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PLANTA SOLAR QUE COMPRENDE UNA TORRE CENTRAL Y UN CAMPO DE HELIOSTATOS, Y HELIOSTATO DE USO EN DICHA PLANTA SOLAR

Publicated to:Universidad Politécnica de Madrid (100.0%)(ES) Avda. Ramiro de Maeztu, nº 7 28040 MADRID Madrid ESPAÑA - 2020-12-18 (), DOI: U202032734

Martinez-Val PeÑalosa, Jose Maria; Abanades Velasco, Alberto; MuÑoz Anton, Javier; Gonzalez Portillo, Luis Francisco;

Affiliations

Abstract

1. Planta solar que comprende una torre central (48) y un conjunto de heliostatos (3), estando provista la torre central (48) de un receptor (1) destinado a recibir la radiación solar reflejada por los heliostatos (3) y dotado de una parte activa (10) de altura total (ΔH) comprendida entre una altura inferior (H₀) y una altura superior (H₁), estando la planta solar caracterizada por que:

los heliostatos (3) están dispuestos alrededor de la torre central formando radios (9) que parten del punto central (2) de la base de la torre y definen agrupaciones isócronas (11) en las cuales:

- la línea de enfoque (LE₁₀, LE _n0) del primer heliostato de cada agrupación isócrona (11) discurre desde el centro de dicho primer heliostato hasta el punto de altura inferior (H₀) del receptor (1);

- la línea de enfoque (LE₁₁, LE_n1) del último heliostato de cada agrupación isócrona (11) discurre desde el centro de dicho ultimo heliostato al punto de altura superior (H₁);

- las líneas de enfoque (LE₁₀, LE_n0) del primer heliostato y las líneas de enfoque del último heliostato (LE₁₁, LE_n1) de cada agrupación isócrona (11) son paralelas entre sí; y

- para cada agrupación isócrona se cumple la relación:

{IMAGEN-01}

donde

(R₁₀) es la distancia desde el origen de radios al centro del primer heliostato de la primera agrupación isócrona (11) de un radio (9) predefinido;

(R₁₁) es la distancia desde el origen de radios al centro del último heliostato de la primera agrupación isócrona (11) de dicho radio (9);

(R_n0) es la distancia desde el origen de radios al centro del primer heliostato de la nésima agrupación isócrona (11) de dicho radio (9);

(R_n1) es la distancia desde el origen de radios al centro del último heliostato de la nésima agrupación isócrona (11) de dicho radio (9).

2. Planta solar según la primera reivindicación, en la que el segmento de radio comprendido entre el primer heliostato (R₁₀, R_n0) y el último heliostato (R₁₁, R_n1) de una agrupación isócrona está dividido en m partes iguales, estando alojado un heliostato diferente al final de cada una de dichas partes.

3. Planta solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que, en al menos una agrupación isócrona (11) de heliostatos, el azimut de enfoque (Az) y el ángulo de elevación (Ae) de los heliostatos (3) que componen dicha agrupación (11) están determinados por:

Az = arc tg ((x₀ - x_b)/y₀), y

Ae= arc tg (z_b/( (x_b - x₀)² + y_0²){sup,1/2);

donde

x₀ es la abscisa (coordenada en la dirección Este-Oeste) del punto central del heliostato de la agrupación isócrona considerado,

x_b es la abscisa de la traza, en el plano virtual y=0, de la bisectriz del ángulo de reflexión en el centro de dicho heliostato,

y₀ es la ordenada, en dirección Norte-Sur, del punto central del heliostato de la agrupación isócrona,

y

z_b es la cota de la traza, en el plano virtual y=0, de la bisectriz del ángulo de reflexión en el centro de dicho heliostato.

4. Heliostato (3) de uso en una planta solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende:

- un báculo central vertical rotatorio (14), insertado por su extremo inferior en una vaina cilíndrica (12) hincada en tierra, y que finaliza por su extremo superior en una horquilla doble (45, 46) abierta hacia arriba;

- un travesero principal (30) alojado en la horquilla doble (45, 46) abierta hacia arriba, que está unido a una pluralidad de largueros (25), sobre los cuales están fijos unos módulos de espejos (26), estando dispuestos los módulos de espejos (26) a un lado y otro del plano de simetría central del heliostato, donde se encuentra el báculo central (14);

- unos medios de giro dispuestos en la zona central del travesero, seleccionados entre una rueda central (27) fija a la parte central del travesero y un par de brazos (40, 41) perpendiculares al travesero y fijos en él, estando configurados dichos medios de giro para girar con el travesero principal (30), cuando dicho travesero (30) gira sobre la doble horquilla (45, 46);y

- una plataforma horizontal (21) solidaria al báculo central (14) en su parte inferior, estando dicha plataforma horizontal (21) configurada para girar con el báculo central (14) y para apoyarse en su parte periférica en una pluralidad de ruedas (17) de giro libre, cuyos ejes de giro están apoyados en una estructura en horquilla (16) provista de un tallo hincada en tierra, o apoyados en una pieza de cimentación (15), de forma que la arista superior de todas las ruedas (17) está dispuesta a la misma altura.

5. Heliostato (3) según la reivindicación 4, que comprende además, un actuador acimutal (32), un actuador cenital (36) y cables de transmisión mecánica dispuestos entre dicho heliostato (3) y cada actuador (32, 36).

6. Heliostato (3) según la reivindicación 5, en el que el actuador acimutal (32) está situado en el radio (9) de la agrupación isócrona (11) en una posición más cercana a la torre central que el primer heliostato de dicha agrupación isócrona (11), y en el que actuador cenital (36) está situado en una posición más alejada de la torre central que el último de los heliostatos de dicha agrupación isócrona (11).

7. Heliostato (3) según cualquiera de las reivindicaciones 5 y 6, en el que:

- el actuador azimutal (32) está unido a un cable de tracción dextrógiro (35), y un cable de tracción levógiro (34), que actúan de forma antagonista entre sí; y

- el actuador cenital (36) está unido a un cable agonista (39) y un cable antagonista (42) que actúan de forma antagonista entre sí, estando cada uno de dichos cables (39, 42) unido a un brazo (40, 41) perpendicular al travesero (30); estando configurado el cable agonista (39) para elevar la normal (49) de los módulos de espejos (26); y estando extremo libre el cable antagonista (42) unido a un muelle de elongación (44) fijado a la parte trasera de la plataforma (21), de modo que la acción del muelle (44) está configurada para llevar al heliostato (3) a una posición de descanso, de defensa contra meteoros y contra la producción de reflejos indebidos.

8. Heliostato (3) según la reivindicación 4, que comprende:

- un motor eléctrico acimutal (18) anclado en el suelo (19), provisto de con una polea de arrastre que se mueve solidariamente con una cadena o correa (20), que a su vez es solidaria en su giro con una rueda horizontal (28) fijada al pilar (12) o al báculo rotatorio central (14); y

- un motor eléctrico cenital (23), dispuesto en la parte trasera de la plataforma (21), y conectado a la rueda vertical fija (27) mediante una correa o cadena (24).

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