ES2257914A1 - Aparato que sigue la trayectoria del sol, colecta y concentrada la luz sobre un punto. - Google Patents
Aparato que sigue la trayectoria del sol, colecta y concentrada la luz sobre un punto.Info
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Abstract
El concentrador solar es un sistema compuesto por un seguidor de la trayectoria solar (1), por un colector de la luz solar (2), un concentrador (3) y por un detector de nubes (4). El seguidor de la trayectoria solar (1) consiste en un mecanismo que se mueve en el eje azimutal (5) y en el eje zenital (6). El colector de la luz solar (2) consiste en un sistema de espejos (29) (30), una guía de luz (32) y una lente (33) que colima la luz y la proyecta concentra sobre un punto (3) para obtener productos químicos portadores de energía. El detector de nubes (4) está compuesto por células fotoeléctricas (36), un amperímetro (37) y el controlador lógico programable (17) que corta la alimentación de los motores cuando hay nubes.
Description
Aparato que sigue la trayectoria del sol, colecta
y proyecta la luz sobre un punto.
La presente invención está relacionada con la
concentración de la energía solar directa mediante sistemas
ópticos, para conseguir la elevación de la temperatura de grandes
masas de materia para su transformación física o química en
procesos industriales.
Concentrador solar formado por un sistema de
seguimiento de la trayectoria solar 1, un conjunto de colectores 2
formados por un sistema de espejos 29 y 30, una guía de luz 32 y
una lente 33 y un detector de nubes 4, que concentran la luz solar
incidente en una superficie en un punto 3 para elevar grandes masas
de materia a temperaturas a las que sufren una conversión
termoquímica para incrementar sus capacidades energéticas y mejorar
su manejabilidad, como utilidad más reseñable.
Los mecanismos de concentración de la luz solar
hasta ahora conocidos pueden elevar pequeñas masas de materia hasta
altas temperaturas (3.500°C), pero son incapaces de procesar
grandes masas de materia.
Los concentradores usuales son de tipo espejo
cóncavo de grandes dimensiones, cuyo foco está en una torre
central. Al ser la posición de cada espejo diferente con respecto a
la torre central, se requieren complejos sistemas de
posicionamiento y programas informáticos para cada helióstato El
sistema que se presenta, aún necesitando de software y hardware
informático, es útil para todos los colectores 2, cualquier latitud,
altura o momento del año sin modificación por razones de su
ubicación en la superficie terrestre o por razones de su posición
relativa al punto de concentración de la luz.
La idea de introducir la luz solar en una guía de
luz flexible para su transporte y reparto ha sido propuesta,
sobretodo, con fines de iluminación El sistema de elementos que se
presenta puede concentrar la luz solar sin deterioro de sus
componentes debido a la lejanía que hay entre los elementos 33 y 3
que evita la exposición a altas temperaturas de los elementos
deteriorables y por la baja intensidad del flujo energético que
circula por las guías de luz, del orden 20 Wp de media para el
planeta a 300-700 nm. de longitud de onda con un
espejo primario de 0.038 m^{2}, que permite su durabilidad por
largos periodos de funcionamiento.
Los dispositivos de seguimiento de la trayectoria
solar son conocidos desde antiguo. La posición del sol es
predecible para cada latitud, longitud, altura y momento del año,
pero el posicionamiento de los heliostatos necesita complejos
mecanismos que no garantizan la perfecta orientación. Estos se
pueden accionar con motores paso a paso con velocidad constante,
pero el accionado de este tipo no permite una orientación óptima
debido a que la velocidad angular del sol no es constante para todo
el año, para todo el día y varía con la latitud. Además la posición
aparente del disco solar depende de las condiciones atmosféricas
sujetas a continuos cambios de manera imprevisible. Por lo que esta
invención trata de superar estos condicionantes y logra una mejor
orientación del eje óptico de los colectores con respecto a la
posición aparente del centro del disco solar de una manera fácil y
barata con una precisión de +/- 4'' angulares y +/- 4.306 km al
centro del ecuador solar en el mediodía, según el dimensionamiento
descrito en este documento que sirve para hacer este cálculo.
El aprovechamiento de la energía solar, según el
sistema que se presenta, consiste en captar la luz solar con el fin
de producir calor para producir diferentes procesos físicos o
químicos que afecten a diferentes clases de materias, para su
transformación industrial en productos útiles.
Este mecanismo es capaz de concentrar la luz
incidente sobre superficies de hasta una o varias hectáreas en unos
pocos cm^{2} con escasa atenuación y con la consiguiente
posibilidad de producir los procesos que se mencionan en las
utilidades que puede alcanzar 5 MWp por hectárea de captación en el
paralelo 37.
El mecanismo consiste en un seguidor de la
trayectoria del sol que posiciona a los colectores hasta situar su
eje óptico paralelo a los rayos del sol, en colectores de la luz
del sol, en un concentrador y en un detector de nubes.
El seguidor de la trayectoria del sol consiste en
un mecanismo que se mueve intermitentemente en el eje azimutal y en
el eje zenital provisto de un sensor para cada eje protegido por
elementos transparentes que se compone de una batería de láminas de
área variable y distancia entre láminas variable, cuya superficie no
es reflectante por ninguna de sus caras y una célula fotovoltaica
para cada eje de picopotencia, picointensidad y voltaje variable La
célula fotovoltaica envía la señal eléctrica a un amperímetro o
cualquier otro dispositivo capaz de medir magnitudes eléctricas que
traduce la intensidad a una secuencia numérica y la envía a un
controlador lógico programable, cuya unidad de control de procesos
(CPU) es de tipo microprocesador, que cuando detecta el máximo
valor numérico que corresponde al
paralelismo óptimo de las láminas en relación a los rayos solares, corta la alimentación eléctrica de los motores a través de relés internos o externos y, cuando detecta una caída del valor numérico, cierra el circuito eléctrico de alimentación para accionar los motores y localizar de nuevo la posición de máximo valor numérico que corresponde de nuevo a la máxima intensidad luminosa y al óptimo alineamiento del eje óptico del colector con respecto a la nueva posición del sol.
paralelismo óptimo de las láminas en relación a los rayos solares, corta la alimentación eléctrica de los motores a través de relés internos o externos y, cuando detecta una caída del valor numérico, cierra el circuito eléctrico de alimentación para accionar los motores y localizar de nuevo la posición de máximo valor numérico que corresponde de nuevo a la máxima intensidad luminosa y al óptimo alineamiento del eje óptico del colector con respecto a la nueva posición del sol.
La función de la batería de láminas es sombrear
la célula fotovoltaica de manera que, una vez situada en el punto
de máxima intensidad que corresponde a la incidencia perpendicular
de los rayos del sol sobre la célula fotovoltaica (dibujo 9), haya
un cambio de dígito cada pocas décimas de segundo que corresponde a
la variación de la posición del sol.
La función de la células fotovoltaicas es mandar
una señal eléctrica a los amperímetros u otros dispositivos que
midan magnitudes eléctricas.
Los amperímetros traducen la señal eléctrica en
una secuencia digital y la envía al controlador lógico
programable.
El controlador lógico programable corta, mediante
relés o una señal eléctrica dirigida a un controlador de motores,
la alimentación eléctrica de los motores, acoplados a dos
reductoras, cuando se produce la secuencia numérica máxima y la
abre cuando ha habido una caída x del valor en la secuencia
numérica.
El seguidor solar está provisto de un conmutador
para el eje azimutal y un conmutador para el eje cenital u otros
dispositivos mecánicos o electrónicos que inviertan el giro. Su
función es evitar que, en el eje azimutal, se sobrepasen +/- los
180° de giro y, en el eje cenital +/-, los 90º de giro, para que no
se enrolle el cableado en los ejes. Los conmutadores son accionados
por dos topes regulables opcionalmente según la latitud y la época
del año.
El colector de la luz solar consiste en un espejo
esférico primario que proyecta la luz hacia un espejo secundario,
este hacia una guía de luz y ésta la libera en el foco de una lente
que colima la luz y la proyecta hacia el concentrador.
El espejo primario es esférico y cóncavo.
El espejo secundario puede ser plano, cóncavo o
convexo.
El núcleo de la guía de luz puede ser hueco,
líquido o sólido permitiendo la total refracción interna de la luz
en un medio flexible. Su geometría puede ser cilíndrica o
troncocónica en uno de sus extremos y cilíndrica en el resto de su
forma o cualquier otra combinación.
La lente, que puede ser biconvexa, plano convexa,
de menisco convergente, bicóncava, plano cóncava, de menisco
divergente o una combinación de lentes, colima la luz y la dirige
continuamente hacia el concentrador.
Los colectores de la luz solar están formados por
los elementos 29, 30, 31, 32 y 33 y son modulares de manera que se
pueden acoplar unos a otros hasta reunir la superficie y la
potencia deseada.
El concentrador es útil para realizar los
siguientes procesos físicos y químicos: como reactor químico para
la liquefacción y gasificación de compuestos orgánicos, reformado
de hidrocarburos, reducción carbotérmica de óxidos de metales y
síntesis de carburos y nitruros metálicos, destilador, cámara de
vaporización de una máquina térmica (turbina de vapor o máquina de
vapor), cámara de presurización por temperatura o cuba electrolítica
de alta temperatura para la obtención de metales alcalinos u otros
a partir de sus óxidos o sus sales.
El detector de nubes consiste en 1, 2, ó 3
células fotovoltaicas de potencia, intensidad y voltaje variable
que pueden estar orientadas hacia el este, el sur y el oeste con
una posible inclinación de unos 45º dependiente de la latitud, que
envían una señal eléctrica a un amperímetro u otro dispositivo que
mida magnitudes eléctricas, éste la traduce en una secuencia
numérica que envía al controlador lógico programable. Puede haber un
detector en cada uno de los puntos cardinales NE, NO, SE, SO, de
manera que alguno de ellos será sombreado, cuando aparecen nubes y
claros, antes que los otros y enviará la caída de la señal al
programador lógico programable. El controlador lógico programable,
cuando recibe una caída brusca de la secuencia numérica en un
corto periodo de tiempo producida por la caída de la intensidad
debido a la interposición de nubes, abre el circuito de
alimentación eléctrica de los motores impidiendo que estos se muevan
y descoloquen el eje óptico del concentrador, no volviendo a
cerrarlo hasta que hay una señal estable y elevada que indica que
las nubes han desaparecido. De igual forma, cuando hay una señal
débil producida por la llegada de la noche o por cielos nubosos
permanentes, detiene los motores hasta la mañana siguiente que
vuelve a haber señal procedente del detector. Como detector de
nubes y claros, su función es evitar que el controlador lógico
programable interprete la caída de la señal procedente de las
células fotovoltaicas de los sensores como un cambio en la posición
del sol y ponga en funcionamiento los motores para localizar la
posición de máxima intensidad y, al no encontrarla, se aleje
demasiado de la posición que corresponde al sol y, al tener una
velocidad de giro muy lenta, le llevaría mucho tiempo volver a
colocarse en la posición correcta. Como detector de cielos nubosos y
como detector de noche, permite que el sistema permanezca en
reposo. Como detector de día pone en movimiento el sistema. Su
verdadera eficacia radica en la detección de nubes y claros
permitiendo que el sistema funcione eficazmente en días con
intervalos nubosos y pueda aprovechar la energía incidente sin
alejarse de la posición óptima en la que debe estar el eje óptico
del colector.
Dos de los componentes: el seguidor de la
trayectoria solar y los colectores de la luz solar pueden estar
integrados en un mismo mecanismo o, preferentemente, en distintos de
manera que el seguidor de la trayectoria solar funciona como un
localizador de la posición del sol que dirige y posiciona un campo
de colectores que concentran la luz en el concentrador (dibujos 24,
25, 26 y 27).
Dibujo 1. Representa una máquina que integra los
elementos seguidor (1) y colector (2) en el mismo mecanismo.
Dibujo 2. Representa el mismo sistema integrado
en alzado.
Dibujo 3: Representa el mismo sistema integrado
en perfil.
Dibujo 4. Representa el mismo sistema integrado
en planta.
Dibujo 5. Representa los elementos 7 y 8
despiezados en sus elementos.
Dibujo 6: Representa los elementos que forman
parte del colector (2) dispuestos para ser acoplados en el
mecanismo integrado.
Dibujo 7. Representa el modo en el que el eje
óptico (34) del colectar siempre queda paralelo al sensor del eje
azimutal (7), según muestra la figura A y al sensor del eje cenital
(8), según muestra la figura B, en el mecanismo integrado, como
ejemplo de lo que ocurre cuando los colectores y el seguidor están
en mecanismos diferentes, pero conservan la relación de paralelismo
que se muestra en este dibujo.
Dibujo 8. Representa el momento en el que el
primer rayo de sol incide directamente sobre la célula
fotovoltaica, considerando que no hay reflexión en las caras de los
elementos 9 y 11 y que el valor de la radiación difusa incidente
sobre los elementos 13 y 14 es 0, que es el momento en que el
amperímetro pasa de 0.0 a 0.1. Los ángulos \beta valen 34'22''.
que es lo que le falta al ángulo \gamma para valer 90º.
Dibujo 9. Representa el momento en el que el
plano de los elementos 13, 14 y 2 se ponen perpendiculares a los
rayos del sol donde el ángulo \gamma vale 90° +/- 4''.
Dibujo 10. Representa el modo en el que los eles
que forman el colector (2) colectan la luz y la coliman, siendo el
ángulo (\alpha) del cono de incidencia sobre la entrada de la
guía de luz (F_{1}) igual al de salida (\alpha), cuyo vértice
coincide con el foco de la lente (F_{2}). Los ángulos (\alpha)
del foco F_{1} y del foco F_{2} son iguales y el índice de
concentración viene dado por la razón de los diámetros del espejo
primario y de la lente.
Dibujo 11. Representa la relación de un conjunto
de colectores con sus lentes.
Dibujo 12. Representa el seguidor (1) con sus
elementos característicos de cada eje.
Dibujo 13. Representa el máximo ángulo azimutal
de giro (212º) que realiza el seguidor (1). La posición A indica el
momento en que se invierte el giro cuando el elemento 26 pulsa el
conmutador del eje azimutal (24) y se dispone a girar en sentido
este a oeste. La posición B representa la posición que tiene al
mediodía solar. La posición C representa el momento en que se
invierte el giro y el seguidor se dispone a girar de oeste a este al
pulsar el elemento 26 el elemento 24 después del ocaso y se sitúa en
la posición de mañana (A).
Dibujo 14. Representa el ángulo cenital de giro
que realiza el seguidor. La posición A representa el momento en que
el elemento 27 pulsa al elemento 25 y se inicia la elevación. La
posición B representa el momento después del medio día solar en el
que el elemento 27 pulsa el elemento 25 y se inicia el giro
descendente. El ángulo de recorrido del sensor (A) es complementario
al ángulo de recorrido del tope (27) (B).
Dibujo 15. Representa los colectores (2) con sus
elementos constituyentes agrupados y montados sobre 2 ejes.
Dibujo 16. Representa los colectores (2)
agrupados y montados sobre 2 ejes vistos en alzado.
Dibujo 17. Representa los colectores (2)
agrupados y vistos de perfil, donde aparece la agrupación de lentes
montadas sobre un soporte orientable a dos ejes hacia el
concentrador (3).
Dibujo 18. Representa el elemento 2 agrupado y
visto en planta.
Dibujo 19. Representa la simultaneidad de
movimientos que tienen los elementos 1 y 2 en el momento en que se
invierte el giro de ascendente a descendente justo después del
mediodía solar.
Dibujo 20. Representa la simultaneidad de
movimientos que tienen los elementos 1 y 2 en el momento en que se
invierte el giro de descendente a ascendente al iniciarse el
día.
Dibujo 21. Representa la simultaneidad de
movimientos que tienen los elementos 1 y 2 en el ángulo
azimutal.
Dibujo 22. Representa las agrupaciones de lentes
montadas en 2 ejes orientables hacia el concentrador (3) y fijadas
al techo de la cámara donde se encuentra el concentrador (3).
Dibujo 23. Representa el detector de nubes (4)
con algunas de sus elementos.
Dibujo 24. Representa la ubicación y orientación
de todos los elementos (1) (2) (3) (4) vistos en perspectiva.
Dibujo 25. Representa la ubicación y orientación
de algunos elementos (1) (2) (4) vistos en planta.
Dibujo 26. Representa la ubicación y orientación
de todos los elementos (1) (2) (3) (4) y el modo en que concentran
la luz en el concentrador (3).
Dibujo 27. Representa la ubicación y orientación
de algunos elementos (2) (3) (4) y el modo en que concentran la luz
en el concentrador (3).
Dibujo 28. Representa el modo de conexión,
donde
- CfvNE = Célula(s) fotovoltaica(s) del detector de nubes (4) situado al NE
- CfvNO = Célula(s) fotovoltaica(s) del detector de nubes (4) situado al NO
- CfvSE = Célula(s) fotovoltaica(s) del detector de nubes (4) situado al SE
- CfvSO = Célula(s) fotovoltaica(s) del detector de nubes (4) situado al SO
- Cfva = Célula fotovoltaica del sensor del eje azimutal.
- Cfvz = Célula fotovoltaica del sensor del eje cenital.
- A = Amperímetro
- PLC = Controlador lógico programable
- Ca = Conmutador del eje azimutal.
- Cz = Conmutador del eje cenital.
- Ma = Motores del eje azimutal.
- Mz = Motores del eje cenital.
Dibujo 29. Representa un modo alternativo de
realización del colector (2) en el que los espejos han sido
sustituidos por una lente biconvexa que concentra la luz en el foco
F_{1} que es limítrofe con la entrada de la guía de luz. A la
salida, una segunda lente colima los rayos del sol y los dirige
permanentemente al concentrador (3). Los ángulos (\alpha) del foco
F_{1} y del foco F_{2} son iguales y el índice de concentración
viene dado por la razón de los diámetros de las lentes.
Para conseguir la temperatura deseada en el
concentrador 3, el seguidor solar 1 se orienta hacia el sol, tanto
en su eje azimutal como en su eje cenital y simultáneamente se
orientan los colectores 2, ya que ambos dispositivos han sido
previamente finamente orientados con respecto a un punto cardinal
(Norte) y con relación al plano horizontal o vertical y porque la
alimentación eléctrica se abre y se cierra para ambos
simultáneamente Cuando los ejes ópticos 34 de los colectores
apuntan hacia el sol, la luz incidente en el espejo primario 29 que
es cóncavo se refleja hacia el espejo secundario 30 y éste la
refleja hacia la guía de luz 32 en un ángulo de aceptación que
permite que la luz se refracte en el interior de la guía de luz. La
guía de luz 32 está fijada por un elemento rígido 32 bis que a su
vez está fijado al receptáculo protector 31 bis y todo el conjunto
está protegido con un elemento transparente 31 que permite el paso
de la luz, pero impide el paso de polvo y agua. La luz pasa por la
guía de luz 32 que es un elemento flexible que refracta sucesivas
veces la luz entrante debido a los diferentes indices de refracción
entre los materiales de su núcleo y los de su envoltura, sale con
un ángulo de apertura que es el mismo al de entrada y es colimada
por una lente 33 alojada en un soporte 35 que apunta al concentrador
3.
Para conseguir que la luz se concentre
permanentemente, el colector 2 necesita del seguidor de la
trayectoria solar 1 que se mueve en el eje azimutal 5 y en el eje
cenital 6 y cada eje está provisto de un sensor 7 para el eje
azimutal y 8 para el eje cenital que indica la mejor orientación
hacia el sol en cada momento. Cada sensor se compone de una célula
fotovoltaica 13 y 14, una batería de láminas 9 y 11 que sombrean
las células fotovoltaicas 13 y 14 para conseguir que la máxima
intensidad eléctrica se produzca cuando el paralelismo de las
láminas 9 y 11 es el mejor con respecto a los rayos de luz
incidentes. Las células fotovoltaicas están alojadas en un
receptáculo protector 10 bis y 12 bis respectivamente cerrado
herméticamente por un elemento transparente 10 y 12 respectivamente
que permite el paso de la luz y aísla del polvo y del agua.
Las células fotovoltaicas envían una señal
eléctrica a sus respectivos amperímetros 15 y 16 que traducen la
señal eléctrica en un valor numérico y la envían a un controlador
lógico programable 17 cuya función es abrir o cerrar los relés
internos para alimentar los motores 18 y 19 según el programa que
se le proporciona y en función de los valores que obtiene de los
amperímetros 15 y 16.
Para conseguir que los colectores y el seguidor
se muevan, ambos están provistos de un motor 18 y un mecanismo
reductor 20 para el eje azimutal y un motor 19 y un mecanismo
reductor 21 para el eje cantal provistos a su vez de sus
respectivos rodamientos 22 y 23.
Cada eje incorpora un conmutador eléctrico 24
para el eje azimutal y 25 para el eje cenital cuya función es
conseguir que los ejes se muevan sólo en un ángulo dado y nunca
sobrepasen los +/- 180° para el eje azimutal y los +/- 90° para el
eje cenital. El rango del recorrido se fija por medio del tope del
eje azimutal 26 y del tope del eje cenital 27. Cuando los topes 26 y
27 pulsan los conmutadores 24 y 25 se produce un cambio de la
polaridad eléctrica que se traduce en un cambio del sentido del
giro de los ejes que hacen que los elementos del seguidor 1 y de
los colectores 2 vuelvan a su posición inicial, orientados hacia el
Este por ejemplo, o que el eje cenital se mueva en sentido
descendente después del mediodía
Los elementos 1 y 2 están sujetos a una
superficie plana y horizontal por medio del elemento 28 que hace la
función de soporte fijador.
El seguidor de la trayectoria solar 1 tiene un
elemento auxiliar que es el detector de nubes, de noche y de día
que consta de una o más células fotovoltaicas 36 orientadas al Sur
y/o al Este y/o al Oeste posicionadas en cada uno de los puntos
cardinales del sistema y que envían una señal eléctrica a sus
respectivos amperímetros 37 que traducen la intensidad de la señal
en un valor numérico que envían al controlador lógico programable 17
que abre o cierra sus relés internos para parar o mover los
elementos 1 y 2. Las células fotovoltaicas 36 están apoyadas en un
soporte 38 y protegidas por un elemento transparente 39 que las
aísla del polvo y del agua. La detección de las nubes se produce
cuando hay una diferencia de intensidad de las señales eléctricas
que envían las células fotovoltaicas 36 al controlador lógico
programable 17 a través de los amperímetros 37 del elemento 4
situado en uno cualquiera de los puntos cardinales y otro elemento 4
situado en otro de los puntos cardinales. Cuando la diferencia de
intensidad se produce, el controlador lógico programable detiene el
sistema hasta que los valores son
homogéneos.
homogéneos.
Como detector de día y de noche o de cielo
totalmente nublado, el controlador lógico programable 17 detiene o
pone en movimiento el sistema, según los valores que recibe de las
células fotovoltaicas 36 estén por debajo o por encima de un valor
umbral dado que es indicativo del paso del día a la noche, de la
noche al día o de un día totalmente nublado.
El concentrador solar es útil para los siguientes
procesos industriales:
1. Concentrador solar 3 con un rango de
temperatura de 70ºC a más de 1.000°C que funciona como reactor
químico para la liquefacción y gasificación de compuestos orgánicos
en un proceso de conversión termoquímica, reformado de
hidrocarburos, reducción carbotérmica de óxidos de metales y
síntesis de carburos y nitruros metálicos, destilador, cámara de
vaporización de una máquina térmica (turbina de vapor o máquina de
vapor), cámara de presión por temperatura o cuba electrolítica de
alta temperatura para la obtención de metales alcalinos u otros a
partir de sus óxidos o sus sales.
2. Separación de sustancias por medio de la
destilación, como agua salada, agua salobre, aguas residuales,
alcohol etílico, aceites residuales de motores, productos
petrolíferos u otros.
3. Producción de etanol a partir de la celulosa
en un proceso de hidrólisis ácida a media temperatura, fermentación
y destilación, en el que el concentrador aporta el calor.
4. Licuefacción de la madera con H_{2}O y CO a
+/- 270 atmósferas, 400ºC y catalizadores.
5. Producción de metanol, ácidos orgánicos y
carbón por pirolisis lenta a partir de la biomasa.
6. Producción de biocombustibles líquidos en un
proceso de pirolisis súbita a partir de la biomasa.
7. Producción de biocombustibles de cadena corta
en un proceso de hidrólisis básica lenta a partir de la
biomasa.
\newpage
8. Producción de ceras, lubricantes y
combustibles sintéticos gaseosos, líquidos o sólidos según los
procesos de polimerización catalítica de
Fischer-Tropsch a partir de CO y H_{2}:
- CO+2H_{2} \rightarrow -CH_{2}- + H_{2}O {}\hskip0,5cm \DeltaH = -165 kJ/mol
\vskip1.000000\baselineskip
- 2CO + H_{2} \rightarrow - CH_{2}- + CO_{2} {}\hskip0,5cm \DeltaH= -204 kJ/mol
\vskip1.000000\baselineskip
- nCO + 2nH_{2} \rightarrow (CH_{2})n + nH_{2}O
9. Producción de gas de síntesis: CO + H_{2},
en un proceso de pirolisis lenta a alta temperatura (>600°C) a
partir de la biomasa.
10. Reducción carbonotermal y carburización de
metales para producir los productos y reacciones siguientes:
- Be_{2}C + 4 H_{2}O \rightarrow 2 Be(OH)_{2} + CH_{4} (metano)
- Mg_{2}C_{3} + 4 H_{2}O \rightarrow 2 Mg(OH)_{2} + [C_{3}H_{6}] (propino)
- CaC_{2} + 2 H_{2}O \rightarrow Ca(OH)_{2} + C_{2}H_{2} (acetileno)
- Al_{4}C_{3} + 12 H_{2}O \rightarrow4 Al(OH)_{3} + 3 CH_{4} (metano)
11. Producción de metanol a partir de CO y
H_{2} en una cámara de presión y temperatura
- CO + 2H_{2} \rightarrow CH_{3}OH
12. Gasificación de carbón con CO_{2}
- CO_{2} + C \rightarrow 2CO
13. Producción de H_{2} en un proceso de
reducción al vapor de H_{2}O con CO.
- CO + H_{2}O \rightarrow CO_{2} + H_{2}
14. Producción H_{2} y CO en un proceso de
reducción al vapor de H_{2}O con C.
- C + H_{2}O \rightarrow CO + H_{2}
15. Producción H_{2} en un proceso cíclico de
reducción carbonotermal de óxidos metálicos:
- M_{x}O_{x} + C \rightarrow M + CO
- M+H_{2}O \rightarrow M_{x}O_{y} + H_{2}
16. Producción de metales para producir
electricidad en una pila de combustible en un proceso cíclico de
reducción termal de óxidos metálicos con CH_{4}:
- M_{x}O_{y} + yCH_{4} \rightarrow xM + y(2H_{2} + CO)
- xM + 1/2 O_{2} \rightarrow M_{x}O_{y} + Electricidad
17. Producción de gas de síntesis y metanol en un
proceso cíclico de reducción termal de óxidos metálicos con
CH_{4}:
- M_{x}O_{y}, + yCH_{4} \rightarrow xM + y(2H_{2} + CO)
- 2H_{2} + CO \rightarrow CH_{3}OH
18. Producción de H_{2} un proceso cíclico de
reducción termal con CH_{4} de óxidos metálicos:
- M_{x}O_{y} + yCH_{4} \rightarrow xM + y(2H_{2} + CO)
- xM + yH_{2}O \rightarrow M_{x}O_{y} + H_{2}
19. Producción de H_{2} en un proceso
endotérmico de reformado de hidrocarburos con H_{2}O, como
ejemplo CH_{4}:
- CH_{4} + H_{2}O + 206 kJ/mol \rightarrow CO + 3H_{2}
- CO + H_{2}O - 41 kJ/mol CO_{2} + H_{2}
20. Producción de H_{2} en un proceso
endotérmico de reformado de hidrocarburos con CO_{2}, como
ejemplo CH_{4}:
- CH_{4} + CO_{2} \rightarrow 2H_{2} + 2CO
21. Producción de H_{2} en un proceso
endotérmico de descarbonización termal de combustibles fósiles.
22. Disociación endotérmica de NH_{3} en un
proceso cíclico endotérmico-exotérmico con el fin de
almacenar la energía y liberarla en el lugar y el tiempo
convenientes.
- NH_{3} + 66,8 kJ/mol \leftarrow\rightarrow ½ N_{2} + 3/2 H_{2}
23. Producción de electricidad a través de la
generación de vapor que mueve una máquina térmica (turbina de vapor
o máquina de vapor) que mueve un generador eléctrico.
24. Producción de CaO a partir de CaCO_{3} en
un proceso de pirolisis como material de construcción u otros
usos.
25. Producción de cemento a partir de carbonatos
y silicatos en un proceso de cocción.
26. Obtención de metales alcalinos u otros a
partir de sus óxidos y sales en un proceso de electrolisis a alta
temperatura.
27. Obtención de metales a partir de sus óxidos o
sus sales en un proceso de reducción carbonotermal.
28. Obtención de aleaciones como AlSi a partir de
sus óxidos en un proceso de reducción carbonotermal.
29. Obtención de carburos metálicos: M + C
(1300-3.350 K) \rightarrow MC.
30. Obtención de nitruros metálicos: M + N
(1.300-3.350 K) \rightarrow MN.
31. Detoxificación de materiales orgánicos hasta
reducirlos a CO + H_{2} + sus posibles óxidos en un proceso de
pirolisis.
Claims (35)
1. Un sistema integrado, en sus elementos
básicos, por un seguidor de la trayectoria solar (1), un conjunto
de colectores (2) de la luz solar que se acopla en módulos a otros
para formar paneles de recolección de la luz solar, un concentrador
de la luz solar (3) y un detector de nubes (4).
2. Un seguidor de la trayectoria solar (1) con
movimiento intermitente en el eje azimutal (5) y en el eje cenital
(6) provisto, en sus elementos básicos, de un sensor (7) (8) para
cada eje, que se compone, en sus elementos básicos, de una batería
de láminas (9) (11), protectores transparentes (10) (12), una
célula fotoeléctrica (13) (14) de potencia, intensidad o voltaje
variable para cada sensor, un amperímetro (15) (16), u otro
dispositivo que lea magnitudes eléctricas, que lee la señal
eléctrica que envía la célula fotovoltaica, la traduce a una
secuencia numérica y la envía, a través de una tarjeta de
comunicaciones, a un controlador lógico programable (17) que, por
medio de las instrucciones que se le dan a través de un programa
informático, abre o cierra, por medio de relés internos o externos
asociados o por medio de señales eléctricas enviadas a un
controlador de motores, la fuente de alimentación eléctrica de los
motores (18) (19) que están acoplados a un mecanismo reductor (20)
(21), provisto de dos conmutadores (24) (25) y dos topes regulables
(26) (27) que evitan un giro de +/- de 180° para el eje azimutal y
de +/- 90° para el eje cenital y un detector de nubes (4) que puede
estar situado en los puntos cardinales NE, NO, SE y SO, compuesto en
sus elementos básicos, por 1, 2, ó 3 células fotoeléctricas (36) de
potencia, intensidad y voltaje variable que pueden estar orientadas
al este, al sur y al oeste con una inclinación sobre el plano
horizontal dependiente de la latitud de unos 45°, conectadas en
serie o en paralelo, que envían una señal eléctrica a un
amperímetro (37), u otro dispositivo que lea magnitudes eléctricas,
que la traduce en una secuencia numérica y la envía a un
controlador lógico programable (17) que corta la alimentación de
los motores (18) (19) cuando hay una caída brusca de la señal por
la presencia de nubes y claros o cuando la señal es débil debido a
cielos nublados y por la llegada de la noche y la abre cuando la
señal es estable y sobrepasa cierta intensidad debido a cielos sin
nubes o a la llegada del día, que dirige y posiciona a un campo de
colectores
(2).
(2).
3. Un conjunto de colectores de la luz solar (2)
que, cada uno de los cuales, se compone de un espejo esférico y
cóncavo primario (29) que proyecta la luz hacia un espejo
secundario plano, cóncavo o convexo (30), este hacia una guía de
luz flexible, cuyo núcleo puede ser hueco, liquido o sólido (32) y
ésta la libera en el foco de una lente biconvexa (33), plano
convexa, menisco convergente, bicóncava, plano cóncava, menisco
divergente o una combinación de lentes, que colima la luz y la
proyecta hacia el concentrador (3) que puede estar alejado de los
elementos (1), (2) y (4). Los colectores de la luz solar son
modulares de manera que se pueden acoplar unos a otros hasta reunir
la superficie y la potencia deseada.
4. Un concentrador de la luz solar que obtiene la
luz según los dispositivos descritos en los puntos 1, 2 y 3, con un
rango de temperaturas obtenibles desde 50°C hasta + de 1.000°C que
un es receptáculo que puede estar construido con materiales
diversos y puede tener diversas formas, entradas y salidas
dependiendo de la utilidad y que funciona como reactor químico,
destilador, cámara de vaporización de una máquina térmica, cámara de
presión por temperatura o cuba electrolítica de alta temperatura
según procesos conocidos.
5. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
separar sustancias industrialmente por medio de la destilación
fraccionada según procesos conocidos.
6. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de etanol a partir de la celulosa en un proceso
conocido de hidrólisis ácida, fermentación y destilación que aporta
calor en las fases de hidrólisis y destilación
7. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la liquefacción de la madera con H_{2}O y CO a 270 atmósferas,
400°C y catalizadores, según procesos químicos conocidos.
8. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
provocar la pirolisis lenta de la biomasa para obtener metanol,
ácidos orgánicos y carbón, según procesos cono-
cidos.
cidos.
9. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
provocar la pirolisis súbita de la biomasa para obtener
biocombustibles, según procesos conocidos.
10. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4 para la producción
de biocombustible de cadena corta en un proceso de hidrólisis
básica lenta en un rango de 200-300°C a partir de la
biomasa, según procesos conocidos.
11. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4 para la obtención
de CO y H_{2} a partir de la biomasa, según procesos conocidos,
como materia prima para producir de combustibles sintéticos
gaseosos, líquidos o sólidos, ceras o lubricantes, según el proceso
conocido de polimerización de Fischer-Tropsch:
\newpage
- CO + 2H_{2} \rightarrow -CH_{2}- + H_{2}O {}\hskip0,5cm \DeltaH = -165 kJ/mol
\vskip1.000000\baselineskip
- 2CO + H_{2} \rightarrow -CH_{2}- + CO_{2} {}\hskip0,5cm \DeltaH = -204 kJ/mol
12. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4 cuya utilidad es
la gasificación del carbón con CO_{2} para producir CO según
procesos conocidos.
13. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la pirolisis lenta a alta temperatura (>600ºC) de la biomasa para
producir gas de síntesis: CO + H_{2}, según procesos químicos
conocidos.
14. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la reducción carbonotermal y carburización de metales para producir
los siguientes productos y reacciones, según procesos
conocidos:
- Be_{2}C + 4 H_{2}O \rightarrow 2 Be(OH)_{2} + CH_{4} (metano)
- Mg_{2}C_{3} + 4 H_{2}O \rightarrow 2 Mg(OH)_{2} + C_{3}H_{6} (propino)
- CaC_{2} + 2 H_{2}O \rightarrow Ca(OH)_{2} + C_{2}H_{2} (acetileno)
- Al_{4}C_{3} + 12 H_{2}O \rightarrow 4 Al(OH)_{3} + 3 CH_{4} (metano)
15. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de metanol a partir de CO y H_{2} en una cámara de
presión y temperatura, según procesos conocidos.
16. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción H_{2} en un proceso de reducción al vapor de
H_{2}O con CO, según procesos conocidos.
17. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción H_{2} en un proceso de reducción al vapor de
H_{2}O con C, según procesos conocidos.
18. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción H_{2} en un proceso cíclico de reducción
carbonotermal de óxidos metálicos, según procesos conocidos:
- M_{x}O_{x} + C \rightarrow M + CO
- M + H_{2}O \rightarrow M_{x}O_{y} + H_{2}
19. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la reducción de metales para producir electricidad en una pila de
combustible en un proceso cíclico de reducción termal de óxidos
metálicos con CH_{4}, según procesos conocidos:
- M_{x}O_{y} + yCH_{4} \rightarrow xM + y(2H_{2} + CO)
- xM + 1/2 O_{2} \rightarrow M_{x}O_{y} + Electricidad
20. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en las puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de gas de síntesis y metanol en un proceso cíclico de
reducción termal de óxidos metálicos con CH_{4}, según procesos
conocidos:
- M_{x}O_{y} + yCH_{4} \rightarrow xM + y(2H_{2} + CO)
- 2H_{2} + CO \rightarrow CH_{4}O
21. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de H_{2} en un proceso cíclico de reducción termal
con CH_{4} de óxidos metálicos, según procesos conocidos:
- M_{x}O_{y} + yCH_{4} \rightarrow xM + y(2H_{2} + CO)
- xM + yH_{2}O \rightarrow M_{x}O_{y} + H_{2}
22. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de H_{2} en un proceso endotérmico de reformado de
hidrocarburos, según procesos conocidos, como por ejemplo
CH_{4}:
- CH_{4}+ H_{2}O + 206 kJ/mol\rightarrow CO + 3H_{2}
- CO + H_{2}O -41 kJ/mol\rightarrow CO_{2} + H_{2}
23. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de H_{2} en un proceso endotérmico de reformado de
CH_{4}, según procesos conocidos:
- CH_{4} + CO_{2} \rightarrow 2H_{2} + 2CO
24. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de H_{2} en un proceso endotérmico de
descarbonización termal de combustibles fósiles, según procesos
conocidos.
25. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
el craqueo termal de combustibles fósiles, según procesos
conocidos.
26. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la disociación endotérmica de NH_{3} en un proceso cíclico
endotérmico-exotérmico con el fin de almacenar la
energía y liberarla en el lugar y el tiempo convenientes, según
procesos conocidos.
27. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de electricidad a través de la generación de vapor
que mueve una máquina térmica que mueve un generador eléctrico,
según procesos conocidos.
28. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de CaO a partir de CaCO_{3} o
Ca(OH)_{2} en un proceso de pirolisis, según
procesos conocidos.
29. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la producción de cemento a partir de carbonatos y silicatos en un
proceso de cocción, según procesos conocidos.
30. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la obtención de metales a partir de sus óxidos y sales en un
proceso de electrolisis a alta temperatura, según procesos
conocidos.
31. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la obtención de aleaciones como AlSi a partir de sus óxidos en un
proceso de reducción carbono termal, según procesos conocidos.
32. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la obtención de carburos metálicos, según procesos conocidos:
- M + C (1.300-3.350ºK) \rightarrow MC
33. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en los puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la obtención de nitruros metálicos, según procesos conocidos:
- M + N (1.300-3.350ºK) \rightarrow MN
34. Un sistema que obtiene la energía según los
dispositivos descritos en las puntos 1, 2, 3 y 4, cuya utilidad es
la detoxificación de materiales orgánicos hasta reducirlos a CO +
H_{2} + sus posibles óxidos en un proceso de pirolisis
conocido.
35. Un colector alternativo (2) de la luz solar
que utiliza una lente biconvexa, plano convexa o de Fresnel para
concentrar la luz en un foco (F_{1}) que está en la entrada de
una guía de luz flexible, cuyo núcleo puede ser hueco, gaseoso,
líquido o sólido. A la salida una segunda lente colima los rayos de
luz solar y los dirige permanentemente hacia el concentrador
(3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200400559A ES2257914B1 (es) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Aparato que sigue la trayectoria del sol, colecta y concentrada la luz sobre un punto. |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200400559A ES2257914B1 (es) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Aparato que sigue la trayectoria del sol, colecta y concentrada la luz sobre un punto. |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2257914A1 true ES2257914A1 (es) | 2006-08-01 |
| ES2257914B1 ES2257914B1 (es) | 2007-02-16 |
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|---|---|---|---|
| ES200400559A Expired - Fee Related ES2257914B1 (es) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Aparato que sigue la trayectoria del sol, colecta y concentrada la luz sobre un punto. |
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|---|---|
| ES (1) | ES2257914B1 (es) |
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| WO2019006569A1 (es) * | 2017-07-03 | 2019-01-10 | Universidad De Chile | Sistema para la produccion de nanotubos de carbono a partir de materia carbonosa, preferentemente, desechos plasticos y energia solar; metodo de produccion |
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- 2004-02-18 ES ES200400559A patent/ES2257914B1/es not_active Expired - Fee Related
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| WO2019006569A1 (es) * | 2017-07-03 | 2019-01-10 | Universidad De Chile | Sistema para la produccion de nanotubos de carbono a partir de materia carbonosa, preferentemente, desechos plasticos y energia solar; metodo de produccion |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2257914B1 (es) | 2007-02-16 |
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