es 25 kg por metro cuadrado de recolección de área, y la deflexión máxima cuando se señala el cénit es 0.06°.

Detalles De Un Diseño Estructural Preferido Para Una Celda de Convertidor/Reflector de Unidad Las modalidades preferidas del uso de la invención, como bloques de construcción, una pluralidad de celdas de reflector de unidad 34. Las celdas de reflector de unidad 34 comprenden un plato reflector 1 para dirigir energía a la región focal 28 y una estructura mecánica para soportar el plato 1 y para mantener la unidad de convertidor 4 en alineación rígida cerca de la región focal 28. Un elemento importante de la estructura mecánica es un refuerzo en la forma de un prisma recto cuya sección transversal y caras del extremo son preferiblemente cuadradas o hexagonales, como se ilustra en la Figura 19 y Figura 20. La Figura 19 muestra una celda de unidad 34 con sección transversal cuadrada, como se adopta en una modalidad preferida descrita anteriormente, y la Figura 20 muestra una celda de unidad alternativa 34 que tiene una sección transversal hexagonal. Un espejo en forma de plato sustancialmente cuadrado (Figura 19) o hexagonal (Figura 20) 1 se soporta de las esquinas 11 de la cara de prima inferior por una estructura de soporte de plato, descrito abajo. El eje de plato 7 pasa a través del centro del plato o vértice 6. Un convertidor compacto 4 que oscurece solamente una fracción pequeña del colector primario se ubica por encima, centrado en el eje de plato 7, y soportado de las esquinas superiores 14 de la cara de prisma superior formado por miembros 13. La cara superior es del mismo tamaño como el que se formó por miembros 10, y es paralelo al mismo. Tanto los centros de la cara superior e inferior se encuentran en el eje de plato 7. El convertidor 4 se centra en el eje de plato 7, y se soporta preferiblemente en el extremo inferior de un miembro de soporte de convertidor axial central 18. El miembro de soporte de convertidor 18 preferiblemente se soporta por elementos de tensión diagonal 17 de las esquinas superiores 14. Cuatro (Figura 19) o seis (Figura 20) elementos perpendiculares 16 enlazan los cuadrados superiores e inferiores. Preferiblemente las caras laterales del prisma se refuerzan por elementos diagonales 48. El refuerzo de soporte de vidrio 12 cierra el lado inferior de la estructura asi como soporta el reflector parabólico primario 1.

La colocación concéntrica del soporte de convertidor 18 es apropiada para modalidades en las cuales el calor residual se remueve por liquido de enfriamiento activamente bombeado, más que pasivamente por un termosifón 24. En un sistema de enfriamiento activo, el liquido de enfriamiento se distribuye a través de un intercambiador de calor que se puede ubicar directamente por encima del generador 4 en la Figura 19 o Figura 20, o en otra ubicación que no oscurece la luz del sol entrante, alcanzadas por tuberías a lo largo de los soportes diagonales 17 y 18.

La modalidad más preferida del plato reflector 1 es un reflector de reverso plateado, disminuido, sencillo de vidrio flotante enlazado a un refuerzo de acero abierto. Una cuna de nodos superiores bien espaciados del refuerzo mantiene la forma del reflector de vidrio 1 en grandes escalas espaciales contra fuerzas de gravedad y viento, a través de almohadillas enlazadas. Los nodos inferiores transfieren la carga a las esquinas inferiores 11 de una celda de unidad 34 del armazón de elevación principal 100.

El refuerzo de soporte de vidrio 12 que liga los reflectores de vidrio plateados 1 a los soportes de la esquina 11 se optimiza de acuerdo con el tamaño, forma y espesor del reflector de vidrio 1 en cualquier modalidad dada. El espesor de vidrio 1 se determina en gran medida por la necesidad para resistir daño por granizo. Cuatro mm de espesor de paneles de tamaño de metro de reverso plateado en cuatro almohadillas de soporte usadas a través de sistemas térmicos han dado resultados satisfactorios en la práctica. Para los platos reflectores más grandes 1 de esta invención, los reflectores de vidrio 1 que tienen un espesor de alrededor de 4 mm de grosor requieren un número más grande de soportes, óptimamente distribuidos de manera que la desviación bajo fuerzas de gravedad y viento no degrada significativamente la figura óptica.

Preferiblemente, los puntos de soporte que son parte de refuerzo profundamente abierto, grande, se usan para reflectores de vidrio 1, proporcionando máxima rigidez total para costo de masa y material mínimo.

Un diseño reflector integrado preferido, mostrado en la Figura 21, comprende un reflector de vidrio de respaldo plateado, sustancialmente cuadrado 1 y que soporta el armazón de reflector. La Figura 22 es una ' vista en perspectiva detallada para mostrar el armazón de reflector o refuerzo 95 con el reflector de vidrio 1 removido, que revela los dieciséis puntos de soporte de reflector 86, 87 y 88 que acunan el reflector de vidrio 1. En la vista plana de la Figura 23, esta forma una cuadrícula cartesiana aproximadamente cuadrada en un patrón cuatro por cuatro. El refuerzo de reflector 95 se diseña para enlazar en su base 96 a los cuatro puntos de esquina inferior 11 de una celda de reflector de unidad 34. Los cuatro puntales de base 10 de la celda unitaria 34 se combinan con dos diagonales base 80 que cumplen en un centro de base 81, para formar cuatro triángulos en plano de base. Tres puntales angulados 82 se erigen de las esquinas de cada uno de los triángulos para formar cuatro tetrahedros cuyos nodos superiores 83 son nodos principales que forman una cuna para el reflector de vidrio 1. Los otros cinco nodos superiores principales 84 y 85 se forman en las esquinas de dos armazones planos que se extienden desde las diagonales base 80 y que comparte el miembro central común 97 que conecta 81 y 84, perpendicular al plano base. Estos dos armazones ortogonales se refuerzan por cuatro miembros diagonales 98 que conectan el centro de base 81 a nodos superiores 85. La Figura 23 es una vista plana que detalla justo la estructura superior de haces de camión y soportes de espejo 86, 87 y 88. Los dieciséis puntos de soporte de cuna comprenden cuatro soportes internos 86, ocho soportes intermedios 87 y cuatro soportes de esquina externos 88. Los cuatro interiores y cuatro exteriores puntos de cuna, 86 y 88 respectivamente, se encuentran en puntales de cuna 89 que se extiende a través de los nodos 84, 85 y 90. Los nodos 83 y 90 en los extremos de puntales 91 llevan los soportes intermedios 87.

La Figura 24 muestra la deflexión de un reflector de vidrio 1 soportado por el armazón preferido ilustrado en la Figura 21, Figura 22 y Figura 23, como se calcula por análisis de elemento finito. Las deflexiones se calcularon para un reflector parabólico cuadrado de 3.3 m 1 con una longitud focal de 1.7m. El vidrio 1 es de 4 mm de espesor y tiene respaldo laminado de bordes a través de 90 grados con un radio de 25 mm. El refuerzo de soporte se modeló con una profundidad central de 0.6 m, con puntales hechos de tubos de acero redondos de 5.08 cm (dos pulgadas) de diámetro y 0.038 cm (0.015 pulgada) de espesor de la pared. Otras secciones transversales podrían trabajar asi, siempre que su área en sección transversal y momento de inercia sean similares. Con referencia a la Figura 24, el peso del refuerzo para el ejemplo calculado promedia 3.5 kg por metro cuadrado de vidrio soportado. Esta densidad de área de acero es significativamente menor que la densidad de área del vidrio de 10.1 kg/m2 por 4 mm de grosor. El peso promedio para un ensamblé del reflector de 3 m completo es de esta manera 13.6 kg/m2 por 4 mm de vidrio grueso. La deflexión bajo la carga de gravedad axial (o equivalente a una carga de viento normal de 48.28 kph (30 mph) ) calculada para este ejemplo se ilustra en la Figura 24. El mapa de contorno a través de la superficie muestra el cambio en ángulo de inclinación causado por la carga. La Figura 24 muestra lineas de contorno 92 que tienen desviaciones de inclinación de 0.05 radianes. Las desviaciones en inclinación, causadas en gran parte por deflexiones de corte en la inmediación de las almohadillas de soporte, la mayor parte de la cantidad de superficie a menos de 0.1 miliradianes , el nivel marcado por contorno B. El contorno A corresponde a desviación de inclinación de 0.05 radianes. El promedio sobre la superficie completa, 90% de luz colimada reflejada por el plato cae dentro de una imagen de diámetro 0.2 grados, mientras que toda la luz se encuentra dentro de un diámetro de 0.4 grados..

Método Preferido De Fabricación Para Un Reflector de Vidrio Grande, Monolítico y Profundamente en Forma de Plato Una secuencia preferida de operaciones de procesos para producir un reflector monolítico cóncavo 1 al formar una lámina inicialmente plana de vidrio se ilustra esquemáticamente en secuencia en la Figura 25, Figura 26, Figura 27, Figura 28, Figura 29 y Figura 30. Las operaciones de procesos también se ilustran en perspectiva en la secuencia de la Figura 31, Figura 32, Figura 33 y' Figura 34. La Figura 25 muestra una lámina de vidrio 200, que es plana en el comienzo del proceso. La Figura 26 y Figura 31 muestran la lámina plana 200 después de colocar por encima de un molde 201. Un molde 201 tiene una superficie sustancialmente cóncava 204 y bordes laminados 203. La lámina de vidrio 200 se soporta inicialmente por encima del molde 201 de sus esquinas, que se agarran temporalmente por soportes con bisagras, en forma de L 202. La Figura 27 y Figura 32 ilustran el principio de una etapa de estiramiento y ablandamiento. La temperatura de la lámina de vidrio 214 se incrementa preferiblemente por calentamiento por radiación de una superficie caliente 207 por encima de la lámina de vidrio 214. Preferiblemente la superficie de radiación 207 es sustancialmente continua y tiene alta capacidad de emisión. Preferiblemente la temperatura de la radiación vista por el vidrio 214 rápidamente se puede incrementar o disminuir, ya sea al usar un radiador de temperatura variable 207 de baja inercia térmica, o al proporcionar movimiento relativo entre el molde 201 y superficies de radiación 207 de temperaturas diferentes. Preferiblemente la temperatura se puede también variar como una función de posición espacial a través del molde 201, por ejemplo, una temperatura más alta se proporciona alrededor de los bordes 208 de la superficie de radiación 207 como se compara con la temperatura de la región central de la superficie de radiación 207, con objeto de hacer los bordes 211 de la lámina de vidrio 214 más suaves que el centro de la lámina de vidrio 214. Mientras que la fuerza gravitacional se puede usar exclusivamente para conducir la formación de la lámina de vidrio 200 en un plato cóncavo 212, el proceso de conformación de la lámina de vidrio 200 a la forma 212 del molde 201 se puede acelerar por presión, por ejemplo por chorros de gas caliente dirigidos desde arriba, o por un diferencial de presión creado en otra forma, tal como con una bomba de vacio.

Cuando la lámina de vidrio 212 ha hundido suficiente para hacer contacto amplio a lo largo de los bordes o lados 203 del molde 201, como se muestra en la Figura 33, y el vidrio 212 que tiene una forma ilustrada en la Figura 28, los soportes de la esquina 202 se pueden remover, como se muestra en la Figura 34. En esta etapa, herramientas que forman borde 210 se pueden llevar en contacto mecánico con los bordes exteriores 211 de la lámina de vidrio 212 para presionar y hacer más curvo los bordes del vidrio 211 a una forma laminada deseada, como se muestra en la Figura 28. También, una vez que la lámina de vidrio 214 ha conformado y sellado contra el perímetro curvado 203 del molde 201 como se muestra en la Figura 27, puede ser deseable para acelerar o de otra manera controlar las formación de la flacidez de la lámina de vidrio 214 en una forma de plato 212 al reducir la presión de aire por debajo del molde 201. Para este propósito, el molde 201 se puede construir como se muestra en la Figura 27, con un múltiple de vacío 205 debajo, y que tiene agujeros 206 en la superficie en comunicación fluida con el múltiple 205. El proceso que forma se puede luego acelerar al reducir la presión en el múltiple 205 al pasar aire abajo a través de los agujeros 206 y fuera a través de la rejilla de ventilación 209 al bombear .

Una vez que el vidrio 212 ha hecho el contacto a través del cuerpo del molde 201 y sus bordes 203, de esta manera tomando en la forma de molde, se inicia el enfriamiento rápido. La Figura 29 ilustra el proceso, alcanzado por la radiación de la superficie superior del vidrio 212 en una superficie absorbente, negra 213, mucho más frío que la superficie del vidrio 212. La convección forzada de aire frió a través de la superficie del vidrio 212 se puede también usar para acelerar la etapa de enfriamiento. Una vez que el vidrio 212 ha enfriado lo suficiente para ser lo suficientemente rígido para el manejo a corto plazo, esto se remueve preferiblemente del molde 201 como se muestra en la Figura 30 para el recocido y enfriamiento, que deja el molde 201 claro para la siguiente pieza de vidrio 200 que se forma. La pieza de vidrio 212 se puede luego enfriar a temperatura ambiente en una velocidad acelerada por convección de aire forzado.

Un molde 201 se puede construir con un armazón estructural subyacente mostrado en vista plana en la Figura 35, con un recubrimiento de mosaico de placas mecanizadas de precisión que hacen la superficie de formación como se muestra en la vista en perspectiva del corte de la Figura 36. Un material preferido para el molde 201 es AISI 304 acero inoxidable. Un armazón estructural tipo caja de huevo 215 para un molde cuadrado 201, ilustrado en la Figura 35, se hace de una matriz ranurada y entrelazada de placas idénticamente formadas 215 soldadas juntas con nodos de cruce para fuerza y rigidez. El perímetro de molde 203, sobre el cual los bordes de la lámina de vidrio 200 se laminarán, se hace preferiblemente de tubo redondo y es soldado al armazón estructural 215. El radio del tubo se elige ser el radio del borde laminado 211 para moldearse. El tubo perimetral 203 puede tener esquinas cuadradas como se muestra o esquinas recortadas para producir un reflector de vidrio 1 como se muestra en la Figura 4. Con referencia a la Figura 35 y Figura 36, la superficie de moldeo superpuesta 217 se puede montar de una pluralidad de segmentos liberados de tensiones y trabajados a máquina por separado 217, rígidamente enlazados a la estructura de caja de huevo soportada 215. Alternativamente, una cara de molde se puede formar en una pieza de un plato monolítico hidroformado o de giro, formado por máquina como una pieza sencilla. Esta pieza se puede liberar de tensión y volver a trabajar a máquina como se requiera, antes de montar en un armazón de soporte 215 como la que se muestra en la Figura 35. Los segmentos 217 o la pieza sencilla monolítica del plato de molde se puede enlazar al armazón 215 por soportes que toman la forma de dispositivos de colocación (no ilustrados) . Estos dispositivos se usan para llevar los segmentos en alineación, con la ayuda de un dispositivo de metrología tal como seguidor láser, no mostrado.

Las Figuras 37, Figura 38, Figura 39 y Figura 40 juntas ilustran la acción de los soportes de la esquina 202, que se articulan alrededor de un eje horizontal 236 perpendicular al eje reflector, por lo que pueden oscilar debajo pero no moverse radialmente hacia el interior. Este método de restricción asegura que como la lámina de vidrio 214 se suaviza y hunde, el vidrio 214 se extenderá, de esta manera evitando la tendencia de una lámina simplemente soportada 200 para arrugas por presiones de broche en aro de compresión cuando se hundió en una placa profunda 212. Los detalles de los soportes de la esquina 202 y su operación se pueden describir con referencia a la Figura 37, Figura 38, Figura 39 y Figura 40, todas las cuales muestran secciones transversales verticales tomadas a lo largo de una diagonal a través de los soportes. La Figura 37 muestra el soporte de la esquina 202 antes del ablandamiento de la lámina de vidrio 200. El soporte comprende un soporte enlazado al molde 201 y una bisagra, Pieza en forma de L 238 que agarra una esquina del vidrio 200 y gira alrededor de una bisagra 236. La Figura 37 muestra una lámina sustancialmente plana de vidrio 200 en position en la pieza de bisagra 238. La Figura 38 ilustra el soporte 202 cuando el vidrio 214 se hunde parcialmente y extiende. La Figura 39 muestra el vidrio 212 cuando se hunde completamente y se extiende y toca el cuerpo completo del molde 201, con el soporte 202 todavía en su lugar. La Figura 40 muestra la conformación de vidrio 212 después de la remoción de la pieza en forma de L sujetada 238 del soporte 202. El borde suavizado 219 del vidrio 212 se empieza a doblar sobre el borde curvo 203 del molde 201.

La operación de la herramienta de laminación de borde 210 se muestra en vistas perspectivas en la secuencia de la Figura 41, Figura 42, Figura 43 y Figura 44. La Figura 41 muestra un corte de sección de un segmento de placa de molde 217 con su perímetro de tubo 203, y un corte del borde que forma la herramienta 210 suspendido por encima del molde 201. La Figura 40 y Figura 42 muestra un recorte de una lámina de vidrio caída 212, todavía caliente y suave, con un borde parcialmente caído 219 formado al hundir bajo su propio peso. La Figura 43 muestra la herramienta de borde 210 que hace contacto de presión intima con el vidrio 212 con objeto de formar el borde laminado 211. La Figura 44 muestra el borde laminado terminado 211 del vidrio 212. La calidad especular del borde de vidrio laminado 211 no es importante y así la formación de la herramienta puede tener un acabado de máquina liso, convencional-.

En una implementación preferida, ilustrada en la Figura 45, un molde 201 se hace con un perfil de superficie acanalada 218, con objeto de minimizar el daño a la superficie de respaldo especular del vidrio 212 por contacto con la superficie de molde. La superficie de la placa de moldeo 217 se trabaja a máquina al final por el paso de una herramienta de molino de extremo de bola para crear agujeros cóncavos adyacentes 220 que se cruzan en las vértices 221. El perfil de superficie de vértice 222 define la forma que el vidrio 212 adoptará. Típicamente el molde 201 se mecanizará dentro de +/- 10 micrones de la forma local del reflector 1. Durante la formación, como se muestra en la Figura 46, la lámina de vidrio ablandada 212 contacta la línea de vértices 221, y puentes entre ellos, tomando su forma general como se define por el perfil de superficie en el pico de los vértices. Desde que la fidelidad natural de la replicación es excelente, el vidrio caído 212 adaptará la forma del molde 201 en escalas espaciales más grandes que el espacio del agujero, y conservará la suavidad natural y reflexión especular de vidrio flotante virgen 200 en escalas más pequeñas.

En vista de detalle del contacto de molde de vidrio, mostrado en la Figura 47, el vidrio 212 cae ligeramente 224 entre vértices 221, donde la profunda caída depende del tiempo de permanencia de contacto y la viscosidad del vidrio en la temperatura disminuida. El proceso que forma se optimiza tal que la forma de plato 212 se forma en gran parte por extensión libre y hundimiento antes de que el vidrio 212 toque ligeramente y quede en reposo en los vértices del molde 211. El enfriamiento rápido para prevenir caída continua entre los vértices se inicia tan pronto como el contacto se hace a través del molde 201. De esta manera, el deterioro del vidrio 212 se localiza para estrechar líneas de hoyuelos pequeños a lo largo de los vértices 221, y el desgaste del molde 201 se minimiza. Para este proceso, la recolección de área solar neta se pierde para dispersar el daño de contacto en los vértices 221 y los errores de inclinación de superficie de hoyuelos resultantes en el vidrio 212 se encuentran en un promedio de no más de 0.25% del área de superficie de vidrio total, y en la práctica de los ángulos de inclinación para caídas entre agujeros 221 que tienen un espacio en el rango de uno hasta tres centímetros son típicamente menos de 0.1 grados rms .

Una ventaja adicional de la superficie de molde de cúspide 218 de esta invención es que conducción térmica directa del molde 201 al vidrio 212 durante el ciclo térmico de formado se minimiza, ya que el área de línea de contacto 221 es tan pequeña. El calentamiento mínimo del molde 201 asegura que la forma distorsionada causada por gradientes de temperatura se minimiza. Otra ventaja es que los valles cóncavos 220 también proporcionan regiones 220 que reúnen pequeñas partículas de contaminación, mantenimiento de partículas pequeñas sub-alineadas a la cúspide 221 durante la caída y de tal modo reducir hoyuelos en el vidrio 212 que de otra manera se podrían causar por partículas salientes en la superficie 220 del molde 201.

En una segunda alternativa preferida para minimizar el daño de contacto, los cojines de aire se usan para prevenir cualquier contacto directo entre el vidrio 212 y el molde 201. Una implementación preferida tiene un múltiple doble por debajo de la superficie de molde. Un múltiple se presuriza mientras que el otro múltiple se evacúa. El múltiple presurizado suministra aire a los cojines de aire, mientras que el múltiple evacuado se lleva el aire presurizado y asegura presión hacia abajo general. En esta modalidad alternativa, los cojines se espacian por uno hasta cuatro centímetros, con agujeros de evacuación en medio .

La transferencia de calor al molde caído 201 preferiblemente se minimiza durante el ciclo térmico de formado de vidrio, para minimizar ciclo térmico y para mantener la temperatura en el molde 201 muy por debajo del límite de escala de óxido crítico de 800 C para ciclo de temperatura de acero inoxidable AISI 304. El gradiente de temperatura interna dentro de los segmentos de placa de moldeo y a través del' molde 201 preferiblemente se minimizará para reducir tendencia de alabeo, con el fin de replicar vidrio 212 que tiene una forma adecuada y consistente. El molde 201 se recubre preferiblemente para alta reflectividad a la radiación térmica transmitida y emitida por el vidrio 212, con objeto de minimizar la absorción. El arqueo residual de las placas frontales de molde o láminas frontales se modera por sujetadores ubicados a través del armazón rígido. Después de que una lámina de vidrio 200 se ha formado en la configuración de plato deseada 212, la cara del molde se pondrá en equilibrio térmico y restaurado a la temperatura inicial preferida por convección de aire forzado antes de que se use para formar la siguiente lámina de vidrio 200. La estructura subyacente permanece efectivamente atérmica y no experimenta distorsión térmica importante durante la pequeña exposición de radiación de la formación.

Un método preferido para incrementar la reflectividad de molde es cubrir la superficie con 10-50 micrones de una abrasión resistente, altamente reflectiva, uniformemente gruesa, y película metálica densa tenaz que mantiene alta reflectividad después de varios meses de uso a temperaturas hasta 400 C. Los métodos de recubrimiento tales como chapado electrolítico o no electrolítico, chisporroteo, plasma y rociado térmico, deposición de vapor y combinaciones de estos métodos se prefieren. Los metales de chapado preferidos incluyen cromio, níquel y metales nobles tales como oro, platino, rodio y sus aleaciones refractarias tales como níquel-cromio, fosforo adulterado con níquel, platino-rodio, y platino-iridio.

Con objeto de suministrar una gran cantidad de reflectores de vidrio 1 al menor costo posible, 'el vidrio formado descrito anteriormente y un proceso de plateado de fondo preferiblemente se incorporará en una fábrica de vidrio flotante, cuya producción vidrio completa será en la forma de reflectores solares 1. Un proceso continuo automático de acuerdo con esta invención, para proporcionar proceso de corte en la velocidad requerida para la integración en una fábrica de vidrio flotante, se muestra esquemáticamente en la Figura 48. El vidrio flotante 231 se extrae del horno de fundición y baño flotante de estaño 230 donde el vidrio emerge como una cinta 231 en aproximadamente 600 C sobre un sistema transportador 232. Aquí el vidrio flotante 231 se corta en láminas cuadradas 200 mientras que todavía está caliente. Un método preferido para cortar vidrio caliente 231 en las laminas 200 antes de la etapa de formación en la línea de producción es por puntuación y ruptura, que es el más antiguo y menos costoso de todos los métodos de corte. Esto requiere el vidrio 231 que se enfrié ya sea globalmente o localmente en la región a cortar en su rango de temperatura frágil, aproximadamente por debajo de 350 C. Un método preferido alternativo, que evita la necesidad de enfriar el vidrio 231 justo para cortar esto, es corte por láser. Los sistemas de láser de alta energía adecuados para cortar a velocidad alta de una cinta de vidrio caliente 231 se describen en la Patente de E.U.A. No. 3,885,943, a . Chui, en Patente de E.U.A. No. 3,930,825, a Chui, y en Patente de E.U.A. No. 3,934,995, a French, todas de las cuales se incorporan en la presente como referencia.

Las láminas de corte sustancialmente plano 200, corte de cinta de vidrio 231 usando un aparato de corte 233 (por ejemplo dispositivo de corte láser o dispositivo de corte y rompimiento) , se enfrían a una rigidez que permite manejo de esquinas por abrazaderas de esquina 202. Una vez que se agarra por las abrazaderas 202, la lámina 200 se coloca por encima de un molde caído 201. El molde 201 y lámina 200 luego entran en el túnel de formación 207 donde energía radiante intensa de un cuerpo negro extendido en temperaturas en el rango de 800 C hasta 1200 C golpea la superficie superior del vidrio 200 y rápidamente aumenta esto para hundir temperatura resultante en un hundimiento de lámina de vidrio 214. La formación de vidrio caliente por las etapas ya se ha descrito anteriormente llevándolo a cabo en el túnel caliente. El hundimiento, estiramiento y moldeo del vidrio para formar 212 se realiza rápidamente por gravedad, acelerando si se desea por la aplicación de presión. Las herramientas que forman borde 210 forma los bordes laminados 211, que incluyen en las esquinas después de remover las abrazaderas de la esquina de la lámina 202. Después de que la formación se completa, el vidrio 212 entra en un túnel de enfriamiento 213, donde se enfria rápidamente por tanto convección e irradiación de calor a una superficie fría que absorbe radiación. Cuando se enfria bastante hasta recuperar suficiente rigidez para mantener su forma, el vidrio formado 212 se remueve de su molde 201 y transfiere a la linea transportadora 213, que mueve el vidrio 212 a lo alargo para el recocido y enfriamiento. Los moldes 201 se forman por ciclos 235 y re-introducen a la linea de producción.

En el extremo descendente lejano de la linea de producción 234, se aplica plata, preferiblemente al vaciar procesos asistidos de plasma similares al que se usa para depositar plata y capas dieléctricas en vidrio flotante en la fabricación de ventanas arquitectónicas E bajas. Después de la práctica de fabricación de espejo convencional, la superficie de plata y bordes delanteros del vidrio 212 se sobre-recubren con una barrera de oxidación de película de cobre, también preferiblemente por deposición de plasma.

Finalmente, la película de cobre y bordes de espejo se recubren por polvo con un sello de polímero resistente a la humedad. Los reflectores de vidrio terminados 1 son apilables, y se pueden apilar y enviar para integración con seguidores 107 y convertidores de energía 4, y para la instalación en sitios de granja solares.

En una modalidad alternativa del vidrio flotante, el cinta de vidrio 231, después de cortar por el aparato de corte 233, se alimenta en dos o más líneas de formación, para asegurar la producción continua su una línea de producción sufre de ruptura o se retarda en su operación. Además, una bifurcación separada puede proporcionar para enfriar y empacar las láminas de vidrio plano 200 en caso de que todas las líneas formas se rompan. Las láminas de vidrio 200 pueden almacenarse para formar fuera de línea.

El número de moldes 201 y la longitud de la línea de producción necesaria para soportar la producción continua al ritmo completo de la salida disponible de una fábrica de vidrio flotante, que depende del tiempo de ciclo para cada molde 201. Por ejemplo, en un proceso donde el tiempo de ciclo es de doscientos segundos y la lámina nueva 200 a procesarse emerge del baño de flotación delgado 230 cada diez segundos, entonces deberán usarse veinte moldes 201 de una vez. El proceso de fabricación de esta invención se diseña para minimizar el tiempo de ciclo del molde, y de esta manera minimizar el número de moldes 201 en uso en la linea de producción y el tamaño de la instalación. El tiempo de ciclo del molde se ajusta mayormente por el equilibrio térmico y los factores que transfieren calor. Por ejemplo, el equilibrio térmico y los tiempos de transferencia de calor involucrado en el calentamiento y suavizado del vidrio 214, y el tiempo requerido para estiramiento y equilibrio término y enfriamiento para hacer el vidrio 212 rígido de manera que pueda liberarse del molde 201, serán factores que afectan el tiempo de ciclo del molde.

La temperatura a alcanzarse para formar láminas de vidrio 200 se determina por la necesidad de realizar el hundido y estiramiento en un tiempo relativamente corto. Para determinar la velocidad del estiramiento del vidrio en la forma del plato 212 bajo gravedad, la pérdida de energía potencial gravitacional con el hundimiento se iguala con la que se disipa al estirar el vidrio viscoso. Por ejemplo, para una lámina cuadrada 200 sujetada en sus esquinas 202 y con hundimiento bajo su propio peso por estiramiento tipo membrana del vidrio, se ha mostrado que la profundidad del hundimiento "s" en el centro se incrementa con la raíz cuadrada de tiempo "t" y la viscosidad "?" aproximadamente como donde "c" es una constante numérica (aproximadamente 0.044), "g" es la aceleración debido a la gravedad, "p" es la densidad del vidrio, "x" es la longitud expandida promedio entre los soportes de molde, y "?" es la viscosidad de corte. La viscosidad de corte del vidrio sosa-cal comercial típico en el rango de temperatura de 500-700 °C varía con la temperatura absoluta T como ?= ?0ß??(?/?), donde K. Para el intervalo de temperatura de formación preferido entre 650 C y 750 C, la viscosidad cae desde 4.3xl09 poise (650 C) hasta 9xl05 poise (750 C) .

Como un ejemplo dimensionado específico de un reflector preferido de 3.1 m de cuadrado, el tiempo para hundir hasta una profundidad preferida s = 0.795 m en el centro desde la ecuación anterior es aproximadamente 20 seg a 710 C, y varía por el factor de dos de cada diez grados de cambio de temperatura. De esta manera la temperatura superior para el proceso estará en la región de 710 C. En el otro extremo, la distorsión en el manejo de un minuto se reduce hasta un nivel insignificante a temperatura de menos de 500 C.

En el proceso descrito en esta invención, el calentamiento y enfriamiento entre estas temperaturas se realiza en gran medida por transferencia de radiación. Para calentamiento, la radiación de un cuerpo negro sustancialmente continuo a 800-1200°C se prefiere, ya que la radiación térmica a estas temperaturas se absorbe mayormente por el vidrio. De esta manera una lámina de vidrio de 4 mm de gruesa 200 puede calentarse desde temperatura ambiente hasta una temperatura promedio de 710°C en cincuenta segundos por radiación de un lado desde un cuerpo negro a 900°C, y en veinte segundos desde un cuerpo negro a 1200°C. Si el vidrio 200 está más calienta al inicio del calentamiento, se necesita menos tiempo.

Después de un calentamiento por radiación rápido, el vidrio 214 está mucho más caliente y de esta manera menos viscoso en el lado calentado. La constante de tiempo para equilibrio por conducción a través de una lámina de vidrio de sosa-cal es aproximadamente noventa segundos por 3 mm de grosor, treinta y cuatro segundos por 4 mm, y cincuenta y tres, segundos por 5 mm. Algún grado de equilibrio se prefiere ya que el vidrio 212 toma la forma del molde y los bordes 211 se enrollan. Cuando la forma está completa, el vidrio 212 se enfriará desde alrededor de 710 C hasta alrededor de 500 C por radiación en una superficie absorbente fría 213, tomando alrededor de cincuenta segundos para una lámina de 4 mm, y seguido alrededor de treinta segundos para equilibrio a 500°C antes de la remoción.

Un ciclo de molde para formar un vidrio de 4 mm de grosor de acuerdo con las operaciones anteriores tomadas en secuencia pueden, por ejemplo, incluir cincuenta segundos para calentar por radiación a 900°C, veinte segundos para hundimiento, treinta segundos para equilibrio, fraguado en el molde y formado del borde, cincuenta segundos para regresar al molde 201 para recargar, por un total de 240 segundos. Para un ciclo de tiempo de vidrio de diez segundos, están en uso de una vez veinticuatro moldes, y la parte de procesamiento térmico, formado en caliente y enfriado, tomará 180 segundos. Para una separación molde a molde de cuatro metros, y de esta manera una velocidad de linea de 0.4 m/seg, la longitud de la linea formadora será de alrededor de setenta y dos metros.

Durante el desarrollo del proceso de volumen alto anterior, los reflectores de vidrio 1 pueden fabricarse fuera de linea a una velocidad más lenta desde las láminas de vidrio frías apiladas 200. Las etapas iniciales son diferentes, y requieren las láminas de vidrio frío 200 se manejen de forma segura y se trae al molde de asentamiento 201 sin ruptura. Las láminas frías 200 se escogen de una pila vertical con fijación de elevando al vacío de copa múltiple que sujeta el vidrio 200 en todos lados donde está plano con algunos mm y en estado de baja tensión. La lámina 200 se regresará entonces a horizontal, y agarra de las esquinas usando grapas de esquina 202 en el marco de manejo. La fijación de manejo al vacio se libera para descargar la lámina 200 y el vidrio se relaja ligeramente en su estado agarrado. El procedimiento de carga de lámina y las grapas de esquina no trasladadas 202 mantienen la tensión máxima debajo del limite de seguridad 3.5 MPa.

Las láminas de vidrio 200 que se cargan de esta manera en marcos de manejo se conllevarán a través de un túnel de precalentamiento convencional hasta una temperatura pico de aproximadamente 500°C. Desde ahí, la lámina de vidrio 200 que usa sus marcos de manejo se alinea con el molde de formado 201 como en la Figura 26 y el proceso continua como se describe previamente.

Aquellos expertos en la técnica, después de tener el beneficio de esta descripción, apreciarán que pueden hacerse modificaciones y cambios a las modalidades descritas en la presente. Los cambios pueden hacerse en las etapas del proceso de fabricación, pueden agregarse etapas adicionales, pueden sustituirse materiales diferentes, y usarse características equivalentes, todo sin salirse del alcance y espíritu de la invención. Esta descripción sólo ha establecido ciertas modalidades y ejemplos actualmente preferidos, y no se ha intentado hacer para describir cada variación y modalidad que se abarca dentro del alcance de la presente invención. El alcance de la invención por lo tanto se define por las reivindicaciones adjuntas a esto, y no se limita por los ejemplos específicos establecidos en la descripción anterior.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato concentrador solar, caracterizado porque comprende : una pluralidad de reflectores monolíticos en forma de plato co-axialmente alineados en una configuración soportada por un marco móvil, los reflectores monolíticos en forma de plato tienen un punto y se adaptan para concentrar la radicación solar, en donde una pluralidad de los reflectores monolíticos en forma de plato cada una tiene un convertidor colocado en el punto del reflector monolítico en forma de plato; un seguidor de dos ejes que soporta el marco móvil, el seguidor de dos ejes se adapta para apuntar el marco móvil en una dirección de tal manera que la configuración de reflectores monolíticos en forma de plato se coloca para recibir radiación solar; un dispositivo de control acoplado para el seguidor de dos ejes, el dispositivo de control se opera para mover el seguidor de dos ejes de manera que la configuración de los reflectores monolíticos en forma de plato continua recibiendo radiación solar conforme el sol se mueve ¡¾ través del cielo durante una porción sustancial de horas de luz en el día; y, en donde los convertidores se operan para generar energía eléctrica cuando la radiación solar se enfoca sobre los convertidores por un reflector monolítico en forma plato correspondiente.