ES2711835T3 - Módulo para absorbedor térmico de receptor solar, absorbedor que consta de al menos tal módulo y receptor que consta de al menos tal absorbedor - Google Patents

Abstract

Módulo para la realización de un absorbedor térmico (6) para receptor solar de central solar de tipo Fresnel, de eje longitudinal (X), que consta de un conducto único delimitado por una primera pared (14.1) sustancialmente plana provista de una cara (6.1) destinada a ser sometida a un flujo luminoso (F), una segunda pared (1 4.2) orientada hacia la primera pared y paredes laterales (16.1, 16.2) que conectan dichas paredes primera (14.1) y segunda (14.2), estando dicho módulo delimitado al nivel de sus extremos longitudinales por planos transversales de extremo al nivel de los cuales dicho módulo está destinado a ser conectado a módulos aguas arriba y/o aguas abajo y/o a colectores de alimentación y/o de evacuación de un fluido caloportador destinado a fluir en el módulo, estando dicho fluido caloportador bajo presión, constando dicho módulo de medios (28) que conectan rígidamente las paredes primera y segunda, estando dispuestos dichos medios en la fluencia del fluido caloportador y medios para permitir la fluencia del fluido caloportador en direcciones inclinadas con respecto al eje longitudinal (X), estando dichas direcciones inclinadas orientadas hacia las paredes laterales (16.1, 16.2), de modo que se asegure una mezcla interna del fluido caloportador para homogeneizar la temperatura de salida del fluido caloportador y la temperatura de la primera pared.

Description

DESCRIPCION

Modulo para absorbedor termico de receptor solar, absorbedor que consta de al menos tal modulo y receptor que consta de al menos tal absorbedor

Campo tecnico y tecnica anterior

La presente invencion se refiere a un absorbedor termico para receptor solar de central solar y a un receptor solar para central solar que consta al menos de tal absorbedor, en particular, para una central solar con concentracion de tipo Fresnel.

La tecnologia solar termica de concentracion consiste en utilizar la radiacion solar para calentar un fluido caloportador que sirve de fuente caliente en un ciclo termodinamico. La concentracion permite conseguir unas temperaturas mas o menos elevadas y, de este modo, beneficiarse de rendimientos de conversion termodinamicos mas o menos importantes. Las tecnologias desarrolladas se distinguen por sus medios de concentracion de los rayos solares implementados, por medio del transporte de calor, y posiblemente el almacenamiento de calor que se utilizan, es decir, el fluido caloportador utilizado y los medios de conversion termodinamicos que son, por ejemplo, turbinas de vapor, turbinas de gas o motores Stirling.

Normalmente, existen cuatro familias de sistemas solares de concentracion (Concentrating Solar Power" o CSP en ingles):

- los colectores cilindroparabolicos de enfoque lineal,

- los concentradores lineales de Fresnel,

- los sistemas de torre de receptor central, y

- las parabolas con enfoque movil.

Cada sistema solar de concentracion consta de un receptor solar cuya funcion es transferir a un fluido, tal como agua, petroleo o gas, el calor de la radiacion solar. Este receptor solar forma asi un intercambiador de calor. Este intercambiador esta formado por uno o varios tubos colocados en paralelo en donde circula el fluido caloportador.

En el caso particular de una central solar de concentracion de tipo Fresnel, el receptor solar recibe los rayos luminosos reflejados por los espejos y los transmite al fluido caloportador en forma de calor.

Un receptor solar consta normalmente de:

- un absorbedor que recibe el flujo solar en su cara inferior y en donde circula el fluido caloportador,

- opcionalmente, una capa de un material aislante termico que permita limitar las perdidas termicas desde el absorbedor hacia el exterior,

- opcionalmente, un panel de vidrio para aislar el absorbedor del medio exterior y delimitar una cavidad cerrada entre el absorbedor y el vidrio.

En tal dispositivo, el flujo recibido por el absorbedor es muy heterogeneo en el ancho del absorbedor y en la longitud del absorbente. Esta heterogeneidad proviene, en particular:

- del hecho de que el flujo concentrado se obtiene mediante la superposicion de flujos unitarios de cada espejo en cada lado del receptor, produciendo cada espejo una mancha solar sobre el absorbedor con un enfoque y un flujo variables en funcion de la posicion del sol durante el dia;

- de los errores de posicionamiento de los espejos y del enfoque relacionados con la fabricacion y la precision del movimiento de los espejos;

- del paso de una nube en el campo solar que induce una variacion brusca de flujo.

La superficie del absorbedor que recibe el flujo generalmente se cubre con un revestimiento de superficie selectivo que absorbe la energia solar, mientras que tiene una baja emisividad en el infrarrojo que limita las perdidas por la reemision del infrarrojo. Este revestimiento es, por ejemplo, una pintura negra. La vida util de este tratamiento de superficie es un parametro importante para el rendimiento de la central solar. Sin embargo, este tratamiento de superficie selectivo puede ser degradado termicamente, por eso es importante evitar la aparicion de puntos calientes.

Un absorbedor para receptor solar de tipo Fresnel se describe, por ejemplo, en los documentos US 2009/0056703 Al y US2009/0084374 Al. El absorbedor esta formado por una pluralidad de tubos dispuestos uno al lado del otro para transferir la energia del flujo solar concentrado al fluido. Los tubos son particularmente adecuados para fluidos presurizados, como el vapor. Sin embargo, siendo el flujo solar concentrado muy heterogeneo sobre el ancho del absorbedor y, posiblemente, en la longitud de los tubos, el fluido se calienta de manera diferente segun los tubos. Los fluidos que salen de los diferentes tubos no estan a la misma temperatura, entonces se requiere una zona de remezcla. Ademas, las zonas entre los tubos que tambien reciben el flujo solar concentrado no se utilizan para calentar el fluido, la eficacia del receptor no es optima.

Por otra parte, en las zonas del absorbedor donde el flujo solar es potencialmente altamente concentrado, por ejemplo, debido a un error de enfoque de los espejos, la temperatura de la pared del tubo aumenta considerablemente y el tratamiento de superficie selectivo aplicado al tubo corre el riesgo de una degradacion rapida y, por lo tanto, de una caida en el rendimiento del receptor solar.

El documento DE 33 06 800 muestra un modulo para realizar un absorbedor termico para una torre solar, de eje longitudinal (X), que consta de varios conductos delimitado por una primera pared sustancialmente plana provista de una cara destinada a ser sometida a un flujo luminoso (F), una segunda pared orientada hacia la primera pared y paredes laterales que conectan dichas paredes primera y segunda, estando dicho modulo delimitado al nivel de sus extremos longitudinales por planos transversales de extremo al nivel de los cuales dicho modulo esta destinado a ser conectado a modulos aguas arriba y/o aguas abajo y/o a colectores de alimentacion y/o de evacuacion de un fluido caloportador destinado a fluir en el modulo, estando dicho fluido caloportador bajo presion.

Como consecuencia de esto, un objetivo de la presente invencion es ofrecer un absorbedor solar cuya eficacia, incluso en el caso de un flujo luminoso heterogeneo, se incrementa y presenta riesgos reducidos de aparicion de puntos calientes.

Descripcion de la invencion

El objetivo establecido anteriormente se logra mediante un modulo para la realizacion un absorbedor para receptor solar de central termica que consta de una pared sustancialmente plana cuya cara exterior esta destinada a recibir el flujo luminoso, una pared que mira a dicha pared y paredes laterales, definiendo dichas paredes un unico canal de circulacion de un fluido caloportador a presion, estando la pared cuya cara esta destinada a recibir el flujo luminoso y la pared que mira hacia esta ultima conectada mecanicamente por medios dispuestos en la fluencia del fluido, para garantizar una resistencia a la presion del absorbedor. El modulo segun la invencion consta tambien de medios que garantizan una remezcla del fluido en el canal unico, homogeneizando la temperatura del fluido y evitando la aparicion de puntos calientes. Estos medios permiten una fluencia del fluido caloportador en direcciones inclinadas con respecto al eje longitudinal del modulo, estando dichas direcciones inclinadas orientadas hacia las paredes laterales.

De manera particularmente ventajosa, los elementos que conectan mecanicamente las dos paredes tambien forman deflectores para el fluido con el fin de asegurar la remezcla del fluido dentro del modulo.

Preferentemente, las dos paredes conectadas mecanicamente estan conectadas por un unico elemento central alineado sustancialmente con el eje longitudinal del absorbedor, en donde se realizan ventanas para la circulacion del fluido de un lado al otro del elemento central. De manera aun mas preferente, se proporcionan aletas para forzar al liquido a fluir por las ventanas y de este modo cambiar de direccion.

El absorbedor segun la presente invencion consta de uno o varios modulos segun la presente invencion colocados de extremo a extremo y colectores aguas arriba y aguas abajo para la conexion a un circuito de alimentacion de liquido u otros absorbedores.

De manera particularmente ventajosa, los elementos que conectan mecanicamente las dos paredes tambien forman deflectores para el fluido con el fin de asegurar la remezcla del fluido dentro del modulo.

Preferentemente, las dos paredes conectadas mecanicamente estan conectadas por un unico elemento central alineado sustancialmente con el eje longitudinal del absorbedor, en donde se realizan ventanas que aseguran la circulacion del fluido de un lado al otro del elemento central. De manera aun mas preferente, se proporcionan aletas para forzar al liquido a fluir por las ventanas y de este modo cambiar de direccion.

El absorbedor segun la presente invencion consta de uno o varios modulos segun la presente invencion colocados de extremo a extremo y colectores aguas arriba y aguas abajo para la conexion a un circuito de alimentacion de liquido u otros absorbedores.

En otras palabras, el absorbedor segun la presente invencion es un intercambiador de calor que consta de un solo conducto, usado para capturar un flujo de energia solar concentrado en una de sus caras y, particularmente, adaptado a un flujo que presenta una gran variabilidad en el ancho y la longitud de la cara expuesta. Este intercambiador transfiere este flujo a un fluido caloportador al garantizar una funcion de mezcla interna con el fin de homogeneizar la temperatura de salida del fluido y la temperatura de la pared, lo que evita la degradacion termica del fluido y el revestimiento de la superficie de la cara expuesta al flujo.

El objeto de la presente invencion es, por lo tanto, un modulo para la realizacion de un absorbedor termico para receptor solar de central solar, segun el objeto de la reivindicacion 1.

El fluido caloportador es un liquido.

Preferentemente, la presion del caloportador en el modulo esta comprendida entre 200 KPa y 600 KPa.

Por ejemplo, los medios para permitir la circulation en direcciones inclinadas con respecto a las del eje longitudinal constan de deflectores distribuidos en el volumen del modulo y que provocan un cambio de direction del fluido. En un ejemplo ventajoso, el modulo segun la invention consta de al menos una nervadura que se extiende longitudinalmente fijada a la primera y a la segunda pared, constando dicha nervadura de ventanas y de deflectores asociados a las ventanas, obligando dichos deflectores a una parte del fluido para que fluya por dichas ventanas. Segun una caracteristica adicional, dicha al menos una nervadura se extiende longitudinalmente sobre toda la longitud de dicho modulo, delimitando dos medios canales en comunicacion fluida.

Por ejemplo, la nervadura esta realizada a partir de una banda de aleacion metalica en donde se cortan los deflectores, dichos deflectores se pliegan para inclinarse con respecto al eje longitudinal y para liberar las ventanas Preferentemente, dos deflectores sucesivos estan situados a cada lado del plano de la nervadura.

La nervadura puede estar soldada por un lado a la cara interior de la primera pared, comprendiendo dicha nervadura en su lado soldado a la segunda pared dientes que penetran en muescas realizadas en dicha segunda pared.

El modulo puede presentar una forma paralelepipedica sustancialmente rectangular, presentando las paredes primera y segunda superficies mas grandes.

La cara destinada a someterse al flujo luminoso consta ventajosamente de un revestimiento que mejora la absorcion del flujo luminoso. El revestimiento tiene preferentemente propiedades de baja emisividad infrarroja.

La presente invencion tambien se refiere a un absorbedor termico para receptor solar de central solar que consta de uno o varios modulos segun la presente invencion, estando los modulos conectados en serie de forma estanca, constando dicho absorbedor en un primer extremo longitudinal, de un colector de alimentation de fluido caloportador y, en un segundo extremo longitudinal, de un colector de evacuation del fluido caloportador.

La presente invencion tambien se refiere a un receptor solar que consta al menos de un absorbedor segun la presente invencion y una falda formada por dos paneles inclinados alejados del eje longitudinal dispuestos a cada lado del absorbedor con respecto al eje longitudinal, redirigiendo dicha falda el flujo luminoso sobre el absorbedor.

El receptor puede constar de medios de aislamiento termico dispuestos fuera del absorbedor en la segunda pared y en sus lados.

El receptor es preferentemente del tipo Fresnel.

La presente invencion tiene asimismo por objeto un procedimiento de fabrication de un absorbedor segun la presente invencion, que consta de las etapas de:

- fabricacion de uno o varios modulos,

- fijacion de los medios de conexion mecanica a las paredes primera y segunda y colocation de los medios para permitir la circulacion en direcciones inclinadas con respecto al eje longitudinal,

- de ensamblaje de los colectores de alimentacion y de evacuacion en los extremos del conjunto formado por el modulo o los modulos.

Se realizan los medios de conexion mecanica y los medios para permitir la circulacion en direcciones inclinadas con respecto a la del eje longitudinal, por ejemplo, a partir de una banda de aleacion metalica:

- por corte de aletas en la banda, estando dichas aletas unidas por un lado a la banda, y

- por plegado de dichas aletas para que formen un angulo con el plano de la banda, formando la realization de dichas aletas simultaneamente ventanas en la banda.

La fijacion de los medios de conexion mecanica se realiza, por ejemplo, mediante soldadura.

El procedimiento de fabricacion segun la invencion consta ventajosamente de una etapa de tratamiento superficial de la cara exterior de la primera pared. Dicho tratamiento de superficie se puede realizar depositando una capa de pintura en dicha cara despues de la fabricacion del modulo o modulos.

La presente invencion tiene asimismo por objeto un procedimiento de fabricacion de un receptor solar, constando dicho procedimiento de:

- la etapa de fabricacion de una pluralidad de absorbedores por el procedimiento de fabricacion segun la presente invencion,

- la etapa de conexion estanca mediante la soldadura de dichos absorbentes al nivel de los colectores.

Breve descripcion de los dibujos

La presente invencion se comprendera mejor con ayuda de la descripcion que va a seguir y de los dibujos adjuntos, en donde:

- la figura 1 es una vista en perspectiva en transparencia de un ejemplo de realizacion de un absorbedor segun la presente invencion,

- la figura 2 es una vista en seccion transversal del absorbedor de la figura 1,

- la figura 3A es una vista de un elemento aislado del absorbedor de la figura 2,

- la figura 3B es una vista ampliada de la figura 3A,

- la figura 3C es una vista desde arriba del detalle de la figura 3B,

- la figura 4 es una representacion esquematica de una variante de realizacion de un absorbedor segun la presente invencion,

- la figura 5 es una vista en seccion transversal esquematica de un ejemplo de realizacion de un receptor solar segun la presente invencion,

- la figura 6 es una representacion esquematica parcial de una central solar de tipo Fresnel segun la presente invencion.

EXPOSICION DETALLADA DE MODOS DE REALIZACION PARTICULARES

Primero describiremos brevemente un receptor solar en donde se puede montar un absorbedor solar segun la presente invencion. Tal receptor solar se representa en la figura 5.

El receptor solar 2 consta de una falda 4 formada por dos paneles 4.1,4.2 que definen, vistos en seccion transversal, un espacio trapezoidal, en la parte inferior de la cual se dispone un absorbedor 6. La falda 4 redirige ventajosamente el flujo luminoso que proviene de los espejos 42 (en la figura 6) sobre el absorbedor 6, mas particularmente en una cara 6.1 exterior de una pared inferior del absorbedor. El flujo luminoso esta simbolizado por las flechas F.

El receptor solar forma parte de una central termica y garantiza la transferencia de calor del flujo luminoso al liquido.

El absorbedor 6 delimita un canal 8 en donde se pretende que un fluido caloportador circule en una direccion sustancialmente perpendicular al plano de la hoja en la representacion de la figura 5.

Ventajosamente, se proporcionan medios de aislamiento termico 10 en la pared superior y en los lados del absorbedor 6 para limitar las perdidas de calor desde el absorbedor hacia el exterior, mas particularmente, el fluido caloportador calentado por el flujo luminoso hacia el exterior.

Se puede prever una placa transparente 11, por ejemplo, de vidrio, dispuestas aguas arriba del absorbedor en la direccion del flujo luminoso para crear una cavidad cerrada y limitar las perdidas por conveccion. Ahora describiremos en detalle un ejemplo de realizacion de un absorbedor 6 segun la presente invencion representada en la figura 1.

El absorbedor 6 consta de una carcasa 12 de forma sustancialmente paralelepipedica que se extiende segun un eje longitudinal X. La carcasa consta de dos paredes longitudinales 14.1, 14.2 de superficie mas grande, dos paredes laterales longitudinales 16.1, 16.2 que conectan las dos paredes longitudinales de superficies mas grandes 14.1, 14.2. La carcasa esta delimitada al nivel de sus extremos longitudinales por dos planos transversales de extremo 18.1, 18.2.

La carcasa puede constar de uno o varios modulos, en el ejemplo representado consta de dos. Los absorbedores generalmente presentan una longitud muy larga, por ejemplo, varios cientos de metros, por lo tanto, suelen constar de varios modulos. Esta realizacion en forma de modulos simplifica la fabricacion.

Una de las paredes longitudinales de la superficie mas grande 14.1 esta disenada para ser iluminada por el flujo luminoso F. Se encuentra en la parte inferior para recibir el flujo luminoso reflejado por los espejos, esta pared se designara en la siguiente descripcion como "pared inferior", la pared opuesta sera, por su parte, designada como "pared superior".

El absorbedor tambien consta de un colector 20 de alimentacion de fluido caloportador "frio" conectado a la carcasa al nivel de uno de los planos transversales de extremo, y un colector de evacuacion 22 para el fluido caloportador calentado despues de haber pasado por todo el absorbedor conectado al nivel de la carcasa en el plano transversal opuesto. Los colectores 20, 22 estan conectados a una red fluida de la central solar.

El fluido caloportador fluye a lo largo del eje longitudinal X, desde el colector de alimentacion 20 al colector de evacuacion 22 segun la direccion simbolizada por la flecha 24. El fluido caloportador es un liquido.

En el ejemplo representado en la figura 1, la seccion de la carcasa es rectangular, sin embargo, esta forma no es de ninguna manera limitante. En efecto, uno podria prever que la seccion es, por ejemplo, trapezoidal, estando las dos paredes laterales entonces inclinadas y estando la base formada por la pared 14.1. Se podria prever que las paredes 14.1 y 14.2 no sean paralelas o al menos consten de porciones no paralelas. Incluso se podria considerar que la seccion transversal de la carcasa no sea un cuadrilatero, sino un triangulo o poligono con al menos cinco lados. Segun la presente invencion, la carcasa del absorbedor 6 delimita el canal 8, cuya cara exterior 6.1 esta sujeta al flujo luminoso F. Se proporcionan medios de conexion mecanica 28 entre las paredes longitudinales de las superficies mas grandes 14.1, 14.2 para garantizar la resistencia a la presion de la carcasa.

En el ejemplo representado, estos medios de conexion mecanica 28 estan formados por una nervadura 30 colocada sustancialmente a lo largo del eje longitudinal X y fijado en las paredes longitudinales de una superficie mayor 14.1 14.2. La nervadura es mas particularmente visible en las figuras 3A a 3C.

La nervadura 30 esta perforada para permitir el paso del fluido de un lado a otro de la nervadura y proporcionar una remezcla del fluido.

Ventajosamente, el absorbente consta de medios para mejorar la mezcla provocando un cambio en la direccion de fluencia del fluido con respecto a la direccion longitudinal de modo que la temperatura del fluido dentro del canal sea sustancialmente homogenea y que la aparicion de puntos calientes se evite. Por punto caliente, particularmente en el contexto de esta invencion se entiende, una zona sometida a un mayor flujo solar en una superficie que se extiende longitudinalmente a lo largo del absorbedor.

En el ejemplo representado, y de manera ventajosa, la nervadura esta perforada con ventanas 32 y provista de deflectores 34 de fluido para provocar el paso del fluido de un lado a otro de la nervadura 30.

De manera particularmente ventajosa, los deflectores estan formados por aletas cortadas en la nervadura al mismo tiempo que las ventanas 32.

Ademas, en el ejemplo representado, la direccion de inclination del deflector es tal que asegura una deflexion del flujo hacia la cara opuesta de la nervadura. El cambio de direccion del flujo esta simbolizado por las flechas 36 en la figura 3B.

Como se puede ver en las figuras 3A y 3B, dos aletas a continuation de cada una estan ubicadas ventajosamente en un lado de la nervadura 30, de modo que el fluido se envia alternativamente en un lado y el otro de la nervadura, funcionando asi la remezcla.

De este modo, la presencia de la nervadura de refuerzo no tiene el efecto de dividir el canal 8 en dos canales independientes, sino que permite una circulation del fluido entre los dos subcanales y, por lo tanto, una homogeneizacion de la temperatura. De este modo, si un lado de la placa 14.1 que mira a uno de los subcanales es mas brillante que el otro, por lo tanto, potencialmente implica un mayor calentamiento del fluido que fluye en este subcanal, la mezcla evita la aparicion de este diferencial de temperatura. Ademas, la temperatura de las paredes se homogeniza, deduciendo la deformation de la carcasa por dilatation.

Preferentemente, la carcasa del absorbedor esta realizada de chapa metalica, asi como la nervadura, que luego se suelda a las dos paredes longitudinales de la superficie mas grande.

En el ejemplo representado, la nervadura 30 comprende en su borde superior en el lado de la pared 14.2 de la carcasa, dientes 37 sobresalientes que penetran en las muescas practicadas en la pared superior 14.2 con el fin de asegurar el anclaje correcto de la nervadura.

La nervadura 30 se suelda luego a la cara interior de la pared 14.1 inferior, que no degrada su cara exterior 6.1 sometida al flujo luminoso y las dientes 37 pasan a traves de la pared superior 14.2 y se sueldan a esta de forma estanca. Debe observarse que el estado de la superficie de la cara exterior 6.1 de la pared superior 14.2 no interfiere en el funcionamiento del absorbedor.

El paso de las ventanas 32 y el angulo de inclinacion a de las aletas 34 se seleccionan en funcion de las condiciones de flujo del fluido en el absorbedor 6.

En el ejemplo representado, se proporciona una unica nervadura 30 en el canal 8. Podemos considerar disponer de nervaduras paralelas, siendo n un entero positivo, que se extienden sobre toda la longitud del canal y que definen n 1 subcanales en comunicacion. Por lo tanto, la resistencia a la presion del absorbente aumenta aun mas.

Ademas, en el ejemplo representado, la nervadura se extiende sobre toda la longitud del eje longitudinal. Se puede, a la inversa, prever disponer varias nervaduras de longitud reducida dispuestas paralelas al eje longitudinal y distribuidas en todo el volumen del conducto para formar elementos de rigidizacion y de mezcla en todo el volumen. Estos elementos estan, por ejemplo, distribuidos uniformemente. Tambien es posible prever distribuir una pluralidad de deflectores 134 unicos en todo el volumen del conducto 8, tal como se esquematiza en la figura 4. Los deflectores estan, por ejemplo, formados por placas metalicas soldadas a las dos paredes longitudinales de una superficie mas grande e inclinadas con respecto al eje longitudinal X.

Tambien es posible considerar separar los medios de conexion mecanica y los medios de deflexion. Para este proposito, podemos usar varillas que conectan mecanicamente las dos paredes longitudinales de una superficie mas grande, teniendo estas poco efecto sobre la fluencia del fluido. Los medios deflectores estarian formados, por ejemplo, por placas inclinadas con respecto al eje longitudinal. Las placas podrian fijarse solo en una u otra de las paredes longitudinales de superficies mas grandes.

Tambien se podria considerar una nervadura perforada, tal como se muestra en la figura 3A, pero no constando de aletas, estando las aletas fijadas por separado en el volumen del canal y orientadas para garantizar una fluencia de fluido a traves de las ventanas de la nervadura.

Segun la invention, la cara 6.1 del absorbedor 6 que recibe el flujo luminoso es plana, entonces, puede someterse facilmente a un tratamiento de superficie para garantizar una buena captura del flujo luminoso, siendo el objetivo obtener una absorcion total del flujo luminoso incidente, es decir, una emisividad casi visible de 1 y una retransmision de infrarrojos cero, es decir, una emisividad en el infrarrojo cercano a 0. El tratamiento se realiza, por ejemplo, en la cara inferior de la carcasa una vez que se ensambla mediante la aplicacion de una capa de pintura selectiva, o antes del ensamblaje de la carcasa mediante un deposito en el bano, por ejemplo, el tipo de Cromo negro en la chapa destinada a formar la pared inferior 14.1. El absorbedor segun la presente invencion es particularmente adecuado para el funcionamiento a una presion inferior a 1000 KPa, mas particularmente, a una presion absoluta comprendida entre 200 KPa y 600 KPa, por ejemplo, entre 300 KPa y 600 KPa a temperaturas maximas de 400 °C, e incluso mas particularmente a un funcionamiento a una presion de alrededor de 300 KPa y una temperatura de alrededor de 300 °C.

El fluido caloportador puede ser agua o, mas ventajosamente, aceite termico comunmente utilizado en centrales solares de concentration, como Therminol 66® o Therminol VP1®. El fluido caloportador puede circular en el absorbedor a una velocidad del orden de 0,2 m/s a 2 m/s.

La carcasa del absorbedor esta realizada, por ejemplo, con chapas de aleacion metalica de espesor milimetrico soldadas de manera estanca. Dichas aleaciones pueden ser de acero inoxidable 304 o de acero inoxidable 316 o un acero resistente a la presion, tal como el P265GH y el P295GH.

Como se ha indicado anteriormente, los receptores solares de centrales solares de potencia presentan generalmente longitudes de varios cientos de metros. Para ello, las carcasas estan fabricadas preferentemente de una pluralidad de modulos, que se disponen de extremo a extremo y que se ensamblan mediante una soldadura estanca 40 (figura 1). Por ejemplo, cada modulo puede medir 2,5 m de largo. Cada modulo consta de una nervadura, que despues del ensamblaje se alinea con los de otros modulos.

Gracias a la invencion, los modulos estandar se pueden fabricar y luego conectar para formar una carcasa en la que se agregan los colectores de alimentation y de evacuation que forman un absorbedor. Esta realization en forma de modulos estandar permite automatizar la fabrication y obtener una reduction de los costes de fabrication.

A modo de ejemplo, un absorbente segun la presente invencion puede medir 50 m de largo.

Es posible prever conectar varios absorbedores en serie, estando el colector de descarga del absorbedor aguas arriba conectado al conector de alimentacion del absorbedor aguas abajo. El paso de un absorbedor a otro puede, por ejemplo, permitir disponer el absorbedor aguas abajo en una direction diferente a la del absorbedor aguas arriba.

El absorbedor segun la presente invencion es particularmente adecuado para la realizacion de un receptor solar de tipo Fresnel. En la figura 6, podemos ver una central de tipo Fresnel que consta de al menos un receptor solar segun la presente invencion. La pluralidad de absorbedores 6 conectada en serie se suspende, por ejemplo, por medio de varillas metalicas (no visibles) sustancialmente normales al eje longitudinal X y distribuidas uniformemente para soportar la carga de los absorbedores. Los medios de atrapamiento de los absorbedores 6 son tales que permiten la dilatation de los absorbedores segun su longitud y ancho sin aplicarles tension o lo menos posible. Para una central solar que tiene una potencia entre 1 MWe y 10 MWe, el campo solar consta de varias lineas de receptores cuya longitud caracteristica esta comprendida de entre 50 y 200 metros.

A titulo de ilustracion no limitativa, daremos un ejemplo de una realizacion practica de una carcasa segun la presente invencion, tal como se ha representado en la figura 1. La carcasa del absorbedor de la figura 1 consta de dos modulos I, II.

Un modulo tiene una longitud de 2550 mm fabricado con chapas de acero inoxidable 316L de 2 mm de espesor. Dos modulos que forman una carcasa estan soldados para definir un paralelepipedo cuyas dimensiones externas son las siguientes: una longitud de 5100 mm, un ancho de 202 mm y un espesor de 15 mm. Sin embargo, cabe tener en cuenta que la carcasa puede presentar un espesor comprendido entre 5 mm y 50 mm, por ejemplo, entre 10 mm y 25 mm, y un ancho comprendido entre 100 mm y 500 mm. En el ejemplo de la figura 2, la chapa inferior se dobla formando en una pieza la pared inferior 14.1 y las paredes laterales, y la chapa superior, formando la pared superior, es plana.

La nervadura central 30 tiene un espesor de 2 mm y esta soldada a las chapas inferior y superior. La nervadura central 6 se suelda primero a la chapa inferior. La chapa superior esta provista de muescas cortadas en las que se incrustan los espesores excesivos de la nervadura. La nervadura 30 se suelda luego a la chapa superior por fusion de los espesores excesivos.

La nervadura central consta de aletas obtenidas por plegado despues del corte previo de la nervadura por medio de un laser. Las aletas tienen una longitud de 30 mm, se situan cada 150 mm y se inclinan 30° con respecto al eje X del modulo. La realizacion de las aletas tiene lugar antes de la fijacion de la nervadura central.

Ahora describiremos el funcionamiento de una central solar que consta de un receptor solar segun la presente invencion. Consideraremos un receptor que consta de un solo absorbedor.

La central consta de un receptor segun la presente invencion, de espejos 42 para reflejar los rayos solares hacia el absorbedor, un sistema de alimentacion de liquido del receptor, un sistema para recoger el liquido calentado en la salida del receptor y medios de conversion termodinamica que incluyen, por ejemplo, turbinas de vapor, turbinas de gas, etc.

El receptor solar esta suspendido sobre los espejos 42 que se muestran en la figura 6. Estos reflejan la radiacion solar en direccion del receptor solar 2, mas especificamente, en direccion del absorbedor 6. La falda 6 del receptor 2 redirige el flujo luminoso F a la cara exterior 6.1 de la pared inferior 14.1 de la carcasa del absorbedor 6.

El flujo luminoso F calienta la pared inferior 14.1, mas aun si esta provista de un revestimiento adecuado. Como el fluido que circula en la carcasa del absorbedor 6 esta en contacto con la cara interior de la pared inferior 14.1, este se calienta. A la salida del absorbedor, el fluido calentado se envia a los medios de conversion termodinamica.

El receptor solar segun la presente invencion ofrece una eficacia mejorada en comparacion con los receptores del estado de la tecnica, dado que la superficie de captura del flujo luminoso se incrementa. En efecto, la superficie es plana y continua y no consta de espacios vacios. Los receptores del estado de la tecnica constan de, al contrario, "huecos" entre las tuberias. Ademas de una superficie expuesta al caudal que es maxima, la invencion evita tener que gestionar el intercambio termico en la parte trasera del absorbedor como en el caso de los tubos donde el flujo a traves de los espacios entre los tubos calienta una superficie que luego se intercambia con la cara posterior de los tubos. Por otra parte, gracias a la superficie plana, las reemisiones en el infrarrojo se reducen en comparacion con el caso de la superficie desarrollada de tubos del mismo ancho.

El absorbedor tambien es muy eficaz para gestionar el flujo luminoso heterogeneo en la superficie expuesta gracias a la remezcla que tiene lugar dentro del absorbedor.

La homogeneizacion reduce el riesgo de puntos calientes que pueden aparecer en las zonas con flujos muy altos, esta homogeneizacion de la temperatura de la pared del absorbedor evita la degradacion del aceite termico que tiene una temperatura limite de la pelicula, exceder este limite, lo que resulta en una degradacion del rendimiento, asi como un riesgo de aumento de la viscosidad y de formacion de depositos.

Permite entregar un fluido que tiene una temperatura homogenea.

Ademas, la vida util del tratamiento de la superficie se aumenta, ya que los valores maximos de temperatura se reducen.

Ademas, la remezcla del fluido caloportador tambien permite una homogeneizacion de la temperatura de las paredes metalicas, lo que tiene el efecto de reducir las deformaciones y las restricciones relacionadas con la dilatacion. La vida util del absorbedor y, por lo tanto, la del receptor solar, se incrementan, ya que sufren menos fatiga termica, deduciendo el riesgo de fugas y de fallas.

La presente invencion se aplica a receptores solares de tipo Fresnel.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Modulo para la realizacion de un absorbedor termico (6) para receptor solar de central solar de tipo Fresnel, de eje longitudinal (X), que consta de un conducto unico delimitado por una primera pared (14.1) sustancialmente plana provista de una cara (6.1) destinada a ser sometida a un flujo luminoso (F), una segunda pared (14.2) orientada hacia la primera pared y paredes laterales (16.1, 16.2) que conectan dichas paredes primera (14.1) y segunda (14.2), estando dicho modulo delimitado al nivel de sus extremos longitudinales por planos transversales de extremo al nivel de los cuales dicho modulo esta destinado a ser conectado a modulos aguas arriba y/o aguas abajo y/o a colectores de alimentacion y/o de evacuacion de un fluido caloportador destinado a fluir en el modulo, estando dicho fluido caloportador bajo presion, constando dicho modulo de medios (28) que conectan rigidamente las paredes primera y segunda, estando dispuestos dichos medios en la fluencia del fluido caloportador y medios para permitir la fluencia del fluido caloportador en direcciones inclinadas con respecto al eje longitudinal (X), estando dichas direcciones inclinadas orientadas hacia las paredes laterales (16.1, 16.2), de modo que se asegure una mezcla interna del fluido caloportador para homogeneizar la temperatura de salida del fluido caloportador y la temperatura de la primera pared.

2. Modulo segun la reivindicacion 1, en donde la presion del caloportador en el modulo esta comprendida entre 2 bares y 6 bares.

3. Modulo segun las reivindicaciones 1 o 2, en donde los medios para permitir la circulacion en direcciones inclinadas con respecto a la del eje longitudinal (X) constan de deflectores (34) distribuidos en el volumen del modulo (12) y que provocan un cambio de direccion del fluido.

4. Modulo segun una de las reivindicaciones 1 a 3, que consta de al menos una nervadura (30) que se extiende longitudinalmente fijada a la primera (14.1) y a la segunda (14.2) pared, constando dicha nervadura (30) de ventanas (32) y de deflectores (34) asociados a las ventanas (32), obligando dichos deflectores (34) a una parte del fluido para que fluya por dichas ventanas (32).

5. Modulo segun la reivindicacion 4, en donde dicha al menos una nervadura (30) se extiende longitudinalmente sobre toda la longitud de dicho modulo (6), delimitando dos medios canales en comunicacion fluida.

6. Modulo segun las reivindicaciones 4 o 5, en donde dos deflectores (34) sucesivos estan situados a cada lado del plano de la nervadura (30).

7. Modulo segun una de las reivindicaciones 4 a 6, en donde la nervadura (30) esta soldada por un lado a la cara interior de la primera pared (14.1), comprendiendo dicha nervadura (30) en su lado soldado a la segunda pared (14.2) dientes (37) que penetran en muescas realizadas en dicha segunda pared (14.2).

8. Modulo segun una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la cara (6.1) destinada a someterse al flujo luminoso consta de un revestimiento que mejora la absorcion del flujo luminoso, teniendo preferentemente dicho revestimiento propiedades de baja emisividad infrarroja.

9. Absorbedor termico (6) para receptor solar de central solar que consta de uno o varios modulos segun una de las reivindicaciones 1 a 8, estando los modulos conectados en serie de forma estanca, constando dicho absorbedor en un primer extremo longitudinal (18.1) de un colector de alimentacion (20) de fluido caloportador y, en un segundo extremo longitudinal (18.2), de un colector de evacuacion (22) del fluido caloportador.

10. Receptor solar que consta al menos de un absorbedor segun la reivindicacion 9 y una falda (4) formada por dos paneles (4.1,4.2) inclinados alejados del eje longitudinal (X) y dispuestos a cada lado del absorbedor (6) con respecto al eje longitudinal (X), redirigiendo dicha falda (4) el flujo luminoso sobre el absorbedor (6), siendo dicho receptor de tipo Fresnel.

11. Procedimiento de fabricacion de un absorbedor segun la reivindicacion 9, que consta de las etapas de:

- fabricacion de uno o varios modulos,

- fijacion de los medios de conexion mecanica (28) a las paredes primera y segunda y colocacion de los medios para permitir la circulacion en direcciones inclinadas con respecto al eje longitudinal (X),

- ensamblaje de los colectores de alimentacion y de evacuacion en los extremos del conjunto formado por el modulo o los modulos.

12. Procedimiento de fabricacion segun la reivindicacion 11, en donde los medios de conexion mecanica (28) y los medios para permitir la circulacion en direcciones inclinadas con respecto a la del eje longitudinal (X) se realizan a partir de una banda de aleacion metalica:

- por corte de aletas (34) en la banda, estando dichas aletas (34) unidas por un lado a la banda, y

- por plegado de dichas aletas (34) para que formen un angulo (a) con el plano de la banda, formando la realizacion de dichas aletas (34) simultaneamente ventanas (32) en la banda.

13. Procedimiento de fabricacion segun las reivindicaciones 11 o 12, en donde la fijacion de los medios de conexion mecanica (28) se realiza mediante soldadura.

14. Procedimiento de fabricacion segun una de las reivindicaciones 11 a 13 que consta de una etapa de tratamiento de superficie de la cara exterior (6.1) de la primera pared (14.1), estando dicho tratamiento de superficie ventajosamente realizado pintando dicha cara (6.1) despues de la fabricacion del o de los modulos.

15. Procedimiento de fabricacion de un receptor solar, constando dicho procedimiento de:

- la etapa de fabricacion de una pluralidad de absorbedores por el procedimiento de fabricacion segun una de las reivindicaciones 11 a 14,

- la etapa de conexion estanca por soldadura de dichos absorbedores (6) al nivel de los colectores (20, 22).