ES2306813T3 - Generador solar de electricidad. - Google Patents
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Abstract
Sistema generador de electricidad solar que comprende una lente concentradora óptica generalmente plana de seguimiento en dos ejes de radiación solar, generalmente cilindros (1) en forma de U que flotan sobre una capa de agua (5), estando dispuestos dichos cilindros en bancos posicionados muy cerca entre sí, de tal manera que se maximice su cobertura de área, siendo dichos cilindros inclinables en torno a un eje geométrico horizontal, posicionada dicha lente (2) a través del lado abierto de cada uno de dichos cilindros, incluyendo cada cilindro una célula fotovoltaica (4) que recibe radiación solar concentrada de dicha lente (2), estando colocada dicha célula junto con un dispositivo de conducción de calor (166) dentro de un saliente (165) en el área de dicho cilindro opuesto a dicha lente, conduciendo dicho dispositivo el calor de dicha célula fotovoltaica hacia dicha capa de agua.
Description
Generador solar de electricidad.
La invención se refiere a plantas de energía
solar fotovoltaica de gran tamaño.
La invención se refiere a dispositivos para la
conversión directa de la energía solar en electricidad, en
contraste con la conversión indirecta que implica procesos
intermediarios de temperatura elevada que producen un momento
torsor mecánico que se aplica a generadores eléctricos rotatorios.
Se conoce que grandes generadores de electricidad solar están
funcionando actualmente en California. Todos los más grandes
concentran primero la luz solar en calor de alta temperatura y,
después de eso, con procedimientos conocidos de centrales eléctricas
calentadas por combustión, parcialmente en electricidad, el resto
de calor residual. Todas las plantas de energía solar que funcionan
en la actualidad con potencia eléctrica de importancia relativa a la
empresa de servicio público cubren enormes extensiones ya que su
productividad de área es inferior al 3%. Su alto coste y altura
considerable llevan a una amplia separación de
este-oeste de módulos de concentradores. Su alto
coste es debido a las masas de metal requerido para las cargas del
viento generadas por la altura, mientras que la altura,
irónicamente, es requerida con el fin de extender el número de horas
por día que funciona cada módulo sin estar ensombrecido por sus
vecinos del sur. Factores de coste adicionales se acumulan de la
elevada tarea de mantenimiento implicada en la generación solar
termoeléctrica.
Las plantas fotovoltaicas a gran escala sólo
recientemente han pasado a ser económicamente viables debido a los
costes constantemente decrecientes de las células fotovoltaicas y a
la eficiencia celular constantemente creciente. Pero sin
concentración, la cobertura de enormes extensiones de terreno con
bancos de células de una masa solar tendrá como resultado en que
grandes masas de metales exóticos sean utilizadas por todo el
paisaje, necesariamente en grandes paneles que requieren sus propias
estructuras resistentes al viento. La presente invención ofrece
grandes mejoras sobre esta técnica anterior, debido a las ventajas
de eficiencia de la concentración de luz solar en células
fotovoltaicas.
En teoría, algunas células fotovoltaicas podrían
convertir casi el 50% de la irradiación directamente en electricidad
y prácticamente casi el 40% ya se ha conseguido en pruebas de
laboratorio, pero ambos están a favor de la concentración solar. La
técnica anterior de la concentración solar, sin embargo, lleva de
nuevo a la misma utilización excesiva de terreno, debido al
requisito de que los módulos estén separados. Los concentradores
fotovoltaicos refrigerados por aire de la técnica anterior siguen
siendo lo suficientemente caros como para requerir el
funcionamiento durante todo el día para la recuperación práctica, ya
que sus concentraciones sólo son en decenas.
La técnica anterior sufre una utilización
excesiva de terreno poco práctica, que se expresa mediante su baja
eficiencia solar de área, definida como la electricidad extraída
dividida por la luz solar que alcanza todo el terreno que necesita
la instalación. La presente invención ofrece un sistema
ambientalmente benigno de generación de electricidad solar que
perfecciona la técnica anterior antes mencionada con un diseño
compacto, sostenible y modesto en recursos que es fácil de fabricar
e instalar. Cubriendo el 87% del terreno reservado más que el 5%,
mucha menos superficie en acres debe ser reservada por billón de
vatios producidos. La presente invención ofrece instalaciones de
electricidad solar compactas altamente escalables con logística
mejorada de instalación, mantenimiento, y control y economía
mejorados de fabricación y recuperación.
El documento
US-A-4-771-764
da a conocer un sistema de concentrador solar de seguimiento en
acimut-altitud por agua en el que múltiples lentes
colectores concentran la luz solar sobre células fotovoltaicas.
La invención usa por lo tanto una conversión
fotovoltaica concentrada de luz solar, en un seguimiento en dos
ejes de su componente directo, enfocada ópticamente a una
concentración alta (aproximadamente 400 en la forma de realización
preferida descrita en esta invención) y mantenida a una alta
eficiencia mediante refrigeración por agua integral.
Como se da a conocer adicionalmente, las
siguientes medidas se toman para aproximar los niveles de eficiencia
de área a un orden de magnitud por encima de la técnica
anterior.
1. La apertura ópticamente activa será una gran
fracción (casi el 90% de la utilización del área) de la superficie
del suelo. En esta invención se da a conocer una nueva configuración
de seguimiento en dos ejes que logra esto.
2. La irradiación en las células fotovoltaicas
será de varios cientos de masas solares, para que la eficiencia
operativa se aproxime a los límites ideales, pero no tan alta (miles
de masas solares) como para acortar la vida útil
fiable.
fiable.
\newpage
3. La conversión será realizada por células de
multiunión, ya que las capas de sus componentes pueden, cada una,
especializarse en una porción del espectro solar, que es la razón
fundamental para las altas eficiencias de conversión ideales antes
mencionadas.
4. La distribución altamente no uniforme de
flujo concentrado en el pequeño punto focal redondo (miles de masas
solares) se distribuirá más equitativamente por la célula
fotovoltaica cuadrada más grande. Ya que la distancia focal de la
lente varía con la longitud de onda, el punto focal es
espectralmente no uniforme también, con puntos focales
sustancialmente más amplios a 400 nm y 1100 nm que en el índice de
refracción medio ponderado por el flujo de 1.492. Las células de
multiunión conectadas en serie, sin embargo, trabajan mejor cuando
toda la célula tiene el mismo balance espectral de flujo solar
concentrado recibido.
5. Ya que la eficiencia disminuye con la
elevación de la temperatura, habrá un disipador de calor para
extraer los valores intensos de calor solar no convertido, lo
suficientemente efectivo como para que la diferencia de temperatura
entre el fondo de la célula fotovoltaica y el disipador de calor sea
sólo de unos pocos ºC. A cientos de masas solares, esto significa
la refrigeración por agua.
6. El seguimiento en dos ejes del componente
directo de radiación solar será implementado de manera rentable al
mismo tiempo que mantiene una altura general baja.
Un requisito adicional para una producción de
electricidad solar a gran escala competitiva es la rentabilidad
aumentada sobre los sistemas de conversión de energía solar de la
técnica anterior. La presente invención hace esto posible
mediante:
a) Una masa de material por vatio reducida,
usando la flotabilidad de los concentradores para soportar el
seguimiento horizontal mediante la flotación en el agua
refrigerante,
b) Una altura mínima del sistema (literalmente a
la altura de la rodilla) de manera que haya poca vulnerabilidad a
los extremos del viento,
c) Uso de células fotovoltaicas pequeñas, para
lo cual la transferencia de la electricidad solar sólo requiere
cargas cortas a un conductor común de baja resistencia.
d) Lentes de concentración de corta distancia
focal y varillas mezcladoras caleidoscópicas, combinadas con
refrigeración por agua por convección natural, garantizan el
funcionamiento celular óptimo.
La invención cumple todos estos requisitos
mediante las medidas descritas en las reivindicaciones.
la fig. 1 muestra una sección transversal a
través de dos cilindros
la fig. 2 muestra una vista desde arriba del
armazón de una plataforma.
la fig. 3 muestra parte de una granja solar.
la fig. 4 muestra la posición de dos cilindros a
una elevación del sol baja.
la fig. 5 muestra la vista de un cilindro desde
arriba.
la fig. 6 muestra una pared extrema de un
cilindro.
la fig. 7 muestra la suspensión de dos
cilindros.
la fig. 8 muestra el apoyo para los
cilindros.
la fig. 9 muestra el colector de
electricidad.
la fig.10 muestra el perfil del área focal de un
haz de rayos.
la fig. 11 muestra el uso de un homogeneizador
de radiación.
la fig. 12 muestra la misma disposición que la
de un homogeneizador de radiación.
la fig. 13 muestra un homogeneizador de
radiación cuyo plano de entrada es mayor que su plano de salida.
la fig. 14 muestra el mismo homogeneizador de
radiación con enfoque excéntrico
la fig. 15 muestra la disipación de calor de un
homogeneizador de radiación móvil mediante un metal líquido.
la fig. 16 muestra la disipación de calor
mediante un tubo de calor.
las figs. 17a, 17b, y 17c muestran un tubo de
calor alargado.
la fig. 18 muestra un dispositivo de elevación
para los cilindros.
La fig. 1 muestra en presentación esquemática
una sección vertical mediante concentradores posicionados en
cilindros 1, cubiertos por lentes 2 que concentran rayos
monocromáticos paralelos 3 en un punto focal 4. Los cilindros están
soportados sobre una masa de agua 5. Los cilindros se mantienen a
una distancia de sólo algunos milímetros entre sí por traviesas 6.
Para el seguimiento en la elevación solar, los cilindros pueden
girar en torno al eje geométrico horizontal 7. El giro es
controlado por sensores de seguimiento del sol y está basado en
momentos torsores de equilibrio impulsados neumáticamente. Bombeando
agua del compartimiento de lastre 8 al compartimiento de lastre 9,
ambos intercomunicados neumáticamente a través de la traviesa en
forma de tubo 6, un momento torsor de flotabilidad hace que cada
cilindro gire hacia arriba para mantener la lente 2 dirigida
directamente al sol ascendente, hasta que haya alcanzado su posición
más alta al mediodía. Después de eso un soplador 10 crea una
presión positiva en el compartimiento de lastre 9 mediante la
traviesa 6, de manera que el agua fluye de vuelta desde el
compartimiento de lastre 9 al compartimiento de lastre 8. Esto hace
que el cilindro durante las horas de la tarde gire la lente hacia
abajo. El ángulo de inclinación es proporcional a la presión
positiva o negativa.
La fig. 2 muestra el armazón 20 de una
plataforma flotante con múltiples cilindros 21, comprendiendo cada
uno 12 lentes concentradoras. El armazón 20 comprende un anillo
flotante 22, que forma una unidad con traviesas flotantes 6' y une
verticalmente los miembros 23 a las traviesas 6'. El apoyo vertical
24 se dispone en el centro de la plataforma y se conecta al suelo.
El anillo 22 puede tener dientes 28 (como en una correa dentada)
que serán girados por un disco 29, que es impulsado por un motor
eléctrico. La plataforma da vueltas alrededor del eje vertical de
la plataforma a la velocidad angular acimutal del sol, controlada
por un buscador de sol. Las lentes de concentración 2' apuntan de
ese modo al sol en los ejes tanto horizontal como vertical. Durante
la noche la plataforma regresa a la posición de la mañana, pero en
las noches de viento con los cilindros dirigidos al viento para una
refrigeración aumentada del
agua.
agua.
La fig. 3 muestra un grupo de plataformas de una
granja solar dispuesta de una manera de empaquetamiento compacto
adecuada para cualquier número de plataformas. En tal caso de
plataformas múltiples, el accionamiento del seguimiento acimutal se
hará mediante ruedas guía de neumático 30 dispuestas
intersticialmente entre tres plataformas. Cada una de tales quintas
ruedas 31 es accionada por un motor eléctrico, cuyo momento torsor
es transferido a los anillos externos 22'. También en este caso los
anillos 22' pueden tener dientes para engranarse a los dientes de
las guías 30. Se extienden puentes peatonales 34 por encima de las
guías 30 para permitir al personal el acceso para el mantenimiento.
Por debajo de cada plataforma 20' de la granja solar hay una masa
de agua poco profunda, sobre la que flota. Esta balsa cerrada está
protegida contra la evaporación por una capa de aceite sobre ella.
Dentro de esta capa de agua es conducido el calor residual de las
células fotovoltaicas. La refrigeración de la capa de agua se
realiza mediante su exposición al aire exterior. Durante las horas
en las que el sol está demasiado bajo, y especialmente por la noche,
la plataforma 20 será girada de manera que las filas de cilindros
miren a la dirección del viento, dándole buen acceso al agua de la
balsa.
Tal granja solar también se puede colocar en
masas de agua naturales. Si el fondo de un lago es demasiado
profundo, los ejes 33 de las ruedas guía 30 serán conectados entre
sí mediante varillas y las ruedas guía 30 combinadas se unirán a
través de un aparato de anclaje al fondo. Además, numerosas
instalaciones industriales tienen grandes balsas de aireación
adecuadas para el uso dual con la presente invención, siempre y
cuando los cilindros estén hechos de un material de baja
corrosión.
La fig. 4 muestra los cilindros 1 en una sección
transversal oblicua, para mostrar sus interiores, donde tiene lugar
la conversión de la irradiación del sol. Estos cilindros flotan
sobre la capa de agua 5'. A elevaciones del sol bajas, el cilindro
1' desplaza una cantidad de agua definida por la línea de puntos 40
y esas porciones de las paredes 54 de los cilindros que descansan
por debajo de ella. En cada ángulo de elevación un círculo
geométrico 41 tiene una tangente al plano de la superficie del agua.
Las líneas de puntos 40 hasta 42 definen ese plano a elevaciones
solares altas, todas ellas tangentes al círculo 41. La distancia 61
de los cilindros 1 y 1' entre sí resulta de la anchura de las
lentes 2' más un hueco de una anchura mínima entre los cilindros.
En el ángulo de elevación mostrado de 24º, el borde 47 de la
estructura de protección 48 que sobresale toca la parte que
sobresale 49 del cilindro adyacente. En relación a la línea
bisectriz 45, el eje óptico 46 de la lente 2' se mueve hacia abajo.
Este eje óptico intersecta al centro del plano de entrada del
homogeneizador de radiación 43. El haz altamente concentrado de
rayos solares concentrados se introducirá en la varilla 43 y,
mediante reflexión interna total libre de pérdidas, se abre paso a
la célula fotovoltaica 4'. Debido a la acción caleidoscópica de
estas reflexiones internas, la distribución espacial de la luz solar
en 4' habrá pasado a ser más pareja. La célula fotovoltaica 4' está
en buen contacto térmico con la varilla extruida 50, posicionada
para permanecer por debajo de la superficie del agua 5' para todos
los ángulos de elevación solar del cilindro 1'. En un extremo, una
manguera 52 se abre al aire exterior y, en el otro extremo, está
cerrada. Una rejilla de alambre 53 se extiende paralela al rayo
periférico 39 y evita que la manguera 52 se introduzca en la
pirámide dentro de los rayos 39 de la lente concentradora.
En respuesta a los aumentos meteorológicos de la
presión del aire, la manguera 52 se llena de aire exterior. Esta
medida garantiza que el compartimiento cerrado por las lentes 2',
las paredes 54 y 55 y la pared extrema siempre tenga la misma
presión de aire que el aire exterior, minimizando el intercambio de
aire incontrolado con el ambiente. Para secar el aire que se
introduce en el interior, se proporciona un desecador de reciclaje
en la caja metálica de la manguera 52. El aire interior seco es
esencial ya que las células de multiunión son higroscópicas.
La fig. 5 muestra una vista del cilindro desde
la cara que mira al sol. En las placas extremas 56 y 56' los
cilindros tienen falsos árboles 57 y se pueden inclinar por lo tanto
en torno al eje geométrico horizontal 58. La posición del eje 58 se
elige para un momento torsor de flotabilidad cero para todos los
ángulos de inclinación operativos. La lente 2' tiene en su lado
interno una multiplicidad de surcos refractores 59 en la mitad
central de la lente y de forma periférica alrededor de ellos hay
surcos de reflexión interna total 60, que permiten la corta
distancia focal requerida por tal forma de cilindro de momento
torsor cero. Como se muestra en la fig. 4, sólo con tal distancia
focal corta, como se representa mediante la línea de puntos 46, la
distancia entre cilindros 61 puede ser apenas mayor que la anchura
de los cilindros, para un factor de carga cercano al 100%. Puesto
que los cilindros están soportados mediante la flotación en el agua,
sus paredes necesitan menos grosor de material del que sería
necesario para evitar una deformación por torsión cuando estuvieran
fuera del agua. Con el fin de ahorrar en el gasto del material de
pared resistente a la corrosión, los alambres tensores diagonales
62 forman una "X" en cada lente, garantizando la rigidez del
cilindro, que se requiera para que todas las varillas
homogeneizadoras se alineen en sus respectivos focos.
Se instalan hasta doce unidades de lente,
varilla y célula por cilindro. La estructura de protección 48 de la
fig. 4 evita que la lente 2' se sumerja en la superficie del agua 5'
a la elevación solar más baja.
La fig. 6 muestra una vista sobre la placa
extrema 56 de un cilindro con la estructura de protección 48 y el
falso árbol 57'.
Las figs. 7 y 8 muestran dos cilindros con
placas extremas 56 y 56' con falsos árboles 57'' que están
soportados por cojinetes de bolas. La pared 70 se proyecta entre
las placas extremas 56 y 56' y los cojinetes de bolas 66 y 67 se
montan sobre ella, así como los colectores de electricidad 71 y 71'.
La pared 70 es parte del tubo extruido 70', cuya mayor parte
descansa por debajo de la superficie del agua 5'. Este tubo 70' crea
una fuerza de flotabilidad que es transferida a través de los
cojinetes de bolas 66 y 67 a los falsos árboles 57' y 57'',
soportando de ese modo los cilin-
dros 69 y 69'. Los tubos extruidos 70' se conectan al anillo 22' de la plataforma de la fig. 3 a través de los soportes 75.
dros 69 y 69'. Los tubos extruidos 70' se conectan al anillo 22' de la plataforma de la fig. 3 a través de los soportes 75.
La fig. 8 muestra el tubo extruido 70' que se
extiende perpendicularmente al eje longitudinal 58 (fig. 5) de los
cilindros. En la pared 70, se posicionan los cojinetes de bolas 67 y
67' y los colectores de electricidad 71 y 71'.
La fig. 9 muestra una sección transversal por el
falso árbol 57'' con los cojinetes de bolas 66 y 67 y el colector
de electricidad 71, en cuyo cuerpo de contacto 76 se presiona contra
el extremo del anillo deslizante 78 mediante el muelle 72. El
extremo del anillo deslizante 78 necesita extenderse sólo con un
ángulo en el centro de aproximadamente 70º, de manera que el peso
del cilindro sobre el cuerpo de contacto 76 lo mantenga en firme
contacto con el extremo del anillo deslizante 78 para todos los
ángulos de elevación. Los extremos de los anillos deslizantes están
conectados en serie con las células fotovoltaicas 4' (fig. 4) de
manera que se logran polaridades eléctricas opuestas en los
extremos opuestos del cilindro. Dependiendo de la tensión de salida
deseada del cilindro, las múltiples células fotovoltaicas se pueden
conectar en serie para la tensión mayor o en paralelo para la
hidrólisis de hidrógeno o una combinación de ambas para tensiones
intermedias. Similares opciones paralelas en serie determinarán
cómo se combinan las tensiones de los cilindros para una tensión
deseada de la plataforma, cuando la energía es conducida al exterior
a través de un cable altamente flexible.
El componente clave del homogeneizador de
radiación se describe en las figs. 10 a 14.
La fig. 10 es la representación gráfica de la
intensidad 100 del punto focal de la lente de concentración, con un
pico 101 de muchos miles de masas solares y el área de célula
restante oscura. Tal exceso de densidad de flujo destrozará la
célula. En cambio, una distribución uniforme por toda la célula
resultará en 460 masas solares de concentración geométrica, cerca
de la cantidad óptima de la célula.
La fig. 11 representa la varilla homogeneizadora
de radiación 80 que recibe en el extremo 81 la radiación enfocada
de la lente 2. La varilla homogeneizadora de radiación 80 está hecha
de vidrio de la mayor transmisividad de volumen por el espectro
solar operativo, para minimizar las cargas de calor de absorción en
la misma. Los vidrios más comunes tienen bandas de absorción solar
suficientemente densas como para añadir una carga de calor
inaceptable a las células. La fig. 12 muestra una vista lateral de
la misma, con el lado sesgado 84 de la varilla 80' extendiéndose a
la barra disipadora de calor térmicamente conductora 85. Este sesgo
es necesario para mantener la barra 85 sumergida para todos los
ángulos de elevación solar.
Las figs. 13 y 14 muestran un homogeneizador de
radiación 80 con las paredes 86 y 87 y la 87' sesgándose hacia
dentro hacia la superficie del fondo 82. La fig. 13 muestra rayos en
el centro 130 del plano de entrada 131, mientras que en la fig. 14
los rayos están descentrados. La superficie de salida 82 está en
contacto óptico con la célula fotovoltaica 83 a través de la capa
adhesiva óptica 83a. El lado inferior de la célula fotovoltaica 83
se conecta a la capa de metal 85a de un material de coeficiente de
expansión térmica cercano al de la célula. Esta capa metálica se
suelda al disipador de calor 88 antes de que la célula y la varilla
sean adheridas a ella.
Este mismo dispositivo óptico, la varilla
homogeneizante, lleva a cabo tres funciones:
a) Redistribución libre de pérdidas por la
superficie de salida rectangular del flujo de radiación solar
concentrado altamente no uniforme, que forma un punto circular en
la superficie de entrada.
b) Deflexión libre de pérdidas del flujo de
radiación total inclinando la varilla hasta 20º alrededor de su
cara de entrada, con el fin de mantener el disipador de calor
sumergido.
c) Provisión de una superficie de entrada
expandida (30% más ancha que la célula) lo suficientemente grande
como para recoger toda la luz solar enfocada incluso con un error de
1º en el seguimiento de la elevación
La fig. 15 muestra la disposición en la que la
varilla homogeneizadora de radiación 145''' está cerrada por el
tubo 155, que hace un único contacto con la varilla 145''' a través
de los bordes afilados que esparcen luz solar muy poco concentrada.
El tubo 155 se conecta a la base de metal 156, que forma un hueco
estrecho 157 con el disipador de calor 154. El hueco 157 se llena
de mercurio, un suministro del cual está en el fuelle 158.
La fig. 16 muestra un tubo de calor de vacío
rodeado por el fuelle 158'. La mecha 160 absorbe el fluido
condensado. El separador 161 evita que los planos de absorción de
calor 156' y 154' se muevan conjuntamente por la presión del aire
exterior.
La fig. 17a muestra una vista lateral de un
cilindro con el falso árbol 57''. La célula fotovoltaica 4''' está
colocada en el saliente 165 y está en contacto térmico con el tubo
de calor 166, cuya extensión longitudinal se extiende
perpendicularmente a la placa extrema 56'' hacia abajo por toda la
longitud del cilindro, desde su primera célula fotovoltaica hasta
la última. La fig. 17c muestra una capa de mecha absorbente 167
posicionada dentro del tubo de calor 166, desde cuya sección 169 el
fluido de transferencia de calor, por ejemplo agua, se evapora. El
vapor fluye por el compartimiento 170 a la pared 171 que permanece
por debajo de la superficie del agua 5''' para todos los ángulos de
elevación solar operativos. En esta pared el fluido de transferencia
de calor se condensa y será transportado por fuerzas capilares de
la capa de mecha 167 de vuelta a la célula fotovoltaica 4''' y su
calor residual. El tubo de calor 166 es hermético y de vacío excepto
por una pequeña cantidad de agua.
La fig. 17b muestra un segundo cilindro que,
como el primero, puede estar inclinado hacia abajo a un ángulo de
elevación de 20º.
Como una alternativa al seguimiento neumático
antes mencionado, las figs. 17a y 17b, muestran un procedimiento
mecánico para inclinar colectivamente las unidades de célula
fotovoltaica y lente.
En las figs. 17a y 17b, los tubos de calor 166
de los cilindros tienen ojetes 172 a los que se fija la cuerda 178.
Con el fin de inclinar los cilindros en torno a su eje horizontal
para ángulos de elevación inferiores, la cuerda 178 será movida por
un motor lineal en la dirección de la flecha 180. La fuerza de
ajuste para una inclinación para ángulos de elevación mayores
proviene de los muelles en espiral 181 que se conectan al armazón
de la plataforma.
La fig. 18 muestra un cilindro en vista
longitudinal 182 y vista en sección transversal 183. A una distancia
184 de aproximadamente un cuarto de la longitud total se posiciona
una agarradera 185. A través de una grúa, no mostrada, el tubo
rectangular 186 será bajado entre las dos agarraderas 185. Después
de eso, unas espigas 187 se extienden desde el tubo 186. Ahora el
cilindro con los falsos árboles 57''', cuya rigidez de torsión es
baja puesto que normalmente flota sobre el agua, se puede levantar
de sus apoyos como se muestra en la fig. 9.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante es sólo para utilidad del lector. No forma parte del
documento de patente europea. Aunque se ha tenido especial cuidado
en la recopilación de las referencias, no se pueden excluir errores
u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad en este
respecto.
US-4771764-A
[0006]
Claims (22)
1. Sistema generador de electricidad solar que
comprende una lente concentradora óptica generalmente plana de
seguimiento en dos ejes de radiación solar, generalmente cilindros
(1) en forma de U que flotan sobre una capa de agua (5), estando
dispuestos dichos cilindros en bancos posicionados muy cerca entre
sí, de tal manera que se maximice su cobertura de área, siendo
dichos cilindros inclinables en torno a un eje geométrico
horizontal, posicionada dicha lente (2) a través del lado abierto
de cada uno de dichos cilindros, incluyendo cada cilindro una
célula fotovoltaica (4) que recibe radiación solar concentrada de
dicha lente (2), estando colocada dicha célula junto con un
dispositivo de conducción de calor (166) dentro de un saliente (165)
en el área de dicho cilindro opuesto a dicha lente, conduciendo
dicho dispositivo el calor de dicha célula fotovoltaica hacia dicha
capa de agua.
2. El sistema de la reivindicación 1, que
comprende además una varilla homogeneizante de vidrio posicionada
entre dicha lente y dicha célula fotovoltaica, teniendo dicha
varilla un eje longitudinal y comprendiendo dos superficies
opuestas y múltiples paredes planas longitudinales de una longitud
suficiente para mezclar la radiación solar concentrada tanto
espacialmente como espectralmente suficientemente de tal manera que
se mejore el rendimiento de utilización radiante de dicha célula
fotovoltaica, recibiendo una de dichas superficies dicha luz solar
concentrada y estando la superficie opuesta en contacto óptico con
dicha célula fotovoltaica.
3. El sistema de la reivindicación 1, en el que
el saliente está inclinado con respecto a la dirección de dicha
radiación solar.
4. El sistema de la reivindicación 2, en el que
dicho eje longitudinal de dicha varilla homogeneizante está
inclinado con respecto a la dirección de dicha radiación solar
concentrada.
5. El sistema de la reivindicación 4, en el que
dicha inclinación es en una dirección hacia abajo, definida dicha
dirección hacia abajo durante la operación de seguimiento a la
altitud solar más baja.
6. El sistema de la reivindicación 2, en el que
al menos una de dichas paredes longitudinales no es paralela a
dicho eje longitudinal, de manera que dicha varilla se ahúsa en la
dirección de dicha radiación solar concentrada.
7. El sistema de la reivindicación 2, en el que
asociados con dicha varilla homogeneizante hay medios de soporte
estructural que hacen contactos de un solo punto o línea con dicha
varilla.
8. El sistema de la reivindicación 7, en el que
dicho medio de soporte estructural comprende un tubo con un
diámetro interno igual a la dimensión diagonal de dicha varilla.
9. El sistema de la reivindicación 1, que
comprende una gran balsa circular poco profunda, dicha balsa
contiene múltiples bancos de cilindros lineales posicionados muy
cerca de tal manera que se maximice su cobertura de área por un
factor de carga cercano al 100%, estando cubiertos dichos cilindros
por lentes que tienen en su lado interno surcos refractores en la
región central y de forma periférica surcos de reflexión que
permiten una corta distancia focal requerida.
10. El sistema de la reivindicación 1, en el que
dicho agua está cubierta por un medio
anti-evaporante que comprende una fina capa de un
fluido inmiscible de menor densidad que el agua, teniendo dicho
fluido una presión de vapor suficientemente baja durante periodos
de persistencia prácticos.
11. El sistema de la reivindicación 1, en el que
dicho dispositivo de conducción de calor comprende un tubo de calor
en contacto térmico con dicho agua.
12. El sistema de la reivindicación 1, en el que
un peso de equilibrio de flotabilidad y un momento torsor de
equilibrio de flotabilidad alrededor de dichos árboles se ejerce por
pesos distribuidos posicionados excéntricos al centro de gravedad
de dichos cilindros lineales.
13. El sistema de la reivindicación 12, que
comprende cámaras dentro de dichos cilindros lineales y medios de
transferencia del aire entre dichas cámaras.
14. El sistema de la reivindicación 13, en el
que dicho medio de transferencia de aire comprende un soplador de
aire y tubos que conectan dicho soplador a las porciones superiores
de dichas cámaras.
15. El sistema de la reivindicación 1, que
comprende además medios de conducción eléctrica para transportar
electricidad generada solar fuera de dichos cilindros en el que
dichos medios de conducción eléctrica comprenden una tira
conductora y un medio de escobilla que está en contacto con dicha
tira conductora.
16. El sistema de la reivindicación 13, que
comprende además una estructura flotante que aguanta dichos bancos
de cilindros lineales, en el que los elementos estructurales de
dicha estructura flotante comprenden conductos de aire.
\newpage
17. El sistema de la reivindicación 1, en el que
dichos cilindros comprenden medios de sellado de aire para montar
dichas lentes de concentración.
18. El sistema de la reivindicación 17, en el
que dichos cilindros comprenden medios de deshumidificación de
aire.
19. El sistema de la reivindicación 17, en el
que dichos cilindros comprenden un sistema de fuelle para equilibrar
la presión del aire interior y exterior.
20. Un sistema según la reivindicación 1, en el
que las paredes de los cilindros tienen menos grosor de material
que el que sería necesario para evitar la deformación por torsión
cuando estuvieran fuera del agua.
21. Un sistema según la reivindicación 1, en el
que cada cilindro tiene dos paredes extremas con falsos árboles y
una pared en forma de U, siendo elegida la posición del eje para un
momento torsor de flotabilidad cero para todos los ángulos de
inclinación operativos.
22. Un sistema según la reivindicación 1, en el
que la corriente de la célula fotovoltaica se usará para producir
hidrógeno por hidrólisis.
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