DESCRIPCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Es objeto de la presente invención, tal y como el título de la invención establece, un sistema de generación de energía usando sistemas de captación solar por un lado y células solares fotovoltaicas de concentración situadas en espacios interiores donde no llega la radiación solar y protegidas de las inclemencias medioambientales por otro lado.

Caracteriza a la presente invención el especial diseño, configuración y funcionalidad de todos y cada uno de los elementos que forman parte de la instalación, compuesto por un sistema de captación de la radiación solar, un sistema de transmisión y de concentración de la radiación solar desde el exterior al interior, un sistema interior de distribución de la radiación solar sobre las células solares y las propias células solares de concentración situadas en el interior formando módulos fotovoltaicos.

Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito de los sistemas de generación de energía solar fotovoltaica y de modo particular, aunque no excluyente, los que emplean medios de concentración de la energía solar.

La presente invención se aplica a la mejora la eficiencia de los dispositivos de producción de energía eléctrica mediante células fotovoltaicas, permitiendo ampliar el uso de las células solares en interiores de edificios, así como una mejor y mayor integración arquitectónica de las instalaciones solares fotovoltaicas al no estar en exteriores la célula solar, con aprovechamiento de la energía térmica recuperada en la refrigeración de las células solares. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el estado de la técnica es conocido que el módulo fotovoltaico para aplicaciones terrestre consiste en un conjunto de células solares fotovoltaicas conectadas entre sí, encapsuladas por la parte frontal por un vidrio con una junta y un material flexible y, por la parte posterior, encapsulada también con el mismo material flexible y una lámina flexible opaca u otro vidrio y se sitúan generalmente en emplazamientos exteriores, sin concentración de la radiación solar, en posición fija o con algún sistema de seguimiento de la posición del sol, tanto en un eje como en dos ejes.

En otros casos con objeto de mejorar el rendimiento de la generación solar se emplean células solares de alto rendimiento en combinación con concentradores de la radiación solar con seguimiento en uno o dos ejes, irradiando directamente la radiación concentrada sobre la célula, todo ello formando una instalación situado el conjunto en el exterior. En este caso se requiere de un sistema de refrigeración exterior. Esta refrigeración exterior se realiza mediante el uso de algún fluido con un intercambiador situado en exterior en contacto con las células solares, lo que obliga a utilizar un circuito hidráulico en exterior con una bomba de circulación que encarece y complica significativamente la instalación. Otra alternativa para limitar la temperatura de las células en estos dispositivos es reducir la concentración de la radiación solar cuando se supera una temperatura máxima, pero en este caso se pierde eficiencia de la instalación ya que no se aprovecharía toda la radiación solar que puede incidir sobre las células.

En todos estos casos, la célula solar debe estar encapsulada con materiales que la protejan de las condiciones ambientales exteriores a los que está expuesta, como humedad, granizos, grandes variaciones de temperatura, condensaciones, etc, ya que de lo contrario se produciría corrosión en terminales, cortocircuitos, microfisuras en las células, etc. DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La invención que nos ocupa se refiere a un sistema de generación de energía solar fotovoltaica que se caracteriza porque las células solares están en emplazamientos interiores y la radiación solar es transmitida desde el exterior al interior por un medio de transmisión, como por ejemplo fibra de vidrio, con o sin concentración de la radiación solar y con o sin seguimiento de la posición del sol del sistema de captación de la radiación solar. El sistema permite una gran versatilidad e integración en los distintos edificios tanto industriales como urbanos con mayores posibilidades del aprovechamiento de la energía térmica.

Cada elemento de transmisión puede estar conectado con una o vahas células en función del grado de concentración de la radiación solar en la célula solar.

Gracias los elementos que forman el presente sistema generación de energía, se consigue:

- Por un lado, la separación de la captación de la radiación solar de la producción eléctrica, donde la captación se realiza directamente o mediante lentes o reflectores primarios o secundarios, fijos o con seguimiento solar. Gracias a la separación se hace más fácil la integración en estructuras y edificios.

- Por otro lado, se consigue la transmisión de prácticamente la totalidad de la radiación solar captada de forma muy duradera mediante por ejemplo, la fibra óptica de cuarzo.

- Además, se consigue también una eficiencia en la producción eléctrica al emplear células multiunión y mayor posibilidad de aprovechamiento de la energía térmica procedente de la refrigeración de las células solares.

- Otra ventaja derivada de la separación de la captación de la producción es que los medios de producción pueden ser alojados en los lugares más convenientes, por ejemplo en lugares protegidos de las inclemencias climáticas y con absoluto control sobre las condiciones más óptimas de temperatura y radiación para su mejor rendimiento. Este modelo de preservación, mejora su duración sin perdidas de eficiencia significativas y permite usar otros materiales en el conexionado y encapsulador de las células solares.

- También se consigue alcanzar una gran generación de energía eléctrica, consiguiendo una superficie de célula fotovoltaica de captación del orden de hasta el 50% menor en relación con los sistemas fotovoltaicos de células de silicio sin concentración con rendimientos actuales de cómo máximo del orden del 23% frente al 45% de eficiencia de las células solares de concentración.

Salvo que se indique lo contrario, todos los elementos técnicos y científicos usados en la presente memoria poseen el significado que habitualmente entiende un experto normal en la técnica a la que pertenece esta invención. En la práctica de la presente invención se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en la memoria.

A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones la palabra “comprende” y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención.

EXPLICACION DE LA FIGURAS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, tres figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente.

En la figura 1 , podemos observar una representación de un sistema de generación de energía solar fotovoltaica que comprende sistema de captación de la radiación solar, que en esta realización se lleva a cabo mediante medios de concentración (1 ) y seguimiento de la posición del sol (6), un sistema de transmisión de radiación solar concentrada (2), un sistema de concentración de la radiación solar desde el exterior al interior, un sistema interior de distribución de la radiación solar sobre las células solares (3) y las propias células solares de concentración (4) situadas en el interior, interconectadas en serie y/o paralelo con otras células para formar un módulo fotovoltaico (5) que a su vez se conecta con otros módulos fotovoltaicos. Todo ello en un recinto interior (8), con sistema de refrigeración (7) y en su caso, con un sistema de recuperación del calor para calefacción o agua caliente (14).

En la figura 2, podemos observar una representación de otra realización del sistema de generación de energía solar fotovoltaica en el que los medios de captación de la radiación solar se realiza sin concentración ni seguimiento de la posición del sol (10), mediante un sistema de transmisión de la radiación solar (12) en asociación con un concentrador secundario (11 ) que concentra la radiación solar sobre un sistema de transmisión de radiación solar concentrada (2), que se conecta con un sistema interior de distribución de la radiación solar sobre las células solares (3) y las propias células solares de concentración (4) situadas en el interior, interconectadas en serie y/o paralelo con otras células para formar un módulo fotovoltaico (5) que a su vez se conecta con otros módulos fotovoltaicos. Todo ello en un recinto interior (8), con sistema de refrigeración (7) y en su caso, con un sistema de recuperación del calor para calefacción o agua caliente (14).

En la figura 3, podemos observar una representación de una tercera forma de realización en la que el sistema de captación de la radiación solar comprende unos medios de concentración de la radiación mediante un concentrador primario (13) que concentra la radiación solar sobre un módulo de transmisión sin seguimiento de la posición del sol (10) que la transmite a través de un sistema de transmisión de la radiación solar (12), a un concentrador secundario (11 ) que la concentra sobre un sistema de transmisión de radiación solar concentrada (2), que se conecta con un sistema interior de distribución (3) de la radiación solar las células solares y las propias células solares (4) de concentración situadas en el interior, interconectadas en serie y/o paralelo con otras células para formar un módulo fotovoltaico (5) que a su vez se conecta con otros módulos fotovoltaicos. Todo ello en un recinto interior (8), con sistema de refrigeración (7) y en su caso, con un sistema de recuperación del calor para calefacción o agua caliente (14).

Las referencias utilizadas son:

1 Concentrador de radiación solar.

2.- Sistema de transmisión de la radiación solar.

3.- Sistema de distribución interior de la radiación solar sobre las células solares.

4.- Células solares de concentración.

5.- Módulo fotovoltaico formado por las células solares.

6.- Sistema de seguimiento de posición del sol asociado al concentrador de radiación solar.

7.- Sistema de refrigeración de las células solares.

8.- Recinto interior donde se alojan los módulos fotovoltaicos.

9.- Envolvente del edificio.

10.- Módulo de captación de radiación solar sin seguimiento de la posición del sol.

11 .- Concentrador secundario de radiación solar.

12.- Sistema de captación fijo.

13.- Concentrador primario de radiación solar.

14.- Sistema de recuperación de calor para calefacción o agua caliente.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta.

En la figura 1 podemos observar el sistema de generación de energía solar fotovoltaica en una primera realización, que comprende unos medios de captación de la radiación solar, , que en una realización preferente, pero en ningún caso limitativa, comprenden una serie de concentradores solares (1 ) bien fijos o provistos con medios de seguimiento solar (6) a uno o dos ejes, encargados de captar y redirigir la radiación solar sobre cada uno de los transmisores de la radiación (2) situados en el exterior del edificio (9).

Los transmisores de la radiación (2), que en una realización preferente, pero en ningún caso limitativa está formado por un conjunto de fibras ópticas, que conduce la radiación solar captada y redirigida por cada concentrador solar (1) hasta un distribuidor (3) y de aquí a una o vahas células solares (4), en función de la concentración de la radiación solar soportada por la célula solar. Formando el conjunto de células solares un módulo fotovoltaico (5), que a su vez se pueden conectar en serie-paralelo con otros módulos fotovoltaicos formando un campo solar situado en un recinto interior del edificio (8).

En el edificio interior donde estén las células solares se dispondrá de un sistema de refrigeración (7) para el control de la temperatura de las mismas, cuya energía térmica puede ser utilizada en la calefacción o calentamiento de agua del interior del edificio mediante un recuperador de calor (14) aumentando la eficiencia total del sistema.

En la figura 2 se puede observar el mismo sistema de generación de energía solar fotovoltaica caracterizado porque los medios de captación de la radiación solar se realizan sin concentración ni seguimiento de la posición del sol (10), comprenden un sistema de transmisión de la radiación solar (12) en asociación con un concentrador secundario (11 ) que concentra la radiación solar sobre los medios de transmisión de radiación solar concentrada (2).

Finalmente, en la figura 3 se puede observar el mismo sistema de generación de energía solar fotovoltaica caracterizado porque los medios de captación de la radiación solar comprenden unos medios de concentración de la radiación mediante un concentrador primario (13) que concentra la radiación solar sobre un módulo de transmisión sin seguimiento de la posición del sol (10) que la transmite a través de un sistema de transmisión de la radiación solar (12), a un concentrador secundario (11 ) que la concentra sobre los medios de transmisión de radiación solar concentrada (2). En una posible forma de realización las células solares de concentración (4) son células multunión.

Descrita la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, se constata que, dentro de su esencialidad, podrá llevarse a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no altere, cambie o modifique su principio fundamental.