ES2343825B1 - Seguidor solar a dos ejes. - Google Patents
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Abstract
Seguidor solar a dos ejes.
Se describe un seguidor solar a dos ejes de
concepción general simplificada, compuesto por una estructura de
soporte que es giratoria respecto a un eje vertical, soportada con
ruedas sobre una base inferior circunferencial anclada en una losa
de hormigón o similar, y un armazón superior en el que están
sustentados la totalidad de los paneles solares generadores, y que
es susceptible de inclinación variable respecto a la horizontal. La
estructura de soporte cuenta con un cuadro inferior desde el que
emergen sendos montantes que incluyen medios de pivotamiento en sus
extremos superiores, y el bastidor superior, sujeto a tales medios
de pivotamiento para su movimiento de basculación, incluye un
armazón al que están unidos los perfiles de sujeción de los paneles,
dos gatos están por los extremos inferiores vinculados
pivotablemente al cuadro de la estructura de soporte, y con los
extremos libres de los vástagos extensibles unidos pivotablemente al
armazón del bastidor superior.
Description
Seguidor solar a dos ejes.
La presente invención se refiere a un seguidor
solar a dos ejes, que aporta esenciales características de novedad y
notables ventajas con respecto a los medios similares conocidos y
utilizados para los mismos fines en el estado de la técnica.
Más en particular, la invención propone el
desarrollo de un seguidor solar concebido en base a una estructura
simple, aunque rígida y segura, en la que monta un número de paneles
solares generadores de energía eléctrica, cuya estructura facilita
una orientación adecuada de este conjunto de paneles para una
optimización de la producción de energía, a cuyo efecto la
estructura está capacitada para permitir una combinación de
movimientos guiados entre limites determinados en torno a dos ejes
predefinidos, a saber, un movimiento de giro de la estructura de
soporte con respecto a un eje vertical, y un movimiento de
basculación del conjunto de paneles con respecto a un eje horizontal
abisagrado a la estructura de soporte.
El campo de aplicación de la invención se
encuentra comprendido obviamente dentro del sector industrial
dedicado a la fabricación y/o instalación de aparatos y dispositivos
para aprovechamiento de energías alternativas, en particular para la
producción de energía eléctrica a partir de paneles
fotovoltaicos.
Es un hecho conocido el creciente incremento que
están experimentando las instalaciones relacionadas con las energías
alternativas. En muchas zonas geográficas en las que se produce un
elevado número de horas de sol a lo largo del año, resulta habitual
la instalación de aparatos y dispositivos para un aprovechamiento de
la energía asociada a las radiaciones solares, ya sea para su
transformación directa en energía eléctrica, o ya sea para la
producción de agua caliente mediante un paneles adecuados por los
que circula un fluido caloportador que es el encargado de ceder el
calor transportado con la ayuda de un intercambiador térmico.
Como se comprenderá, a lo largo de los últimos
se ha multiplicado el número de instalaciones de este tipo, y se han
desarrollado múltiples modelos y versiones de aparatos y
dispositivos de aprovechamiento energético. En el caso de la energía
solar, y en especial cuando se trata de instalaciones de producción
de energía eléctrica, existe una amplia variedad de instalaciones de
captación de energía, en las que los paneles de células solares
están normalmente animados con movimientos respecto a varios ejes
destinados a lograr en cada instante un posicionamiento respecto a
los rayos solares incidentes que permita la mayor producción posible
de, es decir, un posicionamiento tan perpendicular como sea posible
a la dirección de la radiación solar. En la actualidad, el
posicionamiento relativo de los paneles respecto a la radiación
solar se realiza con la ayuda de dispositivos de seguimiento
automático que hacen que los paneles cambien progresivamente de
posición para mantener su orientación más adecuada con respecto al
sol. El control posicional se realiza normalmente con la ayuda de
programas de software desarrollados específicamente para esta
finalidad, y soportados por ordenadores o dispositivos controladores
similares, tanto in situ como en otras localizaciones
remotas.
Aunque los dispositivos e instalaciones
actualmente existentes cumplen debidamente con los fines para los
que han sido desarrollados, no por ello están exentos determinados
inconvenientes. Como se sabe, las instalaciones de producción de
energía eléctrica por aprovechamiento de la radiación solar recibida
por los paneles fotovoltaicos que incorporan, se sitúan en lugares
abiertos, a la intemperie, expuestos por tanto a las inclemencias
del lugar, y sobre todo a los efectos de los fuertes vientos que en
muchas ocasiones barren las zonas geográficas en las que se
encuentran las instalaciones. Estas circunstancias conllevan la
necesidad de estructuras complejas, de diseño complicado, que no
sólo permitan soportar y absorber los esfuerzos derivados de las
distintas situaciones, sino además garantizar el normal el
mantenimiento posicional de los paneles en todas las
situaciones.
Teniendo en cuenta las características y
desventajas que definen y afectan a las instalaciones de producción
de energía eléctrica por aprovechamiento de la radiación solar que
se conocen y utilizan en el estado actual de la técnica, la presente
invención se ha propuesto como objetivo principal el hecho de
realizar un seguidor solar con el que se simplifican notablemente
los requisitos estructurales de la instalación sin perder por ello
eficacia o seguridad, y mediante el que se garantiza a la vez un
seguimiento y posicionamiento adecuados del conjunto de paneles
captadores con respecto a la posición relativa del sol en cada
momento. Este objetivo ha sido plenamente alcanzado mediante el
dispositivo de seguimiento solar que va a ser descrito en lo que
sigue, cuyas características principales están recogidas en la
porción caracterizadora de la reivindicación 1 anexa.
En esencia, el seguidor solar propuesto por la
invención consiste en un seguidor a dos ejes, es decir, un seguidor
animado con movimientos definidos respecto a un eje vertical y un
eje horizontal. El movimiento respecto al eje vertical consiste en
una rotación de la estructura de soporte respecto a dicho eje,
mientras que el movimiento respecto al eje horizontal consiste en
una basculación del bastidor que soporta el conjunto de paneles
respecto a puntos de articulación con la estructura de soporte. La
combinación de ambos movimientos de giro y basculación, entre
limites previamente establecidos, permite que el conjunto de paneles
pueda ser situado con cualquier orientación que garantice un
rendimiento óptimo del conjunto.
De acuerdo con la invención, la estructura de
soporte está montada sobre un riel circunferencial, solidarizado a
su vez con una losa de hormigón adecuada, sobre el que se desplazan
ruedas pertenecientes a dicha estructura de soporte. Por su parte,
el bastidor de sustentación del conjunto de paneles consiste en un
armazón preferentemente en doble "H", sobre el que montan
perfiles de sujeción de los paneles solares dispuestos
transversalmente a la dirección longitudinal de dicho armazón, y de
manera que una de las vigas principales de este último están
vinculadas pivotablemente a los extremos superiores de montantes
respectivos pertenecientes a la propia estructura de soporte. La
inclinación del conjunto de paneles por basculación de éstos
respecto a los puntos de pivotamiento, se logra con la ayuda de
gatos hidráulicos que por los extremos inferiores están
solidarizados, también pivotablemente, con elementos tubulares de la
propia estructura de soporte. El control posicional del conjunto del
seguidor se realiza con la ayuda de programas de software, según es
convencional.
Estas y otras características y ventajas de la
invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la
descripción detallada que sigue de una forma de realización
preferida de la invención, dada únicamente con carácter ilustrativo
y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en
los que:
La Figura 1 muestra una vista esquematizada, en
perspectiva, de un ejemplo de realización del dispositivo seguidor
solar de la presente invención;
La Figura 2 ilustra una vista en alzado frontal
del seguidor solar de la Figura 1, y
La Figura 3 representa una vista en alzado
lateral del seguidor solar de la Figura 1.
Tal y como se ha mencionado en lo que antecede,
la descripción detallada de la forma de realización preferida 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, se
puede ver una representación esquematizada, en perspectiva desde
atrás, de un ejemplo de realización del seguidor solar de la
invención, en el que se aprecia ya la sencillez estructural con la
que ha sido concebido el mismo. De acuerdo con dicha representación,
el seguidor solar construido en base a una estructura de soporte,
sustentada por medio de una base 1 circunferencial que integra un
raíl asimismo circunferencial por su parte superior por que se
desplazan ruedas 2 asociadas a la estructura de soporte del
seguidor, y de las que una de ellas es motriz y el resto son
transportadas. Coincidiendo con un diámetro de la base 1
circunferencial, se ha previsto un elemento 3 rigidizador que
incluye en posición central un acoplamiento 5 tubular dirigido
vertical-
mente.
mente.
La estructura de soporte consta de un cuadro
inferior, señalado en general con la referencia numérica 4, de forma
general cuadrada, compuesto por cuatro perfiles o tubos de los que
dos enfrentados están solidarizados con las ruedas 2 en posiciones
cercanas a sus extremos respectivos, y los otros dos elementos del
cuadro apoyan sobre los dos primeros, y están solidarizados con
éstos mediante soldadura u otra técnica adecuada. También en
coincidencia con una diagonal del cuadro 4 se extiende un elemento
tubular 6 que incluye una pieza 7 de acoplamiento en posición
centrada, complementaria con la pieza 5 de la base 1 circunferencial
con la que se acopla para el movimiento giratorio seguro y guiado de
la estructura de soporte respecto a la citada base 1
circunferencial.
Desde el cuadro 4 inferior de la estructura de
soporte emergen montantes 8, al menos uno a cada lado, dotados de
elementos 9 de refuerzo respectivos, en cuyos extremos superiores se
ha previsto la incorporación de medios de abatimiento o
abisagramiento para un bastidor en doble "H" que sirve de medio
de sustentación para el conjunto de paneles 10 de captación de la
energía solar y transformación de ésta en energía eléctrica. El
bastidor en doble "H" está formado por dos largueros 11
paralelos entre si y separados por una distancia predeterminada, y
dos travesaños 12 que configuran la doble "H". En la
proximidades de uno de los extremos de estos travesaños 12 se
establece la vinculación basculante con los montantes 8 de la
estructura de soporte, mientras que en relación con el otro extremo,
se ha previsto la unión articulada de los vástagos respectivos de al
menos un par de gatos 13 que por los extremos inferiores están
unidos articuladamente con el propio cuadro inferior 4. De ese modo,
con la mayor o menor extensión de los vástagos de ambos gatos 13, se
produce una mayor o menor inclinación del armazón constitutivo del
bastidor de soporte de los paneles 10, y con ello, se regula la
posición de estos últimos respecto a la inclinación del sol en el
horizonte, a efectos de optimizar el ángulo de incidencia de la
radiación sobre los citados paneles.
Según se aprecia, existen primeros elementos de
arriostramiento 14 entre los montantes 8, así como segundos
elementos de arriostramiento entre los gatos 13, todo ello con el
fin de dotar al conjunto de la resistencia estructural necesaria
para su mantenimiento operativo en las mejores condiciones de uso
posibles bajo las distintas circunstancias.
Por otro lado, la sujeción de los paneles 10 se
realiza mediante una pluralidad de perfiles 16, paralelos entre sí,
y separados por una distancia tal que permite el alojamiento de los
bordes de cada fila de paneles 10 entre cada dos perfiles
consecutivos. La disposición de los perfiles 16 es transversal a los
largueros 11 del bastidor en doble "H", con los que están
solidarizados mediante soldadura u otra técnica similar.
Como se ha dicho anteriormente, la regulación de
la inclinación del conjunto de paneles 10 es posible mediante
actuación directa sobre la extensión de los vástagos respectivos de
ambos gatos 13. Para ello, la invención ha previsto la incorporación
de un motorreductor 17 acoplado a uno de ellos. También se prevé la
utilización de un motorreductor (no representado) para el
accionamiento de la rueda 2 motriz que provoca el giro de la
estructura en su conjunto.
Si se atiende ahora a las representaciones que
aparecen en las Figuras 2 y 3 de los dibujos, se aprecian vistas en
alzado frontal y en alzado lateral, respectivamente, del seguidor
solar de la invención en la posición de máxima inclinación. De
acuerdo con un ejemplo de realización preferida del seguidor, la
inclinación de los paneles respecto al plano horizontal puede variar
en una gama de magnitudes de 20º a 70º respecto al plano horizontal,
estando la estructura calculada para oponerse a vientos huracanados
con velocidades limite del orden de hasta 150 km/h.
Por otro lado, en lo que se refiere al control
del seguimiento y monitorización del dispositivo seguidor, la
invención presenta la particularidad adicional de utilizar un
autómata programable, mediante el que se orienta y controla el
seguimiento, y que a la vez proporciona información a distancia que
permite conocer el posicionamiento de cada seguidor instalado. El
programa utilizado permite conocer en todo momento el estado de
funcionamiento del conjunto, e identifica los posibles problemas de
seguimiento que o de accionamiento que puedan presentarse en cada
seguidor del total de la instalación, con lo que se simplifican
notablemente las operaciones de control y mantenimiento de los
seguidores. Para cumplimentar estas funciones, se ha previsto la
incorporación de sensores (no visibles en los dibujos) tanto en los
gatos como en los rodamientos, que controlan el buen funcionamiento
y la coordinación de movimientos de los órganos correspondientes,
enviando la oportuna información al programa incorporado en el
autómata.
Por último, debe mencionarse también que la
invención ha previsto la inclusión de medios de protección en el
programa de control, de modo que cuando inciden sobre el conjunto de
paneles 10 vientos que superan la velocidad limite preestablecida,
el seguidor bascula respecto a sus articulaciones con los montantes
8, hasta una protección de mínima oposición a tales vientos. De
igual modo, cuando se trata de días nublados, se ha previsto la
definición de una posición de niebla, de manera que el autómata
lleva al seguidor hasta la posición de máxima captación en base a la
información recibida, y de manera que en caso de que la intensidad
de la niebla no sea constante, el autómata identifica la frecuencia
y busca la posición de mayor captación impidiendo un movimiento
incontrolado del seguidor.
Como se comprenderá, la descripción del ejemplo
de seguidor que se ha realizado en lo que antecede, está basada en
unos conceptos genéricos que como comprenderán los expertos en la
materia, deberán ser adaptados a cada caso en particular,
dependiendo esencialmente del número de paneles solares 10 que
integre cada seguidor, y por tanto de los diferentes estados
operativos que se prevén para cada instalación concreta.
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 dado que, según se ha
dicho, la descripción que se acaba de realizar corresponde
únicamente con un ejemplo constructivo, se comprenderá que dentro de
su esencialidad podrán introducirse múltiples variaciones y
modificaciones de detalle, asimismo protegidas, que podrán afectar a
características tales como la forma, el tamaño o los materiales de
fabricación del conjunto o de sus partes, al número de paneles, o a
cualesquiera otras que no supongan alteración de la esencialidad de
la invención según se define en las reivindicaciones que
siguen.
siguen.
Claims (5)
1. Seguidor solar a dos ejes, en particular un
seguidor equipado con una multiplicidad de paneles (10) de captación
de la radiación solar para la generación de energía eléctrica,
susceptible de ser posicionado óptimamente para la recepción de la
radiación y equipado con medios automatizados para llevar a cabo la
inclinación y direccionamiento de los citados paneles respecto a la
radiación incidente, que se caracteriza porque comprende una
estructura de soporte y un bastidor superior de sujeción del
conjunto de paneles (10) del seguidor, en el que:
la estructura de soporte es susceptible de giro
respecto a un eje vertical, y está erigida en base a un cuadro (4)
inferior dotado de ruedas (2) en relación con los extremos de dos
laterales opuestos de dicho cuadro (4), de las que una de dichas
ruedas es motriz por incorporación de un motorreductor,
siendo dichas ruedas susceptibles de desplazarse
sobre un raíl circunferencial asociado a una base (1) de igual
configuración, que está a su vez solidarizado con una losa de
hormigón o similar,
contando la citada estructura de soporte con
montantes (8) solidarizados a, y que se elevan desde, el citado
cuadro (4) inferior y que incluyen en relación con sus respectivos
extremos superiores, medios de pivotamiento para su vinculación con
el bastidor superior,
y en el que dicho bastidor superior es
susceptible de posicionamiento con inclinación variable respecto al
plano horizontal, y está formado por un armazón en doble "H",
compuesto por largueros (11) y travesaños (12), con una
multiplicidad de perfiles (16) paralelos y distanciados
sucesivamente entre sí, solidarizados con el armazón de dicho
bastidor superior y extendidos transversalmente respecto a la
dirección longitudinal del armazón en doble "H", estando los
paneles (10) de generación de energía eléctrica soportados por sus
bordes laterales por medio de cada par de perfiles (16)
consecutivos.
2. Seguidor según la reivindicación 1,
caracterizado porque incluye además un par de gatos (13) que
están articulados por sus extremos inferiores con el cuadro (4) en
posiciones opuestas a las de emergencia de los mencionados montantes
(8), y cuyos vástagos están unidos pivotablemente por sus extremos
libres a cada uno de los travesaños (12) del mencionado bastidor
superior, de manera que la mayor o menor extensión de dichos
vástagos provoca el cambio de inclinación del conjunto de paneles
(10) hasta la posición seleccionada,
y porque el accionamiento de los vástagos de
ambos gatos (13) está impulsada por medio de un motorreductor
asociado a uno de ellos.
3. Seguidor según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque la base (1) circunferencial incluye un
acoplamiento (5) tubular situado en la posición central de la
circunferencia y solidarizado con un elemento tubular que se
extiende según un diámetro de dicha circunferencia.
4. Seguidor según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque el cuadro (4) inferior de la estructura
giratoria de soporte incluye un acoplamiento (7) central
solidarizado a un elemento tubular extendido en coincidencia con una
de sus diagonales, y conformado complementariamente con el
acoplamiento de la base (1) circunferencial, al que se adapta como
fijación adicional para el movimiento guiado de la estructura
respecto a la base.
5. Seguidor de acuerdo con las reivindicaciones
1 a 4, caracterizado porque comprende adicionalmente
elementos de refuerzo (9) asociados a los montantes (8) y de
arriostramiento (14, 15) extendidos respectivamente entre los
montantes (8) y los gatos (13).
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2008
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