ES2362912A1 - Concentrador solar por reflexión. - Google Patents
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Abstract
Concentrador solar por reflexión, del tipo de los que transmiten la radiación sobre un receptor (3) situado en su lado posterior, que comprende una pluralidad de espejos (2) alargados soportados mediante una estructura lateral (4), dichos espejos (2) dispuestos de forma espaciada a lo largo de la misma con sus superficies longitudinales enfrentadas, donde cada uno de los espejos (2) presenta un perfil transversal (2a) con un ángulo de inclinación {be}i predeterminado y comprende un eje longitudinal de rotación (5) configurado para variar dicho ángulo {beta}i, donde todos los ejes longitudinales de rotación (5) son paralelos y se encuentran configurados para recibir el movimiento de unos medios de seguimiento solar (6) gobernados por un único actuador (8) y proporcionar a todos los espejos (2) el mismo desplazamiento angular d{be}i para que focalicen la radiación sobre el receptor (3), manteniendo dicho receptor (3) y la estructura lateral (4) en posición estática.
Description
Concentrador solar por reflexión.
La presente invención se refiere a un
concentrador solar por reflexión para aprovechamiento energético de
la radiación solar, especialmente diseñado para facilitar su
integración arquitectónica tanto en fachadas como en cubiertas de
cualquier geometría.
En la actualidad los concentradores solares
prácticamente limitan su uso en instalaciones o superficies de
grandes dimensiones mediante el empleo de dispositivos de tamaño
considerable, como por ejemplo: sistemas de generador de torre
central, concentradores cilindro-parabólicos para
generación de potencia, concentradores
disco-parabólicos con motor Stirling o los grandes
seguidores en dos ejes que soportan lentes de Fresnel en combinación
con células fotovoltaicas multicapa con o sin concentrador
secundario, entre otros.
En efecto, la integración arquitectónica
requiere de sistemas de aprovechamiento energético de tamaños
reducidos, altamente fiables y compactos, que a su vez se integren
de forma natural en el edificio conservando su armonía. En este
sentido, los paneles fotovoltaicos planos de carácter estático han
sido uno de los sistemas más utilizados en este campo hasta el
momento, a pesar de su elevado coste.
En el ámbito de los concentradores para
integración arquitectónica, suelen emplearse concentradores
estáticos cuando se tienen ratios de concentración C inferiores a
2.5 soles y concentradores con seguimiento solar de un solo eje
hasta ratios de concentración C de 100 soles, límite a partir del
cual resulta conveniente el empleo de dos ejes de seguimiento que
implican un mayor coste y tamaño. Resulta de especial interés para
su aplicación arquitectónica la gama de concentradores con ratios de
concentración C entre 2.5 soles y 20 soles debido a su buena
relación coste-efectividad y adecuado tamaño de los
mismos, aspectos que resultan más favorables cuando éstos se acercan
al límite de 20 soles. Dentro del rango de concentraciones
mencionado, una de las configuraciones que ofrecen una mayor
versatilidad son los sistemas de Fresnel por reflexión, tipología a
la que pertenecen un gran número distinto de concentradores. Estos
sistemas utilizan espejos para dirigir la radiación solar hacia un
receptor o absorbedor que recibe y aprovecha dicha energía.
Un primer grupo dentro de estos sistemas son los
denominados CLFR, Compact Linear Fresnel Reflector, donde el
receptor se encuentra en posición estática, mientras que el
seguimiento lo realizan los espejos. Dicho receptor se encuentra
posicionado a una determinada distancia en el lado frontal del
concentrador, es decir la radiación incide sobre los espejos, se
refleja en los mismos y retrocede hacia el receptor. Este aspecto
dificulta notablemente su integración arquitectónica y limita la
misma exclusivamente a su empleo en cubiertas. En concreto, la
orientación exterior del receptor impide su aplicación en fachadas
tanto por los sobreesfuerzos causados sobre la estructura como por
cuestiones estéticas, además de que no facilita en modo alguno el
montaje de las instalaciones que aprovechan térmica o eléctricamente
la energía absorbida, las cuales quedarían suspendidas de la fachada
de un modo visible.
Un segundo grupo lo constituyen los denominados
SAC, Slat Array Concentrator, un ejemplo de los cuales se puede
apreciar en el documento US2002/0075579A1. En dicho documento se
puede apreciar un concentrador con unos espejos alargados cuyos
extremos longitudinales se soportan mediante una estructura lateral.
Estos espejos se disponen a cierta distancia entre ellos a lo largo
de dicha estructura con sus superficies longitudinales enfrentadas.
Cada uno de ellos presenta un perfil transversal con inclinación
predeterminada de modo que la radiación solar reflejada por todos
los espejos se focaliza sobre el receptor. A diferencia del grupo
comentado anteriormente, en este caso el receptor no se encuentra en
el lado frontal del concentrador sino en su lado posterior, a una
determinada distancia, de modo que la radiación incide sobre los
espejos, se refleja sobre los mismos y avanza hacia el receptor. En
concreto, el receptor es solidario a la estructura lateral que
soporta los espejos, la cual se prolonga mediante unos brazos
laterales que conectan con un eje general de rotación paralelo a los
espejos sobre el cual se encuentra dispuesto el receptor. El
seguimiento solar se lleva a cabo rotando dicho eje, lo que provoca
el giro de todo el concentrador. Este aspecto constituye una
limitación importante para su integración arquitectónica y hace
prácticamente inviable su aplicación en fachadas.
La presente invención consiste en un
concentrador solar por reflexión de tipo Fresnel especialmente
diseñado para facilitar su integración arquitectónica tanto en
fachadas como en cubiertas, gracias a una compacta configuración del
mismo, a una gran flexibilidad de montaje y disposición de sus
componentes principales y a un sencillo sistema de seguimiento solar
en un solo eje.
Para resolver los problemas expuestos
anteriormente, el concentrador solar por reflexión de la presente
invención es del tipo de los que transmiten la radiación sobre un
receptor de anchura d situado en el lado posterior (respecto
la posición del sol) del concentrador. En configuraciones verticales
se entiende como lado posterior del concentrador aquél que se
encuentra más cercano a la fachada o paramento vertical, mientras
que en configuraciones horizontales el lado posterior es aquél que
se encuentra por debajo del concentrador.
Dicho concentrador comprende una pluralidad de
espejos alargados cuyos extremos longitudinales se soportan mediante
una estructura lateral que puede adoptar cualquier tipo de
configuración, lineal, curvada o una combinación de ambas, capaz de
adaptarse a las exigencias arquitectónicas de cualquier tipo de
cubierta o fachada. Los espejos se disponen de forma espaciada con
una separación d_{m} entre ellos a lo largo de la
estructura lateral y con sus superficies longitudinales enfrentadas.
Preferentemente, toda la superficie longitudinal de los espejos es
reflectante, es decir, ambas caras del espejo permiten reflejar la
radiación. Si bien esta característica es recomendable, no siempre
es imprescindible, dado que algunas configuraciones del concentrador
de la presente invención pueden funcionar con espejos con una sola
cara reflectante. Cada uno de los espejos presenta un perfil
transversal de anchura l_{m} con un ángulo de inclinación
\beta_{i} predeterminado de modo que la radiación solar
reflejada por todos los espejos se focaliza sobre el receptor.
Preferentemente se emplean perfiles transversales planos, si bien
también pudieran utilizarse otras geometrías como por ejemplo
cóncavas, entre otras.
Cada uno de los espejos comprende un eje
longitudinal de rotación configurado para variar su ángulo de
inclinación \beta_{i}. Todos los ejes longitudinales de rotación
son paralelos entre ellos y se encuentran configurados para:
- -
- recibir el movimiento de unos medios de seguimiento solar gobernados por un único actuador; y
- -
- proporcionar a todos los espejos el mismo desplazamiento angular d\beta_{i} para que éstos focalicen la radiación sobre el receptor, manteniendo tanto dicho receptor como la estructura lateral en posición estática.
Preferentemente el receptor constituye un
elemento independiente respecto a la estructura lateral de soporte
de los espejos. Ello permite instalar el receptor directamente sobre
la fachada o la cubierta, junto a las instalaciones necesarias para
el aprovechamiento energético de la radiación solar, en la zona más
idónea tanto funcional como estética. No obstante, también se
contempla el caso de que el receptor y los espejos compartan la
misma estructura, al igual que las instalaciones de aprovechamiento
energético, dando lugar a una fachada o cubierta técnica
independiente de la fachada o cubierta del edificio.
Preferentemente los medios de seguimiento solar
comprenden uno o más elementos mecánicos de transmisión integrados
en la estructura lateral, tales como ejes de transmisión, vástagos,
barras o bielas, entre otros funcionalmente equivalentes. Estos
elementos reciben el movimiento del actuador, preferentemente
lineal, y lo transmiten de forma simultánea a cada uno de los ejes
longitudinales de rotación. Dichos medios de seguimiento solar
pueden recibir las señales de uno o más sensores lumínicos
instalados en la fachada o cubierta para llevar el seguimiento solar
de forma automática.
Atendiendo a las características geométricas de
los espejos y separación entre los mismos, la presente invención
contempla cuatro configuraciones preferentes, no limitativas de la
misma, que se relacionan mediante los siguientes sistemas de
configuración.
Sistema base (BS): la anchura l_{m} de
los espejos es constante y la separación entre espejos es igual a la
mitad de la anchura d del receptor.
Sistema con separación de espejos variable
(VPS): la anchura l_{m} de los espejos es constante,
mientras que la separación d_{m} entre espejos es variable
y se predetermina de modo que, ante una radiación solar con un
ángulo de incidencia \theta_{s} igual a 0º, toda la luz se
refleje sobre el receptor.
Sistema con anchura de espejos variable (VWS):
la separación d_{m} entre espejos es constante, mientras
que la anchura l_{m} de los espejos es variable y se
predetermina de modo que, ante una radiación solar con un ángulo de
incidencia \theta_{s} igual a 0º, toda la luz se refleje sobre
el receptor.
Sistema con anchura y separación de espejos
variable (VPWS): tanto la anchura l_{m} de los espejos como
la separación d_{m} entre ellos es variable y se
predeterminan individualmente para cada espejo para maximizar la
transmisión de luz al receptor.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con varias realizaciones
de la invención que se presentan como ejemplos no limitativos de la
misma.
La figura 1 es un primer ejemplo de montaje del
concentrador de la presente invención integrado de forma vertical en
una fachada.
La figura 2 es un segundo ejemplo de montaje del
concentrador de la presente invención integrado de forma horizontal
en una fachada.
La figura 3 es una representación esquemática
del perfil del concentrador según una configuración lineal del
mismo, mostrando los medios de seguimiento solar.
La figura 4 es una representación esquemática
del perfil del concentrador según una configuración curvada del
mismo, sin mostrar los medios de seguimiento solar.
La figura 5 es una representación esquemática de
los parámetros utilizados en el modelo matemático.
La figura 6 es una representación esquemática de
los efectos de sombreo y bloqueo.
Las figuras 7A(a) y 7B(a) son
representaciones esquemáticas del sistema base (BS).
Las figuras 7A(b) y 7B(b) son
representaciones esquemáticas del sistema con separación de espejos
variable (VPS).
Las figuras 7A(c) y 7B(c) son
representaciones esquemáticas del sistema con anchura de espejos
variable (VWS).
Las figuras 7A(d) y 7B(d) son
representaciones esquemáticas del sistema con anchura y separación
de espejos variable (VPWS).
La figura 8 es una gráfica de la eficiencia de
cada sistema en función del ángulo de incidencia \theta_{s}.
La figura 9 es un diagrama de puntos para los
espejos del sistema base optimizado (OBS) para un ángulo de
incidencia \theta_{s} igual a 40º.
La figura 10 es una gráfica de la eficiencia del
sistema base optimizado (OBS) en función de la posición de los
espejos y para diferentes ángulos de incidencia solar.
La figura 11 es una gráfica de la eficiencia de
cada uno de los espejos del sistema base optimizado (OBS) en función
del ángulo de incidencia solar.
La figura 12 muestra los patrones de potencia
recibida sobre el receptor para distintos ángulos de incidencia
\theta_{s}, de acuerdo al sistema base optimizado (OBS).
La figura 13a muestra una simulación de la
potencia recibida por el receptor por unidad de superficie para un
ángulo de incidencia solar de 0º, de acuerdo al sistema base
optimizado (OBS).
La figura 13b muestra una simulación de la
potencia recibida por el receptor por unidad de superficie para un
ángulo de incidencia solar de 45º, de acuerdo al sistema base
optimizado (OBS).
La figura 14 es una gráfica de la concentración
media y máxima del sistema base (BS) para diferentes ángulos de
incidencia solar.
La figura 1 muestra un primer ejemplo de montaje
del concentrador (1) integrado de forma vertical en una fachada.
Como se puede apreciar el concentrador (1) comprende una pluralidad
de espejos (2) alargados cuyos extremos longitudinales se soportan
mediante una estructura lateral (4). Dichos espejos (2) reflejan la
radiación solar sobre un receptor (3) situado en el lado posterior
del concentrador (1). Asimismo, el receptor (3) de este ejemplo se
encuentra instalado directamente sobre la fachada, constituyendo un
elemento independiente respecto a la estructura lateral (4). El
montaje del concentrador (1) de la presente invención presenta una
gran flexibilidad, con la finalidad de adaptarse fácilmente a todo
tipo de fachadas. En este sentido, para cubrir una determinada
fachada se pueden emplear uno o más concentradores (1), cuantos sean
necesarios, con su correspondiente receptor (3). Preferentemente,
siempre que sea posible y con la finalidad de aprovechar al máximo
las ventajas de la presente invención, todos ellos compartirán la
misma estructura lateral (4) y los mismos medios de seguimiento
solar (6), de forma que sean gobernados por el mismo actuador (8).
No obstante, dado la gran diversidad de formas que pueden adoptar
las fachadas, en muchas ocasiones resultará necesario disponer de
varios concentradores (1), cada uno de ellos con su correspondiente
estructura lateral (4) y con sus correspondientes medios de
seguimiento solar (6).
La figura 2 muestra un segundo ejemplo de
montaje del concentrador (1) integrado de forma horizontal en una
fachada. En esta ocasión se puede apreciar que uno o más
concentradores (1) se integran en la fachada a modo de parasol con
su correspondiente receptor (3) situado debajo del mismo.
La figura 3 muestra una representación
esquemática del perfil del concentrador (1) según una configuración
lineal del mismo, donde se pueden apreciar los medios de seguimiento
solar (6) y el perfil transversal (2a) de cada espejo (2). Como se
puede apreciar, cada uno de los espejos (2) comprende un eje
longitudinal de rotación (5) configurado para variar su ángulo de
inclinación \beta_{i}. Todos los ejes longitudinales de rotación
(5) son paralelos entre ellos, y particularmente en este ejemplo,
también son coplanares, lo que hace todavía más sencillo el sistema
de seguimiento solar. Dichos ejes longitudinales de rotación (5) se
encuentran configurados para:
- -
- recibir el movimiento de unos medios de seguimiento solar (6) gobernados por un único actuador (8); y
- -
- proporcionar a todos los espejos (2) el mismo desplazamiento angular d\beta_{i} para que éstos focalicen la radiación sobre el receptor (3), manteniendo tanto dicho receptor (3) como la estructura lateral (4) en posición estática.
Los medios de seguimiento solar (6) comprenden
elementos mecánicos de transmisión (7) integrados en la estructura
lateral (4) que reciben el movimiento del actuador (8), de tipo
lineal, y lo transmiten de forma simultánea a cada uno de los ejes
longitudinales de rotación (5).
La figura 4 muestra una representación
esquemática del perfil del concentrador (1) según una configuración
curvada del mismo, sin mostrar los medios de seguimiento solar
(6).
La figura 5 muestra una representación
esquemática de los parámetros utilizados en el modelo matemático. En
ella se puede apreciar que el concentrador (1) está formado por un
número de espejos (2) igual a N, donde el índice i
indica el número de espejo. Los espejos (2) se disponen de forma
espaciada con una separación d_{m} entre ellos y con sus
superficies longitudinales enfrentadas. El perfil transversal (2a)
de cada espejo (2) presenta una anchura l_{m} y un ángulo
de inclinación \beta_{i} predeterminado de modo que la radiación
solar reflejada por todos los espejos (2) se focaliza sobre el
receptor (3).
En los casos estudiados se ha considerado un
número de espejos N impar, por lo que existe un espejo
central con un índice i = 1 + (N-1)/2. Para
las configuraciones analizadas se establece el origen de coordenadas
O del sistema sobre el centro de rotación del espejo central.
Asimismo se establece que todos los ejes longitudinales de rotación
(5) son paralelos al eje Z y coplanares respecto al plano XZ. El
dispositivo receptor (3), de anchura d, se sitúa en un plano
paralelo al plano XZ a una distancia f del mismo.
Definiéndose el parámetro x_{i} como la posición del espejo
i-ésimo con respeto al eje de rotación del espejo central, se
obtiene que la posición angular del espejo (2) en referencia a su
eje longitudinal de rotación (5) es:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Sea \theta_{s} el ángulo de incidencia de la
radiación solar sobre el concentrador (1), el ángulo de inclinación
\beta_{i} que debe adoptar cada espejo (2) para que reflejar la
luz sobre el receptor (3) es:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Del análisis de la expresión anterior se
establece que el ángulo de inclinación \beta_{i} es directamente
proporcional al ángulo de incidencia \theta_{s} y que la
derivada parcial de dicha expresión respecto a \theta_{s} es
igual a 1/2. Ello representa que a partir de una posición inicial
establecida, los desplazamientos angulares d\beta_{i} de
seguimiento solar son idénticos para todos los espejos (2), lo que
permite el empleo de unos medios de seguimiento solar (6) gobernados
por un único actuador (8).
La figura 6 muestra los dos fenómenos que
producen una pérdida de eficiencia en el sistema: el sombreo y el
bloqueo. El sombreo se refiere a aquellos rayos que son
interceptados por la superficie de un espejo (2) anterior al
analizado, mientras que el bloqueo hace referencia a los rayos que
son interceptados por una superficie cualquiera después de
producirse la reflexión. En ella se puede ver un diagrama que
representa la posición de los puntos extremos de los espejos para
una configuración determinada. La posición del límite superior del
bloqueo (BL) y del límite inferior de sombreo (SL) han sido
calculadas para cada espejo (2) mediante un algoritmo geométrico en
el que se ha implementado la proyección e intersección de tres
líneas en el plano XY; posición del espejo, rayos incidentes
extremales y reflejo de los mismos.
Este estudio ha permitido determinar también el
tamaño y la posición de la mancha luminosa sobre el receptor (3).
Cada una de las bandas luminosas provenientes de cada espejo (2) ha
sido afectada por una intensidad (intensidad proyectada
I_{p}) dependiente del ángulo de incidencia \theta_{s}
y de los ángulos de inclinación \beta_{i} y posición de cada
espejo (2). Donde I_{d} es la irradiación directa normal y
\rho_{m} es la reflectividad especular del espejo (2). Siendo
dicha
expresión:
expresión:
\newpage
El perfil de irradiación producido sobre el
receptor (3) por cada espejo (2) se ha calculado mediante el
producto de convolución de la función anterior e I_{s}:
Donde I_{s}(x) es la intensidad
efectiva con la que el sol irradia al receptor (3):
Y \sigma_{op} es la desviación estándar que
representa el conjunto de errores a los cuales se encuentran sujetos
los concentradores en situación real; forma solar Gaussiana,
imperfecciones especulares, errores de posicionamiento y elevación
de los espejos, desplazamientos angulares del receptor y errores de
seguimiento solar. La expresión \sigma_{op} es:
La figura 7A(a) muestra una
representación esquemática del sistema base (BS). Como se puede
apreciar en esta configuración la anchura l_{m} de los
espejos (2) es constante y la separación entre espejos (2) es igual
a la mitad de la anchura d del receptor (3). En la figura
7B(a) se puede apreciar como varían los espejos (2) de esta
configuración a medida que se lleva a cabo el seguimiento solar.
La figura 7A(b) muestra una
representación esquemática del sistema con separación de espejos
variable (VPS). Como se puede apreciar en esta configuración la
anchura l_{m} de los espejos (2) es constante, mientras que
la separación d_{m} entre espejos (2) es variable y se
predetermina de modo que, ante una radiación solar con un ángulo de
incidencia \theta_{s} igual a 0º, toda la luz se refleje sobre
el receptor (3). Es decir, ningún rayo solar incidente provoca
sombra o pasa directamente entre los espejos (2) sin ser reflejado.
Ello significa que el límite de sombreo (SL) se encuentra
exactamente en el extremo inferior de cada espejo (2). En la figura
7B(b) se puede apreciar como varían los espejos (2) de esta
configuración a medida que se lleva a cabo el seguimiento solar.
La figura 7A(c) muestra una
representación esquemática del sistema con anchura de espejos
variable (VWS). Como se puede apreciar en esta configuración la
separación d_{m} entre espejos (2) es constante, mientras
que la anchura l_{m} de los espejos (2) es variable y se
predetermina de modo que, ante una radiación solar con un ángulo de
incidencia \theta_{s} igual a 0º, toda la luz se refleje sobre
el receptor (3). Es decir, ningún rayo solar incidente provoca
sombra o pasa directamente entre los espejos (2) sin ser reflejado.
En este caso, ello significa que el límite de bloqueo (BL) se
encuentra exactamente en el extremo superior de cada espejo (2). En
la figura 7B(c) se puede apreciar como varían los espejos (2)
de esta configuración a medida que se lleva a cabo el seguimiento
solar.
La figura 7A(d) muestra una
representación esquemática del sistema con anchura y separación de
espejos variable (VPWS). Como se puede apreciar en esta
configuración tanto la anchura l_{m} de los espejos (2)
como la separación d_{m} entre ellos es variable y se
predeterminan individualmente para cada espejo (2) para maximizar la
transmisión de luz al receptor (3). En la figura 7B(d) se
puede apreciar como varían los espejos (2) de esta configuración a
medida que se lleva a cabo el seguimiento solar.
La figura 8 muestra una gráfica de la eficiencia
de cada sistema en función del ángulo de incidencia \theta_{s}.
En concreto los sistemas OBS, OVPS y OVPWS corresponden
respectivamente a la optimización de los sistemas BS, VPS y VPWS,
mientras que el sistema VWS, por su baja eficiencia, se considera el
menos viable de todos y no ha sido optimizado.
Para realizar la optimización de estos sistemas
se ha definido una función objetivo que hace referencia a la
eficiencia global diaria \eta_{G}, considerándose el cociente
entre la energía solar captada Q_{R} por el receptor (3) a
lo largo de un día de insolación patrón y la energía que llega al
plano de apertura Q_{A} durante el mismo periodo de tiempo.
Se considera un día de insolación patrón de 6 horas, alrededor del
mediodía solar con una variación angular de incidencia de -45º hasta
45º y despreciando la radiación difusa y la radiación reflejada.
Esta eficiencia difiere de la eficiencia instantánea \eta que se
define como el cociente entre la potencia P_{R} recibida
por el receptor (3) y la potencia P_{A} que llega al plano
de apertura en un instante determinado.
\newpage
Asimismo, se ha incorporado dos nuevas variables
con el fin de clarificar en mayor medida las diferencias entre los
diferentes sistemas; la relación de espejo M_{r} y la
eficiencia de espejo \eta_{m}:
Donde L_{m} es la suma total de las
anchuras l_{m} de todos los espejos (2) y L_{c} es
la anchura de la apertura del concentrador (1). Mientras que
l_{e} es la anchura efectiva del espejo (2), que es la
distancia entre el punto extremo de bloqueo y de sombreo. Bajo estas
consideraciones se obtiene la siguiente tabla:
El sistema base optimizado (OBS) se ha obtenido
desplazando el centro de rotación de todos los espejos 14 cm en
sentido positivo del eje Y, según la figura 5, mientras que el
sistema con separación de espejos variable optimizado (OVPS) se ha
obtenido con un desplazamiento positivo del centro de rotación de
todos los espejos 24 cm en dicho eje. El sistema con anchura de
espejos variable (VPWS) optimizado se obtiene incrementando 4 veces
la anchura d del receptor (3).
La figura 9 muestra un diagrama de puntos para
los espejos del sistema base optimizado (OBS) para un ángulo de
incidencia \theta_{s} igual a 40º. El diagrama también muestra
los puntos donde impactan el último rayo no sombreado y donde emerge
el primer rayo bloqueado. Como se puede apreciar ninguno de los 6
primeros espejos transmite la radiación solar debido a los efectos
de sombreo y bloqueo. A partir del espejo número 13 se logra una
transmisión plena.
La figura 10 muestra una gráfica de la
eficiencia \eta_{m} del sistema base optimizado (OBS) en función
de la posición de los espejos (2) y para diferentes ángulos de
incidencia \theta_{s}.
La figura 11 muestra una gráfica de la
eficiencia \eta_{m} de cada uno de los espejos (2) del sistema
base optimizado (OBS) en función del ángulo de incidencia
\theta_{s}. Los espejos (2) se numeran de izquierda a derecha,
siendo el espejo número 11 el que ocupa la posición central.
La figura 12 muestra los patrones de potencia
recibida sobre el receptor (3) a lo largo de su anchura d
para distintos ángulos de incidencia \theta_{s}, en un
concentrador (1) de acuerdo al sistema base optimizado (OBS).
Las figuras 13a y 13b corresponden una
simulación informática de la potencia recibida por el receptor (3)
por unidad de superficie para un ángulo de incidencia \theta_{s}
de 0º y 45º respectivamente, de acuerdo al sistema base optimizado
(OBS). En ellas se puede apreciar el flujo de potencia recibido por
el receptor (3) a lo largo de su anchura d y de su altura
h.
La figura 14 es una gráfica de la concentración
media y máxima del sistema base (BS) para diferentes ángulos de
incidencia \theta_{s}.
Claims (6)
1. Concentrador solar por reflexión, del tipo de
los que transmiten la radiación sobre un receptor (3) de anchura
d situado en el lado posterior del concentrador (1), donde
dicho concentrador (1) comprende una pluralidad de espejos (2)
alargados cuyos extremos longitudinales se soportan mediante una
estructura lateral (4), dichos espejos (2) dispuestos de forma
espaciada con una separación d_{m} entre ellos a lo largo
de la estructura lateral (4) y con sus superficies longitudinales
enfrentadas, donde cada uno de los espejos (2) presenta un perfil
transversal (2a) de anchura l_{m} con un ángulo de
inclinación \beta_{i} predeterminado de modo que la radiación
solar reflejada por todos los espejos (2) se focaliza sobre el
receptor (3), dicho concentrador (1) caracterizado porque
cada uno de los espejos (2) comprende un eje longitudinal de
rotación (5) configurado para variar su ángulo de inclinación
\beta_{i}, donde todos los ejes longitudinales de rotación (5)
son paralelos entre ellos y se encuentran configurados para:
- -
- recibir el movimiento de unos medios de seguimiento solar (6) gobernados por un único actuador (8); y
- -
- proporcionar a todos los espejos (2) el mismo desplazamiento angular d\beta_{i} para que éstos focalicen la radiación sobre el receptor (3), manteniendo tanto dicho receptor (3) como la estructura lateral (4) en posición estática.
2. Concentrador solar por reflexión, según la
reivindicación 1 caracterizado porque la anchura
l_{m} de los espejos (2) es constante y la separación
d_{m} entre espejos (2) es igual a la mitad de la anchura
d del receptor (3).
3. Concentrador solar por reflexión, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 2
caracterizado porque los ejes longitudinales de rotación (5)
son coplanares.
4. Concentrador solar por reflexión, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3
caracterizado porque toda la superficie longitudinal de los
espejos (2) es reflectante.
5. Concentrador solar por reflexión, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4
caracterizado porque el receptor (3) constituye un elemento
independiente respecto a la estructura lateral (4) de soporte de los
espejos (2).
6. Concentrador solar por reflexión, según
cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 5
caracterizado porque los medios de seguimiento solar (6)
comprenden uno o más elementos mecánicos (7) de transmisión
integrados en la estructura lateral (4) que reciben el movimiento
del actuador (8) y lo transmiten de forma simultánea a cada uno de
los ejes longitudinales de rotación (5).
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| ES200931090A ES2362912B1 (es) | 2009-12-01 | 2009-12-01 | Concentrador solar por reflexión. |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017149382A1 (de) * | 2016-03-04 | 2017-09-08 | Hochschule Luzern | Gitterstruktur für photovoltaikmodul |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4220137A (en) * | 1978-09-18 | 1980-09-02 | Tesch Allen R | Solar energy collecting system |
| US20020139414A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-03 | Vasylyev Sergiy Victorovich | Non-imaging system for radiant energy flux transformation |
| US20070035864A1 (en) * | 2001-12-17 | 2007-02-15 | Vasylyev Sergiy V | Multistage system for radiant energy flux transformation |
-
2009
- 2009-12-01 ES ES200931090A patent/ES2362912B1/es active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4220137A (en) * | 1978-09-18 | 1980-09-02 | Tesch Allen R | Solar energy collecting system |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017149382A1 (de) * | 2016-03-04 | 2017-09-08 | Hochschule Luzern | Gitterstruktur für photovoltaikmodul |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2362912B1 (es) | 2012-05-28 |
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|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
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