ES2735303B2 - OUTDOOR TOWER SOLAR RECEIVER - Google Patents

OUTDOOR TOWER SOLAR RECEIVER Download PDF

Info

Publication number
ES2735303B2
ES2735303B2 ES201830587A ES201830587A ES2735303B2 ES 2735303 B2 ES2735303 B2 ES 2735303B2 ES 201830587 A ES201830587 A ES 201830587A ES 201830587 A ES201830587 A ES 201830587A ES 2735303 B2 ES2735303 B2 ES 2735303B2
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
tubes
panel
solar receiver
outlet
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES201830587A
Other languages
Spanish (es)
Other versions
ES2735303A1 (en
Inventor
Santana Domingo José Santana
Sanchez Maria De Los Reyes Rodriguez
Azcue Marta Laporte
Puente Jorge Lopez
Iborra Antonio Acosta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad Carlos III de Madrid
Original Assignee
Universidad Carlos III de Madrid
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad Carlos III de Madrid filed Critical Universidad Carlos III de Madrid
Priority to ES201830587A priority Critical patent/ES2735303B2/en
Priority to PCT/ES2019/070414 priority patent/WO2019238999A1/en
Publication of ES2735303A1 publication Critical patent/ES2735303A1/en
Application granted granted Critical
Publication of ES2735303B2 publication Critical patent/ES2735303B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/20Solar heat collectors for receiving concentrated solar energy, e.g. receivers for solar power plants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/70Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F24S2010/71Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits the conduits having a non-circular cross-section
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

RECEPTOR SOLAR DE TORRE EXTERIOROUTDOOR TOWER SOLAR RECEIVER

Campo de la invenciónField of the invention

La presente invención se engloba dentro del campo de la energía solar de concentración de alta temperatura, y más concretamente en las centrales de generación termosolar tipo torre y en la conversión de radiación solar en energía térmica.The present invention is encompassed within the field of high temperature concentration solar energy, and more specifically in tower-type thermosolar generation plants and in the conversion of solar radiation into thermal energy.

AntecedentesBackground

El sol es una fuente de energía renovable que ha captado la atención de la industria en las últimas décadas debido al creciente interés en las energías renovables y al aumento de la demanda eléctrica.The sun is a renewable energy source that has captured the industry's attention in recent decades due to the growing interest in renewable energy and the increasing demand for electricity.

Dentro de los sistemas de energía solar cabe destacar el gran desarrollo experimentado por las tecnologías de producción eléctrica mediante concentración solar. Entre ellas los sistemas de receptor central o de torre parecen ser la tecnología con mayor proyección de futuro debido a su gran capacidad de almacenamiento y su adaptabilidad para producir según la demanda del mercado energético.Within solar energy systems, it is worth highlighting the great development experienced by electricity production technologies through solar concentration. Among them, central receiver or tower systems seem to be the technology with the greatest future prospects due to their large storage capacity and their adaptability to produce according to the demand of the energy market.

En las centrales solares tipo torre, la radiación solar directa es concentrada y reflejada por un conjunto de espejos, llamados heliostatos, sobre la superficie de un receptor solar situado en la parte superior de una torre. En el receptor típicamente el 80%-90% de la energía reflejada es absorbida y transferida a un fluido de trabajo, que circula por su interior, en forma de energía térmica. Esta energía térmica puede almacenarse o enviarse a un generador de vapor, dónde será convertida mediante un ciclo tradicional de potencia en energía eléctrica.In tower-type solar plants, direct solar radiation is concentrated and reflected by a set of mirrors, called heliostats, on the surface of a solar receiver located at the top of a tower. In the receiver typically 80% -90% of the reflected energy is absorbed and transferred to a working fluid, which circulates inside it, in the form of thermal energy. This thermal energy can be stored or sent to a steam generator, where it will be converted into electrical energy through a traditional power cycle.

Aunque existen numerosas configuraciones de receptores centrales, los más extendidos comercialmente son los receptores exteriores tubulares. Estos receptores consisten en una serie de paneles, formados por colectores de entrada y salida y tubos verticales, dispuestos en forma poliédrica, aproximándose a un cilindro. Los colectores localizados en la parte superior de la torre se encuentran empotrados con restricción de movimiento, mientras que los tubos son guiados de forma periódica, permitiendo desplazamientos en dirección vertical. La radiación solar es captada por los tubos que están sometidos a unas condiciones de trabajo extremas ya que por su parte exterior interceptan una alta radiación solar no homogénea y de carácter cíclico, que provoca grandes gradientes de temperaturas, tensiones y fatiga, y por su parte interna los tubos están sometidos a un ambiente corrosivo debido al fluido de trabajo.Although there are numerous central receiver configurations, the most common commercially are tubular outer receivers. These receivers consist of a series of panels, made up of inlet and outlet collectors and vertical tubes, arranged in a polyhedral shape, approaching a cylinder. The collectors located in the upper part of the tower are embedded with movement restriction, while the tubes are periodically guided, allowing displacements in a vertical direction. Solar radiation is captured by the tubes that are subjected to extreme working conditions since, on the outside, they intercept high inhomogeneous solar radiation of a cyclical nature, which causes large gradients of temperatures, stresses and fatigue, and internally the tubes are subjected to a corrosive environment due to the working fluid.

Las centrales solares tipo torre con receptor exterior conocidas en el estado de la técnica presentan dificultades técnicas, relacionadas principalmente con la resistencia de los materiales. Entre las dificultades técnicas más comunes de estas plantas destaca la aparición temprana de fisuras en los tubos debido principalmente a la acción conjunta de las tensiones y la corrosión termoquímica. Así pues, es deseable conseguir un diseño de receptor que posibilite trabajar a altas temperaturas, minimizar pérdidas y aumentar el tiempo de vida, de modo que se reduzcan los costes de mantenimiento y se aumente el rendimiento global de la planta.The tower-type solar power plants with an external receiver known in the state of the art present technical difficulties, mainly related to the resistance of the materials. Among the most common technical difficulties of these plants is the early appearance of cracks in the tubes, mainly due to the joint action of stresses and thermochemical corrosion. Thus, it is desirable to achieve a receiver design that makes it possible to work at high temperatures, minimize losses and increase the life time, so that maintenance costs are reduced and the overall performance of the plant is increased.

Hasta ahora para alargar la vida de los receptores solares se ha actuado tratando de homogeneizar la radiación solar incidente, desapuntando heliostatos o utilizando estrategias de multi-apuntamiento, pero esta solución reduce notablemente la eficiencia óptica del campo de heliostatos, y por tanto la eficiencia global de la planta solar.Until now, to extend the life of solar receivers, efforts have been made to homogenize the incident solar radiation, de-pointing heliostats or using multi-pointing strategies, but this solution notably reduces the optical efficiency of the heliostat field, and therefore the overall efficiency. of the solar plant.

También se ha actuado realizando modificaciones de diseño con vistas a reducir los gradientes térmicos, principalmente en dirección axial. Se conocen numerosas propuestas que modifican el diseño del receptor intentando aumentar su eficiencia, entre ellas se pueden destacar los documentos: US6668555, US2013/0319501, US2010/0018522, y la solicitud de patente española P201730456. Sin embargo, ninguno de estos documentos se centra en reducir las tensiones generadas en el receptor, principal culpable del fallo temprano de los tubos.Design modifications have also been carried out with a view to reducing thermal gradients, mainly in the axial direction. Numerous proposals are known that modify the design of the receiver trying to increase its efficiency, among them the documents: US6668555, US2013 / 0319501, US2010 / 0018522, and the Spanish patent application P201730456 can be highlighted. However, none of these documents focuses on reducing the stresses generated in the receiver, the main culprit for the early failure of the tubes.

Es importante tener en cuenta que las tensiones en los tubos del receptor no son debidas únicamente a los gradientes térmicos, sino que se ven acrecentadas por las restricciones mecánicas de movimiento que producen sus sujeciones. Así mismo, la dirección en la que aparecen los gradientes térmicos en los tubos del receptor tiene distintos efectos en los desplazamientos de los tubos y en las tensiones generadas. Por ejemplo, los gradientes térmicos en dirección radial no producen flexión de los tubos y por lo tanto sólo genera tensiones debidas a los gradientes de temperatura. Sin embargo, los gradientes térmicos en dirección circunferencial generan flexión de los tubos aumentando las tensiones totales, que en este caso son producidas por gradientes térmicos y restricciones mecánicas. It is important to bear in mind that the stresses in the receiver tubes are not only due to the thermal gradients, but are increased by the mechanical movement restrictions produced by their fasteners. Likewise, the direction in which the thermal gradients appear in the receiver tubes has different effects on the displacements of the tubes and the stresses generated. For example, thermal gradients in the radial direction do not cause tube bending and therefore only generate stresses due to temperature gradients. However, the thermal gradients in the circumferential direction generate bending of the tubes, increasing the total stresses, which in this case are produced by thermal gradients and mechanical restrictions.

Por lo tanto, para reducir las dificultades técnicas de los receptores solares es imprescindible reducir los gradientes térmicos en dirección circunferencial, para restringir así los desplazamientos y por lo tanto las tensiones producidas por los gradientes térmicos y las restricciones de movimiento.Therefore, in order to reduce the technical difficulties of solar receivers, it is essential to reduce the thermal gradients in the circumferential direction, thus restricting the displacements and therefore the stresses produced by the thermal gradients and movement restrictions.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

La invención se refiere a un nuevo receptor para plantas solares tipo torre, que comprende al menos un panel dispuesto verticalmente, tal que cada panel comprende un colector de entrada, un colector de salida y una pluralidad de tubos uniendo el colector de entrada y el colector de salida, donde cada tubo comprende una sección transversal con una forma a elegir entre ovalada y elíptica en al menos una zona central entre el colector de entrada y el colector de salida, y donde el colector de entrada, la pluralidad de tubos y el colector de salida configuran al menos un circuito para un fluido caloportador.The invention refers to a new receiver for tower-type solar plants, comprising at least one panel arranged vertically, such that each panel comprises an inlet collector, an outlet collector and a plurality of tubes joining the inlet collector and the collector outlet, where each tube comprises a cross section with a shape to choose between oval and elliptical in at least one central area between the inlet manifold and the outlet manifold, and where the inlet manifold, the plurality of pipes and the manifold Outlets configure at least one circuit for a heat transfer fluid.

El receptor solar exterior objeto de la invención comprende una pluralidad de guías unidas a los tubos configuradas para permitir únicamente el movimiento de los tubos en dirección axial. El receptor solar exterior objeto de la invención comprende una soldadura entre las guías y los tubos.The outdoor solar receiver object of the invention comprises a plurality of guides attached to the tubes configured to allow only the movement of the tubes in the axial direction. The outdoor solar receiver object of the invention comprises a weld between the guides and the tubes.

En el receptor solar exterior objeto de la invención en la realización con más de un panel al menos un colector de salida de un panel está unido a un colector de entrada de otro panel mediante al menos un conector, tal que los paneles conectados entre sí configuran un circuito para un fluido caloportador, con una entrada de fluido caloportador al circuito por el colector de entrada del primer panel del circuito y una salida de fluido caloportador del circuito por el colector de salida del último panel del circuito. Pudiendo existir más de un circuito de fluido caloportador en un mismo receptor.In the outdoor solar receiver object of the invention, in the embodiment with more than one panel, at least one output collector of one panel is connected to an input collector of another panel through at least one connector, such that the panels connected to each other configure a circuit for a heat transfer fluid, with an inlet of heat transfer fluid to the circuit through the inlet manifold of the first panel of the circuit and an outlet of heat transfer fluid from the circuit through the outlet manifold of the last panel of the circuit. There may be more than one heat transfer fluid circuit in the same receiver.

En el receptor solar exterior objeto de la invención los tubos pueden ser ovalados o elípticos en su longitud completa o comprender una sección con forma circular en la unión con los colectores existiendo una transición progresiva entre la forma a elegir entre ovalada y elíptica y la forma circular.In the outdoor solar receiver object of the invention, the tubes can be oval or elliptical in their entire length or comprise a section with a circular shape at the junction with the collectors, with a progressive transition between the shape to choose between oval and elliptical and the circular shape. .

Los tubos del receptor solar exterior objeto de la invención comprenden una zona extrema con una curvatura para favorecer el ensamblaje con los colectores de entrada y salida. The tubes of the outdoor solar receiver object of the invention comprise an end zone with a curvature to favor assembly with the inlet and outlet collectors.

En el receptor solar exterior objeto de la invención los tubos van recubiertos de un material de alta absorción en el espectro de la radiación solar y baja emisión en el espectro infrarrojo.In the outdoor solar receiver object of the invention, the tubes are covered with a material with high absorption in the spectrum of solar radiation and low emission in the infrared spectrum.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.Next, a series of drawings will be described very briefly that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention that is presented as a non-limiting example thereof.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva esquemática de un receptor formado por un único panel con un detalle del colector situado en la parte superior del panel (entrada) en la realización del panel en el que la sección de los tubos cambia desde ovalada o elíptica hasta circular en el encuentro con el colector.Figure 1 shows a schematic perspective view of a receiver formed by a single panel with a detail of the collector located in the upper part of the panel (inlet) in the embodiment of the panel in which the section of the tubes changes from oval or elliptical until circulating in the meeting with the collector.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva esquemática de un panel mostrando las tuberías de entrada y salida para conectar el fluido de trabajo con otro panel, aparece un detalle de una guía soldada a un tubo.Figure 2 shows a schematic perspective view of a panel showing the inlet and outlet pipes to connect the working fluid with another panel, a detail of a guide welded to a tube appears.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva de un receptor formado por dieciocho paneles dispuestos en forma cilíndrica, formado por dos circuitos de fluido caloportador independientes.Figure 3 shows a perspective view of a receiver formed by eighteen panels arranged in a cylindrical shape, formed by two independent heat transfer fluid circuits.

La figura 4 muestra una vista en planta del receptor solar exterior de la figura 3.Figure 4 shows a plan view of the outdoor solar receiver of Figure 3.

1. panel,1. panel,

2. colector de entrada,2. inlet manifold,

3. colector de salida,3. outlet manifold,

4. tubo,4. tube,

5. conectores entre colectores,5. connectors between collectors,

6a. entrada para el fluido caloportador frío del colector de entrada,6th. inlet for cold heat transfer fluid from the inlet manifold,

6b. salida para el fluido caloportador frío del colector de salida,6b. outlet for the cold heat transfer fluid from the outlet manifold,

7. guía,7. guide,

8. soldadura,8. welding,

9. a entrada al circuito,9. at entrance to the circuit,

9. b salida del circuito,9. b circuit output,

10. receptor solar exterior, 10. outdoor solar receiver,

11. circuito del fluido caloportador,11. heat transfer fluid circuit,

11.1 primer circuito, y11.1 first circuit, and

11.2 segundo circuito.11.2 second circuit.

Descripción detallada de un modo de realizaciónDetailed description of an embodiment

Tal y como puede verse en las figuras es objeto de la invención un receptor solar exterior (10) que comprende al menos un panel (1) dispuesto verticalmente, de modo que forma al menos un circuito (11) para que circule un fluido caloportador.As can be seen in the figures, the object of the invention is an outdoor solar receiver (10) comprising at least one panel (1) arranged vertically, so that it forms at least one circuit (11) for circulating a heat transfer fluid.

Cada panel (1) comprende:Each panel (1) comprises:

- un colector de entrada (2) con una entrada (6a) para el fluido caloportador frío; - un colector de salida (3) con una salida (6b) para el fluido caloportador caliente;- an inlet manifold (2) with an inlet (6a) for the cold heat transfer fluid; - an outlet manifold (3) with an outlet (6b) for the hot heat transfer fluid;

yand

- una pluralidad de tubos (4), de sección ovalada o elíptica, que unen el colector de entrada (2) al colector de salida (3).- a plurality of tubes (4), of oval or elliptical section, which join the inlet manifold (2) to the outlet manifold (3).

La unión del colector de entrada (2), la pluralidad de tubos (4) y el colector de salida (3) da forma a un circuito (11) donde el fluido caloportador frío accede por la entrada (6a) del colector de entrada (2) se calienta en el tránsito por la pluralidad de tubos (4) que reciben la radiación solar, y sale del circuito (11) por la salida (6b) del colector de salida (3).The union of the inlet manifold (2), the plurality of tubes (4) and the outlet manifold (3) forms a circuit (11) where the cold heat transfer fluid enters through the inlet (6a) of the inlet manifold ( 2) is heated in transit through the plurality of tubes (4) that receive solar radiation, and leaves the circuit (11) through the outlet (6b) of the outlet collector (3).

Así pues, en el interior de cada uno de los tubos (4) es donde se produce la absorción de la radiación solar por parte del fluido caloportador circulando por los tubos (4), radiación solar que se transforma en energía térmica, de modo que el colector de entrada (2) es el encargado de repartir el fluido por los diferentes tubos (4) del panel (1) y el colector de salida (3) es el encargado de recibir el fluido ya caliente de los diferentes tubos (4) del panel (1).Thus, inside each of the tubes (4) is where solar radiation is absorbed by the heat transfer fluid circulating through the tubes (4), solar radiation that is transformed into thermal energy, so that the inlet manifold (2) is in charge of distributing the fluid through the different tubes (4) of the panel (1) and the outlet manifold (3) is in charge of receiving the already hot fluid from the different tubes (4) panel (1).

Existe una realización alternativa de los tubos (4), en la que la sección se modifica cerca de los extremos donde los tubos (4) se unen a los colectores (2, 3), pasando de forma progresiva desde una sección ovalada o elíptica en la zona central hasta una sección circular en el contacto con los colectores (2, 3) (ver figura 1).There is an alternative embodiment of the tubes (4), in which the section is modified near the ends where the tubes (4) join the collectors (2, 3), progressively passing from an oval or elliptical section in the central zone to a circular section in contact with the collectors (2, 3) (see figure 1).

La sección transversal ovalada o elíptica de los tubos (4) permite una redistribución de la radiación solar reflejada por los heliostatos a lo largo del perímetro de los tubos (4), reduciendo las pérdidas de calor con el ambiente y aumentando por tanto la eficiencia del receptor solar exterior (10). Además, la sección transversal ovalada o elíptica resulta en un mayor momento de inercia con respecto a tubos (4) de sección circular, lo que reduce la deformación de los tubos (4).The oval or elliptical cross section of the tubes (4) allows a redistribution of the solar radiation reflected by the heliostats along the perimeter of the tubes (4), reducing heat losses with the environment and therefore increasing efficiency of the outdoor solar receiver (10). Furthermore, the oval or elliptical cross section results in a higher moment of inertia with respect to tubes (4) of circular section, which reduces the deformation of the tubes (4).

Esta realización de los tubos (4) reduce las tensiones que soportan los tubos (4), respecto la realización en la que los tubos (4) tienen sección circular constante.This embodiment of the tubes (4) reduces the stresses supported by the tubes (4), compared to the embodiment in which the tubes (4) have a constant circular section.

Cada panel (1) comprende una pluralidad de guías (7) unidas mediante una soldadura (8) a los tubos (4), tal que dichas guías (7) restringen el movimiento de los tubos (4) a un movimiento en dirección axial. Las guías (7) impiden los esfuerzos de flexión y torsión sobre los tubos (4).Each panel (1) comprises a plurality of guides (7) joined by welding (8) to the tubes (4), such that said guides (7) restrict the movement of the tubes (4) to a movement in the axial direction. The guides (7) prevent bending and torsion stresses on the tubes (4).

Con la idea de maximizar el número de tubos (4) de cada panel (1), en la realización preferente de la invención, los tubos (4) no salen de forma vertical de los colectores (2,3), sino que tienen una zona cerca de los extremos con cierta curvatura. Es decir, los tubos tienen una zona central que es recta, de longitud variable, con vistas a maximizar el número de tubos (4) que aloja cada panel (1) como ya se ha comentado (ver figura 2).With the idea of maximizing the number of tubes (4) in each panel (1), in the preferred embodiment of the invention, the tubes (4) do not exit vertically from the collectors (2,3), but rather have a area near the ends with some curvature. That is, the tubes have a central area that is straight, of variable length, with a view to maximizing the number of tubes (4) that houses each panel (1), as already mentioned (see figure 2).

En una realización formada por una pluralidad de paneles (1), los distintos paneles (1) van conectados entre sí en serie, uniendo el colector de salida (3) de un panel (1) con el colector de entrada (2) del siguiente panel (1) mediante conectores (5) y así sucesivamente, de modo que el citado circuito (11) para el fluido caloportador se forma mediante más de un panel (1). De esta forma el fluido caloportador asciende en un panel (1) y desciende en el panel (1) inmediatamente posterior, para volver a ascender en el siguiente panel (1), de modo que la posición relativa de los colectores de entrada y salida (2 y 3) se modifica entre un panel (1) y el inmediato anterior/posterior.In an embodiment formed by a plurality of panels (1), the different panels (1) are connected to each other in series, joining the outlet manifold (3) of one panel (1) with the inlet manifold (2) of the next panel (1) through connectors (5) and so on, so that said circuit (11) for the heat transfer fluid is formed by more than one panel (1). In this way the heat transfer fluid rises in a panel (1) and descends in the immediately subsequent panel (1), to rise again in the next panel (1), so that the relative position of the inlet and outlet collectors ( 2 and 3) is modified between a panel (1) and the one immediately before / after.

Atendiendo a lo anterior, existen multitud de posibilidades para un receptor solar exterior (10), ya que puede contener diverso número de circuitos (11) independientes para el fluido caloportador, según estén o no unidos entre sí los colectores de salida (3) y colectores de entrada (2). Así pues, el número de circuitos (11) que pueden configurarse con un mismo receptor solar exterior (10) está comprendido entre uno y el número de paneles (1) que forman el receptor solar exterior (10), que sería aquella realización en la que cada panel (1) forma un único circuito (11). Como un ejemplo de realización, la figura 3 muestra un receptor solar exterior (10) que contiene un primer circuito (11.1) y un segundo circuito (11.2), donde cada circuito (11) tiene su propia entrada al circuito (9a) de fluido caloportador en estado frío a través de la entrada (6a) de un colector de entrada (2), y su propia salida del circuito (9b) del fluido caloportador en estado caliente a través de la salida (6b) de un colector de salida (3).Considering the above, there are many possibilities for an outdoor solar receiver (10), since it can contain a different number of independent circuits (11) for the heat transfer fluid, depending on whether or not the outlet collectors (3) and inlet manifolds (2). Thus, the number of circuits (11) that can be configured with the same outdoor solar receiver (10) is between one and the number of panels (1) that make up the outdoor solar receiver (10), which would be that embodiment in the that each panel (1) forms a single circuit (11). As an example of embodiment, figure 3 shows an external solar receiver (10) that contains a first circuit (11.1) and a second circuit (11.2), where each circuit (11) has its own input to the circuit (9a) of heat transfer fluid in the cold state through the inlet (6a) of an inlet manifold (2), and its own outlet from the circuit (9b) of the heat transfer fluid in the hot state through the outlet (6b) of an outlet manifold (3).

En este caso el fluido frío entra al receptor solar exterior (10) por un extremo, y recorre dos circuitos simétricos (11) hasta la salida, una vez caliente, por el extremo opuesto. En esta realización el fluido sube por un panel (1) y baja por el panel (1) situado inmediatamente a continuación, por lo que en unos paneles (1) el colector de entrada (2) está en la parte inferior y en otros paneles (1) el colector de entrada (2) se encuentra en la parte superior.In this case, the cold fluid enters the outdoor solar receiver (10) at one end, and travels through two symmetrical circuits (11) until the outlet, once hot, at the opposite end. In this embodiment, the fluid rises through a panel (1) and descends through the panel (1) located immediately below, so that in some panels (1) the inlet manifold (2) is at the bottom and in other panels (1) the inlet manifold (2) is at the top.

El receptor solar exterior (10) objeto de la invención, resuelve el problema relacionado con la resistencia de materiales, y reduce el riesgo de fallo de los receptores solares sin penalizar su rendimiento térmico. De esta forma se mejora la competitividad de la tecnología solar de torre respecto a formas de producción de electricidad tradicional.The outdoor solar receiver (10) object of the invention, solves the problem related to the resistance of materials, and reduces the risk of failure of the solar receivers without penalizing their thermal performance. In this way, the competitiveness of solar tower technology is improved compared to traditional forms of electricity production.

El colector (2, 3) situado en la parte superior del panel (1) tiene restringido el movimiento mientras que los tubos (4) y el colector (2, 3) situado en la parte inferior del panel (1) tienen movimiento libre en dirección axial, estando restringidos el resto de movimientos por las guías (7) fijadas a los tubos (4).The collector (2, 3) located in the upper part of the panel (1) has restricted movement while the tubes (4) and the collector (2, 3) located in the lower part of the panel (1) have free movement in axial direction, the rest of the movements being restricted by the guides (7) fixed to the tubes (4).

Los tubos (4) de cada panel (1) pueden estar formados por distintos materiales, con la condición de que los materiales soporten las temperaturas que se van a generar en el panel (1). Como ejemplo de los materiales se pueden citar aceros inoxidables y materiales cerámicos.The tubes (4) of each panel (1) can be made of different materials, provided that the materials withstand the temperatures that will be generated in the panel (1). Examples of the materials include stainless steels and ceramic materials.

Además, con vistas a aumentar el rendimiento térmico del receptor solar exterior (10), los tubos (4) pueden recubrirse con pinturas selectivas, que tienen alta absorción en el espectro de la radiación solar y baja emisión en el espectro infrarrojo. Furthermore, with a view to increasing the thermal efficiency of the outdoor solar receiver (10), the tubes (4) can be coated with selective paints, which have high absorption in the spectrum of solar radiation and low emission in the infrared spectrum.

Claims (7)

REIVINDICACIONES 1. Receptor solar exterior (10) para plantas solares tipo torre, que comprende al menos un panel (1) dispuesto verticalmente, caracterizado por que cada panel (1) comprende:1. Outdoor solar receiver (10) for tower-type solar plants, comprising at least one panel (1) arranged vertically, characterized in that each panel (1) comprises: - un colector de entrada (2)- an inlet manifold (2) - un colector de salida (3)- an outlet manifold (3) - un pluralidad de tubos independientes (4) uniendo el colector de entrada (2) y el colector de salida (3) que reciben la radiación solar reflejada por unos heliostatos,- a plurality of independent tubes (4) joining the inlet collector (2) and the outlet collector (3) that receive solar radiation reflected by heliostats, donde cada tubo (4) comprende una sección con una forma a elegir entre ovalada y elíptica en al menos una zona central entre el colector de entrada (2) y el colector de salida (3), y donde el colector de entrada (2), la pluralidad de tubos (4) y el colector de salida (3) configuran al menos un circuito (11) para un fluido caloportador.where each tube (4) comprises a section with a shape to choose between oval and elliptical in at least one central area between the inlet manifold (2) and the outlet manifold (3), and where the inlet manifold (2) , the plurality of tubes (4) and the outlet manifold (3) configure at least one circuit (11) for a heat transfer fluid. 2. Receptor solar exterior (10) según la reivindicación 1 caracterizado por que comprende una pluralidad de guías (7) unidas a los tubos (4), tal que cada tubo está unido a al menos una guía (7), y donde las guías (7) están configuradas para permitir únicamente un movimiento en dirección axial de los tubos (4).2. Outdoor solar receiver (10) according to claim 1, characterized in that it comprises a plurality of guides (7) attached to the tubes (4), such that each tube is attached to at least one guide (7), and where the guides (7) are configured to only allow movement in the axial direction of the tubes (4). 3. Receptor solar exterior (10) según las reivindicaciones 1 y 2 caracterizado por que comprende una soldadura (8) entre las guías (7) y los tubos (4).3. Outdoor solar receiver (10) according to claims 1 and 2 characterized in that it comprises a weld (8) between the guides (7) and the tubes (4). 4. Receptor solar exterior (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por que al menos un colector de salida (3) de un panel (1) está unido a un colector de entrada (2) de otro panel (1) mediante al menos un conector (5), tal que dos paneles (1) configuran un circuito (11) para un fluido caloportador, con una entrada (9a) de fluido caloportador al circuito (11) por un colector de entrada (2) de un panel (1) y una salida (9b) de fluido caloportador del circuito (11) por el colector de salida (3) de otro panel (1).4. Outdoor solar receiver (10) according to any of claims 1 to 3 characterized in that at least one output collector (3) of a panel (1) is connected to an input collector (2) of another panel (1) by means of at least one connector (5), such that two panels (1) configure a circuit (11) for a heat transfer fluid, with an inlet (9a) of heat transfer fluid to the circuit (11) through an inlet manifold (2) of a panel (1) and an outlet (9b) of heat transfer fluid from the circuit (11) through the outlet manifold (3) of another panel (1). 5. Receptor solar exterior (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque cada tubo (4) comprende una sección con forma circular en la unión con los colectores (2, 3), existiendo una transición progresiva entre la forma a elegir entre ovalada y elíptica y la forma circular.5. Outdoor solar receiver (10) according to any of claims 1 to 4 characterized in that each tube (4) comprises a section with a circular shape at the junction with the collectors (2, 3), there being a progressive transition between the shape to choose between oval and elliptical and the circular shape. 6. Receptor solar exterior (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque los tubos (4) comprenden una zona extrema con una curvatura.6. Outdoor solar receiver (10) according to any of claims 1 to 5, characterized in that the tubes (4) comprise an end zone with a curvature. 7. Receptor solar exterior (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado por que cada tubo (4) va recubiertos de un material de alta absortividad en el espectro de la radiación solar y baja emisividad en el espectro infrarrojo. 7. Outdoor solar receiver (10) according to any of claims 1 to 6, characterized in that each tube (4) is covered with a material of high absorptivity in the spectrum of solar radiation and low emissivity in the infrared spectrum.
ES201830587A 2018-06-15 2018-06-15 OUTDOOR TOWER SOLAR RECEIVER Active ES2735303B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201830587A ES2735303B2 (en) 2018-06-15 2018-06-15 OUTDOOR TOWER SOLAR RECEIVER
PCT/ES2019/070414 WO2019238999A1 (en) 2018-06-15 2019-06-13 Outdoor solar tower receiver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201830587A ES2735303B2 (en) 2018-06-15 2018-06-15 OUTDOOR TOWER SOLAR RECEIVER

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2735303A1 ES2735303A1 (en) 2019-12-17
ES2735303B2 true ES2735303B2 (en) 2020-12-28

Family

ID=68836178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201830587A Active ES2735303B2 (en) 2018-06-15 2018-06-15 OUTDOOR TOWER SOLAR RECEIVER

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2735303B2 (en)
WO (1) WO2019238999A1 (en)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7011086B2 (en) * 2002-12-05 2006-03-14 The Boeing Company Bottom supported solar receiver panel apparatus and method
US20100314081A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Reis Bradley E High Temperature Graphite Heat Exchanger
CA2842856A1 (en) * 2011-07-29 2013-02-07 Babcock & Wilcox Power Generation Group, Inc. Shop assembled vertical serpentine flow molten salt solar receiver
ES2425996B1 (en) * 2012-03-01 2014-12-05 Abengoa Solar New Technologies, S.A. Solar plate receiver
US10295224B1 (en) * 2013-11-08 2019-05-21 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Bladed solar thermal receivers for concentrating solar power

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019238999A1 (en) 2019-12-19
ES2735303A1 (en) 2019-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5951396B2 (en) Heat collector for solar boiler and tower solar boiler equipped with the same
ES2366078A1 (en) Prestressed solar collector module
ES2345759B2 (en) RECEIVER FOR SOLAR POWER PLANT WITH LONGITUDINAL MIRRORS.
ES2375887A1 (en) Structure with primary-reflector securing beams
WO2013183067A2 (en) An improved heat collection element for linear collector
ES2735303B2 (en) OUTDOOR TOWER SOLAR RECEIVER
ES2350668A1 (en) Superheated steam solar receiver
EP2993425A1 (en) Thermally-insulated tubular-tower solar receiver comprising a system for harnessing energy losses
ES2380850B1 (en) STRUCTURE WITH TORSION BEAM IN HEAVEN FOR SOLAR COLLECTOR CYLINDER-PARABOLIC.
ES2794777T3 (en) Solar receiver comprising light apertures and a water jacket to cool the light apertures
AU2012200216B2 (en) Heat transfer passes for solar boilers
ES2701232T3 (en) Central concentration solar receiver
CN105318569B (en) improved solar receiver structure
WO2013164496A1 (en) Thermosolar receiver
ES2382707B1 (en) TOWER RECEIVER CONFIGURATION FOR HIGH POWER.
ES2370731A1 (en) Concave receiver for stirling dish and manufacturing method therefor
US10539339B2 (en) Solar receiver having improved heliostat field performance
ES2648737B1 (en) Receiver for solar power tower
ES2768998T3 (en) Device for connecting a connection to an absorption tube of a solar thermal power plant, a solar thermal power plant and procedure for converting solar energy into thermal energy
US20140238386A1 (en) Radiation absorbing metal pipe
WO2012059605A1 (en) Solar collector having a multi-tube receiver, thermosolar plants that use said collector and method for operating said plants
WO2010116010A1 (en) Solar receiver with natural circulation for generating saturated steam
WO2015086880A1 (en) Configuration of tower solar receivers and tower with said configuration
CN103946642B (en) High-efficiency solar receptor
WO2014207269A1 (en) Solar receiver with gaseous heat-transfer fluid

Legal Events

Date Code Title Description
BA2A Patent application published

Ref document number: 2735303

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: A1

Effective date: 20191217