19© OFICINA ESPAÑOLA DEPATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

11© Número de publicación: 1 070 19621© Número de solicitud: U 20080257051© Int. Cl.:

F24J 2/38 (2006.01)

12© SOLICITUD DE MODELO DE UTILIDAD U

22© Fecha de presentación: 11.12.2008

43© Fecha de publicación de la solicitud: 24.06.2009

71© Solicitante/s: ASTURMATIC SYSTEMS S.A.Área Industrial de Tabaza I, Parcela B-1033438 Carreño, Asturias, ES

72© Inventor/es: Estévez Dueñas, Antonio

74© Agente: No consta

54© Título: Dispositivo de seguimiento solar continuo para instalaciones termosolares.

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Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. Pº de la Castellana, 75 – 28071 Madrid

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DESCRIPCIÓN

Dispositivo de seguimiento solar continuo para instalaciones termosolares.

Sector de la técnica y Objeto de la invención

La presente invención, según se expresa en el enunciado, se refiere a un dispositivo de seguimiento solar continuocon aplicación en el movimiento de seguidores solares de concentración puntual.

Estado de la técnica

El seguimiento de la trayectoria del sol es particularmente importante en los dispositivos de colección de la energíasolar por tecnología termosolar ya que el rendimiento del dispositivo depende en gran medida de dicho seguimiento.

La tecnología cilindro parabólica basa su funcionamiento en el seguimiento solar y en la concentración de losrayos solares en unos tubos receptores, denominados tubos absorbentes, de alta eficiencia térmica localizados en lalínea focal de los cilindros. En estos tubos, un fluido transmisor del calor, tal como aceite sintético es calentadoa 400ºC aproximadamente por los rayos solares concentrados. Este fluido es bombeado a través de una serie deintercambiadores de calor para producir vapor sobrecalentado que podrá convertirse en energía eléctrica en una turbinade vapor convencional.

Los componentes principales de un conjunto receptor de tecnología cilindro parabólica son el colector cilindroparabólico, el tubo absorbente, la estructura metálica y el dispositivo de seguimiento. El colector cilindro parabólicotiene por misión reflejar y concentrar sobre el tubo absorbente la radiación solar directa que incide sobre la superficie.El tubo absorbente consta de dos tubos concéntricos separados por una capa de vacío siendo el tubo interior metálicoy el que contiene el fluido transmisor del calor y siendo el tubo externo de cristal. La estructura metálica tiene pormisión aportar rigidez al conjunto de elementos que lo componen. Por último, el dispositivo de seguimiento consisteen un dispositivo que gira los colectores cilindro parabólicos del colector alrededor de un eje.

El dispositivo de seguimiento del sol es por lo tanto necesario para que en todo momento el resultado de la reflexiónincida sobre el tubo absorbente. El seguimiento se hace generalmente de Este a Oeste, en torno a un eje Norte-Sura lo largo del cual se disponen los conjuntos receptores cilindro parabólicos. Tomando la referencia desde el norte ymirando hacia el Sur, se observa que los espejos giran alrededor del eje Norte-Sur que definen los tubos absorbentes,comenzando por la izquierda (Este) al principio del día y finalizando por la derecha (Oeste) al final del día.

Los dispositivos actuales funcionan a una única velocidad de trabajo, que, a su vez, es la mayor de las veloci-dades necesarias para realizar las tareas necesarias en los movimientos de los receptores, es decir la velocidad dedesenfoque de 5,71 mRad/s. Sin embargo la velocidad de desplazamiento del sol es de 0,25º/min (0,072 mRad/s apro-ximadamente), es decir el conjunto receptor se mueve a una velocidad 78,2 veces superior que la velocidad ideal dedesplazamiento. Teniendo en cuenta el ciclo de 20 segundos del dispositivo para actuar y provocar la reorientación delconjunto receptor a la nueva posición del sol a la velocidad de 5,71 mRad/s, el dispositivo dispone de 0,25 segundospara controlar dicho movimiento hasta la nueva posición.

De los 0,25 segundos disponibles para la reorientación del conjunto receptor, 0,10 segundos se emplean en laactivación y desactivación de las electroválvulas. Por lo tanto restan 0,15 segundos reales para lograr la reorientacióndel conjunto receptor. La electrónica actual requiere realizar al menos 5 muestreos para realizar el control en lazocerrado, a razón de 0,015 segundos aproximadamente por muestreo. Por lo tanto, en los 0,15 segundos disponibles enlos dispositivos actuales el dispositivo de control únicamente puede realizar 10 muestreos, siendo la resolución o erroren el posicionamiento de 0,086 mRad.

Por otro lado, los dispositivos de seguimiento actuales realizan las funciones de seguimiento en espacios que vandesde los 5 a los 20 Sg. en estos espacios de tiempo, el colector cilindro parabólico recibe movimiento en espaciosque oscilan entre los 0.1 Sg. a los 4 Sg., estos tiempos activos dependen del suministro de caudal de dispositivo.

En todos los movimientos se producen procesos de aceleraciones y deceleraciones por cada período de trabajo (de5 a 20 Sg.) que someten a las estructuras a fatigas derivadas por el estrés de los materiales. Además, no garantizan unenfoque correcto en la totalidad del seguimiento.

Con la presente invención se pretende solucionar las carencias detectadas en los dispositivos de seguimiento exis-tentes en cuanto al control de los movimientos del conjunto receptor y al aprovechamiento de la energía aportada porel dispositivo hidráulico, mediante un nuevo dispositivo de seguimiento solar continuo adaptándolo en todo momen-to a la velocidad relativa del sol (aproximadamente 0.072 mRd/Sg). Por tanto, el dispositivo objeto de la invenciónsoluciona los inconvenientes de los dispositivos utilizados en la actualidad.

Descripción de la invención

Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un nuevo dispositivo de seguimiento solar continuo parainstalaciones termosolares integrado por un tacómetro incremental (2) conectado con el eje del colector cilindro pa-

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rabólico (4) y, a su vez, con un interface (5). El tacómetro incremental (2) proporciona una señal, denominada señalde realimentación, con la posición del colector cilindro parabólico. Dicha señal es transformada por un interface (5)enviándola a un regulador proporcional integral derivativo (7), también denominado PID, donde se compara con laseñal que, en ese momento, demanda el algoritmo de posicionamiento solar (8), denominada punto de consigna. Lasalida del PID es una señal eléctrica, de entre 0 y 10 voltios, que controla linealmente la velocidad de rotación delmotor (1) acoplado a la bomba hidráulica. Esta bomba deberá girar a la velocidad necesaria para proporcionar uncaudal que haga en todo momento que el colector cilindro parabólico gire a la velocidad justa y precisa en función dela referencia generada por el control electrónico.

Según otro aspecto de la invención el dispositivo de seguimiento solar cuenta con una célula de radiación solar(3) que mediante la sombra del tubo de radiación genera otra señal indicando al interface (5) la posición del colectorcilindro parabólico y que, a su vez, se envía al PID(7) donde se compara con la señal que, en ese momento, demandael algoritmo de posicionamiento solar (8), denominada punto de consigna.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se pasa a describir un dibujo que ayuda a comprender mejor la invención y que se relacionaexpresamente con una realización de dicha invención que se presenta como ejemplo ilustrativo y no limitativo de ésta.

La figura 1 representa una vista del dispositivo de seguimiento solar continuo para instalaciones termosolares,integrado por un motor (1), un tacómetro incremental (2) y una célula de radiación solar (3), conectados con el ejedel colector cilindro parabólico (4) y con sendos interfaces (5 y 6) que, a su vez, están conectados a un reguladorproporcional integral derivativo (7). A dicho regulador también está conectado un algoritmo de posicionamiento solar(8) que se conecta, a su vez, con un motor (1) que acciona una bomba hidráulica.

Descripción de un modo de realización de la invención

Una realización particular del dispositivo objeto de la siguiente invención consiste en un dispositivo de seguimientosolar continuo para colectores cilíndrico parabólicos formado por un motor (1), un tacómetro incremental (2) y unacélula de radiación solar (3) que están conectados con el eje de un colector cilindro parabólico (4) y, a su vez, consendos interfaces (5 y 6), caracterizado porque las señales enviadas por el tacómetro incremental (2) y la célula sontransformadas por los interfaces enviándolas a un regulador proporcional integral derivativo (7) donde se comparancon la señal que, en ese momento, demanda el algoritmo solar (8), generando la señal para el control de la velocidadde rotación del motor (1) de velocidad variable.

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REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de seguimiento solar continuo para instalaciones termosolares formado por un motor (1), un ta-cómetro incremental (2) y una célula de radiación solar (3) que están conectados con el eje de un colector cilindroparabólico (4) y, a su vez, con sendos interfaces (5 y 6), caracterizado porque las señales enviadas por el tacómetroincremental (2) y la célula (3) son transformadas por los interfaces enviándolas a un regulador proporcional integralderivativo (7) donde se comparan con la señal que, en ese momento, demanda el algoritmo solar (8), generando laseñal para el control de la velocidad de rotación del motor (1), de velocidad variable.

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