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Patent Searching and Data


Title:
SOLAR CONCENTRATION PANEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2016/198704
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a solar concentration panel which, by means of the relative movement of two flat surfaces, one (1) formed by convergent optical elements and the other (2) formed by capturing elements, allows solar light incident on the surface of the panel to be collected and concentrated in various devices for capturing solar energy, for example a series of optical fibres, a series of photovoltaic cells, thermocouples, or other devices for capturing incident light rays. In the case of optical fibres, the panel can be used to heat fluids, regardless of the subsequent use thereof, or to illuminate. This system allows high concentration without the need for external movement of the panel.

Inventors:
ARIZA LÓPEZ ÏÑIGO ANTONIO (ES)
ARIZA LÓPEZ FRANCISCO JAVIER (ES)
Application Number:
PCT/ES2015/070461
Publication Date:
December 15, 2016
Filing Date:
June 12, 2015
Export Citation:
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Assignee:
ARIZA LÓPEZ ÏÑIGO ANTONIO (ES)
ARIZA LÓPEZ FRANCISCO JAVIER (ES)
International Classes:
H01L31/048; H01L31/054
Foreign References:
US20060283497A12006-12-21
US20080087321A12008-04-17
US20100288332A12010-11-18
ES2378392A12012-04-12
Attorney, Agent or Firm:
UNGRIA LÓPEZ, Javier (ES)
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Claims:
REIVI DICACIONES

1. Panel concentrador solar provisto de medios de movimiento que permiten al panel seguir la trayectoria solar caracterizado por que comprende: una primera superficie (1) que comprende una pluralidad de elementos ópticos convergentes (3), distribuidos a lo largo y ancho de la primera superficie (1), donde los elementos ópticos convergentes (3) están seleccionados entre una combinación cualquiera de al menos:

lentes, o;

sistemas de lentes;

y donde los elementos ópticos convergentes (3) operan ya sea por refracción, difracción o reflexión; una segunda superficie (2) que comprende una pluralidad de elementos captadores de la energía solar, donde la primera superficie (1) y la segunda superficie (2) están dotadas de medios mecánicos que les confieren un movimiento relativo tal que la primera superficie (1) y la segunda superficie (2) se mantienen siempre paralelas entre sí; un sistema de detección y guiado (6), de detección del ángulo de elevación solar y de la orientación de la luz solar incidente, y que, en función del ángulo de elevación solar y de la orientación de la luz solar incidente, y mediante unos motores actuadores, produce el movimiento relativo de la primera superficie (1) y la segunda superficie (2) tal que: o si el número de elementos ópticos convergentes (3) es igual al número de elementos captadores, cada elemento óptico convergente (3) mantiene concentrados los rayos de luz (14) en él incidentes en un foco situado sobre cada elemento captador; o si el número elementos ópticos convergentes (3) es menor al número de elementos captadores, cada elemento óptico convergente (3) mantiene concentrados los rayos de luz (14) en él incidentes en un foco situado sobre un elemento captador .

2. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que la segunda superficie (2) comprende una pluralidad de elementos captadores de la energía solar distribuidos a lo largo y ancho de la segunda superficie (2) .

3. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que la segunda superficie (2) está constituida por una rejilla y los elementos captadores de la segunda superficie (2) están distribuidos en nudos de la re illa .

4. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos captadores de la energía solar de la segunda superficie (2) están seleccionados entre una combinación cualquiera de uno o i de al menos: o extremos de haces de fibra óptica (4); o células fotovoltaicas (5); o termopares; o receptores con fluido caloportador en su interior o pilas termoeléctricas.

5. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que el sistema de detección y guiado (6) comprende un sub-sistema de detección (6-1) del ángulo de incidencia y de la orientación de los rayos de luz (14) solar incidentes, donde dicho sub-sistema de detección (6- 1) comprende:

- una superficie opaca (25) con una oquedad en su centro ; un elemento superficial transparente (18), que comprende una cara superior que a su vez comprende un acabado difusor (19) de la luz; una pluralidad de elementos fotosensibles (20, 21), situados en el perímetro del elemento superficial transparente (18); un sistema electrónico o digital que determina la posición del máximo de iluminación en cada uno de los laterales del perímetro del elemento superficial transparente (18) y genera órdenes de comando de desplazamiento relativo entre la primera superficie (1) y la segunda superficie (2), haciendo coincidir los focos de concentración de los rayos de luz (14) en los elementos captadores.

6. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos captadores comprenden lentes convergentes (17), donde dichas lentes convergentes (17) permiten aumentar ligeramente el ángulo de aceptancia (a) de la luz exterior o reducir la superficie de captación de la luz solar del elemento captador.

7. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que el sistema de detección y guiado (6) comprende un sub-sistema de detección (6-1) del ángulo de incidencia y de la orientación de los rayos de luz (14) solar incidentes, donde dicho sub-sistema de detección (6- 1) se alimenta de una combinación cualquiera de uno o más de al menos: o una red de alimentación exterior; o células fotovoltaicas situadas en el panel concentrador; o termopares situados en el propio panel concentrador; o medios de almacenamiento eléctrico en combinación con las opciones anteriores.

8. Panel concentrador solar según la reivindicación 4, caracterizado por que los extremos de haces de fibra óptica (4) son flexibles, se agrupan, y forman un cable (11) que se prolonga por fuera del panel, trasladando la luz solar a otros lugares para procurar iluminación, calentar fluidos o convertir en energía eléctrica dicha luz.

9. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que la segunda superficie (2) es de metal muy conductor del calor y posee un sistema de refrigeración: o mediante aletas de refrigeración; o mediante un sistema caloportador; o o la combinación de ambos.

10. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que posee una carcasa soporte (7) exterior .

11. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que la carcasa soporte (7) exterior comprende aperturas de refrigeración. 12. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende una superficie exterior transparente de protección (13) .

13. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que el sistema de detección y guiado (6) comprende un sub-sistema de movimiento (6-4), donde el sub¬ sistema de movimiento (6-4) comprende: un primer motor paso a paso (28), fijado a una carcasa de soporte (7), configurado para producir movimiento en una primera dirección, X; un primer eje y tornillo sin fin (29) configurado para permitir movimiento en la primera dirección, X, conectado con el primer motor paso a paso (28); un segundo eje y tornillo sin fin (30) configurado para permitir movimiento en la primera dirección, X; un sistema de ruedas y polea dentada (31) que permite una acción solidaria del primer eje y tornillo sin fin (29) y del segundo eje y tornillo sin fin ( 30 ) ; unos primeros elementos deslizantes (32) en la primera dirección, X, sobre el primer tornillo sin fin (29) y sobre el segundo tornillo sin fin (30), con rosca en su interior; un segundo motor paso a paso (33) móvil, fijado sobre uno de los primeros elementos deslizantes (32), y que permite el movimiento en una segunda dirección, Y; un tercer eje y tornillo sin fin (34) que permite el movimiento en la segunda dirección, Y, conectado con el segundo motor paso a paso (33) y conectado mediante cojinetes a los primeros elementos deslizantes (32); un cuarto eje y tornillo sin fin (35) en la segunda dirección, Y, conectado mediante cojinetes a los primeros elementos deslizantes (32); un sistema de ruedas y polea dentada (36) que permite una acción solidaria del tercer eje y tornillo sin fin (34) y del cuarto eje y tornillo sin fin ( 35 ) ; - unos segundos elementos deslizantes (37) en la segunda dirección, Y, sobre el tercer eje y tornillo sin fin (34) y sobre el cuarto eje y tornillo sin fin (35), con rosca en su interior;

- un marco (38) de soporte de la segunda superficie (2), donde dicho marco (38) está unido a los segundos elementos deslizantes (37) . 14. Panel concentrador solar según la reivindicación 1, caracterizado por que los elementos ópticos convergentes (3) de la primera superficie (1) consisten en lentes plano¬ convexas semiesféricas ; donde el panel adicionalmente comprende :

- medios mecánicos que dotan a la segunda superficie (2) de un movimiento tal que cada elemento captador de la segunda superficie (2) se desliza por una superficie esférica respecto del centro de curvatura de cada lente plano-convexa semiesférica (3) .

15. Panel concentrador solar según la reivindicación 14, caracterizado por que el sistema de detección y guiado (6) comprende un sub-sistema de movimiento (6-4), donde el sub- sistema de movimiento (6-4) comprende un mecanismo de transmisión de movimiento, donde dicho mecanismo de transmisión de movimiento comprende:

- un primer marco (39) fijado a la primera superficie (1), que comprende una pluralidad de perforaciones que permiten la fijación de articulaciones esféricas (41) ; una pluralidad de perforaciones en la segunda superficie (2) que permiten la fijación de articulaciones esféricas (41); - un segundo marco (40), que comprende una pluralidad de perforaciones que permiten la fijación de articulaciones esféricas (41);

- bielas (42), cuyos extremos y un punto central tienen configuración de articulación esférica (41), y que están unidas a la segunda superficie (2), al primer marco (39) y al segundo marco (40), donde dichas bielas (42) aseguran un movimiento de la primera superficie (1) respecto de la segunda superficie (2) tal que la primera superficie (1) se mantiene siempre paralela a la segunda superficie (2) y sin giro relativo respecto a la segunda superficie ( 2 ) .

Description:
PANEL CONCENTRADOR SOLAR

SECTOR DE LA TÉCNICA La presente invención se encuadra en el sector de la energía solar y de la iluminación.

ESTADO DE LA TÉCNICA Para el aprovechamiento de la energía solar se suele recurrir a sistemas de concentración. Son muchas las ventajas de la concentración. Permite obtener más temperatura en el caso de los receptores térmicos, lo que mejora el rendimiento. Permite que el tamaño de las células fotovoltaicas sea menor, lo que redunda en un ahorro importante. Una elevada concentración también permite el transporte cómodo de la luz a través de fibra óptica, con independencia del aprovechamiento que se dé: puede emplearse para calentar algún fluido, o para iluminar.

Los sistemas con gran concentración tienen como inconveniente que necesitan un seguimiento preciso del Sol, y por tanto son más complejos y más costosos. Esto obliga en general a disponer una estructura de soporte, que además del peso del concentrador, debe resistir el viento, y debe ser capaz de girar con precisión para que el panel mantenga la dirección adecuada. Uno de esos sistemas, los heliostatos, consisten en un conjunto de espejos con movimiento controlado, tal que permiten mantener el reflejo de los rayos solares concentrado en un punto o una pequeña superficie . Existe un conjunto de dispositivos con gran capacidad de concentración que son formadores de imagen. Estos dispositivos pueden ser: reflectores parabólicos de revolución; reflectores parabólicos de revolución con reflector secundario tipo Cassegrain; reflectores de Fresnel, lentes de Fresnel; u otros sistemas de lentes convergentes. En estos casos es necesario el seguimiento solar preciso para lograr la alta concentración de los rayos solares sobre una área reducida.

Existe otro grupo de dispositivos no formadores de imagen. En estos casos puede que o bien no sea necesario el seguimiento solar, o que dicho seguimiento tenga menores exigencias que en los casos anteriores. Conforme sea menos necesario el seguimiento solar, menor será la concentración obtenida. Dentro de los mismos existen: reflectores parabólicos lineales (2D) ; reflectores planos de sección trapezoidal; reflectores parabólicos compuestos de Veimberg (2D) ; reflectores parabólicos compuestos de Winston (2D y 3D) , llamados también "CPC". Existen CPC truncados, DCPC con medio dieléctrico, etc. Otros dispositivos concentradores combinan lentes de Fresnel sencillas o curvadas y CPC. El sistema LSO (Sun Simba™ CPV systems) mediante el concurso de la orientación precisa hacia el sol y de una geometría particular, permite un grado de concentración elevado con un panel de muy reducido espesor. Dicho sistema queda recogido en los documentos US 2011/0011449 (Al) (Morgan, J. P.; Chang P. M. ; Myrskog S.H.) y US 2010/0202142 (Al) (Morgan, J. P.) . Otros dispositivos configuran un panel plano con concentración sin necesidad de seguimiento. Sin embargo, son de menor eficacia y con menor concentración. El panel descrito en el documento US 2010/0282316 (Al) (Gibson K. R.; Maheshwari A.) combina el uso de pequeñas lentes y células fotovoltaicas formando una superficie. Los concentradores solares orgánicos OSC de Covalent Solar se basan en el empleo de materiales que dispersan la luz incidente en una material transparente para encauzarla dentro de dicho material por reflexión total hacia los extremos, donde se recoge en células fotovoltaicas , y constituye por tanto otro sistema de concentración. No requiere seguimiento solar. El documento CA 2658193 (Al) 2010/09/12 (Morgan J. P . ; Chang P . ; Myrskog S.) recoge un dispositivo similar.

Los dispositivos de concentración se usan en combinación con células fotovoltaicas con o sin refrigeración; para el calentamiento de fluidos; o con extremos de fibra óptica que pueden trasladar la luz. El sistema Himawari (Himawari Solar Lighting System) concentra con lentes la luz solar sobre extremos de fibra óptica para trasladarla a espacios cercanos. El documento ES 2167257 (Al) (Cancho Galeano J. L.) describe un dispositivo de concentración con guiado de la posición solar, que concentra sobre un extremo de fibra óptica.

Los dispositivos de concentración también incorporan lentes en los receptores que aumentan aún más la concentración sobre el receptor o que permiten un ángulo mayor de aceptancia. Hay una gran cantidad de variantes, semiesféricas, SILO, XTP, RTP o FK, veánse "High performance Fresnel-based photovoltaic concentrator" (Έ > . Benitez et al . 2010. Optic Express, 26 abril (vol. 18), n° SI), y los documentos US 2010/307586 "Reflective free-form Kohler concentrator" (Benitez P . ; Minano J. C . ; Hernández M.; Buljan M.) y US 2010/0123954 "Kohler concentrator" (Benitez P . ; Minano J. C . ; Zamora P . ; Hernández M.; Cvetkovic A. ) .

Estos sistemas de gran concentración requieren un subsistema de seguimiento que está compuesto por sensores y motores. Los dispositivos con mayor concentración, como los formadores de imagen y algunos CPC requieren una orientación precisa mediante el movimiento controlado de 2 ejes, llamado también movimiento acimutal. Diversos sistemas, como los reflectores parabólicos lineales (2D) requieren un movimiento más sencillo controlado en un eje único simplemente sincronizado con el movimiento terrestre. Otros sistemas con menor concentración requieren únicamente ajustes estacionales, como los colectores Winston, algunos colectores CPC, etc. Cuanto menor es el seguimiento mayor será el ángulo de aceptancia y menor la concentración obtenida .

Hay una infinidad de variantes de sensores que guian a los motores llamados comercialmente "solar trackers", que pueden funcionar con fotorresistencias y puentes de Wheatstone, o con células fotovoltaicas y diversas configuraciones de los circuitos electrónicos. Diversas empresas comercializan los motores actuadores.

En el caso de los paneles fotovoltaicos hay varios subsistemas externos: un regulador de tensión; un acumulador: un relé de tensión de batería etc. Por lo general estos elementos se disponen exteriormente a los paneles y son comunes a varios de ellos. Por tanto, si se requiere una alta concentración y una alta eficacia, es necesario el seguimiento del Sol, lo que implica la construcción de sistemas complejos de soporte y guiado de los paneles. Y en el caso de las centrales termo- solares de gran concentración con heliostatos, se requiere además la construcción de costosas torres donde se ubica el receptor .

DESCRIPCIÓN DE TALLADA DE LA INVENCIÓN Para solventar los inconvenientes expuestos en el estado de la técnica, la presente invención consiste en un panel concentrador plano que incluye en su interior el movimiento que permite seguir la trayectoria solar o de la luz incidente. La mayor ventaja que ofrece es que es compacto y no necesita ni guiado ni orientación externa, por lo que se puede dejar fijo, sobre el suelo o sobre cualquier otra superficie. En el caso de disponer varios paneles, no necesitan colocarse ni paralelos ni coplanarios. Por todo ello permite realizar instalaciones mucho más económicas, ya sean de uso doméstico o de gran tamaño con muchos paneles.

Este panel concentrador puede recoger la luz solar y concentrarla en un haz de fibras ópticas, que pueden usarse: bien para calentar fluidos; bien para iluminar espacios en sombra; bien para su conversión directa en electricidad mediante una célula fotovoltaica dispuesta en los extremos de las fibras. A su vez, los fluidos calientes se pueden usar para cualquier uso: producción de agua caliente sanitaria; producción de vapor; acumulación de energía solar mediante fluido caliente; o producción de movimiento o electricidad mediante vapor o por salto térmico. En este caso no se requiere construir ninguna torre para alojar el receptor como es habitual hasta el momento . Otra posibilidad es disponer de una serie de células fotovoltaicas o termopares en su interior y producir electricidad. En este otro caso, gracias a la concentración de los rayos, se obtiene una gran economía porque las células fotovoltaicas necesarias tendrán una superficie mucho menor que el propio panel pero aprovechando la práctica totalidad de la superficie colectora del panel.

Este colector no es adecuado para la luz difusa ni para los días nublados.

El esquema de funcionamiento de la presente invención es muy simple. El panel comprende dos superficies principales (primera superficie y segunda superficie) con un movimiento relativo que las mantiene en todo momento paralelas. Dicho movimiento puede ser plano (en dos direcciones) o puede variar también la distancia entre ambas superficies (en tres direcciones) .

La primera superficie no puede girar con respecto a la segunda superficie. La primera superficie queda preferentemente del lado exterior o iluminado, o cerca del mismo, y está compuesta por una pluralidad de elementos ópticos convergentes. Los elementos ópticos converegentes pueden ser lentes de tipo Fresnell , biconvexas, plano-convexas, cóncavo-convexas, o cualquier otro sistema óptico convergente, puede tratarse también de sistemas de lentes, y pueden operar por refracción, difracción o por reflexión. Esta primera superficie puede ser fija o móvil según el criterio que adopte la segunda superficie.

Interiormente o del lado en sombra se dispone otra superficie (segunda superficie) plana (constituida por un plano o por una rejilla plana) que alberga una pluralidad de elementos receptores de energía solar (en adelante referidos genéricamente como "captadores") , ya sean extremos de haces de fibra óptica, pilas termoeléctricas, receptores con fluido caloportador en su interior, o células fotovoltaicas . Los elementos captadores se distribuyen a lo largo y ancho de la segunda superficie (eventualmente, en los nudos de la rejilla) . Esta segunda superficie puede ser fija o móvil según el criterio que adopte la primera superficie. Es decir, si la primera superficie es fija la segunda superficie será móvil, y viceversa. Preferentemente, en la segunda superficie se disponen al menos tantos elementos captadores como elementos ópticos convergentes posea la primera superficie. Según algunas realizaciones del panel concentrador solar objeto de la presente divulgación, puede existir un número mayor de elementos captadores que de elementos ópticos convergentes . Según una forma de realización alternativa, ambas superficies (primera superficie y segunda superficie) son móviles, moviéndose según las dos o tres direcciones comentadas anteriormente y manteniéndose siempre paralelas entre si.

A ambos elementos (primera superficie y segunda superficie) se les dota de un movimiento relativo producido y controlado mediante un sistema electrónico o digital. Este movimiento mantiene paralelos ambos elementos (primera superficie y segunda superficie) , de forma que en todo momento, y de acuerdo con la inclinación de la luz incidente, cada elemento óptico convergente tenga su foco sobre un elemento captador.

Si el número de elementos ópticos convergentes es igual al número de elementos captadores, cada elemento óptico convergente mantendrá concentrados los rayos en él incidentes en un foco situado sobre cada elemento captador; si el número de elementos ópticos convergentes es menor al número de elementos captadores, cada elemento óptico convergente mantendrá concentrados los rayos en él incidentes en un foco situado sobre un elemento captador. En general, se puede producir un movimiento en tres direcciones que consiga este efecto mediante dos direcciones de movimiento diferentes entre si pero paralelos a las superficies (primera superficie y segunda superficie) , y una tercera dirección de movimiento perpendicular con menor amplitud. Las lentes convergentes, o cualquier sistema óptico equivalente, concentran un haz de luz de rayos paralelos en un foco aproximadamente puntual. Este foco según el ángulo de los rayos incidentes, se dispone en una superficie curva llamada de Petzval, que en la mayoría de los casos se puede aproximar a una superficie plana. Por ello en la mayoría de los casos de construcción de esta invención, bastará con que el movimiento relativo entre la primera superficie y la segunda superficie se realice únicamente en dos direcciones de movimiento diferentes entre sí pero paralelas a dichas superficies, es decir, sin necesidad de variar la separación entre las mismas, lo que simplifica la realización del aparato. Los elementos captadores (que reciben la luz concentrada en los focos) pueden ser extremos de haces de fibra óptica. En este caso si la segunda superficie es móvil las fibras ópticas han de ser flexibles para permitir dicho movimiento.

Las fibras ópticas se recogen en un cordón o cable, adecuadamente protegido mediante una vaina, que sale fuera del panel, para trasladar la luz recolectada a otro lugar que permita su aprovechamiento cómodo.

Los elementos captadores pueden ser pequeñas células fotovoltaicas o pilas termoeléctricas, que por tanto trabajarán con un flujo lumínico concentrado. Ello permite usar un área muy reducida de estos elementos que son caros, lo que redunda en economía y en menor impacto medioambiental. Las células fotovoltaicas se pueden disponer en paralelo, en serie, o en combinación de ambas disposiciones, según convenga. La electricidad se traslada por un cable para su utilización fuera del panel. En este caso la segunda superficie será preferentemente metálica (cobre, aluminio, u otro material muy conductor del calor) . Podrá disponer de aletas de refrigeración y/o de sistemas de caloportación . Con ello se evacuará el calor generado en las células fotovoltaicas con más facilidad, aumentará el rendimiento de las células, y dotará a la segunda superficie de más rigidez.

Los elementos captadores, ya sean de fibra, células fotovoltaicas , o de cualquier otro tipo, pueden incorporar lentes convergentes (dispositivos de concentración secundaria) , como los descritos en los antecedentes, por ejemplo lentes semi-esféricas . Este sistema de concentración secundaria (lentes convergentes) puede permitir un ángulo de aceptancia (a) de la luz incidente, por tanto el posicionamiento de la primera superficie respecto de la segunda superficie podrá ser algo menos preciso.

El sistema de concentración secundaria (lentes convergentes) también puede permitir reducir el tamaño del elemento captador, lo que redunda en mayor concentración.

Para producir el movimiento relativo entre la primera superficie y la segunda superficie se disponen una serie de motores actuadores, con un adecuado sistema de transmisión del movimiento. Estos actuadores deben ser mandados por un sistema de detección del ángulo de elevación y orientación de la luz incidente, para lograr que los focos de concentración de cada elemento óptico convergente incidan sobre los elementos captadores.

En la actualidad existen innumerables sistemas de guiado y de motores aplicables a la presente invención.

Para solventar este inconveniente la presente invención puede incorporar un sistema especifico de detección del ángulo y de la dirección de la radiación incidente que consiste en un elemento superficial transparente (superficie plana transparente) sobre el que se dispone una superficie opaca que posee un agujero u oquedad, preferentemente en el centro de dicha superficie opaca . Al incidir los rayos en la superficie opaca, atraviesan tan sólo el agujero e inciden en el elemento superficial transparente, donde son dispersados por su superficie superior difusora (difusor de luz) . Estos rayos dispersados se transmitirán por el interior del elemento superficial transparente y llegarán a sus bordes, en los que se ubican una serie de sensores fotosensibles. Gracias a este artilugio es posible detectar el punto de incidencia del rayo en el elemento superficial transparente disponiendo un circuito comparador que discrimine el sensor que recibe más radiación. El sub-sistema de control mandará los actuadores a la misma posición relativa, con lo que se consigue que los focos de concentración de cada elemento óptico convergente incidan sobre los elementos captadores. Una variante consiste en que el elemento superficial transparente y la superficie opaca posean un movimiento relativo entre ellos pero solidario con las superficies (primera superficie y segunda superficie) . En este caso un circuito comparador similar a un puente de Wheatstone y que mande los actuadores en la dirección en la que se produce el desequilibrio entre las medidas de los elementos fotosensibles, logrará que los rayos incidan finalmente en el centro del elemento superficial transparente. En esta situación se conseguirá de nuevo el enfoque.

No obstante, es posible combinar la presente invención con sistemas de detección convencionales diferentes al descrito .

Si no se dispone de potencia eléctrica externa, se podrá disponer a su vez de: un sub-sistema de producción eléctrica constituido por una célula fotovoltaica; y un sub-sistema de acumulación eléctrica (pilas o baterías recargables) que permita el movimiento inicial del motor actuador hasta que dicho motor actuador logre la concentración adecuada. El sub-sistema de detección, actuación etc., puede disponerse en el interior del panel o fuera del mismo.

Todos los elementos se disponen en una carcasa soporte, que aporta rigidez y protección al conjunto. Dicho soporte puede tener huecos para mejorar la refrigeración del interior.

Según una forma de realización preferente, en la carcasa soporte se dispondrá de un sistema de guía mecánica que permita el movimiento de las superficies (primera superficie o segunda superficie) sin ofrecer fricción. En el caso de que la primera superficie sea deslizante, será conveniente también disponer de un elemento (superficie) exterior plano y transparente de protección .

En el caso de que las lentes concentradoras dispuestas en la primera superficie sean por reflexión, la situación de la primera superficie será interior, y la segunda superficie estará constituida por una parrilla situada hacia el lado exterior o lado directamente iluminado.

Según una forma de realización del panel concentrador solar el sub-sistema de movimiento del sistema de detección y guiado comprende: un primer motor paso a paso, fijado a una carcasa soporte, configurado para producir movimiento en primera dirección, X; un primer eje y tornillo sin fin configurado permitir movimiento en la primera dirección, conectado con el primer motor paso a paso; un segundo eje y tornillo sin fin configurado permitir movimiento en la primera dirección, X; un sistema de ruedas y polea dentada que permite una acción solidaria del primer eje y tornillo sin fin y del segundo eje y tornillo sin fin; unos primeros elementos deslizantes en la primera dirección, X, sobre el primer tornillo sin fin y sobre el segundo tornillo sin fin, con rosca en su interior; un segundo motor paso a paso móvil, fijado sobre uno de los primeros elementos deslizantes, y que permite el movimiento en una segunda dirección, Y; - un tercer eje y tornillo sin fin que permite el movimiento en la segunda dirección, Y, conectado con el segundo motor paso a paso y conectado mediante cojinetes a los primeros elementos deslizantes;

- un cuarto eje y tornillo sin fin en la segunda dirección, Y, conectado mediante cojinetes a los primeros elementos deslizantes;

- un sistema de ruedas y polea dentada que permite una acción solidaria del tercer eje y tornillo sin fin (34) y del cuarto eje y tornillo sin fin; - unos segundos elementos deslizantes en la segunda dirección, Y, sobre el tercer eje y tornillo sin fin y sobre el cuarto eje y tornillo sin fin, con rosca en su interior, y; - un marco de soporte de la segunda superficie, donde dicho marco está unido a los segundos elementos deslizantes .

Según una forma de realización alternativa del panel concentrador solar, los elementos ópticos convergentes de la primera superficie consisten en lentes plano-convexas semiesféricas ; donde el panel adicionalmente comprende medios mecánicos que dotan a la segunda superficie de un movimiento tal que cada elemento captador de la segunda superficie se desliza por una superficie esférica respecto del centro de curvatura de cada lente plano-convexa semiesférica .

Según la forma de realización mencionada en el párrafo anterior, el sub-sistema de movimiento del sistema de detección y guiado comprende un mecanismo de transmisión de movimiento, donde dicho mecanismo de transmisión de movimiento comprende: - un primer marco fijado a la primera superficie, que comprende una pluralidad de perforaciones que permiten la fijación de articulaciones esféricas;

- una pluralidad de perforaciones en la segunda superficie que permiten la fijación de articulaciones esféricas; - un segundo marco, que comprende una pluralidad de perforaciones que permiten la fijación de articulaciones esféricas;

- bielas, cuyos extremos y un punto central tienen configuración de articulación esférica, y que están unidas a la segunda superficie, al primer marco y al segundo marco, donde dichas bielas aseguran un movimiento de la primera superficie respecto de la segunda superficie tal que la primera superficie se mantiene siempre paralela a la segunda superficie y sin giro relativo respecto a la segunda superficie.

BREVE ENUNCIADO DE LAS FIGURAS

Figura 1.- Muestra una vista en sección de un panel concentrador solar con aprovechamiento de la luz incidente mediante fibra óptica.

Figura 2.- Muestra una vista en sección de un panel concentrador solar con aprovechamiento de la luz incidente mediante células fotovoltaicas . Muestra una vista parcial en sección con el concentradores secundarios y células

Figura 4.- Es una vista similar a la mostrada en la

Figura 3, mostrando la aplicación de concentradores secundarios y fibra óptica.

Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva del sistema de detección del ángulo y de la orientación de la luz incidente.

Figura 6.- Muestra una vista en planta del panel concentrador seccionado, mostrando el sistema de movimiento interno.

Figura 7.- Muestra una vista en perspectiva de un sistema alternativo de movimiento interno.

Figura 8.- Muestra una vista seccionada

perspectiva de una configuración diferente del concentrador, mediante el uso de lentes semiesféricas .

Figura 9.- Muestra una vista en perspectiva de un sistema de movimiento interno conforme con la forma de realización del panel concentrador mostrada en la Figura 8, sistema de movimiento interno alternativo a la configuración mostrada en la Figura 7.

DESCRIPCIÓN DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN PREFERIDAS A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas sin que ello suponga la imposibilidad de otras configuraciones tales que cumplan con las reivindicaciones.

En la figura 1 se muestra un ejemplo de posible realización en el que el panel-concentrador lumínico está constituido por: - una primera superficie (1) transparente compuesta por lentes, que en el ejemplo de realización son lentes planas de tipo Fresnell formando un mosaico ortogonal, y que cubre toda la superficie a excepción de los bordes ;

- una segunda superficie (2) de soporte de los captadores ; un conjunto de captadores individuales consistentes fibra óptica (4) ; una carcasa de soporte un haz (cordón o cable) de fibra óptica (11) para salida de luz, debidamente protegido; una guía mecánica (12) que permite el movimiento suave por deslizamiento de la primera superficie ( 1 ) ; un elemento exterior transparente de protección (13) ; un sistema de detección y guiado (6) de la primera superficie (1) respecto de la segunda superficie (2), tal que dicho sistema consta de: o un sub-sistema de detección del ángulo de incidencia y de la orientación de la luz solar (6-1) ; o opcionalmente una célula fotovoltaica (6-2) ; o un sub-sistema electrónico de control (6-3) y opcionalmente de acumulación eléctrica mediante pequeñas baterías recargables. o un sub-sistema de movimiento (6-4) que comprende una serie de motores actuadores, controlados por el sub-sistema electrónico de control (6-3), y un mecanismo de transmisión del movimiento a la primera superficie (1) mediante bielas unidas con pernos rectos a los motores actuadores.

Se representa esquemáticamente la trayectoria de los rayos de luz incidentes (14) .

En la figura 2 se muestra un ejemplo de posible realización en el que el panel-concentrador lumínico está constituido por:

- una primera superficie (1) fija transparente compuesta por lentes, que en el ejemplo de realización son similares a la descrita en la figura 1 ;

- una segunda superficie (2) de soporte de los captadores. Dicha segunda superficie (2) está constituida por un metal muy conductor del calor, por ejemplo aluminio, y posee aletas de refrigeración (15) que la dotan además de mayor rigidez;

- un conjunto de captadores consistentes en células fotovoltaicas (5) individuales;

- un sistema de detección y guiado (6) de la segunda superficie (2) respecto de la primera superficie (1), que en el ejemplo de realización es similar al mostrado en la Figura 1, a excepción de que produce el movimiento sobre la segunda superficie (2);

- una carcasa de soporte (7), que posee aperturas de ventilación (16);

- un cableado interior (8) que conecta las células fotovoltaicas (5) a un cableado de salida (10);

- una guia mecánica (12) que permite el movimiento suave deslizante de la segunda superficie (2) .

Se representa esquemáticamente la trayectoria de los rayos de luz incidentes (14) . En la figura 3 se muestra de manera esquemática un ejemplo de configuración de los elementos de concentración secundaria (17), constituido por:

- una lente convergente plana de tipo Fresnel (3), perteneciente a la primera superficie (1);

- un captador consistente en una célula fotovoltaica (5) situada en la segunda superficie (2) de soporte; - un elemento de concentración secundaria (17), mediante una lente plano-convexa situada sobre la segunda superficie ( 2 ) .

En la figura se muestran los rayos incidentes (14) y su recorrido a través de los diversos elementos. Se señala el semi-ángulo de aceptancia (a) , asi como el diámetro (d) del captador consistente en una célula fotovoltaica (5) . Gracias a la concentración secundaria es posible reducir el tamaño del captador.

En la figura 4 se muestra de manera esquemática otro ejemplo de configuración de los elementos de concentración secundaria (17) constituido por:

- una lente convergente plana de tipo fresnel (3), perteneciente a la primera superficie ( 1 ) ; - un captador constituido por fibra óptica (4), situado en la segunda superficie (2) de soporte;

- un elemento de concentración secundaria (17) que consiste en la realización de una superficie convexa en el extremo de cada captador de fibra óptica (4), y con mayor diámetro.

En la figura se muestran los rayos incidentes (14) y su recorrido a través de los diversos elementos. Se señalan al igual que en la figura 3, el semi-ángulo de aceptancia (a), y el diámetro (d) del captador de fibra óptica (4) . Esta configuración aporta la misma ventaja ya que permite reducir el diámetro del captador. En la figura 5 se muestra un ejemplo de posible realización del sub-sistema de detección (6-1) de la dirección de los rayos incidentes (14), constituido por:

- un elemento transparente (18) constituido por caras lisas y paralelas;

- la superficie superior difusora de la luz (19) ;

- una serie de sensores fotosensibles (20) y (21) situados en su perímetro;

- una superficie opaca (25) con un agujero, situada por encima del elemento transparente (18) .

Se representa esquemáticamente la trayectoria de los rayos de luz incidentes (14) . Una de las posibles configuraciones para detectar la posición solar y dirigir el movimiento de los motores actuadores consiste en que: el elemento transparente (18) sea solidario con la segunda superficie (2) ; la superficie opaca (25) sea solidaria con la primera superficie (1) ; los elementos fotosensibles sean foto-resistencias (20, 21) ; que las parejas de foto-resistencias situadas simétricamente en cada dirección se unan en un puente de Wheatstone u otro dispositivo electrónico o digital con funcionamiento equivalente, que conmutará el movimiento de los motores actuadores en dicha dirección.

Con esta configuración el dispositivo electrónico moverá los actuadores hasta que los rayos de luz (14) que atraviesan el agujero de la superficie opaca (25) incidan en el centro del elemento transparente (18), momento en el que las células foto-resistentes situadas sobre los bordes paralelos dos a dos recibirán la misma radiación. Entonces, cada elemento óptico convergente (3) posicionará su foco sobre un captador, una vez se haya ajustado el panel durante su fabricación o durante su colocación.

En la figura 6 se muestra un ejemplo de posible realización del sub-sistema de movimiento (6-4), constituido por:

- una carcasa de soporte (7), vista en sección paralela a la superficie exterior; - una guia mecánica (12);

- una superficie móvil (26), que puede ser la primera superficie (1) o la segunda superficie (2), según la configuración del panel;

- un borde (27) de la superficie móvil (26), oculto detrás de la guia mecánica (12);

- pernos (23) que permiten el giro libre situados en la carcasa de soporte (7);

- pernos (24) que permiten el giro libre situados en la superficie móvil (26), donde, según el ejemplo mostrado en la Figura 6, dicha superficie móvil (26) es la segunda superficie (2);

- motores actuadores lineales (22), controlados por el sub-sistema electrónico de control (6-3) . En la Figura 7 se muestra un ejemplo de una realización alternativa del sub-sistema de movimiento (6-4) resuelto mediante tornillos sin fin, de manera similar a algunas configuraciones de máquinas de control numérico, y constituido por:

- una carcasa de soporte (7), representada sólo de manera parcial;

- un primer motor paso a paso (28), que permite el movimiento en la dirección -X- , fijado a la carcasa de soporte ( 7 ) ;

- un primer eje y tornillo sin fin (29) que permite el movimiento en la dirección -X- , conectado con el motor paso a paso (28) ;

- un segundo eje y tornillo sin fin (30) en la dirección

-X- ;

- sistema de ruedas y polea dentada (31) que permite la acción solidaria del primer eje y tornillo sin fin (29) y del segundo eje y tornillo sin fin (30); unos primeros elementos deslizantes (32) en la dirección -X- sobre los tornillos sin fin (29) y (30), con rosca en su interior;

- un segundo motor paso a paso (33) móvil, fijado sobre uno de los primeros elementos deslizantes (32), y que permite el movimiento en la dirección -Y- ;

- un tercer eje y tornillo sin fin (34) que permite el movimiento en la dirección -Y- , conectado con el segundo motor paso a paso (33) y conectado mediante cojinetes a los primeros elementos deslizantes (32);

- un cuarto eje y tornillo sin fin (35) en la dirección -Y- y conectado mediante cojinetes a los primeros elementos deslizantes (32); un sistema de ruedas y polea dentada (36) que permite la acción solidaria del tercer eje y tornillo sin fin (34) y del cuarto eje y tornillo sin fin (35); - unos segundos elementos deslizantes (37) en la dirección -Y- sobre el tercer eje y tornillo sin fin (34) y sobre el cuarto eje y tornillo sin fin (35), con rosca en su interior;

- marco (38) de soporte de la segunda superficie (2), donde dicho marco (38) está unido a los segundos elementos deslizantes (37) .

En las Figuras 8 y 9 se muestra un ejemplo de realización alternativo.

En la Figura 8 se muestra que el panel concentrador lumínico está constituido por:

- una primera superficie (1) que comprende una pluralidad de elementos ópticos convergentes (3) consistentes en lentes plano-convexas semiesféricas ;

- una segunda superficie (2) que comprende una pluralidad de elementos captadores (que pueden ser extremos de haces de fibra óptica (4), células fotovoltaicas (5) u otras formas alternativas de captadores, aunque en la Figura 8 se muestran, únicamente a modo de ejemplo, haces de fibra óptica (4)), donde la segunda superficie (2) posee un movimiento tal que cada elemento captador se desliza por una superficie esférica respecto del centro de curvatura de cada lente plano-convexa semiesférica

(3) ;

Se representa esquemáticamente la trayectoria de los rayos de luz incidentes (14) . En la Figura 9 se muestra que el mecanismo de transmisión del movimiento del sub-sistema de movimiento (6-4) está resuelto mediante bielas, siendo dicho sistema aplicable al ejemplo de realización mostrado en la Figura 8, donde dicho mecanismo de transmisión del movimiento está compuesto por:

- un primer marco (39) fijado a la primera superficie

(1) , que comprende una pluralidad de perforaciones que permiten la fijación de articulaciones esféricas

(41) ;

- la segunda superficie (2), que comprende una pluralidad de perforaciones que permiten la fijación de articulaciones esféricas (41);

- un segundo marco (40), que comprende una pluralidad de perforaciones que permiten la fijación de articulaciones esféricas (41);

- bielas (42), cuyos extremos y un punto central tienen configuración de articulación esférica (41), y que están unidas a la segunda superficie (2), al primer marco (39) y al segundo marco (40), donde dichas bielas (42) aseguran un movimiento de la primera superficie (1) respecto de la segunda superficie (2) tal que la primera superficie (1) se mantiene siempre paralela a la segunda superficie

(2) y sin giro relativo respecto a la segunda superficie (2) .