ITRM20130263A1 - Sistema di riflettori secondari ad alto livello di efficienza per l'accumulo e l'impiego di energia di origine solare - Google Patents

Description

SISTEMA DI RIFLETTORI SECONDARI AD ALTO LIVELLO DI EFFICIENZA

PER L’ACCUMULO E L’IMPIEGO DI ENERGIA DI ORIGINE SOLARE

DESCRIZIONE

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema ottico secondario idoneo a captare la radiazione solare raccolta (riflessa) da un sistema ottico primario disposto al suolo e ad indirizzare (riflettere) tale radiazione solare verso un ricevitore anch’esso collocato al suolo. Tale sistema ottico di riflessione secondario à ̈ quindi concepito per l’uso in una configurazione cosiddetta “beam down†, in cui la radiazione solare à ̈ concentrata dall’alto su di un ricevitore collocato più in basso, tipicamente al suolo.

Il sistema dell’invenzione à ̈ particolarmente idoneo all’uso in impianti di produzione di energia termica e/o elettrica a partire dalla radiazione solare medesima (ossia nel cosiddetto “solare termico†o nel “solare fotovoltaico†).

Background

Negli impianti di generazione di energia di origine solare, à ̈ tecnica nota l’impiego di eliostati - e in particolare di un campo di specchi riflettenti - per concentrare la radiazione solare su un determinato obiettivo, tipicamente un ricevitore posto in quota che utilizza l’energia termica della fonte solare ovvero ospita celle fotovoltaiche a concentrazione. Gli eliostati producono l’illuminazione di un’area – cosiddetta “impronta†- più o meno grande in prossimità dell’obiettivo. In un sistema ideale/teorico, tale area si riduce ad un punto e corrisponde al fuoco del sistema di eliostati.

I sistemi noti con ricevitore in quota appena citati presentano difficoltà e complessità associate appunto all’installazione ed alla manutenzione in quota di un oggetto pesante. Tali inconvenienti si accentuano al crescere della potenza dell’impianto di generazione di energia, in quanto, come noto, proporzionalmente a tale potenza aumenta anche la superficie occupata dal campo di eliostati e di conseguenza la quota del relativo fuoco e quindi l’altezza di posizionamento del ricevitore.

Tali inconvenienti vengono superati in una configurazione alternativa a quella appena citata, anch’essa già nota e tipicamente denominata “beam-down†. In quest’ultima configurazione viene impiegato un sistema ottico secondario associato al campo eliostati primario. Il sistema ottico secondario à ̈ installato in quota e riflette la radiazione concentrata dagli eliostati primari verso un ricevitore posizionato al suolo.

In tale configurazione, il fuoco primario à ̈ il punto dove convergerebbero i raggi concentrati dagli eliostati in assenza del riflettore secondario, mentre il fuoco secondario à ̈ il punto dove convergono i raggi a seguito della riflessione sul riflettore secondario e corrisponde, in un sistema ideale/teorico, al punto in cui à ̈ collocato il ricevitore. In un sistema reale, anche il fuoco secondario corrisponde ad un’area e non ad un punto, ossia esso à ̈ associato ad un’ “impronta†.

Generalmente, gli impianti di tipo “beam-down†prevedono quale sistema ottico secondario un singolo riflettore a forma di semi-ellissoide o di falda di iperboloide, talvolta realizzato mediante una pluralità di specchi piani di piccole dimensioni disposti adiacenti ed in modo tale da approssimare il grado di curvatura desiderato.

Come già menzionato sopra, le impronte luminose prodotte dagli eliostati o dal riflettore secondario non sono mai puntuali. Ciò dipende sia dalla divergenza solare, in quanto i raggi provenienti dal sole non sono paralleli, sia da errori della curvatura degli specchi che realizzano i riflettori primari e secondari. In particolare, eliostati di grandi dimensioni, scelti in base ad economie di scala, associati a riflettori secondari curvi possono produrre allargamenti delle impronte sul ricevitore molto significativi rispetto alla dimensione dell’impronta ottenibile su un ricevitore posto nel fuoco primario, ossia in quota in cima ad una struttura dedicata.

Le Figure 1 e 2 mostrano in modo schematico un esempio di configurazione “beam down†con riflettore secondario a superficie riflettente curva, in particolare rispettivamente concava e convessa. In tali figure, il riflettore secondario à ̈ denotato rispettivamente con S ed M, un riflettore primario esemplificativo con O, il fuoco primario con F1, il punto o l’area di riflessione sul riflettore secondario con P, il fuoco secondario con F2 ed il ricevitore con R.

Quando il riflettore secondario à ̈ curvo, esso introduce un ingrandimento ottico dell’impronta corrispondente al fuoco primario F1 degli eliostati O, il quale ingrandimento à ̈ legato alla distanza del punto di riflessione P dai due fuochi F1 e F2. In particolare, la dimensione dell’impronta dei raggi concentrati da un singolo riflettore primario viene ingrandita di una quantità proporzionale al rapporto tra le distanze P-F2 e P-F1.

La Figura 3 esemplifica l’impronta corrispondente al fuoco secondario F2 nel caso del riflettore convesso di Figura 2.

L’allargamento dell’impronta luminosa concentrata costringe ad aumentare la superficie del ricevitore R, incrementando così le perdite termiche, ovvero ad inserire un ulteriore concentratore C in prossimità del fuoco secondario F2. In particolare, nel caso in cui il ricevitore sia un mezzo di accumulo di energia termica riscaldato dalla radiazione solare che penetra in una cavità, l’aumento dell’impronta del fuoco secondario F2 richiederebbe un aumento delle dimensioni dell’imboccatura di ingresso della cavità medesima. D’altro canto, l’interposizione di un ulteriore concentratore C fra la radiazione riflessa dallo specchio secondario M ed il ricevitore R induce ulteriori perdite ottiche dovute alla riflettività non ideale di tale ulteriore concentratore.

Come detto, i riflettori secondari curvi sono abitualmente approssimati con piccoli specchi piani e ciò introduce incertezza ancora maggiore sulla precisione del sistema, potenziale causa di (ulteriore) allargamento dell’impronta sul ricevitore.

Una possibile soluzione alle problematiche derivanti dalla scelta di superfici curve per il riflettore secondario à ̈ rappresentata dall’utilizzo di superfici piane, come mostrato nelle Figure da 4 a 6. Tuttavia, anche quest’ultima scelta introduce alcune problematiche.

Con riferimento alla Figura 4, come noto uno specchio piano T deve essere collocato alla stessa distanza dai due fuochi F1 ed F2 per evitare un ingrandimento ottico dell’impronta concentrata. In particolare, per ottenere che tutti i raggi diretti in F1 convergano verso F2 lo specchio piano deve essere posizionato alla stessa distanza da F1 ed F2 ed inclinato in modo da risultare ortogonale alla congiungente F1-F2. Come mostrato in Figura 4, lo specchio piano T necessita di una struttura di supporto dedicata U, anche tale da impedire che esso ponga in ombra il ricevitore al suolo R.

È altresì noto che l’altezza del fuoco primario F1 à ̈ proporzionale all’efficienza di concentrazione della radiazione e di sfruttamento del suolo. Tuttavia, all’aumentare dell’altezza del fuoco primario F1 aumenta la superficie di riflessione necessaria sullo specchio piano e quindi la capacità di carico della relativa struttura di sostegno. Inoltre, un riflettore secondario di grandi dimensioni proietterebbe un’ampia ombra sui riflettori primari. Infatti, come esemplificato in Figura 5, con un campo di eliostati O a pianta circolare un riflettore secondario N parallelo al suolo - e considerando verticale l’asse F1-F2 - sarebbe un disco molto grande, con raggio pari a metà di quello del campo eliostati. Come esemplificato in Figura 6, in caso di asse F1-F2 inclinato il riflettore piano, anche qui denotato con T, avrebbe comunque la zona più lontana dalla congiungente F1-F2 interessata da flussi solari sensibilmente più elevati della media sul riflettore medesimo, con rischi per l’integrità meccanica (a causa ad esempio di dilatazioni termiche differenziate lungo l’estensione della superficie riflettente).

Sommario dell’invenzione

Il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione à ̈ pertanto quello di fornire un sistema ottico di riflessione secondario ed un relativo metodo che consentano di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da un sistema secondo la rivendicazione 1, da un assieme secondo la rivendicazione 7 e da un metodo secondo la rivendicazione 17.

Caratteristiche preferite della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

La presente invenzione fornisce un sistema ottico secondario, in particolare un insieme di specchi, in grado di aumentare l’efficienza di captazione della radiazione solare concentrata da specchi primari in configurazioni di impianto cosiddette “beam-down†. Il sistema dell’invenzione consente elevate efficienze produttive dell’impianto nel quale à ̈ inserito, bassi costi di investimento e manutenzione ed elevata sicurezza di funzionamento.

Il sistema ottico secondario dell’invenzione à ̈ formato da almeno due riflettori secondari - preferibilmente in forma di specchi piani - tipicamente orientati in modo da associare a ciascuno di essi una sottosezione di un campo di eliostati, ossia di concentratori primari. In particolare, l’invenzione consente la concentrazione dei raggi solari verso un unico fuoco secondario F2 mediante una pluralità di riflettori secondari, preferibilmente piani e tipicamente disposti a differenti quote e/o differenti distanze dall’asse verticale passante per F2, ciascuno dei quali à ̈ associato a un diverso fuoco primario F1,i con i=(1,…,n). In particolare, ciascun fuoco primario F1,i corrisponde ad un sottoinsieme di concentratori primari, ad esempio, come detto, ai concentratori di una porzione del campo di eliostati.

I fuochi primari F1,i sono collocati vantaggiosamente ad altezza elevata, aumentando così l’efficienza di raccolta della radiazione concentrata con un migliore sfruttamento degli ingombri al suolo.

Con una pluralità di fuochi F1,i à ̈ possibile ottenere una raccolta della radiazione solare limitando enormemente le problematiche di ingrandimento ottico dell’impronta citate con riferimento alla tecnica nota. È inoltre possibile ridurre, a parità di altre condizioni, la dimensione della superficie riflettente piana del singolo riflettore secondario e diminuire di conseguenza i flussi solari medi rispetto al caso di un solo specchio piano secondario associato ad un unico fuoco primario.

La possibilità di utilizzare riflettori secondari piani semplifica molto le fasi di costruzione ed installazione del sistema dell’invenzione.

L’invenzione fornisce anche impianti o processi di produzione di energia termica ovvero fotovoltaica a concentrazione che impiegano il sistema ottico secondario suddetto.

In particolare, il sistema dell’invenzione à ̈ vantaggiosamente associato ad un ricevitore posto al suolo costituito da un dispositivo di accumulo/scambio di energia termica di origine solare, preferibilmente basato su di un letto di particelle di accumulo fluidizzabile.

In termini più generali, nel presente contesto per “ricevitore†o “dispositivo ricevitore†della radiazione solare concentrata dal sistema ottico secondario si intende qualsiasi mezzo idoneo appunto a ricevere tale radiazione, in particolare un dispositivo reattore o un dispositivo di accumulo, scambio e/o trasformazione di energia termica o luminosa.

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Descrizione breve delle figure

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

■ la Fig. 1, già introdotta sopra, rappresenta una schematizzazione di una configurazione di tipo beam down nota con riflettore secondario concavo;

■ la Fig. 2, già introdotta sopra, rappresenta una schematizzazione di una configurazione di tipo beam down nota con riflettore secondario convesso;

■ la Fig.3, già introdotta sopra, mostra una schematizzazione del sistema di Fig. 2 con un concentratore associato al ricevitore;

■ la Fig. 4, già introdotta sopra, rappresenta una schematizzazione di una configurazione di tipo beam down con riflettore secondario piano inclinato rispetto al suolo;

■ la Fig. 5, già introdotta sopra, rappresenta una schematizzazione di una configurazione di tipo beam down con riflettore secondario piano orizzontale rispetto al suolo;

■ la Fig. 6, già introdotta sopra, rappresenta una schematizzazione di una configurazione di tipo beam down con riflettore secondario piano inclinato rispetto al suolo, nel caso di un esteso numero di riflettori primari;

■ la Fig. 7 mostra una schematica rappresentazione, in vista laterale, di un sistema ottico secondario secondo una forma di realizzazione di base dell’invenzione;

■ a Fig. 8 mostra una vista in pianta di (parte di) un impianto di accumulo di energia termica di origine solare che incorpora un sistema ottico secondario secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione;

■ la Figura 9A mostra una schematica vista laterale dell’impianto di Figura 8;

â–  la Figura 9B mostra la medesima vista di Figura 9A, in cui alcuni componenti non sono stati rappresentati per maggiore chiarezza di illustrazione; e

■l la Figura 10 mostra un rendering in prospettiva dell’impianto di Fig.8.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite

La Figura 7 mostra in modo schematico una forma di realizzazione di base di un sistema ottico di riflessione secondario secondo la presente invenzione. In tale figura il sistema secondario à ̈ complessivamente denotato con 300.

Il sistema ottico 300 à ̈ idoneo ad essere impiegato in un impianto di accumulo e/o produzione di energia di origine solare presentante una configurazione complessiva di tipo “beam down†. In particolare, il sistema secondario 300 à ̈ associato ad un sistema ottico di riflessione primario complessivamente denotato con 200 e disposto al suolo.

Il sistema primario 200 à ̈ configurato in modo tale da riflettere la radiazione solare incidente secondo due fuochi primari F1a ed F1b. A tal fine, il sistema primario 200 comprende, nell’esempio rappresentato, due elementi ottici di riflessione primari, rispettivamente 201 e 202, ciascuno idoneo appunto a riflettere la radiazione solare in un rispettivo fuoco F1a e F1b.

Il sistema secondario 300 à ̈ configurato in modo tale da riflettere la radiazione concentrata in corrispondenza dei fuochi primari F1a e F1b verso un unico fuoco secondario F2. A tal fine, il sistema secondario 300 comprende, nell’esempio rappresentato, due elementi ottici di riflessione secondari, rispettivamente 301 e 302, ciascuno associato ad un rispettivo fuoco primario F1a e F1b, ossia idoneo a riflettere la radiazione solare concentrata nel rispettivo fuoco primario F1a e F1b verso il fuoco secondario comune F2.

Sempre nel presente esempio, gli elementi di riflessione secondari 301 e 302 presentano una superficie di riflessione piana. In particolare, essi sono specchi piani.

Varianti di realizzazione possono prevedere l’impiego, particolarmente per gli elementi secondari 301 e 302, di una superficie riflettente curva, in particolare concava o convessa.

Per i motivi già illustrati nell’introduzione, preferibilmente ciascun elemento di riflessione secondario 301, 302 à ̈ disposto in modo tale che la rispettiva superficie di riflessione piana sia sostanzialmente ortogonale alla linea congiungente il rispettivo fuoco primario F1a, F1b con il fuoco secondario F2. Inoltre, sempre in base a quanto già illustrato nell’introduzione preferibilmente ciascun elemento di riflessione secondario 301, 302 à ̈ disposto in modo tale che il rispettivo punto di riflessione P1, P2 – o il punto medio dell’impronta di riflessione - sia equidistante dal fuoco secondario F2 e dal rispettivo fuoco primario F1a, F1b.

Il sistema secondario 300 comprende inoltre mezzi di supporto 400 per gli elementi secondari 301 e 302. Nel presente esempio, vantaggiosamente tali mezzi di supporto 400 sono comuni per i due elementi secondari 301 e 302. In particolare, essi comprendono un montante o torre 410 dal quale si dipartono due sostegni trasversali 401 e 402 ciascuno associato ad un rispettivo elemento secondario 301 o 302. Nell’esempio rappresentato, i sostegni trasversali 401 e 402 presentano un profilo sostanzialmente curvo.

Preferibilmente, i mezzi di supporto 400 sono idonei a supportare gli elementi secondari 301 e 302 a quote differenti l’uno rispetto all’altro.

L’altezza dal suolo richiesta per gli elementi secondari 301 e 302 dipende dalla distanza tra il rispettivo fuoco primario ed il fuoco secondario.

Vantaggiosamente, gli elementi riflettori secondari 301 e 302 e/o gli elementi riflettori primari 201 e 202 sono selettivamente orientabili, preferibilmente singolarmente. In particolare, à ̈ prevista una possibilità di orientamento biassiale mediante un cinematismo, in modo tale che detti elementi riflettori possano seguire il moto apparente del sole per riflettere la radiazione verso il rispettivo fuoco.

Preferibilmente, l’orientamento degli elementi riflettori primari e secondari à ̈ coordinato, vantaggiosamente in modo automatico, per ottenere la disposizione desiderata già citata sopra.

Nell’esempio rappresentato, il fuoco secondario F2 cade in corrispondenza di un dispositivo ricevitore 500, preferibilmente un dispositivo di accumulo di energia termica e ancor più preferibilmente un dispositivo di tipo a letto di particelle fluidizzabili.

Verrà ora descritta, con riferimento alla Figure da 8 a 10, una forma di realizzazione preferita del sistema ottico di riflessione secondario dell’invenzione, inserito in un impianto anch’esso secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione. Tutte le caratteristiche illustrate sopra in relazione alla forma di realizzazione di base di Figura 7 ed alle relative varianti sono applicabili anche all’impianto qui considerato e non verranno pertanto ripetute a seguire.

Con riferimento alle suddette Figure da 8 a 10, l’impianto, complessivamente denotato con 1, à ̈ un impianto termodinamico di accumulo e produzione di energia. L’impianto 1 comprende il sopra citato sistema ottico di riflessione secondario, qui complessivamente denotato con 3, un associato sistema ottico di riflessione primario, qui denotato complessivamente con 2 ed un dispositivo ricevitore, qui complessivamente denotato con 5.

La configurazione di impianto, e in particolare dei sistemi ottici 2 e 3 e del dispositivo ricevitore 5, à ̈ di tipo “beam down†, come già illustrato con riferimento alla forma di realizzazione di Figura 7.

Il sistema ottico primario 2, nel presente esempio, comprende un campo eliostati dislocato secondo i quattro punti cardinali attorno al dispositivo ricevitore 5 ed al sistema ottico secondario 2, quest’ultimo quindi disposto in posizione centrale rispetto al campo eliostati 2 medesimo. In particolare, sono previste quattro porzioni principali del campo eliostati 2, denotate rispettivamente con i riferimenti da 21 a 24 e ciascuna corrispondente, come detto, ad una particolare dislocazione spaziale che nel presente esempio à ̈ associata ad un punto cardinale. La disposizione in pianta, mostrata in Figura 8, à ̈ tale che ciascuna porzione 21, …, 24 del campo eliostati 2, a sua volta, sia formata da due parti adiacenti, ciascuna delle quali a conformazione sostanzialmente poligonale. In particolare, nel presente esempio à ̈ prevista una prima parte a conformazione sostanzialmente quadrata o rettangolare, denotata a titolo esemplificativo con 211 per la prima porzione 21 e con analoghi riferimenti 221, 231 e 241 per le altre porzioni 22, …, 24, e da una seconda parte conformata sostanzialmente a triangolo, denotata a titolo esemplificativo con 212 sempre per la prima porzione 21 e con analoghi riferimenti 222, 232 e 242 per le altre porzioni 22, …, 24.

Ciascuna parte del campo eliostati 211, …, 241 e 212, …, 242 concentra la radiazione solare incidente in un rispettivo fuoco primario F1-211, …, F1-242. Pertanto, nel presente esempio sono previste complessivamente otto parti del campo eliostati primario 2 e otto corrispondenti fuochi primari F1-i (i=211, 221, 231, 241, 212, 222, 232, 242).

Il sistema ottico secondario 3 comprende quindi una corrispondente pluralità di elementi secondari di riflessione, denotati con i riferimenti da 31 a 38 e ciascuno associato ad un rispettivo fuoco primario F1-i nel modo già illustrato, ossia in maniera tale da riflettere la radiazione solare concentrata in corrispondenza di detto fuoco primario in un fuoco secondario F2 comune che cade in corrispondenza del dispositivo ricevitore 5, in particolare di una porzione selezionata di quest’ultimo. Nel già citato caso di ricevitore consistente in un dispositivo di accumulo di tipo a cavità, il fuoco F2 sarà collocato vantaggiosamente in corrispondenza di un punto dell’asse centrale della cavità.

Nelle Figure 9A e 9B Ã ̈ visibile soltanto una parte del campo eliostati e dei rispettivi fuochi secondari (in Figura 9B, per maggiore chiarezza di illustrazione, alcuni componenti non sono stati rappresentati).

In breve, i raggi concentrati dagli eliostati della parte di campo 211 hanno come fuoco primario quello denotato con F1-211 ed il relativo riflettore secondario à ̈ il riflettore 31. La radiazione concentrata dagli eliostati della porzione di campo 211 à ̈ intercettata secondo il fuoco F1-211 dal riflettore secondario 31 e proiettata nel fuoco F2 corrispondente alla collocazione del dispositivo ricevitore 5. Analogamente, i raggi concentrati dagli eliostati della porzione di campo 212 hanno come fuoco primario quello denotato con F1-212 ed il relativo riflettore secondario à ̈ il riflettore 32. La radiazione concentrata dagli eliostati della porzione di campo 212 à ̈ intercettata secondo il fuoco F1-212 dal riflettore secondario 32 e proiettata nel fuoco secondario comune F2.

Analoghe associazioni valgono per le rimanenti porzioni del campo eliostati 2, per i relativi fuochi primari e per i corrispondenti elementi riflettori secondari.

Corrispondentemente alla collocazione delle porzioni del campo eliostati primario 21-24, anche gli elementi riflettori secondari 31-38 sono disposti secondo i quattro punti cardinali, e in particolare a coppie di elementi secondari 31-32, 33-34, 35-36 e 37-38, ciascuna corrispondente ad una porzione 21, …, 24 del campo eliostati. In particolare, il primo riflettore secondario 31, 33, 35 e 37 di ciascuna coppia à ̈ generalmente disposto inferiormente all’altro riflettore 32, 34, 36 e 38 della medesima coppia (o, in varianti alternative, viceversa).

Il sistema ottico secondario 3 comprende, anche in questo caso, mezzi di supporto degli elementi riflettori secondari, qui complessivamente denotati con 4 e meglio visibili in Figura 9B e 10. Nel presente esempio, i mezzi di supporto 4 comprendono una struttura arcuata di sostegno 41 ed una pluralità di elementi di sostegno trasversali - uno dei quali denotato a titolo esemplificativo con 42 in Figura 9B - analoghi a quelli già descritti con riferimento alla forma di realizzazione di Figura 7. Nella Figura 10 può essere apprezzato in maggiore dettaglio un esempio realizzativo della struttura di sostegno 42, che in questo caso presenta una conformazione sostanzialmente a crociera.

Tale conformazione della struttura di sostegno à ̈ preferita consentendo di eliminare l’effetto di blocco (ostacolo fisico) del percorso ottico tra i riflettori primari e secondari. Infatti, la struttura proposta à ̈ tale da definire una pluralità di vani in posizioni selezionate che corrispondono appunto al percorso di riflessione dagli elementi primari a quelli secondari. Ad esempio, in Figura 10 tali vani sono definiti sia dagli spazi interposti fra i diversi archi che formano la crociera.

I vani sono inoltre tali da ridurre, nella misura più ampia possibile e tenendo conto dei cicli solari, zone di ombra in corrispondenza dei riflettori primari.

Anche in questo caso preferibilmente gli eliostati del campo primario 2 e/o gli elementi riflettori secondari del sistema 3 sono selettivamente orientabili, preferibilmente mediante un cinematismo biassiale, secondo quanto già illustrato. Preferibilmente, gli eliostati di ciascuna parte 211-242 sono orientabili anche in gruppo.

La configurazione illustrata sopra con riferimento alle Figure da 8 a 10 rappresenta una soluzione preferita fra le possibili configurazioni in cui à ̈ dato di associare n zone di un campo di eliostati ad altrettanti n fuochi primari e relativi n riflettori secondari, tutti aventi il medesimo fuoco secondario coincidente con il ricevitore della radiazione concentrata.

Come già detto sopra con riferimento alla forma di realizzazione di Figura 7, una configurazione preferita prevede che gli elementi riflettori secondari siano piani e disposti alla stessa distanza dal rispettivo fuoco primario e dal fuoco secondario, così da evitare un ingrandimento ottico dell’impronta concentrata dagli eliostati.

Vantaggiosamente, come già menzionato i fuochi primari possono essere disposti ad alta quota, tale effetto come noto consente di ottimizzare l’utilizzo del suolo, diminuendo la distanza fra gli eliostati e riducendo il noto effetto “coseno†che penalizza l’efficienza di ricezione degli eliostati.

Sarà compreso che l’invenzione fornisce anche un metodo per la concentrazione di una radiazione solare su di un ricevitore per la produzione e/o l’accumulo di energia di origine solare in una configurazione complessiva “beam down†. Nella sua definizione più generale, tale metodo prevede l’impiego di un sistema ottico primario disposto al suolo e configurato in modo tale da riflettere la radiazione solare incidente secondo una pluralità di fuochi primari, e l’impiego di un sistema ottico di riflessione secondario che capta la radiazione solare proveniente dal sistema primario e la indirizza verso un singolo fuoco secondario. Preferibilmente, il metodo prevede una implementazione secondo le modalità funzionali e/o le caratteristiche strutturali già descritte sopra in relazione alle Figure da 7 a 10.

Nel presente contesto, per disposizione “al suolo†degli elementi riflettori primari e/o del dispositivo ricevitore può intendersi anche una disposizione nella quale essi sono a quota inferiore rispetto a quella degli elementi riflettori del sistema secondario.

La presente invenzione à ̈ stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (21)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema ottico di riflessione secondario (3), atto ad essere impiegato in un impianto (1) di accumulo e/o produzione di energia di origine solare, il quale impianto (1) comprende un sistema ottico di riflessione primario (2) disposto al suolo e configurato in modo tale da riflettere la radiazione solare incidente secondo una pluralità di fuochi primari (F1-i, i=211, …, 242), il quale sistema ottico secondario (3) comprende una pluralità di elementi riflettori secondari (31-38), ciascuno associato ad un rispettivo fuoco primario (F1-i), in cui detto sistema secondario (3) à ̈ configurato in modo tale che, in uso, gli elementi secondari (31-38) di detta pluralità riflettano la radiazione concentrata in corrispondenza dei rispettivi fuochi primari (F1-i, i=1, …, n) verso un fuoco secondario comune (F2).
2. 2. Sistema (3) secondo la rivendicazione 1, in cui detti elementi riflettori secondari (31-38), o un sottoinsieme di essi, presentano una superficie riflettente piana.
3. 3. Sistema (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti elementi riflettori secondari (31-38) sono disposti a quote e/o a distanze dall’asse verticale passante per il fuoco secondario comune (F2) differenti l’uno rispetto all’altro.
4. 4. Sistema (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti elementi riflettori secondari (31-38) sono selettivamente orientabili, preferibilmente singolarmente e/o a gruppi.
5. 5. Sistema (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi di supporto (4) di detti elementi riflettori secondari (31-38), preferibilmente almeno in parte comuni per gli elementi riflettori secondari di detta pluralità.
6. 6. Sistema (3) secondo la rivendicazione precedente, in cui detti mezzi di supporto (4) sono tali da non interporre ostacoli al percorso ottico fra detto sistema di riflessione primario (2) e detto sistema ottico secondario (3), presentando vani disposti in posizioni selezionate.
7. 7. Assieme ottico (2, 3), atto ad essere impiegato in un impianto (1) di accumulo e/o produzione di energia di origine solare che comprende: − un sistema ottico di riflessione primario (2), disposto al suolo e configurato in modo tale da riflettere la radiazione solare incidente secondo una pluralità di fuochi primari (F1-i, i=211, …, 242); e − un sistema ottico di riflessione secondario (3), configurato in modo tale da captare la radiazione solare proveniente dal sistema primario (2) e da indirizzarla verso un singolo fuoco secondario (F2).
8. 8. Assieme ottico secondo la rivendicazione precedente, in cui detto sistema ottico di riflessione secondario (3) Ã ̈ realizzato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6.
9. 9. Assieme ottico secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui detto sistema ottico primario (2) comprende una pluralità di elementi riflettori primari (21-24), preferibilmente in forma di eliostati e/o specchi.
10. 10. Assieme ottico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui detto sistema ottico primario (2) comprende uno o più elementi riflettori primari (21-24) selettivamente orientabili, preferibilmente singolarmente e/o a gruppi.
11. 11. Assieme ottico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, in cui detto sistema ottico primario (2) à ̈ partizionato in una pluralità di aree (211-242), ciascuna corrispondente ad un rispettivo fuoco primario (F1-i) e/o elemento riflettore secondario (31-38).
12. 12. Assieme ottico secondo la rivendicazione precedente, in cui ciascuna di dette aree (21-24) Ã ̈ dislocata secondo un rispettivo punto cardinale.
13. 13. Assieme ottico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 12, in cui detto sistema ottico secondario (3) Ã ̈ disposto in posizione centrale rispetto a detto sistema ottico primario (2).
14. 14. Impianto (1) di accumulo e/o produzione di energia di origine solare presentante una configurazione ottica comprendente: ■ un sistema ottico secondario (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6 o un assieme ottico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 13; e ■ u un ricevitore (5), disposto sostanzialmente in corrispondenza o in prossimità di detto fuoco secondario (F2) e preferibilmente collocato al suolo.
15. 15. Impianto (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto ricevitore (5) comprende un dispositivo di accumulo, preferibilmente di tipo a letto di particelle fluidizzabili.
16. 16. Impianto (1) secondo la rivendicazione 14 o 15, che à ̈ un impianto di produzione di energia termica e/o elettrica, in quest’ultimo caso in particolare un impianto solare termodinamico.
17. 17. Metodo per la concentrazione di una radiazione solare su di un ricevitore (5) per la produzione e/o l’accumulo di energia di origine solare, il quale metodo prevede l’impiego di un sistema ottico di riflessione primario (2), disposto al suolo e configurato in modo tale da riflettere la radiazione solare secondo una pluralità di fuochi primari (F1-i, i=211, …, 242), e di un sistema ottico di riflessione secondario (3), che capta la radiazione solare proveniente dal sistema primario (2) e la indirizza verso un singolo fuoco secondario (F2).
18. 18. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto sistema ottico primario (2) e/o detto sistema ottico secondario (3) comprendono una pluralità di elementi riflettori (21-24; 31-38).
19. 19. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detti elementi riflettori (21-24; 31-38) sono selettivamente orientabili, preferibilmente singolarmente e/o a gruppi.
20. 20. Metodo secondo la rivendicazione 18 o 19, in cui detto sistema ottico secondario (3) comprende una pluralità di elementi riflettori (31-38) ciascuno associato ad un rispettivo fuoco primario (F1-i), in cui preferibilmente detti elementi riflettori secondari (31-38) sono disposti a quote e/o a distanze dall’ asse verticale passante per il fuoco secondario comune (F2) differenti l’uno rispetto all’altro.
21. 21. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 20, che impiega un sistema ottico secondario (3) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 6 e/o un assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 13 e/o in cui detto metodo à ̈ impiegato in un impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 16.