ES2874173T3 - Disposición de seguimiento solar para controlar colectores solares cilindro-parabólicos y un sistema de energía termosolar - Google Patents

Abstract

Una disposición (300) de seguimiento solar para permitir que una pluralidad de colectores (302) solares cilindroparabólicos, PTC dispuestos en paralelo se orienten siguiendo el movimiento del sol, donde cada uno de los PTC (302) comprende un medio (320) de conversión de PTC, siendo la disposición (300) de seguimiento solar conectable a los PTC (302), y comprende: - un medio (308) de accionamiento, - un medio (306) de transmisión, y - una pluralidad de medios (304, 324) de conversión, estando el medio (306) de transmisión conectado al medio (308) de accionamiento y a cada uno de la pluralidad de medios (304, 324) de conversión, estando el medio (306) de transmisión configurado para transmitir un movimiento operativo provocado por el medio (308) de accionamiento a la pluralidad de medios (304, 324) de conversión, y estando configurados cada uno de los medios (304, 324) de conversión para transformar el movimiento operativo transmitido en un movimiento de pivotamiento de un PTC respectivo de la pluralidad de PTC (302) alrededor de una línea de foco, de modo que cada uno de los movimientos de pivotamiento dirige el eje de simetría óptico del PTC (302) respectivo siguiendo el movimiento del sol, y en donde cada uno de los medios (304) de conversión está configurado para cooperar con una circunferencia circular de un medio (320) de conversión de PTC correspondiente, p. ej., un tambor o un eje, del PTC (302) respectivo, caracterizada por que uno o más de los medios (304, 324) de conversión puede fijarse de modo ajustable al medio (306) de transmisión en una dirección a lo largo del medio (306) de transmisión para permitir el ajuste de posición angular individual un PTC respectivo de la pluralidad de PTC (302).

Description

DESCRIPCIÓN

Disposición de seguimiento solar para controlar colectores solares cilindro-parabólicos y un sistema de energía termosolar

Campo técnico

Esta descripción se refiere al suministro de energía, especialmente a soluciones de construcción en sistemas para la producción de energía solar.

Antecedentes

En la sociedad moderna, la energía es consumida por las personas e industrias, por ejemplo, para la producción de diversos productos, para el transporte y la producción de alimentos. La energía podría producirse de varias formas y a partir de distintas fuentes de energía. Por ejemplo, la electricidad se produce con frecuencia a partir de centrales hidroeléctrica, de combustión de carbón, petróleo o gas. Tradicionalmente, el calor se ha producido a partir de plantas de combustión local o de centrales energéticas de calefacción urbana.

Con una mayor población y una mayor demanda de servicios, el consumo de energía aumenta fuertemente, lo que afecta significativamente de forma negativa a nuestro medio ambiente. La combustión produce una gran cantidad de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero. Las centrales hidroeléctricas requieren la inundación de grandes extensiones, etc.

Para reducir nuestra huella y la impresión negativa en nuestro medio ambiente, se han planteado requisitos para una producción de energía más limpia y respetuosa con el medio ambiente. Actualmente, la energía renovable se produce a partir del viento, sol, olas oceánicas, etc. El sol proporciona grandes cantidades de energía a nuestro planeta en forma de radiación solar. La radiación solar puede ser utilizada por células solares para generar electricidad, p. ej., en forma de paneles solares, o por colectores solares, para generar calor térmico.

Un colector solar de concentración utiliza espejos, lentes o combinaciones de los mismos para enfocar la radiación solar en forma de un punto o una línea. En los colectores solares de concentración en forma de cilindro se conforma un reflector como espejo curvado alargado, que refleja la radiación solar sobre un receptor dispuesto a lo largo de una línea de foco del reflector. El receptor es habitualmente un tubo negro relleno con un fluido de transporte, tal como agua, glicol o aceite. El tubo se calienta mediante la radiación solar concentrada y el calor se transfiere al fluido de transporte que circula en un sistema en donde podría utilizarse el fluido de transporte caliente. El fluido de transporte calentado puede utilizarse tanto como calor de proceso en procesos industriales como en calefacción urbana.

El término “ PTC” (Parabolic Trough solar Collector - Colector solar cilindroparabólico) se utilizará en esta descripción para indicar un colector solar de concentración con un reflector en forma de cilindro dispuesto para concentrar luz solar en un tubo de fluido. Un PTC comprende un reflector alargado, cuya superficie reflectante define en sección transversal una curva parabólica. El reflector enfoca la luz solar directa en un foco. En términos matemáticos, dicha parábola tiene las propiedades “curva” , “ foco” , “ Latus rectum” y “eje de simetría óptico” . El “ plano de simetría óptico” cilindroparabólico se define extendiendo el eje de simetría de la parábola a lo largo de la dirección longitudinal del cilindro. Haciendo referencia a la Fig. 1, que es una ilustración esquemática en una vista en perspectiva, se describirá a continuación un sistema 100 de energía termosolar existente, según un ejemplo.

El sistema 100 de energía termosolar comprende una pluralidad de PTC 102, donde cada PTC respectivo de los PTC 102 comprende un reflector parabólico 122 y un tubo 124 de fluido. El sistema 100 de energía termosolar comprende además una disposición de seguimiento solar. En la Figura 1, la disposición de seguimiento solar se ilustra como un motor 108 con medios 106a, 106b y 106c de transmisión. Un movimiento operativo provocado por el motor 108 es transmitido por los medios 106a de transmisión a un movimiento de pivotamiento del primer PTC 102 alrededor de su eje de pivotamiento (línea discontinua) para orientar el primer PTC 102 hacia la luz directa del sol. Los medios 106b, 106c de transmisión adicionales son conexiones dispuestas para conectar el primer PTC 102 a PTC 102 adicionales dispuestos en paralelo, de modo que el movimiento operativo provocado por el motor 108 se transmita también a movimientos de pivotamiento respectivos de los PTC 102 adicionales alrededor de sus ejes de pivotamiento respectivos.

La disposición de seguimiento solar permite que un motor 108 controle una pluralidad de PTC 102, pivotando simultáneamente los PTC 102 respectivos hacia la luz solar directa. De este modo, también podrían reducirse los costes de instalación y mantenimiento de los medios de accionamiento, es decir, motores, etc.

En la publicación de patente EP-2 466 225 A1 se describe un ejemplo de un sistema de colector solar. Los documentos AT 506 839 Al, US-4.114.594 A y DE-10 2008 050250 Al describen una disposición de seguimiento solar según el preámbulo de la reivindicación 1.

Supone un reto mejorar adicionalmente la eficiencia en la producción de energía solar.

Sumario

Sería deseable aumentar la producción de calor en sistemas de energía termosolar. Un objeto de esta descripción consiste en tratar al menos uno de los problemas señalados anteriormente.

Además, un objeto consiste en proporcionar un mecanismo que controle adecuadamente la posición angular de los colectores solares cilindroparabólicos. Estos objetos pueden satisfacerse mediante una disposición según las reivindicaciones independientes adjuntas.

Según la invención, se proporciona una disposición de seguimiento solar para permitir orientar una pluralidad de PTC (colectores solares cilindroparabólicos) dispuestos en paralelo siguiendo el movimiento del sol. Cada uno de los PTC comprende un medio de conversión de PTC. La disposición de seguimiento solar puede conectarse a los PTC y comprende: un medio de accionamiento, un medio de transmisión y una pluralidad de medios de conversión. Los medios de transmisión están conectados a los medios de accionamiento y a cada uno de la pluralidad de medios de conversión. El medio de transmisión está configurado para transmitir un movimiento operativo provocado por el medio de accionamiento a la pluralidad de medios de conversión, y cada uno de los medios de conversión está configurado para transformar el movimiento operativo transmitido en un movimiento de pivotamiento de un PTC respectivo de la pluralidad de PTC alrededor de una línea de foco, de modo que cada uno de los movimientos de pivotamiento dirija el plano óptico de simetría del PTC respectivo hacia el sol que se desplaza. Puede fijarse uno o más de los medios de conversión de forma ajustable a los medios de transmisión en una dirección a lo largo de los medios de transmisión para permitir el ajuste de posición angular individual del PTC respectivo de la pluralidad de PTC. Además, cada uno de los medios de conversión está configurado para cooperar con una circunferencia circular de un medio de conversión de PTC correspondiente, p. ej., un tambor o un eje, del PTC respectivo.

Además, los medios de transmisión pueden comprender una barra de seguimiento para conectar los medios de conversión a los medios de accionamiento. Cada uno de los medios de conversión puede comprender un elemento flexible respectivo, p. ej., un cable o una correa, y puede estar configurado para rodear un medio de conversión de PTC correspondiente, p. ej., un tambor o un eje, del PTC respectivo para transformar el movimiento operativo provocado por el medio de accionamiento en el movimiento de pivotamiento del PTC respectivo. Rodear el medio de conversión alrededor del medio de conversión de PTC correspondiente puede facilitar un posicionamiento fiable de los PTC en la estructura de soporte, haciendo más robusto el sistema de energía termosolar.

Las longitudes de los medios de conversión pueden permitir que los PTC pivoten más de 180° alrededor de su línea de foco, y preferiblemente más de 270°. De este modo, los PTC podrían pivotar adicionalmente, de modo que la condensación dentro de los cilindros y el enfriamiento de los reflectores debido a la radiación de calor de los PTC pueda limitarse de noche. Además, los PTC pueden protegerse del clima extremo y la contaminación.

Además, es posible disponer medios de tensionamiento para aplicar a los medios de transmisión una fuerza contraria, por ejemplo, como medios de tensionamiento de transmisión o como medios de tensionamiento de cilindro respectivos en los distintos PTC.

Según un segundo aspecto, se proporciona un sistema de energía termosolar que comprende una estructura de soporte, una pluralidad de PTC y una disposición de seguimiento solar según cualquiera de los aspectos definidos anteriormente. La pluralidad de PTC están dispuestos en paralelo entre sí en la estructura de soporte, y la disposición de seguimiento solar está conectada a la pluralidad de PTC.

Disponiendo individualmente los medios de conversión ajustables, es posible ajustar las orientaciones angulares respectivas de los distintos PTC. De este modo, es posible obtener una precisión mejorada al orientar los PTC, por ejemplo, gracias a la compensación de varias tolerancias e irregularidades. Además, el diseño en el que los medios de conversión rodean los medios de conversión de PTC correspondientes de los PTC puede permitir que la disposición de seguimiento solar sea compacta y se disponga de forma menos compleja. Por ejemplo, el sistema de seguimiento solar puede disponerse dentro de una estructura de soporte, y de este modo estar protegido frente a condiciones meteorológicas adversas, contaminación, etc., lo que puede reducir las necesidades de mantenimiento y servicio. Incluso si por error se hiciese referencia a la disposición de seguimiento solar como “sistema” de seguimiento solar durante la lectura de esta descripción, resulta evidente de su contexto que se pretende mencionar una “disposición de seguimiento solar” . Se pretende que la disposición de seguimiento solar se disponga en un sistema de energía termosolar.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirá la solución de manera más detallada mediante realizaciones ilustrativas y haciendo referencia a los dibujos que se acompañan, en donde:

La Figura 1 es una ilustración ambiental esquemática de una disposición según la técnica existente.

Las Figuras 2a-c son ilustraciones esquemáticas de disposiciones según posibles realizaciones.

Las Figuras 3a-b son ilustraciones esquemáticas de detalles según posibles realizaciones.

Las Figuras 4a-c son ilustraciones esquemáticas de una disposición en funcionamiento según posibles realizaciones.

Las Figuras 5a-b son ilustraciones esquemáticas de disposiciones según posibles realizaciones.

La Figura 6 es una ilustración esquemática de un sistema de energía termosolar según una posible realización.

Descripción detallada

En esta descripción se describirán las disposiciones de seguimiento solar para el colector solar cilindroparabólico, es decir, los PTC, y los sistemas de energía termosolar con PTC.

En la disposición de seguimiento solar propuesta, un movimiento operativo unidimensional se transmite a través de un medio de transmisión y se transforma en movimientos de pivotamiento de los PTC cuando los medios de conversión de la disposición de seguimiento solar cooperan con los medios de conversión de PTC correspondientes de los PTC. Los medios de conversión de la disposición de seguimiento solar están conectados de modo ajustable a los medios de transmisión para facilitar el ajuste individual de las posiciones angulares de los PTC.

En ingeniería mecánica, la holgura es una tolerancia o movimiento perdido en un mecanismo provocado por huecos entre piezas mecánicas. En un mecanismo de seguimiento solar, esta holgura puede introducir errores de seguimiento, ya que las señales para accionar el movimiento de los medios de accionamiento no corresponden exactamente a la posición del PTC.

La holgura en un sistema de seguimiento solar PTC, es decir, una disposición de seguimiento solar de un PTC, puede definirse como la distancia o ángulo máximo a través del cual puede moverse una parte en una dirección sin aplicar una fuerza o movimiento apreciable a la siguiente parte en secuencia mecánica.

El concepto innovador consiste en aumentar la precisión del sistema de seguimiento utilizando medios de tensionamiento para crear una situación donde la fuerza de los medios de accionamiento del sistema de seguimiento nunca se invierte, independientemente de la dirección de pivotamiento o de la posición del PTC durante su funcionamiento diario, y el par del PTC no se invierte durante el funcionamiento, lo que reduce el efecto de la holgura.

En las siguientes realizaciones ilustrativas, los centros de gravedad desplazados se obtienen disponiendo medios de tensionamiento de cilindro en los PTC. Los medios de tensionamiento de cilindro se aplican como cualquiera de: pesos específicos aplicados en los PTC, reflectores diseñados asimétricamente de los PTC a través de sus planos ópticos de simetría, o combinaciones de los mismos.

En algunas de las figuras acompañantes, se ilustran una línea vertical v y una línea horizontal h del entorno. En comparación con las superficies de los reflectores, cuyos ejes y de simetría ópticos y planos y de simetría ópticos correspondientes varían con los PTC pivotantes durante un día, la línea vertical v y la línea horizontal h no cambian de dirección.

Haciendo referencia a las Figuras 2a-c, que son ilustraciones esquemáticas, se describirá a continuación una disposición 300 de seguimiento solar según algunas realizaciones ilustrativas.

La Figura 2a ilustra esquemáticamente una situación en la que una disposición 300 de seguimiento solar funciona y se aplica en un sistema de energía termosolar, en una vista lateral. El sistema de energía termosolar comprende una pluralidad de PTC 302 (colectores solares cilindroparabólicos) dispuestos en paralelo.

La disposición 300 de seguimiento solar puede conectar a los PTC 302 para controlar sus movimientos de pivotamiento para dirigir las aberturas de los PTC 302 hacia la luz solar directa del sol.

La disposición 300 de seguimiento solar de esta realización comprende un accionador lineal 308 como medios de accionamiento, una barra 306 de seguimiento como medios de transmisión y una pluralidad de cables 304 como medios de conversión. El accionador lineal 308 está conectado a la barra 306 de seguimiento y la barra 306 de seguimiento está conectada a su vez a la pluralidad de cables 304. Cada cable 304 puede conectarse a un medio 320 de conversión de PTC correspondientes de un PTC 302 respectivo, de modo que un movimiento operativo provocado por el accionador lineal 308 dará lugar a movimientos de pivotamiento simultáneos de los PTC 302 respectivos alrededor de sus ejes de pivotamiento (ilustrados como puntos negros).

Cuando el accionador lineal 308 empuja la barra 306 de seguimiento con un movimiento operativo unidimensional hacia la derecha en la Figura 2a, la barra 306 de seguimiento y los cables 304 fuerzan a los PTC 302 respectivos a pivotar en el sentido antihorario alrededor de sus ejes de pivotamiento, pero cuando se tira de la barra 306 de seguimiento hacia la izquierda, los PTC 302 pivotarán en el sentido de las agujas del reloj.

Como se ilustra en la figura, el diseño compacto de la disposición 300 de seguimiento solar permite disponer la disposición 300 de seguimiento dentro de una estructura de soporte (línea discontinua), donde pueden estar protegidos de factores ambientales, p. ej., meteorología extrema, como tormentas, arena, polvo, lluvia y nieve, etc. De este modo, es posible reducir las necesidades de mantenimiento y puede prolongarse el ciclo de vida útil de la disposición 300 de seguimiento solar.

Una ventaja de esta y otras realizaciones descritas de esta descripción es que, cuando se aplica una barra 306 de seguimiento, es decir, un medio de transmisión rígido, el accionador lineal 308 puede conectarse para actuar directamente sobre la barra 306 de seguimiento. Permitiendo que el accionador lineal 308 empuje directamente la barra 306 de seguimiento o tire de la misma sin cables, líneas, etc., puede transmitirse el movimiento operativo a la barra 306 de seguimiento con mayor precisión, por ejemplo, debido a que pueden reducirse o evitarse diversas holguras. Como consecuencia de ello, los PTC 302 pueden funcionar de forma más exacta y con precisión mejorada.

Tradicionalmente, el medio de transmisión se ha dispuesto como diversas combinaciones de cables, varillas de transmisión y varillas de retorno, que son más complejas e introducen diversas holguras en los movimientos funcionales transmitidos.

Los PTC 302 instalados son más eficaces cuando se orientan cuidadosamente al sol. Incluso si la disposición 300 de seguimiento solar está diseñada para orientar los PTC 302 adecuadamente, factores externos tales como variaciones de temperatura, lluvia, nieve, hielo o humedad del aire, así como imperfecciones en el material de los componentes, pueden afectar a los PTC 302 respectivos, de modo que no todos los PTC 302 se orientan de forma óptima. Se ha observado que incluso desviaciones angulares pequeñas, como de 0,1 grados, pueden dar lugar a una reducción notable en el calor producido.

Por lo tanto, los cables 304 se fijan de modo ajustable a la barra 306 de seguimiento a lo largo de su longitud. De este modo, las posiciones angulares de los respectivos PTC 302 pueden ajustarse de forma adecuada cuando sea necesario. En esta realización, los puntos de fijación de la barra 306 de seguimiento para fijar los cables 304 están diseñados para ser móviles a lo largo de la barra 306 de seguimiento para permitir un ajuste de posición individual de los cables 304, sin limitarse a lo anteriormente descrito. De forma alternativa, los puntos de fijación pueden fijarse en la barra 306 de seguimiento, pero puede permitirse que los cables 304 se muevan en los puntos de fijación antes de fijarse a los mismos. Con respecto a ambas alternativas, los cables 304 pueden ser móviles individualmente, ya sea conjuntamente con, o dentro de, los puntos de fijación respectivos.

Sin embargo, los componentes descritos anteriormente son ejemplos no limitativos de aplicaciones, y la disposición 300 de seguimiento solar puede comprender aplicaciones alternativas de medios de accionamiento, medios de transmisión y medios 304 de conversión cuando proceda, sin desviarse del ámbito de la invención. Por ejemplo, los medios de accionamiento pueden aplicarse como un motor giratorio, y un movimiento operativo giratorio del motor puede transmitirse a un movimiento longitudinal de los medios de transmisión mediante una rueda dentada y una cremallera, etc.

En una realización alternativa, que se basa en algunas realizaciones descritas anteriormente hay dispuesto adicionalmente un medio 310 de tensionamiento de transmisión para proporcionar a la barra 306 de seguimiento una fuerza de tensionamiento. La fuerza de tensionamiento se dirigirá de forma opuesta a la fuerza mediante la cual el accionador lineal 308 afecta la barra 306 de seguimiento, es decir, la fuerza operativa. Disponiendo un medio 310 de tensionamiento de transmisión, en vez de empujar la barra 306 de seguimiento y tirar de la misma de forma alternativa, el accionador lineal 308 puede accionar la barra 306 de seguimiento tirando constantemente de la misma, pero regulando en vez la intensidad de la fuerza operativa. En otras palabras, la fuerza operativa de los medios de accionamiento no tiene que cambiar de polaridad. Por lo tanto, pueden compensarse diversas holguras, por ejemplo, originadas en el accionador lineal 308, la barra 306 de seguimiento, los cables 304 o los puntos de fijación, debido a que la fuerza de funcionamiento tendrá una sola dirección. Los medios 310 de tensionamiento de transmisión pueden aplicarse como cualquier medio de resorte o disposición de contrapeso adecuados cuando proceda.

De forma alternativa, al disponer los medios 310 de tensionamiento de transmisión como un resorte de compresión, el accionador lineal 308 puede aplicarse para empujar la barra 306 de seguimiento sin desviarse del ámbito de la invención.

La Figura 2b ilustra esquemáticamente una situación en la que una disposición 300 de seguimiento solar se acciona y aplica en un sistema de energía termosolar, en una vista desde arriba. El sistema de energía termosolar comprende una pluralidad de PTC 302 (Parabolic Trough solar Collectors - Colectores solares cilindroparabólicos) dispuestos en paralelo.

Esta realización ilustrativa se refiere a algunas realizaciones descritas junto con la Figura 2a, y por tanto se aplicarán los mismos números de referencia cuando proceda.

La disposición 300 de seguimiento solar de esta realización comprende un accionador lineal 308 y un medio 310 de tensionamiento de transmisión que corresponden al accionador lineal y los medios de tensionamiento de transmisión mostrados en la Figura 2a. Sin embargo, los medios de transmisión y los medios de conversión se aplican de forma distinta. En este caso, el medio de transmisión se aplica como un par de barras 316 de conexión, y el medio de conversión como cables 314 más largos. Los extremos de los cables 314 más largos pueden insertarse a través de orificios de las barras 316 de conexión y pueden fijarse de forma ajustable.

Como se ilustra en la Figura 2b, cada uno de los cables 314 puede conectarse a un medio 320 de conversión de PTC correspondiente de un PTC 302 correspondiente.

En una realización relacionada, en lugar de disponer un accionador lineal 308 y un medio 310 de tensionamiento de transmisión, los medios 310 de tensionamiento de transmisión pueden intercambiarse con un segundo accionador lineal (no mostrado). De este modo, los PTC 302 pueden pivotar en el sentido de las agujas del reloj aumentando una fuerza de tracción del primer accionador lineal 308 mientras se reduce una fuerza de tracción del segundo accionador lineal. Es decir, los cables 314 se mueven hacia la izquierda en la Figura 2b y los PTC pivotan alrededor de sus líneas de foco, que coinciden con sus ejes de pivotamiento. Del modo correspondiente, los PTC 302 pueden pivotar en el sentido contrario al de las agujas del reloj disminuyendo la fuerza de tracción del primer accionador lineal 308 al tiempo que aumenta la fuerza de tracción del segundo accionador lineal.

La Figura 2c ilustra esquemáticamente una situación en la que se aplica una disposición 300 de seguimiento solar en un sistema de energía termosolar, y funciona en el mismo. La disposición 300 de seguimiento solar está relacionada con el sistema de seguimiento solar, es decir, la disposición de seguimiento solar, descrita junto con las Figuras 2a y 2b, y por lo tanto se aplicarán los mismos números de referencia cuando proceda.

La disposición 300 de seguimiento solar de esta realización difiere de la realización ilustrada en la Figura 2a en que los medios 324 de conversión están diseñados de forma alternativa. En esta realización, los medios 324 de conversión se aplican como cremalleras dentadas 324, que están dispuestas para cooperar con medios 320 de conversión de PTC correspondientes del PTC 302, teniendo los medios 320 de conversión de los PTC 302 elevaciones y cavidades longitudinales dispuestas en su superficie exterior, adaptadas para ser accionadas por las cremalleras dentadas 324. Las cremalleras dentadas 324 se fijan de manera ajustable a la barra 306 de seguimiento mediante tornillos y orificios correspondientes a través de la barra 306 de seguimiento y las cremalleras dentadas 324. Para realizar la fijación ajustable a lo largo de la barra 306 de seguimiento, cualquiera de los orificios en la barra 306 de seguimiento, o los orificios en las cremalleras dentadas 324, podrían extenderse en la dirección longitudinal de la barra 306 de seguimiento.

La Figura 3a, que es una vista esquemática desde arriba, ilustra un detalle de una disposición de seguimiento solar según una realización ilustrativa.

Esta realización ilustrativa se refiere a algunas realizaciones descritas anteriormente, y se han aplicado los mismos números de referencia cuando proceda.

En la Figura 3a la barra 306 de seguimiento está provista de un par de rodillos 312 dispuestos asimétricamente que guían el cable 304 mediante ranuras transversales respectivas. Disponiendo los rodillos 312 adecuadamente se evitará que el cable 304 entre en contacto consigo mismo cuando forme un bucle alrededor de los medios 320 de conversión del PTC 302. De ese modo, se reducirán los riesgos de desgaste mecánico o daño del cable 304, que podría provocar un menor rendimiento del movimiento de pivotamiento del PTC 302.

La Figura 3b, que es una vista esquemática desde un lado, ilustra un detalle de una disposición de seguimiento solar según una realización ilustrativa.

Esta realización ilustrativa se refiere a algunas realizaciones descritas anteriormente, y se han aplicado los mismos números de referencia cuando proceda.

En la Figura 3b, el cable 304 está fijado a la barra 306 de seguimiento. Un extremo del cable 304 está provisto de una varilla roscada que se inserta en un orificio de la barra 306 de seguimiento. Dos tuercas fijan la varilla roscada a la barra 306 de seguimiento. Enroscando la tuerca izquierda, puede ajustarse el tensionamiento del cable 304. De este modo, la tuerca derecha puede enroscarse para bloquear la tuerca izquierda en su posición y evitar que se afloje.

Las Figuras 4a-c, que son vistas esquemáticas, ilustran algunas funcionalidades de una disposición de seguimiento solar, según una realización ilustrativa.

En la Figura 4a se ilustra un PTC 302 que, en funcionamiento, durante un día, sigue el sol. Para hacer el seguimiento del sol desde el anochecer hasta el amanecer, el PTC 302 pivotará 180° alrededor de su eje de pivotamiento longitudinal, es decir, la línea de foco. En otras palabras, la dirección del plano óptico de simetría del PTC 302 variará hasta 180° durante un día. Con los medios de seguimiento convencionales ha sido problemático lograr grandes variaciones para los planos ópticos de simetría, especialmente para PTC donde los ejes de pivotamiento y las líneas de foco respectivos no coinciden. En esta realización, los PTC 302 son espacialmente simétricos alrededor de sus respectivos planos ópticos de simetría, y sus normales N coinciden con sus ejes ópticos de simetría.

Sin embargo, como se ha descrito anteriormente, proporcionando las disposiciones 300 de seguimiento solar con medios 304, 314, 324 de conversión solar de longitud adecuada, los PTC 302 podrán pivotar más de 180°.

En la Figura 4b se ilustra el PTC 302 cuando está en un modo nocturno. De noche, la temperatura de los alrededores disminuye y crea un efecto de enfriamiento del PTC 302. Este efecto de enfriamiento puede producir condensación dentro del cilindro, que podría deteriorar su reflector. Diseñando los medios de conversión con una longitud tal que el PTC 302 pueda pivotar adicionalmente, es decir, por debajo de la línea horizontal, se limitará el efecto de enfriamiento del PTC. En la Figura 4b, el PTC 302 ha pivotado un ángulo a por debajo de la línea horizontal.

En la Figura 4c se ilustra el PTC 302 cuando está en un modo tormenta. Diseñando medios de conversión de la disposición de seguimiento solar con una longitud tal que los PTC 302 puedan rotar 270°, podrán pivotar tanto para estar orientados al sol y seguirlo hacia el sol, pero también para estar protegido frente al mal tiempo, como viento, nieve, hielo, lluvia, tormentas de arena, polvo, contaminación, etc.

En algunas realizaciones descritas anteriormente, se ha dispuesto un medio 310 de tensionamiento de transmisión para compensar diversas holguras en la transmisión y conversión, por ejemplo, provocadas por variaciones en la temperatura o imperfecciones en materiales o componentes. Sin embargo, a continuación se describe otra aplicación de medios de compensación para diversas holguras.

Con referencia a la Figura 5a, que es una vista seccional transversal esquemática, a continuación se describirá un PTC 302 (Parabolic Trough solar Collector - Colector solar cilindroparabólico) según una realización ilustrativa.

El PTC 302 comprende un reflector 332, un soporte 330 y un vidrio 334 de cubierta. El reflector 332 refleja la luz solar directa y enfoca sobre una línea F de foco. El reflector 332 es alargado y su sección transversal sigue una curva.

En esta realización, la curva de la sección transversal de la superficie del reflector es y=x2, sin estar limitada a la misma. En la figura, el PTC 302 se orienta de modo que el eje de simetría óptico para la curva sea paralelo a la línea vertical v.

Se aplican medios 336 de tensionamiento de cilindro en forma de peso en un borde largo del PTC 302, y debido a que la de la fuerza G de la gravedad actúa en los medios 336 de tensionamiento de cilindro, el centro de gravedad del PTC 302, cuando se aplica el peso, se desplazará con respecto al eje de simetría óptico, con un desplazamiento d.

El peso debe interpretarse como un ejemplo genérico de los medios 336 de tensionamiento de cilindro. Como realización alternativa, el peso puede estar diseñado como dos bordes alargados del PTC 302, en donde el efecto del peso se consigue mediante una diferencia de peso entre los dos bordes. De forma típica, en la Figura 5a, el borde derecho es más pesado que el borde izquierdo, para aplicar los medios 336 de tensionamiento de cilindro.

En la Figura 5b, que es una vista seccional transversal esquemática, se describirá a continuación un PTC 302 según una realización ilustrativa.

Esta realización difiere de la descrita anteriormente en que los medios de tensionamiento de cilindro se obtienen diseñando el PTC 302 con una parte más grande situada en un primer lado del eje de simetría óptico del PTC 302 y una parte más pequeña en un segundo lado del eje de simetría óptico del PTC 302.

La parte más grande del PTC 302 es más pesada que la parte más pequeña del PTC 302, p. ej., porque comprenderá más material del vidrio 334 de cubierta, el reflector 332 y (los) soporte(s). Por lo tanto, diseñando el PTC 302 como se ilustra en la Figura 5b, los componentes del propio PTC 302 consiguen el efecto de un medio de tensionamiento de cilindro. Por lo tanto, el medio de tensionamiento de cilindro se obtiene por la diferencia de masa entre las dos partes.

La estructura del colector solar cilindroparabólico en sección no simétrico descrito se describe adicionalmente en la solicitud de patente codependiente relacionada PARABOLIC TROUGH SOLAR COLLECTOR, con la misma fecha de presentación que esta solicitud de patente.

Con respecto a los medios 336 de tensionamiento de cilindro descritos anteriormente de las Figuras 5a y 5b, pueden aplicarse estos también como una alternativa a los medios 310 de tensionamiento de transmisión, y también como un complemento de los mismos. Aplicando medios 336 de tensionamiento de cilindro adaptados individuales, es posible ajustar individualmente los centros de gravedad respectivos de los distintos PTC 302, lo que puede ser ventajoso, por ejemplo, para compensar diversas diferencias entre los PTC 302.

Haciendo referencia a la Figura 6, que es una vista en perspectiva esquemática, se describirá a continuación un sistema 400 de energía termosolar según una realización ilustrativa.

El sistema termosolar 400 comprende una pluralidad de PTC 302, una estructura 402 de soporte y una disposición 300 de seguimiento solar. Sin embargo, en la Figura 6 solo se muestra un PTC 302. La disposición 300 de seguimiento solar como tal ya se ha descrito anteriormente junto con algunas realizaciones y no se describirá con mayor detalle en esta realización. Esta realización es un ejemplo de cómo se aplica la disposición 300 de seguimiento solar a una estructura 402 de soporte. En funcionamiento, la estructura de soporte tiene de forma típica una cubierta lateral, de modo que la disposición 300 de seguimiento solar estará protegida, por ejemplo, del mal tiempo.

Como puede observarse en la figura, el cable de la disposición 300 de seguimiento solar es guiado a través de un orificio alargado de la estructura 402 de soporte y forma un bucle alrededor de un medio de conversión de PTC correspondientes del PTC 302. En la Figura 6 también se muestra una localización vacía para un PTC adicional 302 mostrado. De este modo, el PTC adicional 302 puede disponerse en rodillos de soporte en sus extremos.

También se ilustra un detalle del orificio alargado debajo de la figura principal. En este caso se muestra un par de rodillos con cavidades de guía para el cable.

El sistema termosolar 400 descrito anteriormente comprende de forma típica componentes adicionales y medios para obtener una funcionalidad normal en funcionamiento, por ejemplo, diversos conectores de tubo, fluidos de calor, bombas, medios de control, intercambiadores de calor, etc.

Sin embargo, para facilitar la comprensión de la disposición 300 de seguimiento solar propuesta, en esta descripción se ha omitido cualquiera de tales componentes y medios que no contribuyen directamente a la funcionalidad de pivotamiento de los PTC 302 al hacer el seguimiento del sol. Por ejemplo, de forma típica, los medios de accionamiento se controlarán mediante ordenador y recibirán señales de control adecuadas, por ejemplo, según mediciones o estimaciones realizadas.

La referencia en toda la memoria descriptiva a “una realización” se utiliza para querer decir que un elemento, estructura o característica particular descritos en relación con una realización están incluidos en al menos una realización.

Por lo tanto, la aparición de la expresión “en una realización” en diversos lugares en toda la memoria descriptiva no se refiere necesariamente a la misma realización.

Además, aunque puedan incluirse características individuales en reivindicaciones distintas, estas podrán combinarse posiblemente de forma ventajosa, y la inclusión de distintas reivindicaciones no implica que una combinación de características no sea factible y/o ventajosa. Además, las referencias en singular no excluyen una pluralidad. Por último, los signos de referencia en las reivindicaciones se utilizan simplemente como un ejemplo clarificador y no deben interpretarse en modo alguno como limitativos del ámbito de las reivindicaciones.

El ámbito está definido de forma general por las siguientes reivindicaciones independientes. Las realizaciones ilustrativas están definidas por las reivindicaciones dependientes.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una disposición (300) de seguimiento solar para permitir que una pluralidad de colectores (302) solares cilindroparabólicos, PTC dispuestos en paralelo se orienten siguiendo el movimiento del sol, donde cada uno de los PTC (302) comprende un medio (320) de conversión de PTC, siendo la disposición (300) de seguimiento solar conectable a los PTC (302), y comprende:

• un medio (308) de accionamiento,

• un medio (306) de transmisión, y

• una pluralidad de medios (304, 324) de conversión,

estando el medio (306) de transmisión conectado al medio (308) de accionamiento y a cada uno de la pluralidad de medios (304, 324) de conversión, estando el medio (306) de transmisión configurado para transmitir un movimiento operativo provocado por el medio (308) de accionamiento a la pluralidad de medios (304, 324) de conversión, y estando configurados cada uno de los medios (304, 324) de conversión para transformar el movimiento operativo transmitido en un movimiento de pivotamiento de un PTC respectivo de la pluralidad de PTC (302) alrededor de una línea de foco, de modo que cada uno de los movimientos de pivotamiento dirige el eje de simetría óptico del PTC (302) respectivo siguiendo el movimiento del sol, y en donde cada uno de los medios (304) de conversión está configurado para cooperar con una circunferencia circular de un medio (320) de conversión de PTC correspondiente, p. ej., un tambor o un eje, del PTC (302) respectivo,

caracterizada por que uno o más de los medios (304, 324) de conversión puede fijarse de modo ajustable al medio (306) de transmisión en una dirección a lo largo del medio (306) de transmisión para permitir el ajuste de posición angular individual un PTC respectivo de la pluralidad de PTC (302).

2. La disposición (300) de seguimiento solar según la reivindicación 1, en donde el medio (308) de accionamiento comprenden un accionador lineal y el medio (306) de transmisión comprenden una barra de seguimiento, en donde el accionador lineal está configurado para provocar el movimiento operativo como un movimiento unidimensional en una dirección a lo largo de la barra de seguimiento, estando conectados entre sí el accionador lineal y la barra de seguimiento de modo que el movimiento operativo unidimensional es transmitido a la barra de seguimiento, p. ej., mediante empuje o tracción.

3. El sistema (300) de seguimiento solar según la reivindicación 1, en donde el medio (306) de transmisión comprende una barra de seguimiento que conecta los medios (304, 324) de conversión al medio (308) de accionamiento.

4. La disposición (300) de seguimiento solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde cada uno del medio (304) de conversión comprende un elemento flexible respectivo, p. ej., un cable o una correa, y cada uno de los elementos flexibles está configurado para rodear un medio (320) de conversión de PTC correspondiente, p. ej., un tambor o un eje, del PTC (302) respectivo para transformar el movimiento operativo provocado por los medios de accionamiento a movimiento de pivotamiento del PTC (302) respectivo.

5. La disposición (300) de seguimiento solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el medio (308) de accionamiento está configurado para provocar el movimiento operativo como un movimiento unidimensional en una dirección a lo largo del medio (306) de transmisión.

6. La disposición (300) de seguimiento solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde una longitud de los medios (304, 324) de conversión respectivos permite que cada uno de los PTC (302) pivote más de 180° alrededor de su línea de foco, y preferiblemente más de 270°.

7. La disposición (300) de seguimiento solar según la reivindicación 1, que comprende además un medio (310) de tensionamiento de transmisión configurado para afectar el medio (306) de transmisión con una fuerza contraria a una fuerza mediante la que el medio (308) de accionamiento provoca el movimiento operativo.

8. La disposición (300) de seguimiento solar según la reivindicación 7, en donde el medio (310) de tensionamiento de transmisión comprende un elemento de resorte de un conjunto de: un resorte de gas, un resorte hidráulico, un resorte en espiral, y un resorte de placa, o un contrapeso.

9. La disposición (300) de seguimiento solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende un medio (336) de tensionamiento de cilindro configurado para su disposición en un PTC de la pluralidad de PTC (302) para introducir un par de compensación en el PTC (302) con el medio (336) de tensionamiento de cilindro dispuesto, estando dirigido el par de compensación de modo opuesto o paralelo al movimiento de pivotamiento del PTC (302).

10. La disposición (300) de seguimiento solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde un PTC de la pluralidad de PTC (302) está diseñado con el centro de gravedad situado con un desplazamiento con respecto al plano óptico de simetría del PTC (302).

11. Un sistema (400) de energía termosolar que comprende:

• una estructura (402) de soporte,

• una pluralidad de colectores (302) solares cilindroparabólicos, PTC, y

• una disposición (300) de seguimiento solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la pluralidad de PTC (302) están dispuestos en paralelo entre sí en la estructura (402) de soporte, y en donde la disposición (300) de seguimiento solar está conectada a la pluralidad de PTC (302).