Patentes
CAPTADOR ELECTROSOLAR POR EFECTO TERMOGALVANICO
Comenzamos el año incluyendo en nuestra sección de Patentes Verdes, la última invención de Juana María Aparicio Adarbe en el campo de la energía solar: Captador electrosolar por efecto termogalvánico.
El sector de la técnica en el que se enmarca el invento es el de la Energía y más concretamente en el de las Energías Renovables, así como en el subsector de la Energía Solar para Producción Eléctrica.
En la actualidad los generadores de electricidad por el efecto de la radiación solar son los denominados paneles fotovoltaicos, los cuales se basan en la
consecución de placas de efecto P-N mediante láminas de silicio (amorfo, policristalino o monocristalino), las cuales requieren de maquinaria muy compleja para su elaboración, con unos consumos de energía muy elevados en los procesos de fabricación.
Con la invención se pretende realizar un equipo que genere electricidad por efecto de la radiación solar, donde su fabricación no requiere de compleja maquinaria, no genera residuos tóxicos, todos sus materiales son reciclables y muy abundantes en el medio natural, sus consumos de producción son mínimos y sus beneficios notables.
Descripción de la invención
Se trata de un equipo de producción de energía eléctrica por la acción termogalvánica que provoca la radiación solar sobre un captador semiesférico el cual está compuesto de dentro hacia afuera por una lámina metálica seguida de otras constituidas por silicatos adheridos, y todo ello recubierto por su parte externa con aislamiento ignífugo.
Este captador semiesférico se encuentra ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
RECEPTOR SOLAR DE SERPENTIN PARA DISCO STIRLING
Comenzamos el año incluyendo en nuestra sección de Patentes Verdes, la última invención de ABENGOA SOLAR: Receptor solar de serpentín para disco Stirling y el método de fabricación.
La invención se encuadra dentro la tecnología de los colectores solares y más concretamente se centra en el diseño de receptores solares para disco Stirling.
Los sistemas disco Stirling son unidades de generación de electricidad que usan la radiación solar como fuente de energía. La capacidad de una sola unidad está entre 3 y 50 kWe. Los sistemas disco Stirling transforman con alta eficiencia la radiación solar concentrada en energía eléctrica.
Los componentes esenciales del sistema son:
• Concentrador solar parabólico.
• Sistema de seguimiento.
• Motor Stirling con generador eléctrico.
• Intercambiador de calor solar (receptor solar).
El modo de funcionamiento de un sistema de disco Stirling es el siguiente: el concentrador refleja la radiación solar hacia el receptor que está situado en el punto focal del concentrador. La radiación solar se absorbe en el receptor y este calienta el gas (helio o hidrógeno) del motor Stirling a temperaturas que rondan los 650ºC. Este calor se convierte en energía mecánica en el motor Stirling. Un generador eléctrico convierte esta energía mecánica en electricidad. Para conseguir que la radiación reflejada incida en el punto focal durante todo el día, un sistema de seguimiento solar mueve el concentrador continuamente para seguir la trayectoria del sol.
La tecnología de los receptores solares se desarrolla en función del tipo de proceso en el que se vaya a utilizar, es decir, el tipo de planta y el ciclo utilizado. La invención que se presenta se refiere a la planta de recepción solar con disco y el ciclo es el de Stirling. Por supuesto, es interesante conocer los antecedentes y desarrollos previos utilizados en aplicaciones solares. Las tecnologías utilizadas para plantas solares de receptores de torre suponen un referente de aplicación.
En particular, para el disco parabólico Stirling se utilizan dos tipologías de sistemas receptores:
• Sistemas receptores externos.
• Sistemas receptores de cavidad.
La invención tiene como objetivo proporcionar un receptor solar que, superando las deficiencias encontradas en los anteriores diseños:
- Aumente la resistencia a fatiga térmica
- Minimice las sombras entre tubos
- Que sea de tubos directamente iluminados, para simplificar el sistema evitando la inclusión de un fluido caloportador intermedio y de un intercambiador de calor adicional así como para flexibilizar el diseño óptico del
concentrador y que el motor pueda funcionar en otras posiciones que no sea de espaldas al sol
- No deje huecos entre los tubos al deformarse por dilataciones, escapándose la radiación solar concentrada por dichos huecos
- Fácilmente soldable
- Que reduzca las pérdidas de carga.
El nuevo diseño permite pues aumentar la eficiencia del disco y reducir los costes de fabricación y de operación y mantenimiento.
Además ofrece la posibilidad de:
- Refrigerar fácilmente ante sobretemperaturas (ventilador) ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
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FOTOBIORREACTOR PARA EL CULTIVO CONTINUO DE MICROALGAS
Hoy dentro de nuestra sección de Patentes Verdes os dejamos una nueva invención del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), relacionada con las energías renovables: Fotobiorreactor para el cultivo en continuo de microalgas y sistema modular que comprende dichos fotobiorreactores.
La invención se puede incluir en el campo de la acuicultura, en particular en el campo del cultivo de microalgas. El objeto de la invención se centra en un fotobiorreactor para el cultivo en continuo de microalgas, así como en un sistema modular que comprende dichos fotobiorreactores.
En los últimos años, se han hecho avances en el diseño conceptual de fotobiorreactores para el cultivo de microalgas, en general se considera que para llevar a cabo la producción masiva de microalgas es imprescindible seleccionar adecuadamente el diseño de reactor que se va a utilizar. Para ello se deben tener en cuenta una serie de parámetros función del microorganismo que se va a emplear, como condiciones óptimas de crecimiento y resistencia a variaciones ambientales, así como parámetros económicos, tales como valor del producto obtenido, capital inmovilizado necesario, costos de operación estimados, etc.
Las áreas de trabajo en este campo implican:
- Caracterización fluidodinámica y de transferencia de materia y energía.
- Cuantificación de los fenómenos de estrés a que se ven sometidas las células.
- Determinación de la disponibilidad de luz por las células individuales.
- Determinación y control de las variables de operación (pH, temperatura, CO2, O2 etc.)
- Productividad del sistema.
Estas áreas están interrelacionadas, así la caracterización fluidodinámica y transferencia de materia y energía influye y a la vez estará determinada por el estrés producido en las células o sus necesidades en cuanto a temperatura y también sobre las variables de operación a controlar como nivel y remoción de oxígeno, CO2 y control de pH, etc. Todo ello influye en la productividad del sistema. En general, en un mismo fotobiorreactor es posible establecer diferentes condiciones de mezclado para manipular el régimen de iluminación y así la tasa de fotosíntesis. Los sistemas basados en la aireación del cultivo con aire comprimido (airlift), se emplean comúnmente por su sencillez y porque pueden diseñarse para inducir un esfuerzo de corte pequeño que no cause daño mecánico a las células.
El problema técnico que se plantea trata de la necesidad de producción de microalgas con una relación producto/coste optimizada mediante el diseño de fotobiorreactores que permitan alcanzar alta productividad media sin forzar el cultivo, a unos costes moderados y con un grado de automatización y control elevado, de tal manera que se posibilite la optimización de una curva de crecimiento en unas condiciones, si bien no enteramente axénicas, al menos acotadas y fiables, además de escalabilidad.
Descripción de la invención
La invención resuelve el problema técnico planteado por medio de un fotobiorreactor modular para el cultivo en continuo de microalgas cuyo funcionamiento está basado en la conjunción de una columna de burbujeo y de un sistema de riego localizado. Por una parte, la columna se burbujeo se asimila en la invención a una planta receptora de medio de cultivo (riego y abonado) de un sistema de riego localizado y, por otra parte, por medio de la invención se adapta un sistema de riego por goteo a un cultivo acuícola, obteniéndose en un sistema de riego por inundación controlada dentro de una cámara de cultivo, dado que l microalga objeto del cultivo vive sumergida. Un posterior drenaje se identifica con la cosecha o recolección.
La invención resuelve el problema técnico de obtener cultivos de microalgas en un fotobiorreactor con productividad moderadamente alta y alta escalabilidad y sin necesidad de elevadas inversiones, debido a su facilidad de implantación a su bajo coste y su versatilidad, así como a su capacidad para reutilizar materias primas alternativas, en ocasiones obtenidas de la propia explotación, como son las cenizas de poda o salmueras de desaladora. Adicionalmente, el empleo del fotobiorreactor de la invención posibilita una rentabilidad elevada que permite alcanzar una relación producto/coste optimizada debido a que dicho biorreactor no ejercita elevados esfuerzos cortantes sobre las células del cultivo, requiere bajo mantenimiento y posee alto grado de automatización, permitiendo además una densidad de cultivo (litros/m2) igual o mayor que el sistema de estanques con una superficie de iluminación tres veces mayor.
Se aplica preferentemente a sistemas cerrados, puesto que permiten un mejor control de las condiciones de operación. Dentro de los sistemas cerrados, son aún más preferidos los de tipo de fotobiorreractor con forma de columna de burbujeo, de mezcla continua y de tipo modular, lo que permite el escalado por medio agrupación modular de fotobiorreactores.
Como se ha comentado anteriormente, la invención trata de un sistema modular de fotobiorreactores cerrados para el cultivo de microalgas en un medio de cultivo continuo. Los biorreactores se conectan entre sí en serie o en paralelo según módulos que, a su vez, se pueden agrupar en sectores, etc. de forma que cada unidad superior de agrupación a partir de un simple fotobiorreactor está controlada por un programador.
El circuito de aireación permite suministrar CO2 en el interior de la cámara de cultivo y retirar a su vez O2 de dicha cámara de cultivo. Dicho circuito de aireación comprende un compresor y un filtro, a través de los cuales el aire exterior se impulsa hacia el fondo de la cámara de cultivo y posteriormente hacia el exterior en forma de burbujas, con un caudal regulable en intensidad y en tamaño de burbujas, por medio del compresor y de unos difusores. La regulación del circuito de aireación es independiente del control establecido por el programador.
FUENTE | OEPM
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TORRE PARA PLANTA DE CONCENTRACION SOLAR CON REFRIGERACION DE TIRO NATURAL
Hoy en nuestra sección de Patentes verdes incluímos una nueva invención de la empresa ABENGOA SOLAR dentro del campo de la energía solar: Torre para planta de concentración solar con refrigeración de tiro natural.
La invención se refiere a plantas de concentración solar de tecnología de torre con sistema de tiro natural y separación física del evaporador y el sobrecalentador así como control dinámico adaptativo del campo de helióstatos, para producción de electricidad, producción de calor de proceso, producción de combustibles solares o aplicación a procesos termoquímica.
Dentro de los sistemas de alta concentración solar podemos distinguir los discos Stirling, los colectores cilindro-parabólicos y la tecnología que actualmente nos ocupa, tecnología de receptor central.
Los sistemas de receptor central están constituidos por un campo de helióstatos, siendo estos espejos de gran superficie (40-125 m2 por unidad) denominados helióstatos con seguimiento solar, que reflejan la radiación solar directa sobre uno o varios receptores centrales situados en la parte superior de una torre de gran altura. Estos receptores se encuentran habitualmente albergados en cavidades “escavadas” en la propia torre.
La radiación solar concentrada calienta en el receptor un fluido, cuya energía térmica puede después utilizarse para la generación de electricidad.
En los sistemas de receptor central la tecnología agua-vapor es actualmente la más habitual, empleándose tanto vapor saturado como sobrecalentado como fluido calo portador. Con el fin de reducir el autoconsumo eléctrico en las plantas térmicas convencionales se utiliza lo que se denomina torres de tiro natural o de tiro hiperbólico.
El flujo de aire a través de la torre de tiro natural se debe en su mayor parte a la diferencia de densidad entre el aire fresco de la entrada y el aire tibio de la salida eliminando con ello la necesidad de ventiladores mecánicos. Estas torres tienen bajos costos de mantenimiento y son muy indicadas para enfriar grandes caudales de agua.
Las torres de tiro natural han de ser altas y además, deben tener una sección transversal grande para facilitar el movimiento del aire ascendente.
Descripción de la invención
La invención que actualmente se plantea es la de una torre solar que se emplea como torre de refrigeración mediante tiro natural en una planta de concentración solar de energía solar termoeléctrica, en la que la que el elemento concentrador es un campo de helióstatos que concentran la radiación solar sobre varios receptores situados en la parte superior de dicha torre.
El vapor que de dichos receptores se extrae es conducido a una turbina para la producción de electricidad. Con el fin de facilitar además este efecto de tiro natural, la torre de la invención cuenta con un diseño de estructura hiperbólica y hueca de manera que se produzca por ella una corriente de aire de ascenso para enfriamiento del vapor por convección natural.
Empleando la torre solar como torre de refrigeración, se le da a esta doble función: la de albergar los receptores a la altura necesaria para la concentrar de radiación y la de utilizarla como torre de refrigeración. La torre de nuestro campo de helióstatos tiene la altura necesaria para poder concentrar la energía solar reflejada por el campo de helióstatos en un foco o punto de enfoque situado en lo alto de la misma, minimizando así las pérdidas por efecto coseno (ángulo que forma el rayo incidente con la normal al helióstato y que hace que éste no vea al sol en su totalidad).
Estamos hablando de alturas de torre superiores a 100m, siendo esta altura suficiente para facilitar el empleo de la torre para este efecto de tiro natural. Además ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
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ESTRUCTURA DE PANELES FOTOVOLTAICOS
Hoy en nuestra sección de Patentes verdes incluimos una nueva invención de la empresa Producciones Mitjavila, relacionada con la energía solar: Estructura de paneles fotovoltaicos.
La invención se refiere a una estructura de paneles fotovoltaicos para cubiertas con la que se garantiza una gran estanqueidad al agua.
Son conocidas las estructuras de paneles fotovoltaicos provistas de al menos dos paneles superiores fijados a cada lado de un primer perfil dispuesto en la dirección de máxima pendiente, y otros dos paneles inferiores fijados a cada lado de un segundo perfil dispuesto en la dirección de máxima pendiente, estando provistos los perfiles primero y segundo de sendas extensiones inferiores laterales que constituyen unos canales de recogida de agua.
Estas estructuras proporcionan una gran estanqueidad frente al agua de lluvia, concretamente mediante una eficaz canalización del agua de lluvia.
Partiendo de un concepto similar, esta invención aporta una solución alternativa en la que se emplean aún menos componentes y en el que el montaje se ve más simplificado.
Lo que se propone es una estructura de paneles fotovoltaicos que comprende al menos dos paneles superiores fijados a cada lado de un primer perfil dispuesto en la dirección de máxima pendiente y otros dos paneles inferiores fijados a cada lado de un segundo perfil dispuesto en la dirección de máxima pendiente, estando provistos los perfiles primero y segundo de sendas extensiones inferiores laterales que constituyen unos canales de recogida de agua, que se caracteriza por el hecho de que dicho segundo perfil sobresale posteriormente con respecto a los paneles inferiores, apoyándose el primer perfil sobre el segundo perfil y quedando parcialmente solapados los paneles superiores con los inferiores, de modo que se configura una estructura escalonada con canales de recogida de agua bajo las fijaciones laterales de los paneles con los perfiles.
Con esta estructura, los perfiles de máxima pendiente primero y segundo permiten canalizar el agua de forma estanca y ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
ELEMENTO AISLANTE PARA LOS RECEPTORES SOLARES
Agregamos una nueva invención de Abengoa Solar a nuestra sección de Patentes Verdes, relacionada con el campo de la energía solar : Elemento aislante del dispositivo de compensación de expansión y procedimiento de fabricación del mismo.
La invención describe un elemento aislante que permite disminuir las pérdidas térmicas en el dispositivo de compensación de expansión de los receptores solares en forma de tubo.
El principio general de la tecnología termosolar está basado en el concepto de la concentración de la radiación solar para producir generalmente vapor, que es utilizado posteriormente en plantas eléctricas convencionales.
Aumentar la captación de energía solar, que tiene una densidad relativamente baja, es uno de los mayores retos en el desarrollo de plantas termosolares.
Existen dos tipos de concentradores solares: concentradores lineales y concentradores puntuales. La concentración lineal es más fácil de instalar al tener menos grados de libertad, pero tiene un factor de concentración menor y por lo tanto puede alcanzar menores temperaturas que la tecnología de concentración puntual.
Es por eso que se trata de avanzar en el desarrollo de los tubos receptores usados en la concentración lineal, para tratar de aumentar la captación de energía solar y disminuir las pérdidas térmicas, de manera que el rendimiento global de la planta de concentración se vea incrementado.
En general, un tubo receptor consta de dos tubos concéntricos entre los cuales se genera vacío. El tubo interior o tubo absorbedor, por el que circula el fluido que se calienta, es metálico y el tubo exterior es de vidrio, habitualmente de borosilicato.
Entre ambos tubos se coloca el dispositivo compensador de expansión, de tal forma que permite el movimiento en sentido longitudinal de los tubos y garantiza el vacío, absorbiendo las tensiones que se crearían por la diferencia existente entre los coeficientes de dilatación del metal y del vidrio.
Pero este elemento necesita ser aislado por su extremo para evitar las pérdidas que se producirían por convección natural. Ese elemento aislante es el que desarrolla esta invención.
Con este sistema de aislamiento se ha comprobado que si se trata de introducir mejoras en el dispositivo de compensación de expansión que incrementen el rendimiento del colector solar, no existe ningún elemento que resuelva el tema de las pérdidas térmicas en los extremos del tubo.
Por todo ello, la invención tiene como objetivo proporcionar un elemento aislante que disminuya las perdidas térmicas en los extremos del tubo absorbedor para mejorar así la eficiencia del sistema.
Descripción de la invención
La invención consiste en una pieza que permite aislar y disminuir las pérdidas térmicas en el dispositivo de compensación de expansión, siguiendo los movimientos relativos que pueda haber entre el conjunto formado por el tubo de vidrio, anillo Kovar o elemento de transición vidrio metal, dispositivo compensador de expansión, vaso (final del tubo metálico absorbedor), tapa y el tubo absorbedor.
La pieza consiste en un elemento en forma de fuelle fabricado por hidroconformado que aloja en su parte interior un material aislante del tipo de lana de roca que copiará la geometría del dispositivo de compensación de expansión. De esta forma se genera una cámara de aire que permite disminuir las perdidas por los extremos de los tubos receptores.
El elemento aislante de la invención se puede situar de dos maneras: o bien envolviendo completamente el dispositivo compensador de expansión consiguiendo una mayor reducción de las pérdidas térmicas o bien llegando hasta la parte media del vaso (final del tubo absorbedor), solución que se adapta a los soportes comerciales actualmente existentes.
La selección de una geometría tipo fuelle nos permite tener un elemento que siga los movimientos relativos del dispositivo compensador de expansión sin introducir carga que, si bien no es un problema por los bajos valores de rigidez del dispositivo compensador de expansión, si lo sería si no permitiera los movimientos relativos entre el tubo de vidrio y el tubo absorbedor.
Este sistema, a diferencia del estado de la técnica conocido, disminuye drásticamente las pérdidas por convección
natural proporcionando un aislamiento total al extremo del tubo absorbedor, de tal forma que si se emplease este elemento aislante en los desarrollos de tubo actualmente existentes, se disminuirían las perdidas térmicas en un 0,02% por tubo y dado que una planta solar de 50 MWe cuenta con unos 90.000 tubos, la reducción de las perdidas térmicas en toda la planta sería elevadísima.
FUENTE | OEPM
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NUEVO SEGUIDOR SOLAR DE UN EJE
Hoy en nuestra sección de Patentes Verdes os queremos presentar una nueva invención en el campo de la energía solar de la empresa Mecanizados Solares, S.L: Nuevo seguidor solar de un eje.
El objeto de la invención está relacionado con los mecanismos móviles que incorporan paneles solares del tipo fotovoltaico o similares, y que son capaces de orientarse respecto del sol para mejorar el aprovechamiento de la incidencia de los rayos solares sobre la superficie de los paneles solares, proponiendo un aparato de este tipo con una realización que proporciona características constructivas y funcionales particularmente ventajosas.
Para la transformación de la energía solar en energías de consumo, se requiere una captación de las radiaciones solares, utilizándose para ello estructuras portantes de paneles formados por placas captadoras de las radiaciones solares.
De dichas estructuras portantes de los paneles solares existen soluciones fijas, en las que el panel solar se dispone de manera fija en una posición inclinada calculada para aprovechar en las mejores condiciones la incidencia del sol. Sin embargo, dado que la posición del sol es cambiante a lo largo del día y de distinta manera durante las diferentes épocas del año, dichas soluciones fijas tienen el inconveniente de que el aprovechamiento de la incidencia solar resulta deficiente.
Además, como la variación de la posición del sol es también distinta según las zonas geográficas, la posición de inclinación de los paneles solares debe ser distinta en función de la zona geográfica en la que se dispongan, requiriéndose estructuras portantes específicas para cada caso.
Para aprovechar de una manera más eficaz la energía solar, se han desarrollado estructuras móviles, mediante las cuales se soportan los paneles solares de una forma cambiante de posición siguiendo la posición del sol, utilizando medios de accionamiento automáticos programados de acuerdo con el movimiento del sol, de manera que los paneles solares se mantienen constantemente orientados hacia el sol, optimizando así la captación de las radiaciones solares. ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
