ES2363701T3

Cooling circuit for receiver of solar radiation

Abstract

A system for the generation of electrical energy from solar radiation that includes: (a) a receiver (7) that includes (i) a plurality of photovoltaic cells (5) for the conversion of solar energy into electrical energy, (ii) an electrical circuit for the transfer of the electrical energy production of the cells photovoltaic (5) and (iii) a frame (15, 99) that supports the photovoltaic cells (5) so that they form an at least substantially continuous surface that is exposed to the reflected concentrated solar radiation; and (iv) a refrigerant circuit for cooling the photovoltaic cells (5) with a refrigerant and (b) a means for the concentration of solar radiation in the receiver (7); and being characterized in that the receiver system includes a plurality of modules (23), each module (23) including a plurality of photovoltaic cells; the frame (15, 99) supports the modules in an array of modules so that the photovoltaic cells (5) form the at least substantially continuous surface; each module (23) includes the electrical connection that is part of the receiving electrical circuit, each module (23) includes a support structure that supports the photovoltaic cells (5) that includes a coolant inlet and a coolant outlet; The refrigerant circuit includes a path of the refrigerant flow in each module (23) that extends from the refrigerant inlet (45) to the refrigerant outlet (46) and which is in thermal contact with the photovoltaic cells (5) of so that during use the refrigerant flowing through the flow path extracts heat from the photovoltaic cells and thereby cools the cells (5) and the support frame (15, 99) includes a refrigerant flow path that supplies refrigerant to the refrigerant inlets (45) of the modules (23) and to remove refrigerant from the refrigerant outlets (46) of the modules (23).

ES2363701T3, drawing sheet 1
Sheet 1 of 5

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19 claims: 17 independent, 2 dependent

  1. 1
    ES 2 363 701 T3 REIVINDICACIONES 1. Un sistema para la generación de energía eléctrica a partir de la radiación solar que incluye:(a) un receptor (7) que incluye (i) una pluralidad de células fotovoltaicas (5) para la conversión de la energía solar en energía eléctrica, (ii) un circuito eléctrico para la transferencia de la producción de energía eléctrica de las células fotovoltaicas (5) y (iii) un marco (15, 99) que soporta las células fotovoltaicas (5) de modo que formen una superficie al menos sustancialmente continua que se expone a la radiación solar concentrada reflejada;y (iv) un circuito refrigerante para la refrigeración de las células fotovoltaicas (5) con un refrigerante y (b) un medio para la concentración de la radiación solar en el receptor (7);y estando caracterizado por que el sistema del receptor incluye una pluralidad de módulos (23), incluyendo cada módulo (23) una pluralidad de células fotovoltaicas;el marco (15, 99) soporta los módulos en una matriz de módulos de modo que las células fotovoltaicas (5) forman la al menos sustancialmente continua superficie;cada módulo (23) incluye la conexión eléctrica que forma parte del circuito eléctrico receptor, cada módulo (23) incluye una estructura de soporte que soporta las células fotovoltaicas (5) que incluye una entrada de refrigerante y una salida de refrigerante;el circuito de refrigerante incluye una trayectoria del flujo de refrigerante en cada módulo (23) que se extiende desde la entrada de refrigerante (45) a la salida de refrigerante (46) y que está en contacto térmico con las células fotovoltaicas (5) de modo que durante el uso el refrigerante que fluye a través de la trayectoria de flujo extrae calor de las células fotovoltaicas y refrigera de ese modo las células (5) y el marco soporte (15, 99) incluye una trayectoria de flujo de refrigerante que suministra refrigerante a las entradas de refrigerante (45) de los módulos (23) y retirar refrigerante de las salidas de refrigerante (46) de los módulos (23).
  2. 2
    El sistema definido en la Reivindicación 1 en el que la pluralidad de módulos (23) se dispone en una matriz bidimensional de módulos (23).
  3. 3
    El sistema definido en la Reivindicación 1 o la Reivindicación 2 en el que los módulos (23) se disponen de modo que hay un flujo paralelo de refrigerante a través de las trayectorias de flujo en los módulos (23).
  4. 4
    El sistema definido en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la estructura de soporte de cada módulo (23) incluye:(a) un elemento refrigerante (35) que define al menos parcialmente la trayectoria de flujo, estando formado el elemento refrigerante con un material térmicamente conductor;y (b) un sustrato (27) interpuesto entre el elemento refrigerante (35) y las células fotovoltaicas (5), incluyendo el sustrato (27) una capa térmicamente conductora (29) que es un aislante eléctrico.
  5. 5
    El sistema definido en la Reivindicación 4 en el que el elemento refrigerante (35) de cada módulo (23) comprende una pluralidad de canales de flujo que definen parte de la trayectoria de flujo.
  6. 6
    El sistema definido en la Reivindicación 4 o la Reivindicación 5 en el que la capa térmicamente conductora (29) del sustrato (27) está formada con un material cerámico.
  7. 7
    El sistema definido en una cualquiera de las Reivindicaciones 4 a 6 en el que el sustrato (27) incluye una capa metalizada (31) interpuesta entre las células fotovoltaicas (5) y la capa térmicamente conductora (29).
  8. 8
    El sistema definido en una cualquiera de las Reivindicaciones 4 a 6 en el que el sustrato (27) incluye una capa metalizada (33) interpuesta entre la capa térmicamente conductora (29) y el elemento refrigerante (35).
  9. 9
    El sistema definido en una cualquiera de las Reivindicaciones 4 a 7 en el que el elemento refrigerante (35) incluye una base (39), una pared (41) que se extiende hacia arriba desde la base (39) y hace contacto con el sustrato (27) mediante el que la base (39), la pared lateral (41) y el sustrato (27) definen una cámara de refrigerante cerrada que forma parte de la trayectoria de flujo de refrigerante.
  10. 10
    El sistema definido en la Reivindicación 9 en el que el elemento refrigerante (35) incluye una serie de plataformas separadas (47) que se extienden desde la base (39) y hacen contacto con el sustrato (27) en una parte central de la cámara y definen canales (53) entre ellas para el flujo del refrigerante desde cerca de un extremo de la cámara a cerca de un extremo opuesto de la cámara.
  11. 11
    El sistema definido en la Reivindicación 10 en el que las plataformas separadas (47) son paralelas de modo que los canales (53) están separados.
  12. 12
    El sistema definido en una cualquiera de las Reivindicaciones 9 a 11 en el que la base (39) incluye una entrada de refrigerante (45) y una salida de refrigerante (46) para el suministro de refrigerante a y la retirada del refrigerante de los extremos opuestos de la cámara, formando los extremos opuestos de la cámara colectores de refrigeración (49, 51).
  13. 13
    El sistema definido en la Reivindicación 12 en el que la entrada de refrigerante (45), el colector de refrigerante ES 2 363 701 T3 (49, 51), la salida de refrigerante (46) y los canales de refrigerante (53) definen una trayectoria de flujo del refrigerante de la estructura de soporte del módulo (23).
  14. 14
    El sistema definido en la Reivindicación 10 en el que la relación del ancho total de los canales (53) al ancho total de las plataformas (47) está en el intervalo de 0,5:1 a 1,5:1.
  15. 15
    El sistema definido en la Reivindicación 14 en el que la relación del ancho total de los canales (53) al ancho total de las plataformas (47) es del orden de 1:1.
  16. 16
    El sistema definido en una cualquiera de las Reivindicaciones 10, 14 ó 15 en el que la relación entre la altura y el ancho de cada canal (53) está en intervalo de 1,5:1 a 5:1.
  17. 17
    El sistema definido en la Reivindicación 16 en el que la relación entre la altura y el ancho de cada canal (53) está en intervalo de 1,5:1 a 2,5:1.
  18. 18
    El sistema definido en una cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el medio de concentración de la radiación solar sobre el receptor es un reflector de plato que incluye una matriz de espejos (3) para la reflexión de la radiación solar que incide sobre los espejos (3) hacia las células fotovoltaicas (5).
  19. 19
    El sistema definido en la reivindicación 18 en el que el área superficial de los espejos (3) del reflector de plato que se expone a la radiación solar es sustancialmente más grande que el área superficial de las células fotovoltaicas (5) que se expone a la radiación solar reflejada.
Independent claims19