Energía solar
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 »
METODO DE DISTRIBUCION DE HELIOSTATOS EN PLANTA DE TORRE
Hoy dentro de nuestra sección de Patentes Verdes, os queremos presentar la última invención de Abengoa Solar: Método de distribución de heliostatos en planta de torre.
La invención se engloba dentro del sector de generación de energía eléctrica a partir de la radiación solar mediante una planta del tipo de receptor central de torre. El objeto de la invención consiste en conseguir un óptimo rendimiento de la planta termoeléctrica mediante la distribución selectiva de los heliostatos con respecto de la torre receptora.
Una planta solar termoeléctrica es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.
Constructivamente, es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de más de 300ºC, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se lleva a cabo por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina heliostato.
Una planta de torre también conocida como sistema de receptor central, está compuesta por un sistema concentrador o campo de heliostatos, que capta y concentra la componente directa de la radiación solar sobre un receptor, donde se produce la conversión de la energía radiante en energía térmica, que suele instalarse en la parte superior de una torre.
El fluido de trabajo puede ser, entre otros, aire, vapor de agua, sodio fundido o sales fundidas, según la tecnología escogida. En las de vapor de agua, este mueve directamente una turbina. En los otros, el fluido transporta el calor a un generador de vapor de agua, con el que se hace funcionar una turbina que mueve al generador eléctrico.
Todos estos tipos de plantas disponen de una configuración en la que los heliostatos están distribuidos en función
del tamaño y de la distancia a la torre, siguiendo ciertas disposiciones habitualmente radiales desde la torre y conocidas como “corn field” (“campo de maíz”) y “radial staggered” (“tres bolillos”). Dichas configuraciones tienen la desventaja de que se producen sombras y bloqueos entre los heliostatos vecinos y por lo tanto se necesita eliminar alguno de ellos con el fin de minimizar este efecto. Además este tipo de configuraciones cuentan con líneas de transición o zonas vacías de heliostatos que provocan un menor aprovechamiento del terreno.
El objeto de la invención es la aplicación de la disposición que presentan las hojas, tallos y semillas de las plantas a la distribución específica de los heliostatos en el campo solar. A dicha disposición se la denomina filotaxis y es característica de cada especie de planta. Su función es que dichas hojas, tallos y semillas estén expuestos al sol con el mínimo de interferencias posibles por parte de sus compañeras maximizando la captación de luz.
Esta distribución específica permite que los heliostatos puedan ser colocados de tal forma que se minimicen las pérdidas ópticas producidas por las sombras y bloqueos entre heliostatos vecinos, atenuación atmosférica y aumento de la interceptación provocado por las grandes distancias entre los heliostatos y la torre, optimizando así el aprovechamiento de la radiación solar al poder maximizar la densidad de heliostatos en el campo solar.
La sección áurea o “proporción divina” (empleada en el clasicismo griego) resulta de la división de una cantidad lineal (magnitud de distancia, duración, etc., abstraíbles mediante la longitud de un segmento) de manera que la relación entre la longitud total y la parte más larga sea idéntica a la que se da entre la parte más larga y la más corta. Resuelta la ecuación necesaria (a/b = b/(a+b)), el valor de la sección larga (sobre un segmento de longitud 1) es de 0.618 aproximadamente (en realidad es un número irracional), y la de la más corta sobre 0.382.
Este valor coincide con el límite al que tiende la relación entre dos términos consecutivos de la serie de Fibonacci. ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
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COLECTOR SOLAR CILINDRO-PARABOLICO CON RADIACION UNIFORMIZADA
Hoy en nuestra sección de Patentes Verdes, os queremos presentar una nueva invención de Francesc Martínez-Val Piera en el campo de la energía solar, nuevo Colector solar cilindro-parabólico con radiación uniformizada.
La invención se encuadra en el campo de la energía solar térmica, particularmente la que utiliza concentración de la radiación originaria para alcanzar alta temperatura en el bien útil, que generalmente se materializa en un fluido calorífero que transporta el calor solar absorbido hasta un ciclo termodinámico. Dentro de este campo se encuadra en los colectores cilindro-parabólicos, que concentran la radiación solar en un eje focal longitudinal en el cual se ubica un tubo absorbedor, por dentro del cual circula el fluido calorífero.
El tubo absorbedor está rodeado de una cubierta, así mismo cilíndrica, de vidrio o material resistente y transparente, que sirve para mantener vacío entre ambos tubos, con objeto de reducir las pérdidas por convección, y para evitar la agresión del aire sobre la pintura o adhesivo de alta absortividad y baja emisividad que recubre el tubo absorbedor.
Uno de los procedimientos que hoy día ya se instalan para conseguir altas temperaturas en un fluido calorífero, a partir de la radiación solar térmica, se basa en colectores cilindro-parabólicos que montan, en su eje focal parabólico, un tubo coaxial, o casi coaxial, con dicho eje focal del cilindro parabólico. Tal es el caso de la central solar térmica SEGS de California y de varios montajes existentes en la Plataforma Solar de Almería, así como en centrales en construcción en España.
Actualmente existen varios Colectores Cilindro-parabólicos (CCP) comercializados, que son los usados en las plantas y plataformas que se están construyendo, y entre los cuales se pueden citar, por ser Marcas Registradas muy recientes, los CCP SKAL-Eurotrough y SENERTRHOUGH.
Un problema de estos colectores es que la radiación solar concentrada incide sobre el tubo absorbedor por sólo una parte de su superficie, que en general no llega a cubrir 180º (grados sexagesimales) de los 360º que ocupa el perímetro circunferencial del tubo. Ello hace que la energía depositada por la radiación, por unidad de superficie del tubo, presente grandes variaciones, siendo muy alta en algo menos de la mitad de la superficie, y siendo nula en la cara no iluminada por la radiación (que podríamos denominar cara en sombra).
Esta enorme asimetría azimutal en la distribución de la deposición de calor en la superficie del tubo, provoca
gradientes circunferenciales de temperatura muy elevados, incluso en el caso de tener el material del tubo buena conductividad de calor.
Para eliminar este peligro de rotura del tubo absorbedor o de su cubierta de vidrio, se han de eliminar las tensiones mecánicas inducidas por los grandes gradientes existentes en el valor de la radiación incidente sobre las dos caras del tubo, la iluminada y la que queda en sombra; lo que exige uniformizar dicho valor de la radiación incidente. Para ello se propone esta invención.
Descripción de la invención
La invención consiste en la configuración de una geometría de tratamiento de la radiación solar en la que la reflexión de los rayos solares iniciales se fracciona en dos familias de trayectorias, impactando la primera de ellas directamente sobre el tubo absorbedor, e impactando la segunda familia también sobre el tubo, pero después de una reflexión adicional, que proyecta los rayos de esta segunda familia sobre la cara opuesta del tubo, respecto de la cara donde impactó la primera familia.
Para ello la invención consiste en configurar unos colectores con perfil cilindroparabólico con dos ramas parabólicas, ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
DISPOSITIVO DE FIJACION DE SOPORTES DE LAMINADOS FOTOVOLTAICOS
Hoy en nuestra sección de Patentes verdes, concretamente relacionada con la energía solar fotovoltaica, os queremos presentar la invención de Antonio Galán Martín: Dispositivo de fijación de soportes de laminados fotovoltaicos sobre cubiertas de edificios.
La invención se refiere a un dispositivo de fijación de soportes de laminados fotovoltaicos sobre cubiertas de edificios, siendo aplicable preferentemente en aquel tipo de laminados o paneles fotovoltaicos destinados a instalarse sobre cubiertas de edificios, preferentemente de chapa.
El objeto de la invención es conseguir una fijación de los soportes a la cubierta sin necesidad de tornillos ni elementos mecánicos que requieran taladrar la cubierta de chapa, como se requiere convencionalmente.
Los paneles o laminados fotovoltaicos están estructurados a base de una placa de vidrio que integra las células fotovoltaicas y sus complementos, configurando una placa de reducido espesor. Evidentemente, para conseguir un óptimo rendimiento de los laminados fotovoltaicos, éstos debe adoptar una posición inclinada, al objeto de que los rayos del sol incidan con la máxima perpendicularidad sobre la superficie del laminado. Para ello se utilizan normalmente medios de sujeción basados en una perfilería con dispositivos de fijación mecánica entre el laminado y soporte, y con medios de fijación de dicho soporte a la cubierta, pudiéndose citar como elementos mas comunes los clásicos tornillos que requieren la perforación de dicha cubierta, rompiendo la estanqueidad de la misma, por lo que es necesario proceder, tras la fijación, al sellado de dichos orificios con resinas u otros productos adecuados.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El dispositivo de fijación ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta, de manera que estando previsto para fijar los soportes de laminados fotovoltaicos sobre ...seguir leyendo este artículo sobre energía »
