ES2283197A1 - Energy generation system - Google Patents

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ES2283197A1 ES200502407A ES200502407A ES2283197A1 ES 2283197 A1 ES2283197 A1 ES 2283197A1 ES 200502407 A ES200502407 A ES 200502407A ES 200502407 A ES200502407 A ES 200502407A ES 2283197 A1 ES2283197 A1 ES 2283197A1
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    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Abstract

The invention relates to an energy generation system comprising: at least one solar energy collector (1) consisting of a concentrator reflector which concentrates the incident energy (11) in pipes (12) such as to vaporise an operating fluid flowing through same, a conduit (21) which conveys the vapour to a vapour collector (22) that is designed to discharge same onto turbines or similar rotary elements (4) which transform the thermodynamic energy of the fluid into mechanical energy, a closed container tank (3) which is equipped with means for condensing the operating fluid that is used to actuate the turbines or similar rotary elements (4), and a return conduit (25) for conveying the condensed fluid which is driven by a pump (24) to the pipes (12) of the collectors (1) in order to initiate the next operating cycle.

Description

Sistema generador de energía.Power generating system

Objeto de la invenciónObject of the invention

La presente invención se refiere a un sistema generador de energía que utiliza la energía solar para convertirla en energía mecánica o eléctrica.The present invention relates to a system power generator that uses solar energy to convert it in mechanical or electrical energy.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

En la actualidad se conocen diversos tipos de sistemas generadores que a partir de una fuente de energía primaria permiten obtener energía mecánica o eléctrica útil para suministro energético. Los sistemas generadores que utilizan fuentes de energía fósil, como es el gas natural, el petróleo y sus derivados, son contaminantes y utilizan sustancias cuyas reservas son limitadas.Various types of generating systems that from a primary energy source allow to obtain useful mechanical or electrical energy for supply energetic. Generator systems that use sources of fossil energy, such as natural gas, oil and its derivatives, they are pollutants and use substances whose reserves are limited

Por otro lado, los sistemas generadores que utilizan energía "limpia" o denominados de energías renovables tienen problemas de implantación en el mercado al ser complejos, algunas veces caros y su rendimiento poco óptimo.On the other hand, the generator systems that use "clean" energy or so-called renewable energy they have problems of implementation in the market because they are complex, sometimes expensive and poor performance.

Entre estos sistemas de energía renovable se conocen aquellos que aprovechan la energía solar como energía primaria. Por un lado, existen dispositivos basados en células fotovoltaicas que son expuestas a la luz solar y que suministran directamente energía eléctrica que puede ser transformada y suministrada a la red o aplicada en diversos usos. Sin embargo, las células fotovoltaicas son caras y necesitan un mantenimiento exigente lo que no las hace viables, salvo en pequeñas instalaciones ideadas para su amortización a largo plazo.Among these renewable energy systems are those who take advantage of solar energy as energy know primary. On the one hand, there are cell-based devices photovoltaic that are exposed to sunlight and that supply directly electrical energy that can be transformed and supplied to the network or applied in various uses. However, the photovoltaic cells are expensive and need maintenance demanding what does not make them viable, except in small facilities designed for long-term amortization.

Otro sistema de aprovechamiento de la energía solar es la utilización de paneles térmicos para calentar agua sanitaria. Estos paneles están constituidos por unas estructuras planas expuestas al sol para que, mediante insolación, se calienten y eleven la temperatura del agua que pasa por su interior, mejorando el rendimiento de calderas de agua sanitaria en viviendas y edificios. Este sistema hace que la temperatura del agua se eleve unos pocos grados, sin llegar al punto de ebullición dado que los paneles son planos y la concentración de potencia escasa, salvo en días muy soleados.Other energy utilization system solar is the use of thermal panels to heat water sanitary These panels are constituted by structures flat exposed to the sun so that, by insolation, they heat up and raise the temperature of the water that passes inside, improving the performance of sanitary water boilers in homes and buildings This system causes the water temperature to rise a few degrees, without reaching the boiling point since the panels are flat and the power concentration is low, except in very sunny days.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

El sistema generador de energía de esta invención presenta una serie de particularidades técnicas que permiten la generación de energía mecánica o eléctrica a partir de energía solar con unos costes reducidos y una eficiencia notable.The power generating system of this invention presents a series of technical peculiarities that allow the generation of mechanical or electrical energy from solar energy with reduced costs and efficiency remarkable.

El sistema generador comprende al menos un captador de energía solar constituido por un reflector concentrador, de cualquier disposición geométrica, que permita la concentración de la energía incidente en uno o varios puntos a través de los cuales se instalará una tubería de paso de un fluido de trabajo, que es calentado hasta su vaporización, dada la concentración de los rayos solares realizada por el reflector.The generator system comprises at least one solar energy collector consisting of a reflector concentrator, of any geometric arrangement, that allows the concentration of the incident energy at one or several points at through which a fluid passage line will be installed working, which is heated until its vaporization, given the concentration of the sun's rays made by the reflector.

Dichas tuberías de paso están conectadas a un conducto de envío, por el que circula el fluido de trabajo, hasta un colector de vapor que dispone de inyectores, conectores o elementos que permitan o vehiculen la incidencia del vapor del fluido de trabajo para su proyección sobre unas turbinas o elementos rotativos que transforman la energía termodinámica del fluido de trabajo en energía mecánica.Said passage pipes are connected to a shipping duct, through which the working fluid circulates, up to a steam collector that has injectors, connectors or elements that allow or vehicular the incidence of steam from working fluid for projection on turbines or elements  rotatives that transform the thermodynamic energy of the fluid from I work in mechanical energy.

Este sistema comprende además un tanque-contenedor cerrado, que dispone de unos medios para la condensación del fluido de trabajo empleado en el accionamiento de las turbinas o elementos rotativos y de un conducto de retorno que envía el fluido de trabajo en estado líquido, es decir, después de ser condensado e impulsado por una bomba, hacia las tuberías de los captadores para realizar un nuevo ciclo de trabajo.This system also includes a closed container tank, which has about means for the condensation of the working fluid used in the turbines or rotating elements and duct drive of return that sends the fluid of work in liquid state, is say, after being condensed and driven by a pump, towards the collector pipes to perform a new cycle of job.

De acuerdo con la invención, las turbinas u otros elementos rotativos análogos (4) se encuentran dispuestas en el interior de una caja de turbinas (41) que presenta bocas u orificios de salida (43) para la expulsión del fluido de trabajo en forma de vapor.According to the invention, the turbines or other similar rotating elements (4) are arranged in the inside of a turbine box (41) that has mouths or outlet holes (43) for the expulsion of working fluid in steam form.

Este fluido en forma de vapor puede ser condensado en el interior del tanque-contenedor o en el interior del conducto de retorno, circulando dicho fluido de trabajo, en cualquier caso, por un circuito cerrado.This vapor-shaped fluid can be condensate inside the tank-container or inside the return duct, said fluid circulating from I work, in any case, for a closed circuit.

En el primer caso las bocas u orificios de salida de la caja de turbinas o elementos rotativos comunican dicha caja con el interior del tanque-contenedor, disponiendo este tanque-contenedor de un depósito inferior para el almacenaje del fluido condensado y su envío por el conducto de retorno hacia los captadores para realizar un nuevo ciclo de trabajo. En este caso, los medios para la condensación del fluido de trabajo comprenden unos serpentines por los que circula un fluido refrigerante que condensa el fluido de trabajo expulsado de la caja de turbinas hacia el interior del tanque-contenedor, a la entrada y a la salida de los mencionados serpentines se encuentran dispuestos respectivamente un ventilador o similar para la introducción forzada del fluido refrigerante hacia el interior de los serpentines y un cono de expulsión para la salida del fluido refrigerante.In the first case the mouths or holes of out of the turbine box or rotating elements communicate said box with the inside of the tank-container, disposing this tank-container of a deposit bottom for the storage of the condensed fluid and its shipment by the return duct to the sensors to make a new work cycle. In this case, the means for the condensation of the working fluid comprise coils through which it circulates a refrigerant fluid that condenses the expelled working fluid from the turbine box into the interior of the tank-container, at the entrance and exit of the mentioned coils are arranged respectively a fan or similar for forced introduction of the cooling fluid into the coils and a ejection cone for the cooling fluid outlet.

Opcionalmente, en el caso de que el fluido de trabajo se condense en el interior del conducto retorno, este conducto estará conectado a las bocas u orificios de salida de la caja de turbinas, pasando al menos un tramo de dicho conducto de retorno por el seno de un refrigerante alojado en el interior del tanque-contenedor y que provoca la condensación del fluido de trabajo en el interior de dicho conducto de retorno.Optionally, in the event that the fluid from work condenses inside the return duct, this conduit will be connected to the mouths or exit holes of the turbine box, passing at least one section of said duct of return through a refrigerant housed inside the tank-container and that causes the condensation of the working fluid inside said return duct.

Dicho fluido de trabajo puede ser agua o un fluido termodinámico que presente un bajo punto de ebullición y una baja entalpía de vaporización, con lo que se facilita el paso de la fase líquida a vapor en el captador solar.Said working fluid can be water or a thermodynamic fluid that has a low boiling point and a low enthalpy of vaporization, which facilitates the passage of Liquid vapor phase in the solar collector.

Como refrigerante se pueden usar varios fluidos, tal como el agua o el aire, pero preferentemente se utilizará el segundo, por lo que a la entrada de dichos serpentines se puede incorporar un ventilador que fuerce la circulación de aire por su interior o un sistema de bombeo o sistema alterno que fuerce cualquier otro líquido o gas refrigerante.As a coolant, several fluids can be used, such as water or air, but preferably the second, so that at the entrance of said coils you can incorporate a fan that forces air circulation through its inside or a pumping system or alternate system that forces any other liquid or refrigerant gas.

Sobre el eje de las turbinas o elementos rotativos se encuentra conectado exteriormente un elemento captador o transformador de energía mecánica, que puede tratarse de un generador eléctrico.On the axis of the turbines or elements Rotary, a pickup element is connected externally or mechanical energy transformer, which can be a Electric generator.

Descripción de las figurasDescription of the figures

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to facilitate the understanding of characteristics of the invention, is attached herein descriptive a set of drawings in which, with character Illustrative and not limiting, the following has been represented:

- La figura 1 muestra una vista esquemática del generador de energía con varios captadores de energía solar.- Figure 1 shows a schematic view of the Power generator with several solar energy collectors.

- La figura 2 muestra una vista en perspectiva de uno de los captadores de energía solar.- Figure 2 shows a perspective view of one of the solar energy collectors.

- La figura 3 muestra una vista en planta del interior del tanque-contenedor, mostrando una realización donde la condensación fluido de trabajo se realiza en el interior del tanque-contenedor, pasando el refrigerante por el interior del serpentín.- Figure 3 shows a plan view of the inside the tank-container, showing a embodiment where the working fluid condensation is performed in the inside of the tank-container, passing the refrigerant inside the coil.

- La figura 4 muestra una vista en alzado seccionado del interior del tanque-contenedor.- Figure 4 shows an elevation view sectioned inside the tank-container.

Realización preferida de la invenciónPreferred Embodiment of the Invention

Como se puede observar en las figuras referenciadas, el generador comprende varios captadores (1) de energía solar, estando cada captador (1) constituido por un reflector concentrador (11) tumbado sobre patas o soportes que permitan su óptima orientación. En la figura se representa una configuración típica no limitativa en forma de cilindro parabólico.As can be seen in the figures referenced, the generator comprises several sensors (1) of solar energy, each collector (1) being constituted by a concentrator reflector (11) lying on legs or supports that allow your optimal orientation. The figure represents a typical non-limiting cylinder-shaped configuration parabolic.

En correspondencia con el foco o puntos de óptima concentración de dichos reflectores (11) se encuentran dispuestas unas tuberías (12) sobre las que se concentran los rayos solares reflejados por dichos reflectores (11), calentando el fluido de trabajo hasta su vaporización.In correspondence with the focus or points of optimum concentration of said reflectors (11) are found arranged pipes (12) on which the rays are concentrated solar reflected by said reflectors (11), heating the working fluid until vaporization.

Dichas tuberías (12) están conectadas por medio de un conducto (21) con un colector de vapor (22) situado, en el ejemplo ilustrativo, en el interior de un tanque-contenedor (3) y provisto de inyectores, conectores o similares (23) que proyectan el fluido de trabajo, en forma de vapor, sobre las palas o álabes de unas turbinas (4) o, si se tratara de elementos rotativos, sobre sus partes móviles o cavidades según sea el caso, montadas sobre un eje común (42), provocando su giro simultaneo. Estas turbinas se encuentran alojadas en una caja envolvente (41) situada, en el ejemplo ilustrativo, en el interior del tanque-contenedor (3) y que presenta inferiormente una o varias bocas (43) para el paso del fluido empleado para accionar las turbinas o elementos rotativos (4) hacia el tanque-contenedor (3).Said pipes (12) are connected by means of a duct (21) with a steam collector (22) located, in the illustrative example, inside a tank-container (3) and provided with injectors, connectors or similar (23) that project the working fluid, in form of steam, on the blades or blades of turbines (4) or, if they will be rotating elements, on their moving parts or cavities as the case may be, mounted on a common shaft (42), causing its simultaneous turn. These turbines are housed in an enclosure (41) located, in the illustrative example, in inside the tank-container (3) and that it has one or more mouths (43) inferiorly for the passage of fluid used to drive the turbines or rotating elements (4)  towards the tank-container (3).

En este tanque-contenedor (3) y por debajo de la caja de turbinas o elementos rotativos (41) se encuentran varios serpentines (5) conformantes de los medios de condensación del fluido de trabajo.In this tank-container (3) and below the turbine box or rotating elements (41) are find several coils (5) forming the means of condensation of the working fluid.

Sobre la entrada de los serpentines (5) se encuentra acoplado un ventilador, pudiendo ser también otro elemento para provocar la circulación forzada de un fluido, que causa la introducción y circulación forzada por el interior de los serpentines de aire que actúa de fluido refrigerante, en el caso del ejemplo ilustrativo, del fluido de trabajo, provocando su condensación. El aire que circula por los serpentines (5) es finalmente retornado al exterior a través de un cono de expulsión (52) acoplado a la salida de dichos serpentines (5), pudiendo ser aprovechado para cualquier otro fin.On the entrance of the coils (5) it find a fan attached, it can also be another element to cause the forced circulation of a fluid, which it causes the introduction and forced circulation inside the air coils acting as a refrigerant fluid, in the case of  illustrative example of the working fluid, causing its condensation. The air that circulates through the coils (5) is finally returned abroad through an expulsion cone (52) coupled to the output of said coils (5), and may be taken advantage of for any other purpose.

En la parte inferior del tanque-contendor (3) se encuentra un depósito (31) en el que se acumula el fluido de trabajo condensado. Dicho depósito (31) dispone de una salida (32) conectada a un conducto de retorno (25) que conduce el fluido de trabajo, impulsado por una bomba (24), hacia los captadores (1) para cerrar el ciclo.At the bottom of the tank-container (3) a deposit is found (31) in which the condensed working fluid accumulates. Said deposit (31) has an outlet (32) connected to a return duct (25) driving the working fluid, driven by a pump (24), towards the sensors (1) to close the cycle.

El eje (42) de las turbinas (4) emerge de la caja de turbinas o elementos rotativos (41) y, en el caso del ejemplo ilustrado, del tanque-contenedor (3) para permitir la conexión exterior de un elemento captador o transformador de energía mecánica, representado en las figuras por un generador eléctrico (6) que transforma el giro del eje (42) en energía eléctrica.The shaft (42) of the turbines (4) emerges from the turbine box or rotating elements (41) and, in the case of illustrated example, of the tank-container (3) for allow the external connection of a pickup element or mechanical energy transformer, represented in the figures by an electric generator (6) that transforms the shaft rotation (42) into electric power.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferida, se hace constar a los efectos oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.Once nature is sufficiently described of the invention, as well as a preferred embodiment example, is for the appropriate purposes that the materials, form, size and arrangement of the elements described may be modified, as long as this does not imply an alteration of the essential features of the invention claimed in continuation.

Claims (12)

1. Sistema generador de energía, caracterizado porque comprende: al menos un captador (1) de energía solar constituido por un reflector concentrador, de cualquier disposición geométrica, que permita la concentración de la energía incidente (11), una o varias tuberías (12) dispuestas en correspondencia con el foco o punto o zona de óptima concentración de cada reflector (1) y en cuyo interior se produce la vaporización de un fluido de trabajo que circula por su interior, un conducto (21) para la conducción del fluido de trabajo procedente de las tuberías (12) hacia un colector de vapor (22) que dispone de inyectores, conectores o elementos que permitan o vehiculen la incidencia del vapor del fluido de trabajo (23) para la proyección del citado vapor sobre unas turbinas, cavidades u otros elementos rotativos análogos (4) montadas sobre un eje común (42) y que transforman la energía termodinámica del fluido de trabajo en energía mecánica, un tanque-contenedor (3), cerrado, que dispone de unos medios para la condensación del fluido de trabajo empleado en el accionamiento de las turbinas u otros elementos rotativos análogos (4), y de un conducto de retorno (25) que envía el fluido condensado, impulsado por una bomba (24), hacia las tuberías (12) de los captadores (1), circulando dicho fluido de trabajo por un circuito cerrado.1. Energy generating system, characterized in that it comprises: at least one solar energy collector (1) consisting of a concentrating reflector, of any geometric arrangement, which allows the concentration of the incident energy (11), one or more pipes (12 ) arranged in correspondence with the focus or point or zone of optimum concentration of each reflector (1) and inside which the vaporization of a working fluid that circulates inside, a conduit (21) for the conduction of the fluid of work coming from the pipes (12) to a steam collector (22) that has injectors, connectors or elements that allow or vehicle the incidence of working fluid vapor (23) for the projection of said steam on turbines, cavities or other similar rotating elements (4) mounted on a common axis (42) and transforming the thermodynamic energy of the working fluid into mechanical energy, a tank-container (3), closes C, which has means for the condensation of the working fluid used in the operation of the turbines or other similar rotating elements (4), and a return duct (25) that sends the condensed fluid, driven by a pump ( 24), towards the pipes (12) of the sensors (1), said working fluid circulating through a closed circuit. 2. Sistema generador según la reivindicación 1, caracterizado porque las turbinas u otros elementos rotativos análogos (4) se encuentran dispuestas en el interior de una caja de turbinas (41) que presenta bocas u orificios de salida (43) para la expulsión del fluido de trabajo en forma de vapor.2. Generator system according to claim 1, characterized in that the turbines or other similar rotating elements (4) are arranged inside a turbine box (41) having mouths or outlet holes (43) for the expulsion of the fluid Working in the form of steam. 3. Sistema generador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las bocas y orificios (43) comunican la caja de turbinas (41) con el interior del tanque-contenedor (3).3. Generator system according to any of the preceding claims, characterized in that the mouths and holes (43) communicate the turbine box (41) with the inside of the tank-container (3). 4. Sistema generador según la reivindicación 3, caracterizado porque el tanque-contenedor (3) dispone de un depósito inferior (31) para el almacenaje del fluido de trabajo condensado.4. Generator system according to claim 3, characterized in that the container tank (3) has a lower tank (31) for the storage of the condensed working fluid. 5. Sistema generador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conducto de retorno (25) se encuentra conectado a una salida (32) del depósito inferior (31).5. Generator system according to any of the preceding claims, characterized in that the return line (25) is connected to an outlet (32) of the lower tank (31). 6. Sistema generador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios para la condensación del fluido de trabajo comprenden unos serpentines (5) por los que circula un fluido refrigerante que condensa el fluido de trabajo expulsado de la caja de turbinas u otros elementos rotativos análogos (41) hacia el interior del tanque-contenedor.6. Generator system according to any of the preceding claims, characterized in that the means for the condensation of the working fluid comprise coils (5) through which a cooling fluid circulates which condenses the working fluid expelled from the turbine housing or other elements analog rotary (41) into the tank-container. 7. Sistema generador según las reivindicaciones 1 y 6, caracterizado porque los medios para la condensación del fluido de trabajo en el interior del tanque-contenedor comprenden un ventilador o similar (51) acoplado a la entrada de los serpentines (5) para la introducción forzada del fluido refrigerante en el interior de los serpentines.7. Generator system according to claims 1 and 6, characterized in that the means for the condensation of the working fluid inside the container tank comprise a fan or the like (51) coupled to the inlet of the coils (5) for the introduction forced coolant inside the coils. 8. Sistema generador según las reivindicaciones 1 y 6, caracterizado porque los medios para la condensación comprenden un cono de expulsión (52), dispuesto a la salida de los serpentines (5) para la salida del fluido refrigerante.8. Generator system according to claims 1 and 6, characterized in that the means for condensation comprise an expulsion cone (52), arranged at the outlet of the coils (5) for the output of the cooling fluid. 9. Sistema generador según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el conducto de retorno (25) que envía el fluido condensado, impulsado por una bomba (24), hacia las tuberías (12) de los captadores (1) se encuentra conectado a las bocas u orificios de salida (43) de salida de la caja de turbinas, pasando dicho conducto de retorno por el seno de un refrigerante alojado en el interior del tanque-contenedor y que provoca la condensación del fluido de trabajo en el interior de dicho conducto de retorno.9. Generator system according to claims 1 and 2, characterized in that the return line (25) that sends the condensed fluid, driven by a pump (24), to the pipes (12) of the collectors (1) is connected to the outlets or outlet openings (43) of the turbine housing, said return duct passing through a refrigerant housed inside the tank-container and causing condensation of the working fluid inside said return duct 10. Sistema generador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el eje (42) de las turbinas u otros elementos rotativos análogos (4) emerge de la caja de turbinas (41) para permitir la conexión exterior de un elemento captador o transformador de energía mecánica.10. Generator system according to any of the preceding claims, characterized in that the shaft (42) of the turbines or other similar rotating elements (4) emerges from the turbine housing (41) to allow the external connection of a sensor or transformer element of mechanical energy. 11. Sistema generador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el eje (42) de las turbinas o elementos rotativos (4) está acoplado con un generador eléctrico (6).11. Generator system according to any of the preceding claims, characterized in that the shaft (42) of the turbines or rotating elements (4) is coupled with an electric generator (6). 12. Sistema generador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fluido de trabajo es de bajo punto de ebullición y de baja entalpía de vaporización, diferentes a los tradicionales agua/aceite.12. Generator system according to any of the preceding claims, characterized in that the working fluid is of a low boiling point and a low enthalpy of vaporization, different from the traditional water / oil.
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