ES1072105U - Pergola solar. - Google Patents

Abstract

1. Pérgola solar, construida a partir de una estructura general metálica aporticada, compuesta por múltiples montantes (1) laterales unidos superiormente por medio de travesaños (2) y vigas (3) laterales longitudinales, caracterizada porque la cubierta de cierre superior de la pérgola está constituida por un seguidor solar compuesto por una estructura (4) de acero galvanizado, extendida según la dirección longitudinal de la pérgola, y destinada a sustentar una multiplicidad de unidades captadoras (5), dispuestas sucesivamente según la dirección longitudinal, orientadas en la dirección transversal de la pérgola, paralelas y separadas entre sí por una distancia predeterminada, de las que cada unidad captadora (5) está compuesta por un número de placas solares (6) soportadas por un eje principal (7) sustentado, por cada uno de sus extremos, con la intermediación de medios de soporte, incluyendo además cada uno de dichos ejes principales (7) una biela (8) solidaria con uno respectivode los extremos del eje, de manera que esta bielas (8) permiten que todos los ejes (7) de la multiplicidad de unidades captadoras reciba movimiento de giro, en la dirección este-oeste (seguidor a 1 eje), desde un único accionador lineal común para la totalidad de los ejes, con vistas a una orientación óptima de las placas (6) captadoras respecto a la posición del sol en cada momento. 2. Pérgola según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de sustentación asociados a cada uno de los extremos de cada eje (7) principal consisten en un soporte compuesto por dos mitades o semi-soportes (9a, 9b), dotados de faldones (10a, 10b) respectivos a ambos lados de cada semi-soporte con orificios (16) en posiciones mutuamente enfrentadas para el paso de tornillos (11) de fijación mutua de ambas mitades, de los que un primer semi-soporte (9a) incluye sendas proyecciones (12) radiales externas, cada una de ellas con orificios (13) para la fijación al borde superior de un par de láminas (14) que por el extremo opuesto se solidarizan a la estructura de soporte, e incluyendo el eje (7) en relación con cada uno de los extremos, un elemento de cojinete de desplazamiento (15) en una posición enfrentada al soporte (9a, 9b). 3. Pérgola según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el giro de los ejes (7) durante el seguimiento solar abarca un ángulo que con preferencia está comprendido entre -60º y +60º con respecto al plano horizontal.

Description

Pérgola solar.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una pérgola solar que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica.

Más en particular, la invención propone el desarrollo de una pérgola solar consistente en una estructura metálica aporticada, en cuya parte superior se incorpora, a modo de cubierta, un seguidor solar a 1 eje, equipado con una multiplicidad de unidades captadoras que montan placas solares fotovoltaicas con orientación fija en dirección norte-sur, y soportadas por una pluralidad de ejes animados con un movimiento este-oeste para realizar el seguimiento de la trayectoria solar. El resultado es la generación de una cantidad de energía eléctrica que puede ser consumida in situ (por ejemplo, para la recarga de baterías de coches eléctricos), o que puede ser adaptada e inyectada en la red para su consumo en otro lugar remoto.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido, obviamente, dentro del sector industrial dedicado a la realización de instalaciones para aprovechamiento de energías renovables, en particular instalaciones de generación de energía eléctrica a partir de la energía solar incidente.

Antecedentes y sumarlo de la invención

Es conocido por todos en general la considerable expansión que en las últimas décadas han experimentado las instalaciones de aprovechamiento de lo que se conoce como energías alternativas, o energías renovables, a través de la geografía mundial. Los recursos naturales y la energía procedente de los combustibles fósiles, son cada vez más escasos y en consecuencia más difíciles y caros de extraer, lo que junto al problema del calentamiento global derivado del consumo de tales combustibles, ha supuesto un gran impulso para el desarrollo y utilización de instalaciones de aprovechamiento de otros tipos de energías: solar, eólica, mareomotriz, biomasa, etc.

Haciendo referencia particular al caso de la energía solar, y concretamente a las instalaciones para la transformación de la energía de la radiación incidente en energía eléctrica, este tipo de instalaciones exigen normalmente la utilización de extensiones de terreno para la distribución de los paneles solares, cuya superficie depende, entre otros factores, de la potencia instalada. Normalmente, la energía que se genera en un determinado lugar, suele ser adaptada e inyectada en la red general para su consumo en otros lugares remotos, o bien, cuando se trata de instalaciones más reducidas, también es habitual que el consumo de la energía se realice en el mismo lugar donde se genera.

Sin embargo, existen también otros tipos de instalaciones en las que se aprovechan espacios ya existentes y que no requieren por tanto de la utilización de terrenos o espacios productivos adicionales. En este sentido se pueden citar, por ejemplo, las instalaciones que desde hace algún tiempo se vienen realizando en los tejados de edificios, naves industriales, etc., normalmente destinadas al aprovechamiento térmico de la energía solar, es decir, a la captación de la energía térmica para calentar agua que tiene un aprovechamiento in situ, con el consiguiente ahorro en el consumo de energía de la red principal. Por lo general, se trata de instalaciones fijas, es decir, los paneles son estáticos, y su orientación es tal que la máxima captación de energía suele producirse en las horas centrales del día.

Teniendo en cuenta lo anterior, la presente invención pertenece al grupo de instalaciones en las que se aprovecha un espacio ya existente sea sobre una cubierta o sobre un espacio urbano susceptible de ser cubierto, por ejemplo un estacionamiento, un parque o una caminería, y en este sentido se ha propuesto como objetivo principal el desarrollo de una pérgola susceptible de ser utilizada para cualquier aplicación, con la particularidad de que la cubierta superior de la pérgola va a estar constituida por una multiplicidad de paneles distribuidos a través de su superficie, pero de modo que, a diferencia con las instalaciones ya existentes y brevemente comentadas en lo que antecede, la pérgola de la invención incluye paneles fotovoltaicos para la producción de energía eléctrica, cuyos paneles están animados con un movimiento de seguimiento solar en la dirección este-oeste para un óptimo aprovechamiento energético de la radiación solar incidente. De este modo, se proporciona un seguidor solar a 1 eje, en el que las placas fotovoltaicas forman una persiana en movimiento que, como se ha dicho, sigue al sol en la dirección este-oeste. La corriente eléctrica generada puede ser aprovechada para su consumo o almacenamiento en el lugar de instalación de la pérgola para distintas finalidades, como se desprende de los ejemplos de utilización que se exponen más adelante, pero se comprenderá que esta energía eléctrica puede ser igualmente inyectada en la red, según convenga.

De acuerdo con la invención, la pérgola está constituida por una estructura metálica, según es habitual, mientras que el seguidor solar consiste en una estructura de acero galvanizado que apoya directamente sobre las vigas principales de la estructura, cerrándola por la parte superior a modo de cubierta. La superficie de cubierta está ocupada por una multiplicidad de paneles cuyos ejes se sitúan paralelamente entre si, situados según el eje transversal de la cubierta, cuyo número depende de la longitud total de la estructura principal de la pérgola, separados por una distancia predeterminada en función de la altura de la placa solar y de la amplitud máxima de inclinación se requiera. Los ejes soportan así las placas, ya sea en forma horizontal o ya sea en forma vertical, con lo que se consigue un efecto visual de persiana horizontal. El movimiento de giro de los ejes se realiza simultáneamente, con la ayuda de bielas y eslabones, que son desplazados por un actuador lineal de husillo sin fin-corona, de gran precisión, mediante el que se consigue un movimiento basculante este-oeste de entre 0º y 60º Este, y entre 0º y 60º Oeste (es decir, entre -60º y +60º con respecto al plano horizontal).

De acuerdo con la invención, la actuación del conjunto es tal que mientras las placas están en espera, guardan una posición horizontal (0º) hasta la salida del sol. A medida que el sol se eleva en el horizonte, con la ayuda de medios de control del tipo de un ordenador o similar, se mueven todos los ejes al unisono por la acción del actuador lineal, con un desplazamiento tal que nunca se generan sobras entre si ("Back-tracking"). A partir del momento en que el sol ocupa una posición situada a 30º sobre la horizontal, las placas realizan un seguimiento de éste a oeste a lo largo de su recorrido con una posición tal que los rayos solares inciden perpendicularmente sobre las mismas, para un aprovechamiento óptimo de la energía que transportan. Al final de la tarde, el seguidor vuelve a hacer uso del "Back-tracking" para situar de nuevo las placas en posición horizontal, es decir, en espera de la salida del sol al día siguiente para repetir de nuevo el ciclo según se acaba de explicar.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de un ejemplo de realización preferida de la misma, dado únicamente a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

Las Figuras 1a-1c son vistas esquemáticas en perspectiva, alzado lateral y alzado extremo, de una pérgola solar construida de acuerdo con la invención;

La Figura 2 es una vista esquemática, en perspectiva, de la estructura básica de la pérgola;

La Figura 3 es una vista esquemática, en perspectiva desde abajo, de una unidad de panel captador con un eje principal respectivo, y

Las Figuras 4a y 4b son vistas esquemáticas en perspectiva y alzado lateral, respectivamente, de medios de soporte que sustentan los extremos de los ejes principales de las diferentes unidades captadoras.

Descripción de una forma de realización preferida

Tal y como se ha mencionado en lo que antecede, la descripción detallada de la forma de realización preferida de la pérgola solar de la invención va a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de los dibujos anexos, a través de los cuales se utilizan las mismas referencias numéricas para designar las partes iguales o semejantes. Así, atendiendo en primer lugar a la Figura 1 de los dibujos, pueden apreciarse vistas en perspectiva, alzado lateral y alzado extremo de una pérgola construida de acuerdo con la invención, cuyas vistas aparecen identificadas con los indicativos (a), (b) y (c), respectivamente. De acuerdo con dichas representaciones, la pérgola consta de una estructura general metálica, resistente, obtenida a partir de una multiplicidad de montantes verticales 1 solidarizados superiormente por medio de vigas longitudinales 3 y travesaños 2 (véase también la Figura 2). Una segunda estructura que apoya sobre esta estructura general, a saber la estructura del seguidor, preferentemente de acero galvanizado, realizada en base a largueros laterales 4 posicionados sobre la vigas 3 longitudinales, solidarizados a estas últimas, y destinados a proporcionar una base de soporte adecuada para la totalidad de las unidades captadoras que integran el conjunto del seguidor solar. Estas unidades de paneles captadores aparecen representadas en la Figura 1, y han sido señaladas con la referencia numérica 5. Según se aprecia, las unidades captadoras están extendidas según la dirección transversal de la instalación, separadas entre sí por una distancia previamente determinada en función de los factores que se han mencionado en lo que antecede.

De acuerdo con la Figura 3, cada una de las unidades 5 captadoras está constituida por varias placas 6 adosadas lateralmente, orientadas horizontal o verticalmente, según convenga, y cada una de ellas sustentada por un eje principal 7, preparado para ser suportado por la estructura de sostén desde ambos extremos del eje con la intermediación de una biela 8 solidaria con los elementos estructurales 4. Un extremo de cada eje 7 está unido a una biela 8, por medio de la cual recibe movimiento de giro desde un accionador lineal (no representado), extendido según la dirección longitudinal de la estructura, y común para la totalidad de ejes. En la representación de la Figura 1b puede apreciarse la posición de las sucesivas bielas 8 manteniendo a los paneles 5 con una inclinación predeterminada. La flecha "F" de doble punta indica la posibilidad de giro de los paneles 5 en ambos sentidos respecto a la horizontal, para un seguimiento adecuado del recorrido del sol a lo largo de su trayectoria.

Si se atiende ahora a la representación de la Figura 4, se pueden apreciar dos ilustraciones señaladas como (a) y (b), correspondientes respectivamente a vistas en perspectiva y en alzado lateral de los medios utilizados en la pérgola de la invención para sustentar cada eje principal 7 por cada uno de sus extremos. Tal y como aparece representado, los medios de soporte asociados a cada extremo de cada uno de los ejes principales 7, consisten en un elemento de soporte compuesto por dos mitades 9a, 9b, de desarrollo general semicilíndrico, con faldones 10a, 10b respectivos a ambos lados de cada semi-soporte proyectados radialmente hacia el exterior, extendidos a la longitud de dichos semi-soportes 9a, 9b, dotadas de orificios 16 respectivos en posiciones correspondientemente enfrentadas para admitir el paso de tornillos para la fijación de ambas mitades entre si, de las que una primera mitad 9a está configurada de modo que presenta sendas proyecciones 12 radiales externas a modo de paredes semicirculares en las proximidades de sus extremos, asimismo dotadas de orificios 13 para su fijación a un par de láminas 14 posicionadas verticalmente, paralelas entre si, a cuyo efecto dichas láminas 14 adoptan una configuración trapecial, de manera que la base menor del trapecio, en posición superior, presenta un perfil semicircunferencial para adaptarse a la forma externa del semi-soporte 9a, y la base mayor del trapecio está destinada a apoyar sobre la estructura del seguidor, a la que se une mediante cualquier técnica adecuada. El eje incorpora un casquillo 15 para su acoplamiento con el soporte constituido por ambas mitades 9a, 9b, construido preferentemente con algún polímero plástico adecuado, por ejemplo del tipo que se conoce en la técnica como cojinete de deslizamiento, aunque podría consistir en cualquier otro casquillo o cojinete que se considere adecuado en función de cada aplicación concreta. El casquillo o cojinete 15 permite que el giro del eje 7 pueda realizarse dentro del soporte con una fricción mínima.

Como se comprenderá, la pérgola solar propuesta por la invención obedece a una concepción sumamente simplificada, lo que hace que la misma resulte muy versátil para un sin fin de aplicaciones prácticas. A continuación se mencionan dos ejemplos de aplicación, a titulo únicamente ilustrativo.

Invernaderos Fotovoltaicos Sostenibles

El invernadero fotovoltaico sostenible consiste en una gran pérgola solar en la que se incorporan paredes exteriores que protegen del viento, y un techo que protege de la lluvia. En su interior crecen, de manera controlada, plantas, hortalizas y frutas destinadas al consumo humano.

Entre los parámetros que deben ser controlados en un invernadero fotovoltaico, está el exceso de radiación para ciertas plantas, el riego, la humedad, el dióxido de carbono y la temperatura de la planta, tanto de las hojas como de las raíces.

El invernadero sostenible contempla, no solo la producción eléctrica con las placas fotovoltaicas, sino que además las enfría en circuito cerrado para incrementar su producción, y utiliza la energía calórica conseguida para inyectarla en el suelo, y así calentar las raíces de las plantas, y en el aire para climatizar el ambiente interior.

Esta sinergia consiste en utilizar el agua de un circuito cerrado para enfriar las placas fotovoltaicas por su parte posterior, aumentando la producción eléctrica en Kwh de las mismas ya que la reducción de temperatura en las placas aumenta su eficiencia.

El agua caliente del circuito es transportada a una bomba de calor que impulsa el aire caliente al interior del invernadero, controlando la temperatura óptima para los cultivos. El agua caliente restante continúa por el circuito hasta penetrar en la tierra por medio de una tubería, utilizando la geotérmia para enfriar el agua y calentar el suelo. Una vez que el agua es enfriada, se reutiliza para iniciar de nuevo el ciclo.

Por otra parte, la pérgola solar utilizada como invernadero sostenible, permite sustituir las estructuras actuales por estructuras más modernas que incorporan la eficiencia energética en la producción de alimentos, donde se optimiza la producción de energía eléctrica para la venta directa a la red, y la producción calórica para el control climático de la instalación.

Parte de la energía eléctrica generada puede ser utilizada directamente para el riego o consumo propio en sitios rurales de difícil acceso a una acometida eléctrica.

Estaciones Fotovoltaicas para la recarga de Vehículos Eléctricos

Estas estaciones son simplemente pérgolas solares en forma de estacionamientos, ubicados en zonas estratégicas de carreteras, autopistas o accesos principales a ciudades, que logran captar la energía del sol y una vez transformada en electricidad, la energía es utilizada para la recarga de las baterías de los coches y autobuses eléctricos que se desplazan por las carreteras.

Estas estaciones tienen la particularidad de producir, transformar y entregar la energía necesaria para movernos en el sitio que se necesita, es decir, se elimina la costosa necesidad de transportar la energía producida en centrales nucleares, térmicas o hidráulicas.

La propuesta anterior tiene la ventaja añadida de que resuelve, a largo plazo, el gran problema de la producción contaminante y, sobre todo, de su transporte, puesto que en la estación fotovoltaica se carga directamente la energía del sol en un coche u otro vehículo.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de la presente descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas que de la misma se derivan, así como llevar a cabo la realización práctica de su objeto.

No obstante lo anterior, y puesto que la descripción realizada corresponde únicamente con un ejemplo de realización preferida, se comprenderá que dentro de su esencialidad podrán introducir múltiples modificaciones y variaciones de detalle, asimismo comprendidas dentro del alcance de la invención, y que en particular podrán afectar a características tales como la forma, el tamaño o los materiales de fabricación del conjunto o de sus partes, o cualesquiera otras que no alteren la invención según ha sido descrita y según se define en las reivindicaciones que siguen.

Claims (3)

1. Pérgola solar, construida a partir de una estructura general metálica aporticada, compuesta por múltiples montantes (1) laterales unidos superiormente por medio de travesaños (2) y vigas (3) laterales longitudinales, caracterizada porque la cubierta de cierre superior de la pérgola está constituida por un seguidor solar compuesto por una estructura (4) de acero galvanizado, extendida según la dirección longitudinal de la pérgola, y destinada a sustentar una multiplicidad de unidades captadoras (5) , dispuestas sucesivamente según la dirección longitudinal, orientadas en la dirección transversal de la pérgola, paralelas y separadas entre sí por una distancia predeterminada, de las que cada unidad captadora (5) está compuesta por un número de placas solares (6) soportadas por un eje principal (7) sustentado, por cada uno de sus extremos, con la intermediación de medios de soporte, incluyendo además cada uno de dichos ejes principales (7) una biela (8) solidaria con uno respectivo de los extremos del eje, de manera que estas bielas (8) permiten que todos los ejes (7) de la multiplicidad de unidades captadoras reciba movimiento de giro, en la dirección este-oeste (seguidor a 1 eje), desde un único accionador lineal común para la totalidad de los ejes, con vistas a una orientación óptima de las placas (6) captadoras respecto a la posición del sol en cada momento.

2. Pérgola según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de sustentación asociados a cada uno de los extremos de cada eje (7) principal consisten en un soporte compuesto por dos mitades o semi-soportes (9a, 9b), dotados de faldones (10a, 10b) respectivos a ambos lados de cada semi-soporte con orificios (16) en posiciones mutuamente enfrentadas para el paso de tornillos (11) de fijación mutua de ambas mitades, de los que un primer semi-soporte (9a) incluye sendas proyecciones (12) radiales externas, cada una de ellas con orificios (13) para la fijación al borde superior de un par de láminas (14) que por el extremo opuesto se solidarizan a la estructura de soporte, e incluyendo el eje (7) en relación con cada uno de los extremos, un elemento de cojinete de desplazamiento (15) en una posición enfrentada al soporte (9a, 9b).

3. Pérgola según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el giro de los ejes (7) durante el seguimiento solar abarca un ángulo que con preferencia está comprendido entre -60º y +60º con respecto al plano horizontal.