ES2617569A2 - Dispositivo de calibración de helióstatos y método de calibración de helióstatos - Google Patents

Dispositivo de calibración de helióstatos y método de calibración de helióstatos Download PDF

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Abstract

Dispositivo de calibración de helióstatos y método de calibración de helióstatos. Se proporcionan un dispositivo de calibración de helióstatos y un método de calibración de helióstatos que pueden suprimir los aumentos de errores de control dependientes del cambio de tiempo y que pueden reducir la frecuencia de calibración. La presente invención está provista de: una unidad de adquisición de información de la posición inicial que adquiere información de la posición inicial de un helióstato; una unidad de cálculo del valor teórico que calcula a partir de la información de posición inicial del helióstato y de la información de posición del sol un valor teórico que se relaciona con la orientación del helióstato; una unidad de cálculo de la desviación que, utilizando como entrada un valor medido real para la orientación del helióstato, calcula la desviación entre el valor teórico y el valor real medido al menos dos veces al día; y una unidad de calibración de coordenadas que, cuando la desviación supera un valor umbral, calibra las coordenadas del helióstato de tal manera que la desviación se encuentra en o por debajo del valor umbral.

Description

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DISPOSITIVO DE CALIBRACION DE HELIOSTATOS Y METODO DE CALIBRACION DE HELIOSTATOS
Campo tecnico
La presente invention se refiere a un dispositivo de calibration y un metodo de calibracion para un heliostato utilizado en un sistema de recogida de ene^a termica solar de tipo torre.
Tecnica anterior
En general, un heliostato utilizado en un sistema de recogida de energia termica solar de tipo torre incluye un espejo reflectante que refleja la luz solar, un poste de soporte que soporta el espejo reflectante, y un dispositivo de accionamiento que inclina el espejo reflectante. Con el fin de concentrar la luz solar en un receptor instalado en la torre, la orientation (angulo acimutal y el angulo de elevation) del heliostato se ajusta basandose en una senal de control relacionada con el angulo de inclination del espejo reflectante.
Un principio basico para el control de la orientacion del heliostato se describira mediante el uso de las Figuras 10 y 11. La Figura 10 ilustra una relation entre el angulo acimutal, el angulo de elevacion, y un vector normal del espejo reflectante. Por lo general un heliostato tiene una configuration en la que al menos un angulo del angulo acimutal y del angulo de elevacion (en la mayoria de los casos, tanto el angulo acimutal como el angulo de elevacion) del vector normal del espejo reflectante se puede cambiar a cualquier angulo. Por lo tanto, como se ilustra en la Figura 10, si se conoce el vector normal del espejo reflectante, el angulo acimutal y el angulo de elevacion del heliostato para concentrar la luz solar sobre el receptor se pueden calcular. El vector normal del espejo reflectante se puede calcular basandose en la ley de reflexion si se conoce el vector de luz incidente y el vector de luz reflejada. En la description proporcionada a continuation, el angulo acimutal y el angulo de elevacion se pueden referir colectivamente como el "angulo controlado".
La Figura 11 ilustra un metodo de calculo para el vector de luz incidente y el vector de luz reflejada. En primer lugar, el angulo acimutal y el angulo de elevacion del sol se pueden calcular basandose en la information de longitud y latitud en una position donde se instala el heliostato y la informacion de fecha y hora en cualquier momento (en un periodo de tiempo en el que el heliostato se desea controlar). Por
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lo tanto, el vector de luz incidente se puede obtener mediante la conversion del angulo acimutal y del angulo de elevacion del sol en un vector. A continuation, las coordenadas tridimensionales de la position del heliostato (centro del espejo reflectante - punto de partida del vector normal del espejo) y las coordenadas tridimensionales de un punto objetico (por ejemplo, una superficie de reception de luz del receptor), que es una diana de la luz reflejada son previamente conocidas en una etapa donde el dispositivo esta reflejando un dibujo o en una etapa donde se instala el dispositivo. Por lo tanto, el vector de luz reflejada se puede calcular a partir de una relation de posicion entre estos conjuntos de coordenadas tridimensionales.
En lo sucesivo, el angulo controlado (angulo acimutal y angulo de elevacion) del heliostato calculado a partir del vector normal obtenido basandose en el vector de luz incidente y el vector de luz reflejada, es decir, el angulo controlado del heliostato calculado a partir del principio basico anterior, se refiere como "valor teorico". Por otro lado, se hara referencia al angulo controlado (angulo acimutal y angulo de elevacion) del heliostato cuando la luz reflejada se concentre realmente en el punto de detention como "valor medido".
La Figura 12 es un grafico que compara el valor medido y el valor teorico en funcion del tiempo. Tal como se entiende a partir de la Figura 12, una desviacion de, por ejemplo, +1,5° o menos se genera entre el valor medido y el valor teorico en un dia por un numero de diversos factores, tales como un error tras la fabrication del heliostato y un error en la posicion cuando se instala el heliostato. Si la desviacion se puede reducir a, por ejemplo, +0,2° o menos mediante la instalacion del heliostato con alta precision o mediante la medicion del error de instalacion, el heliostato, en teoria, puede irradiar la luz reflejada con la superficie de recepcion de luz del receptor en todo tiempo. Sin embargo, una solution que utiliza la precision de la instalacion del heliostato y similares para absorber la desviacion da como resultado un largo tiempo de construction y un enorme coste de construction y por lo tanto puede no ser una solucion realista.
Una tecnologia que reduce la desviacion mediante la realization de la calibration del heliostato despues de que se conoce instalacion (por ejemplo, hacer referencia a PTL 1). En PTL 1, la luz reflejada tras realizar la calibracion se concentra en una pluralidad de puntos objetivos tales como camaras dispuestas en un campo, y la posicion del heliostato a ajustar se estima a partir de la desviacion entre el valor medido y el valor teorico en ese momento. De acuerdo con PTL 1,
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debido a que no se requiere una instalacion de alta precision o medicion de error de instalacion, la duracion del tiempo de construction y los costes de construction se pueden reducir.
Lista de citas
Literatura de Patente
[PTL 1] Patente de Estados Unidos n.° 7.994.459 Sumario de la invention Problema tecnico
Sin embargo, en la tecnologia divulgada en PTL 1 (en adelante, referida como una tecnica del arte relacionado), solo la desviacion entre el valor medido y el valor teorico relacionados con un intervalo de tiempo de un dia en el que se realiza la calibration se pueden corregir. Esto se describira en detalle mediante el uso de la Figura 13. La Figura 13 es un diagrama que compara el valor medido, el valor teorico basandose en el principio basico anterior, y un valor teorico en un caso de realizar la calibracion utilizando la tecnica del arte relacionado. Como se ilustra en la Figura 13, si se utiliza la tecnica del arte relacionado, un valor de medicion L11 coincide bastante bien con un valor teorico L13 de la tecnica del arte relacionado en un intervalo de tiempo en el que se realiza la calibracion. Sin embargo, la desviacion entre el valor medido L11 y el valor teorico L13 de la tecnica del arte relacionado es grande en otros intervalos de tiempo, y una situation en la que la desviacion es mayor que la desviacion entre el valor medido L11 y un valor teorico L12 pueden ser resultado de acuerdo con un intervalo de tiempo. Como tal, en PTL 1, es dificil concentrar de forma fiable la luz reflejada desde el heliostato en el receptor durante un largo periodo de tiempo, lo que plantea el problema de que el numero de calibraciones aumenta a fin de concentrar de forma fiable la luz solar en el receptor.
La presente invencion esta concebida en vista del problema anterior, y un objeto de la misma es proporcionar un dispositivo de calibracion y un metodo de calibracion para un heliostato capaz de reducir el numero de calibraciones y concentrar la luz solar en un receptor durante un largo periodo de tiempo.
Solution al Problema
Con el fin de lograr el objeto anterior, de acuerdo con la presente invencion, un dispositivo de calibracion para un heliostato que refleja la luz solar hacia un receptor siguiendo el sol incluye una unidad de obtencion de information de la position inicial que obtiene informacion de la position inicial del heliostato, una
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unidad de calculo del valor teorico que calcula un valor teorico en relacion con la orientacion del heliostato a partir de la information de position inicial del heliostato y la informacion de posicion del sol, una unidad de calculo de la desviacion que obtiene un valor medido de la orientacion del heliostato como una entrada y calcula la desviacion entre el valor teorico y el valor medido al menos en dos momentos del dia, y una unidad de calibration de coordenadas que calibra, en un caso donde la desviacion supera un umbral, las coordenadas del heliostato con las coordenadas en las que la desviacion es inferior o igual al umbral.
Con el fin de lograr el objeto anterior, de acuerdo con la presente invention, un metodo de calibracion para un heliostato que refleja la luz solar hacia un receptor siguiendo el sol incluye una etapa de obtener informacion de la posicion inicial del heliostato, una etapa de calcular un valor teorico relacionado a la orientacion del heliostato a partir de la informacion de posicion inicial del heliostatos y la informacion de posicion del sol, una etapa de obtener un valor medido de la orientacion del heliostato como una entrada y calcular la desviacion entre el valor teorico y el valor medido al menos en dos momentos del dia, y una etapa de calibracion, en un caso donde la desviacion supera un umbral, de las coordenadas del heliostato con las coordenadas en las que la desviacion es inferior o igual al umbral.
Efectos ventajosos de la invencion
De acuerdo con la presente invencion, el numero de calibraciones se puede reducir, y la luz del sol se puede concentrar en un receptor durante un largo periodo de tiempo. Problemas, configuraciones y efectos distintos de los descritos anteriormente se haran evidentes a partir de una realization que se describe a continuation.
Breve description de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama de configuration de la totalidad de un sistema de recogida de energia termica solar de tipo torre al que se aplica la presente invencion.
La Figura 2 es un diagrama de bloques de un dispositivo de calibracion de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.
La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de calibracion de un heliostato.
La Figura 4 es un diagrama que ilustra los detalles de la Etapa S1 a la Etapa S3 de la Figura 3. En la Figura 4, a la izquierda, se representa junto los cuatro
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puntos cardinales, una vista superior del sistema de recogida de ene^a termica solar tipo torre.
La Figura 5 es un diagrama que ilustra los detalles de la Etapa S1 a la Etapa S3 de la Figura 3.
La Figura 6 es un diagrama que ilustra los detalles de la Etapa S4 de la Figura 3.
La Figura 7 es un diagrama que ilustra los detalles de la Etapa S6 a la Etapa S8 de la Figura 3.
La Figura 8 es un diagrama que ilustra un efecto en un caso de realizar la calibration de acuerdo con la presente invention en comparacion con un estado inicial.
La Figura 9 es un diagrama que ilustra los detalles de la Etapa S9 de la Figura 3.
La Figura 10 es un diagrama que ilustra un principio basico para controlar el angulo acimutal y el angulo de elevation del heliostato.
La Figura 11 es un diagrama que ilustra un principio basico para controlar el angulo acimutal y el angulo de elevacion del heliostato.
La Figura 12 es un diagrama que ilustra una relation entre un valor teorico y un valor medido del heliostato.
La Figura 13 es un diagrama que ilustra cambios en el angulo acimutal y el angulo de elevacion del heliostato en un caso de realizar la calibracion de acuerdo con una tecnica del arte relacionado.
La Figura 14 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento cuando el heliostato se calibra con separation entre el angulo acimutal y el angulo de elevacion.
Description de las realizaciones
En lo sucesivo, una realization de la presente invencion se describira mediante el uso de los dibujos. La Figura 1 es un diagrama de configuration de la totalidad de un sistema de recogida de energia termica solar de tipo torre al que se aplica un dispositivo de calibracion de un heliostato de acuerdo con la realizacion de la presente invencion, y la Figura 2 es un diagrama de bloques del dispositivo de calibracion de un heliostato de acuerdo con la realizacion de la presente invencion.
Como se ilustra en la Figura 1, un sistema de recogida de energia termica solar de tipo torre (1) tiene una configuracion que refleja la luz incidente (5) que incide de un sol (4) como la luz reflejada (8) utilizando un espejo reflectante (7)
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instalado en un heliostato (6) que sigue el sol (4) y concentra la luz reflejada (8) en una superficie de recepcion de luz de un receptor (10) instalado en una porcion superior de una torre (9). Si bien el sistema de recogida de energia termica solar de tipo torre en la presente realization es un denominado sistema orientado al sur en el que el heliostato (6) se dispone en el lado sur del receptor (10) (vease Figura 4), la presente invention no se limita a este sistema.
El heliostato (6) se configura a partir de un poste de soporte (11) que se instala de manera fija en el suelo, el espejo reflectante (7) que se dispone para inclinarse libremente por encima del poste de soporte (11), y un dispositivo de accionamiento (13) que ajusta el angulo de inclination (orientation) del espejo reflectante (7) basandose en una senal de control (12). Un dispositivo de control (dispositivo de calibration) (2) del heliostato (6) calibra las coordenadas tridimensionales del heliostato (6) mediante la realizacion de un calculo que se describe mas adelante basandose en la information de imagen, la information de intensidad de la luz y la informacion de temperatura de un dispositivo de observation (15) del receptor que observa el receptor (10) y funciona como un terminal de salida de informacion de punto de detention (30) y basandose en una instruction de informacion geometrica, una instruction de calibracion e informacion de instruccion de irradiation de un terminal de salida de informacion de instruccion (35). El dispositivo de control (2) emite la senal de control (12) que es una instruccion de accionamiento al dispositivo de accionamiento (13) del heliostato (6). El dispositivo de accionamiento (13) controla el angulo acimutal y el angulo de elevation del espejo reflectante (7) basandose en la senal de control (12).
Como se ilustra en la Figura 2, el dispositivo de control (2) se configura para incluir principalmente una unidad de determination de informacion de instruccion (41), una unidad de almacenamiento de informacion de position (42), una unidad de calculo de valor de instruccion (43), una unidad de detection de irradiacion automatica (44), una unidad de almacenamiento de informacion de irradiacion (45), una unidad de ajuste de informacion de posicion (46), una unidad de creation de funcion de correction de tiempo (47), y una unidad de almacenamiento de funcion de correccion de tiempo (48). Cada funcion de una unidad de obtencion de informacion de posicion inicial, una unidad de calculo del valor teorico, una unidad de calculo de la desviacion, y una unidad de calibracion de coordenadas de la presente invencion se realiza por una CPU, no representada, del dispositivo de control (2).
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La unidad de determination de information de instruction (41) obtiene la instruction de informacion geometrica (heliostato diana, informacion de position de instalacion, e informacion de longitud y latitud), la instruccion de calibration (heliostato diana, numero de mediciones), y la informacion de instrucciones de irradiation (heliostato diana, informacion de fecha y hora de irradiation) desde el terminal de salida de informacion de instruccion (35) como una entrada y emite la informacion de fecha y hora de instruccion de irradiacion a la unidad de calculo del valor de instruccion (43), emite la instruccion de calibracion a la unidad de detection de irradiacion automatica (44), y almacena informacion de la posicion de instalacion y la informacion de longitud y latitud en la unidad de almacenamiento de informacion de posicion (42).
La unidad de deteccion de irradiacion automatica (44) emite la informacion de posicion (valor de instruccion) del heliostato despues de la calibracion al dispositivo de accionamiento (13) basandose en la informacion de imagen, la informacion de intensidad de luz, y la entrada de informacion de temperatura desde el terminal de salida de informacion del punto de detention (30) y la entrada de la instruccion de calibracion de la unidad de determinacion de informacion de instruccion (41).
La unidad de deteccion de irradiacion automatica (44) almacena la informacion de fecha y hora y la informacion del valor de instruccion en la unidad de almacenamiento de informacion de irradiacion (45). La unidad de ajuste de informacion de posicion (46) lee la informacion de fecha y hora y la informacion del valor de instruccion almacenada en la unidad de almacenamiento de informacion de irradiacion (45) basandose en la salida de la unidad de deteccion de irradiacion automatica (44) e instruye a la unidad de creation de funcion de correction de tiempo (47) a crear una funcion de correccion de tiempo. En este punto, los datos se leen y escriben, diversos calculos, y similares se realizan entre la unidad de ajuste de informacion de posicion (46) y la unidad de almacenamiento de informacion de posicion (42).
La unidad de creacion de funcion de correccion de tiempo (47) crea la funcion de correccion de tiempo utilizando una funcion de correccion de error descrita mas adelante y almacena la funcion de correccion de tiempo en la unidad de almacenamiento de funcion de correccion de tiempo (48). La unidad de calculo del valor de instruccion de (43) calcula el valor de instruccion del angulo controlado del heliostato (6) basandose en la informacion de fecha y hora de la instruccion de
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irradiacion de la unidad de information de determination de instruction (41), la information de position de instalacion y la informacion de longitud y latitud almacenada en la unidad de posicion de almacenamiento de informacion (42), y la funcion de correction de tiempo almacenada en la unidad de almacenamiento de la funcion de correccion de tiempo (48) y emite el valor de instruccion al dispositivo de accionamiento (13) del heliostato (6).
A continuation, se describiran los detalles de calibration realizados por el dispositivo de control (2). La Figura 3 es un diagrama de flujo que ilustra los detalles de un procedimiento de calibracion realizado por el dispositivo de control (2). El siguiente proceso se realiza un numero de veces correspondientes al numero de heliostatos (6).
En primer lugar, el dispositivo de control (2) obtiene los parametros del heliostato (6) en la Etapa S1. En concreto, el dispositivo de control (2) obtiene informacion de longitud y latitud del heliostato (6) y las coordenadas tridimensionales (Xp, Yp, Zp) de una posicion de ajuste inicial Pint del heliostato (6) con las coordenadas tridimensionales del punto de detention que es la diana de la luz reflejada del heliostato (6) como el origen. La informacion obtenida en la Etapa S1 son datos en un diseno. El punto de detencion puede no establecerse necesariamente como el origen si el vector de luz reflejada se puede calcular.
A continuacion, el dispositivo de control (2) calcula un valor teorico, basandose en Pint y el valor medido del angulo controlado del heliostato (6) en un tiempo t y realiza un proceso de calculo de la desviacion entre el valor medido y el valor teorico (Etapa S2) un numero de veces de manera que el tiempo t se establece (Etapa S3). Los procesos de la Etapa S2 y Etapa S3 se describiran en detalle mediante el uso de las Figuras 4 y 5. Cuando se realiza la calibracion del de heliostato (6), un momento ts de paso por la lmea de meridiano del heliostato (6) se establece en el momento en el que el angulo acimutal formado por el espejo reflectante (7) del heliostato (6), un punto de detencion (18), y el sol (4), a la fecha y hora de calibracion es igual a 0°.
Teniendo en cuenta que la duration de tiempo desde el amanecer hasta ts es un tiempo TF y la duracion de tiempo desde ts hasta el atardecer es un tiempo TL, un valor medido Dam,t y un valor teorico DintAi,t de un angulo acimutal DA del heliostato (6) que concentra luz en el punto de detencion (18) y una desviacion del angulo acimutal dpDA,t se calculan al menos en dos o mas momentos a lo largo de un dia y de manera deseable en cada tiempo de uno o mas momentos en cada uno
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del tiempo tF y el tiempo tL como se ilustra en la Figura 5. Del mismo modo, un valor medido DEm,t y un valor teorico DintEi,t de un angulo de elevacion DE del heliostato (6) que concentra luz en el punto de detention (18) y una desviacion del angulo de elevacion dpDE,t se calculan. En un caso, por ejemplo, donde un momento se encuentra en cada uno del tiempo tF y el tiempo tL (dos momentos en total), el numero ajustes en la Etapa S3 es dos, y el dispositivo de control (2) realiza el proceso de la Etapa S2 dos veces.
La razon por que la desviacion se calcula de manera deseable a partir del valor medido y del valor teorico en uno o mas momentos antes y despues del momento ts de paso por la lmea de meridiano es que la desviacion entre el valor medido y el valor teorico antes del momento ts de paso por la lmea de meridiano se invierte despues del momento ts de paso por la lmea de meridiano. Es decir, debido a que las desviaciones entre los valores medidos y los valores teoricos del angulo acimutal y del angulo de elevacion antes del momento ts se invierten despues del momento ts como se ilustra en la Figura 12, realizando la calibration del heliostato (6) mediante la obtencion de la desviacion entre el valor medido y el valor teorico antes y despues del momento ts de paso por la lmea de meridiano permite que la luz reflejada del heliostato (6) se concentre en la superficie de reception de luz del receptor (10) que recibe, que es el punto de detencion, durante un periodo de tiempo mas largo. Las Figuras 12A y 12C muestran sendos graficos en donde el eje de ordenadas representa, respectivamente, los distintos valores del angulo acimutal y del angulo de elevacion (en grados sexagesimales); el eje de abscisas representa los distintos instantes de tiempo; en estos graficos se representa una curva L8, correspondiente al valor medido, y otra curva, L9, correspondiente al valor teorico; el punto de intersection de ambas curvas L8 y L9 corresponde al instante ts. Las Figuras 12B y 12D muestran sendos graficos en donde el eje de ordenadas representa los valores de desviacion de angulo (en grados sexagesimales) entre valor medido y valor teorico, y el eje de abscisas representa los distintos instantes de tiempo; la curva L10 representa la desviacion entre valor medido y valor teorico, donde puede observarse que dicha desviacion es cero en el instante ts. La Figura 13 muestra unas graficas, analogas a las de la Figura 12, en donde ademas de una curva L11 correspondiente al valor medido y una curva L12 correspondiente al valor teorico, se ha representado otra curva L13 correspondiente a los valores obtenidos de acuerdo con la tecnica del arte relacionado; asimismo, se resalta un intervalo de tiempo, At, despues de la calibracion. En las graficas inferiores de la Figura 13 se
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representan las curvas L14 de desviacion entre valor medido y valor teorico y L15 de desviacion entre valor medido y el valor segun la tecnica del arte relacionado.
A continuation, el dispositivo de control (2) determina si cada desviacion del angulo acimutal DA y del angulo de elevation DE del heliostato (6) es inferior o igual a un umbral en la Etapa S4. Espedficamente, como se ilustra en la Figura 6, un valor maximo dpDAmax y un valor mmimo dpDAmin de la desviacion del angulo acimutal dpDA,t y un valor maximo dpDEmax y un valor mmimo dpDEmin de la desviacion del angulo de elevacion dpDE,t se restan, y se realiza una determination de si las diferencias (dpDAmax - dpDAmin) y (dpDEmax - dpDEmin) son inferiores o iguales a un umbral previamente establecido. Si las diferencias son inferiores o iguales al umbral (Si en S4), el dispositivo de control (2) almacena Pint (Xp, Yp, Zp) en una memoria (Etapa S5) y termina calculo.
Mientras tanto, se realiza una transition al proceso de S6 y los procesos posteriores en un caso donde las diferencias exceden el umbral. Un metodo de estimation de la position del heliostato (6), aunque hay varios metodos, por ejemplo, obtiene una constante de ancho de paso (cambio) a como entrada, prepara seis parametros de (Xp + a, Yp, Zp), (Xp - a, Yp, Zp), (Xp, Yp + a, Zp), (Xp, Yp - a, Zp), (Xp, Yp, Zp + a), y (Xp, Yp, Zp + a) que incluyen la constante de ancho de paso, y obtiene el Pint (Xp, Yp, Zp) para el que la diferencia (dpDAmax - dpDAmin) y la diferencia (dpDEmax - dpDEmin) son inferiores o iguales al umbral y son el mmimo del valor teorico calculado basandose en el valor medido y los seis parametros (Etapa S6 a Etapa S8).
Los procesos de la Etapa S6 a la Etapa S8 se ilustran en la Figura 7. Como se comprendera a partir de Figura 7, si se cambia la information de posicion (Xp, Yp, Zp) del heliostato (6), el valor teorico cambia en consecuencia (cambia el grafico del valor teorico en un dia). Nuevas coordenadas del heliostato (6) se calibran con las coordenadas (Xp, Yp, Zp) del heliostato (6) donde el valor teorico coincide con el valor medido tambien en el grafico, y las coordenadas (Xp, Yp, Zp) se utilizan para controlar heliostato (6). Las coordenadas iniciales del heliostato (6) se calibran con las coordenadas (x2, y2, z2) en el ejemplo de la Figura 7. La grafica superior de la Figura 7 representa en el eje de ordenadas los diferentes valores del angulo controlado (en grados sexagesimales) y en el eje de abscisas los diferentes instantes en el tiempo; se representan cuatro curvas, en donde L1 representa el valor medido del angulo; L2 representa el valor teorico respecto a la informacion de posicion predeterminada; y L3 y L4 representan diferentes valores teoricos respecto
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a la information de position asumida. Por su parte, la grafica inferior de la Figura 7 representa en el eje de ordenadas la desviacion respecto al valor medido (en grados sexagesimales) y en el eje de abscisas los diferentes instantes de tiempo; se representan tres curvas, en donde L5 representa la desviacion respecto a la informacion de posicion, y; L6 y L7 representan diferentes desviaciones respecto a la informacion de posicion asumida; en esta grafica inferior de la Figura 7 se observa que el valor teorico basado en informacion de posicion asumida (x2, y2, z2) coincide con el valor teorico con una pequena desviacion, d.
La Figura 8 ilustra una comparacion entre las diferencias (dpDAmax - dpDAmin) y (dpDEmax - dpDEmin) calculadas basandose en la posicion de ajuste inicial del heliostato (6) y las diferencias (dpDAmax - dpDAmin) y (dpDEmax - dpDEmin) despues de que se realizan los procesos de la Etapa S6 a la Etapa S8. Como se ilustra en la Figura 8, la amplitud de la desviacion en caso de cambiar la posicion del heliostato (6) mediante la realization de los procesos de la Etapa S6 a la Etapa S8 se entiende que es mas pequena que la amplitud de la desviacion basada en la posicion inicial en un dia. Esto significa que el error en el control del heliostato (6) debido al cambio temporal se reduce mediante la realizacion de calibration de acuerdo con la presente invention.
A continuation, el dispositivo de control (2), en S9, almacena Pint (Xp, Yp, Zp) con la que las diferencias mencionadas anteriormente son las mmimas en la memoria y crea la funcion de correction de error con el fin de corregir la desviacion restante. La Figura 9 es un diagrama que ilustra la funcion de correccion de error creada en S9. Se sabe que el error en el angulo controlado del heliostato (6) se genera simetricamente cerca del momento en que el sol pasa por la lmea de meridiano. Por lo tanto, se crea la funcion de correccion de errores para coincidir correctamente con respecto al error tambien. Por ejemplo, una funcion sigmoidea que cambia alrededor de la lmea de meridiano y cambia en el valor maximo y en el valor mmimo del error restante se considera. La funcion sigmoidea es una funcion que se puede crear si dos puntos se fijan en un dia, a diferencia de un polinomio. Por lo tanto, la desviacion se puede corregir mediante la realizacion de la medicion del valor medido al menos dos veces.
Tal y como ya se ha comentado, la Figura 10 ilustra una relation entre el angulo acimutal, el angulo de elevation, y un vector normal del espejo reflectante. En esta Figura 10, se representa en la parte superior izquierda y a modo esquematico, una vista superior del heliostato (6), en donde puede apreciarse el
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vector normal, n, del espejo reflectante (7), y el rango de variation del control del angulo acimutal, Caz; en la parte inferior izquierda de la Figura 10, se representa a modo esquematico una vista lateral del heliostato (6), con el rango de variacion del control del angulo de elevation, Celev; por ultimo, en la parte derecha de la Figura 10 se representa el espejo reflectante (7), con el vector de luz incidente (5), y el vector de luz reflejada (8), inclinados respectivamente un angulo 0 con respecto al vector normal, n, del espejo reflectante (7).
Como tambien se ha comentado anteriormente, la Figura 11 sirve de base para describir un metodo de calculo, mediante angulo controlado, del vector de luz incidente (5) y del vector de luz reflejada (8), asi como del vector normal, n, del espejo reflectante (7). En primer lugar, el angulo acimutal y el angulo de elevacion del sol (4) se pueden calcular basandose en la information de longitud y latitud en una position donde se instala el heliostato (6) y la informacion de fecha y hora en cualquier momento (en un periodo de tiempo en el que el heliostato se desea controlar). Por lo tanto, el vector de luz incidente (5) se puede obtener mediante la conversion del angulo acimutal y del angulo de elevacion del sol (4) en un vector. A continuation, las coordenadas tridimensionales (Xp, Yp, Zp) de la posicion del heliostato (6) (centro del espejo reflectante 7 - punto de partida del vector normal, n, del espejo) y las coordenadas tridimensionales ((a, b, c) u origen (0, 0, 0)) de un punto objetivo (10) (por ejemplo, una superficie de reception de luz del receptor), que es una diana de la luz reflejada son previamente conocidas en una etapa donde el dispositivo esta reflejando un dibujo o en una etapa donde se instala el dispositivo. Por lo tanto, el vector de luz reflejada (8) se puede calcular a partir de una relation de posicion entre estos conjuntos de coordenadas tridimensionales.
Como se ha descrito hasta ahora, la informacion de posicion del heliostato (6) con la que la desviacion entre el valor medido y el valor teorico es inferior o igual al umbral al menos en dos o mas momentos se puede almacenar mediante la realization de la calibration en la presente realization. Por lo tanto, el error en el control del heliostato (6) se puede reducir, y la luz solar se puede concentrar en la superficie de recepcion de luz del receptor (10) durante un largo periodo de tiempo. Es decir, una vez que se realiza la calibracion, es poco probable que la luz solar se desplace desde el receptor (10) durante un largo periodo de tiempo. Si la es poco probable que la luz solar se desplace del receptor (10), el numero de calibraciones se puede reducir. Por lo tanto, el esfuerzo de calibracion se puede disminuir de manera significativa.
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La presente invention no se limita a la realization anterior e incluye diversos ejemplos de modification. Por ejemplo, la realizacion anterior se describe en detalle con el fin de describir la presente invencion en una forma facilmente comprensible, y la presente invencion no se limita necesariamente a una realizacion que incluya todas las configuraciones descritas. Cada una de las configuraciones, funciones, unidades de procesamiento, medios de procesamiento y similares descritos anteriormente pueden realizarse, parcial o totalmente, con un hardware y, por ejemplo, se pueden disenar mediante el uso de un circuito integrado. Cada una de las configuraciones, funciones, y similares descrita anteriormente se pueden realizar mediante software, de tal manera que un procesador interpreta y ejecuta programas realizando cada funcion. La information concerniente a los programas, tablas, archivos y similares que realizan cada funcion se puede almacenar en un dispositivo de almacenamiento tal como una memoria, un disco duro o un disco SSD o en un medio de grabacion tal como una tarjeta IC, una tarjeta SD, o un DVD.
El dispositivo de calibration de acuerdo con la presente invencion se puede aplicar a diversos sistemas de recogida de energia termica solar tal como uno de tipo Fresnel, ademas del sistema de recogida de energia termica solar de tipo torre.
El dispositivo de control (2) de acuerdo con la realizacion de la presente invencion puede realizar la calibracion con la separation entre el angulo acimutal y el angulo de elevation del heliostato (6) como se ilustra en la Figura 14 en lugar del procedimiento de calibracion que se ilustra en la Figura 3. Es decir, como se ilustra en la Figura 14, el dispositivo de control (2) crea la informacion de position y la funcion sigmoidea relacionada con el angulo acimutal del heliostato (6) en S101 a S109 y crea la informacion de posicion y la funcion sigmoidea relacionada con el angulo de elevacion del heliostato (6) en S111 a S119. El mismo efecto que la realizacion anterior se puede lograr de esta manera tambien.
Lista de signos de referencia
2 DISPOSITIVO DE CONTROL (DISPOSITIVO DE CALIBRACION)
4 SOL
10 RECEPTOR
41 UNIDAD DE DETERMINACION DE INFORMACION DE INSTRUCCION (UNIDAD DE OBTENCION DE INFORMACION DE POSICION INICIAL)
42 UNIDAD DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACION DE POSICION
43 UNIDAD DE CALCULO DEL VALOR DE INSTRUCCION
44 UNIDAD DE DETECCION DE IRRADIACION AUTOMATICA,
45 UNIDAD DE ALMACENAMIENTO DE INFORMACION DE IRRADIACION
46 UNIDAD DE AJUSTE DE INFORMACION DE POSICION
47 UNIDAD DE CREACION DE FUNCION DE CORRECCION DE TIEMPO
5 48 UNIDAD DE ALMACENAMIENTO DE FUNCION DE CORRECCION DE
TIEMPO
ts MOMENTO DE PASO POR UNEA DE MERIDIANO

Claims (5)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un dispositivo de calibration para un heliostato que refleja la luz solar hacia un receptor siguiendo el sol, comprendiendo el dispositivo:
    una unidad de obtencion de information de la position inicial que obtiene information de la posicion inicial del heliostato;
    una unidad de calculo del valor teorico que calcula un valor teorico en relation con la orientation del heliostato a partir de la informacion de posicion inicial del heliostato y la informacion de posicion del sol;
    una unidad de calculo de la desviacion que obtiene un valor medido de la orientacion del heliostato como una entrada y calcula la desviacion entre el valor teorico y el valor medido al menos en dos momentos del dia; y
    una unidad de calibracion de coordenadas que calibra, en un caso donde la desviacion supera un umbral, las coordenadas del heliostato con las coordenadas en las que la desviacion es inferior o igual al umbral.
  2. 2. El dispositivo de calibracion para un heliostato de acuerdo con la reivindicacion 1,
    en el que cuando el momento en el que el angulo acimutal formado por el heliostato, el receptor, y el sol es igual a 0° es un momento de paso por la lmea de meridiano, la unidad de calculo de la desviacion calcula la desviacion en cada uno de uno o mas momentos antes de y despues del momento de paso por la lmea de meridiano.
  3. 3. El dispositivo de calibracion para un heliostato de acuerdo con la
    reivindicacion 2,
    en el que la unidad de calibracion de coordenadas calibra las coordenadas del heliostato con las coordenadas en las que la desviacion es inferior o igual al umbral y es un mmimo.
  4. 4. El dispositivo de calibracion para un heliostato de acuerdo con la
    reivindicacion 2,
    en el que la unidad de calibracion de coordenadas calibra las coordenadas del heliostato para cada angulo acimutal y cada angulo de elevation del heliostato.
  5. 5. Un metodo de calibracion para un heliostato que refleja la luz solar hacia un
    receptor siguiendo el sol, comprendiendo el metodo:
    una etapa de obtener information de la position inicial del heliostato; una etapa de calcular un valor teorico en relation con la orientation del heliostato a partir de la informacion de posicion inicial del heliostato y la informacion 5 de posicion del sol;
    una etapa de obtener un valor medido de la orientacion del heliostato como una entrada y calcular la desviacion entre el valor teorico y el valor medido al menos en dos momentos del dia; y
    una etapa de calibrar, en un caso donde la desviacion supera un umbral, las 10 coordenadas del heliostato con las coordenadas en las que la desviacion es inferior o igual al umbral.
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