ES2372189A1

ES2372189A1 - Seguidor solar.

Info

Publication number: ES2372189A1
Application number: ES200931293A
Authority: ES
Inventors: Antonio Vela Vico; Rufino Grea Barreiro
Original assignee: Soluciones Energeticas S A; Soluciones Energeticas Sa
Current assignee: Soluciones Energeticas S A; Soluciones Energeticas Sa
Priority date: 2009-12-29
Filing date: 2009-12-29
Publication date: 2012-01-17

Abstract

Seguidor solar, suspendido por los extremos o por el centro (3) de una horquilla (2) o de un soporte simétrico o asimétrico, en el que gira el panel solar (4), el cual incorpora un contrapeso (7) que se desplaza variando el centro de gravedad del conjunto, para que el panel, o paneles se incline cambiando el ángulo para que el panel, o conjunto de paneles alcance el máximo aprovechamiento de la luz solar. Y, cuando soplen vientos fuertes, obligue a girar o bascular el panel hacia otra posición de equilibrio con el viento y vuelva a reorientarse al ceder la fuerza del viento incluso llegar a la posición horizontal cuando la fuerza del viento es elevada, y así disminuir el empuje y evitar daños.

Description

Seguidor solar.

Objeto de la invención

La invención tiene por objeto en primer lugar conseguir un seguidor de un solo eje, que simplifica la motorización del control de altura, aportando un bajo consumo de energía interna, basado en el desplazamiento motorizado de una masa, que provoca una variación del centro de gravedad del conjunto y en consecuencia el grado de inclinación del panel solar.

Un segundo objetivo de la invención consiste en anular los efectos de los vientos fuertes, muy fuertes, racheados y ráfagas, permitiendo el giro libre del panel, cuando éstos se producen, de manera que presente la menor superficie y disminuyendo, por tanto, la presión ejercida sobre él.

Antecedentes de la invención

Los seguidores de un eje tradicionales, que permiten el movimiento del panel solar, para seguir diariamente la altura que va alcanzando el sol sobre el horizonte, con vistas a conseguir un buen aprovechamiento de la radiación solar, incluyen soluciones mecánicas más o menos complicadas basadas en motores cuya potencia aumenta, en relación directa con el número de paneles a manejar y mecanismos reductores de revoluciones que disminuyen, debido a su consumo eléctrico, el rendimiento de las instalaciones.

Por otro lado, este tipo de instalaciones son sensibles a los vientos fuertes o muy fuertes que se presenten en el lugar, debidos a la formación de tormentas, capaces de generar fuerte ráfagas de duración moderada, o microrráfagas de corta duración pero de muy alta intensidad y debidos también a circunstancias meteorológicas especiales como las caídas bruscas de la presión atmosférica la zona, o en sus proximidades, y otros fenómenos varios, que acaban por producir destrozos en las instalaciones, que implican la generación de incidencias por rotura de engranajes y transmisiones, quema de motores eléctricos y la destrucción total o parcial, de los paneles solares existentes debida a desprendimientos de sus anclajes.

Se ha observado que, no solo las instalaciones situadas a ras del suelo sufren daños debido a estas causas, sino que las farolas, mástiles y postes de publicidad que incorpora paneles solares dotados con este tipo de seguidores de un eje, o fijos de forma permanente, sufren en mayor medida los embates de estos vientos, sin que exista un medio eficaz de impedirlo.

A fin de subsanar esta situación, algunos seguidores permiten disponer el panel en posición horizontal cuando sopla fuerte viento; no obstante, en primer lugar el montaje del panel ha de permitir esta posición cuestión que es totalmente imposible en la mayoría de los dispositivos existentes hoy en día y, en segundo lugar, el desplazamiento del panel hasta dicha posición horizontal debería de efectuarse de forma rápida y, si es posible, favorecida por la acción del propio viento.

Descripción de la invención

Esta invención tiene por objeto en primer lugar conseguir un seguidor de un solo eje, que simplifica la motorización del control de altura, aportando un bajo consumo de energía interna, basado en el desplazamiento motorizado de una masa, que provoca una variación del centro de gravedad del conjunto y en consecuencia el grado de inclinación del panel solar. Un segundo objetivo de la invención consiste en anular los efectos de los vientos fuertes, muy fuertes, racheados y ráfagas, permitiendo el giro libre del panel, cuando éstos se producen, de manera que presente la menor superficie y disminuyendo, por tanto, la presión ejercida sobre él.

Aunque, en lo sucesivo y por motivos de simplificación, nos referiremos a un solo panel instalado en la horquilla en forma de "U", ésta, convenientemente reforzada, puede contener varios paneles.

El conjunto objeto de esta invención consiste en una estructura tubular en forma de horquilla conformada en "U", unida a un soporte, situado en la parte inferior del conjunto, que puede tener forma tubular de sección circular o con cualquier otro tipo de sección que la haga idónea para el anclaje a farolas, mástiles, postes y peanas ancladas al suelo o en azoteas y tejados existentes. Los extremos de esta horquilla definen un eje horizontal, solidario al panel solar, cuyos extremos se sitúan en dicha horquilla, permitiendo el giro del mismo.

Unido al panel, con intermediación de un listón, o directamente situado en el marco, se sitúa un martinete electromecánico, que contiene un pequeño motor eléctrico de bajo consumo que desplaza, extendiendo y retrayendo linealmente, un vástago dotado de un contrapeso calculado para producir una variación de la posición del centro de gravedad del conjunto formado por el panel, martinete electromecánico y listón; de forma que a medida que el centro de gravedad se aleja de eje de giro horizontal del panel, éste se sitúa en una posición más inclinada hacia la horizontal, mientras que si el contrapeso se sitúa próximo al eje de giro del panel, la posición de éste estará próxima a la vertical. El desplazamiento del contrapeso también puede efectuarse a lo largo de una guía o corredera situada en la cara posterior del panel o, como se ha indicado anteriormente alejándolo o acercándolo al plano que define el panel fotovoltaico; en ambos casos lo que se consigue es modificar la posición del centro de gravedad al desplazar este contrapeso y consecuentemente variar el ángulo de inclinación del panel.

Así pues, el funcionamiento del seguidor es el siguiente, dependiendo de las circunstancias ambientales y horarias:

Mediante un sensor triple de luz solar, situado en el conjunto, o bien mediante el sensor de posición del vástago del martinete electromecánico, se envía las señales oportunas a un micro controlador el cual, a su vez, envía corriente al motor situado en el martinete electromecánico con la finalidad de desplazar el contrapeso, de forma que así se varía el centro de gravedad del panel y sus añadidos, produciendo el giro del mismo, en cantidad suficiente, de manera que presente un ángulo respecto al plano horizontal apropiado, para el máximo aprovechamiento de la radiación que incide sobre él, según las horas del día.

Finalizadas las horas de luz solar, en el ocaso, una rutina incorporada al programa que actúa en la memoria del micro controlador, devuelve al panel, siempre mediante la variación del centro de gravedad, al ángulo inicial correspondiente al orto del sol del día siguiente y sitúa a toda la electrónica en un estado de espera, de muy bajo o nulo consumo.

Durante las horas de luz la suma de los consumos del motor del martinete electromecánico y de la electrónica se cifra en unos pocos miliamperios por hora.

Cuando no sopla el viento a lo hace de forma moderada, el panel permanece en su posición correspondiente a la de máxima irradiación solar controlada por el sistema sensor solar-micro controlador-motor del martinete electromecánico, que es su funcionamiento en habitual. Ahora bien, si el viento aumenta su fuerza, el panel empieza a girar hacia su posición horizontal, presentando cada vez, menos superficie eficaz al viento reinante con lo que disminuye la presión que se ejerce sobre él. Con vientos muy fuertes o de vendaval, el panel adquiere una posición horizontal haciendo que la presión del viento sobre el mismo sea la mínima y, por tanto, el momento flector. El conjunto estará dotado de un pequeño anemómetro, acelerómetro o cualquier otro dispositivo susceptible de medir la velocidad o presión del viento, que indique al micro controlador la presencia de vientos fuertes o muy fuertes para que éste se sitúe en modo de espera de consumo muy bajo o nulo, aunque, debido al bajo consumo de la electrónica y del motor del martinete electromecánico, no será necesario en la mayoría de las aplicaciones.

La invención ofrece grandes ventajas con respecto a los seguidores convencionales, que son: bajo consumo propio de energía, sencillez y robustez mecánica; e inmunidad frente a la presión ejercida por vientos fuertes y muy fuertes, por lo que puede ser aplicada en todos aquellos casos de instalaciones situadas a la intemperie, en las que se desee una mayor producción solar respecto a los paneles fijos y en las que vientos moderados, fuertes o muy fuertes presenten un problema sobre las estructuras soportes y cimentaciones como son:

-: Farolas con paneles solares.

-: Postes de carteles anunciadores situados en carreteras, autopistas, autovías y vías rápidas.

-: Generación de energía fotovoltaica en azoteas de edificios y tejados.

-: Estaciones base de telecomunicaciones situadas en lugares poco accesibles sin posibilidades de conexión a la red de distribución eléctrica.

-: Instalaciones de radar civiles y militares, estaciones Tacan, VOR y DME.

-: Torres de vigilancia de incendios forestales.

-: Refugios e instalaciones de alta montaña.

-: Granjas e instalaciones agropecuarias.

-: Sustitución de estructuras metálicas y cerchas ancladas al suelo en huertos solares con paneles solares con girador de un eje.

Descripción de las figuras

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria un juego de dibujos en los que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

- Figura 1: Muestra una vista general de un panel solar, provisto del seguidor de la invención con sus distintos componentes.

- Figura 2, 3 y 4: Muestran distintas posiciones que adopta el panel solar según se mueva el contrapeso que controla su inclinación.

- Figura 5: Muestra una vista estroboscópica, en perfil, del movimiento ocasionado por la acción del desplazamiento de la masa situada en el vástago del martinete electromecánico.

- Figura 6: Es una vista del conjunto conteniendo tres paneles solares (4).

- Figuras 7 y 8 muestran distintas posiciones de un panel solar en el que el contrapeso (7) se desplaza por la corredera (8).

Realización preferente de la invención

El conjunto de la invención está formado por un apoyo (1), que se fija mediante tornillos situados estratégicamente en el perímetro de su superficie, que permiten a todo el sistema ser anclado al extremo superior del báculo de farola o poste fijo ya existente. En este apoyo base (1) se fija una estructura tubular en forma de horquilla (2) conformada en "U" vertical, en cuyos dos extremos superiores se monta mediante dos piezas en forma de "T" (3), que hacen la función de ejes de giro del panel (4) que se apoya en ellas, quedando la masa mayor del mismo por debajo de la línea que constituye su eje de giro, de manera así constituye un par de giro frente a la presión que ejercen los vientos sobre el panel.

El eje de giro del panel queda definido por los dos apoyos laterales, que se unen a través de barra horizontal, situada en la parte posterior del panel, roscada en sus dos extremos y atornillada a la rosca de cada uno de los tornillos que conforman los ejes de giro, confiere, a la horquilla, mayor estabilidad frente a fuerzas que tendiesen a deformarla.

Como se puede apreciar en las figuras, el panel solar (4) queda suspendido por el eje (3) girando libremente, pero con tendencia a adoptar una posición levemente inclinada ya que por la cara posterior y en la zona superior dispone de un contrapeso (7) que en función de su posición más lejos o mas cerca de dicho eje (3) inclinará más o menos el panel (4).

Este contrapeso (7) está montado en el extremo de un vástago móvil (6) por medio de un pequeño motor (5), componiendo en conjunto un martinete electromecánico que se monta en la parte superior-posterior del panel, a fin de que en todo momento éste adopte al menos una leve inclinación hacia atrás según se mira desde la parte útil o frontal, y permite mover el contrapeso (7) de suerte que, cuando el vástago se encuentra en posición replegada, el panel (4) adopta una posición inicial correspondiente a la de máximo aprovechamiento de la luz solar al orto del solsticio de invierno y a medida que se despliega el panel se va inclinando cada vez más hasta poder adoptar una posición horizontal o muy próxima a la horizontal.

En una solución alternativa, mostrada en las figuras 7 y 8, el contrapeso se monta también en la parte superior-posterior del panel, pero en este caso incorporado en el extremo de un vástago en "L" que se desplaza a lo largo de la guía o corredera (8) situada verticalmente por la parte central del panel (4), de forma que cuando el contrapeso se sitúa hacia el eje (3) el panel adopte una posición con una leve inclinación, mientras que si se desplaza hacia el extremo superior la inclinación sería máxima, próxima a la horizontal. En esta solución el eje de giro del panel se situaría más próximo a la zona media del panel que lo que se muestra en las figuras.

Completa el conjunto constituyente de esta invención, un cable flexible de acero trenzado (9) que, unido por un extremo a la base cilíndrica y al centro de la arista inferior del panel, por otro, impide que el panel sobrepase la posición horizontal en su giro, independientemente del sentido del mismo.

Durante el día el panel (4) adopta la posición representada en las figuras 2 o 3, o cualquier otra posición intermedia en la que exista la máxima irradiación solar controlada por un sensor solar asociado a un microcontrolador electrónico y mientras no sople el viento a lo hace de forma moderada. Si el viento aumenta su fuerza, el panel (4) gira hacia su posición horizontal, presentando cada vez menos superficie eficaz al viento reinante con lo que disminuye la presión que se ejerce sobre él. Con vientos muy fuertes o de vendaval, el panel adquiere una posición horizontal representada en la figura 4. El conjunto está dotado de un pequeño anemómetro, acelerómetro o cualquier otro dispositivo susceptible de medir la velocidad o presión del viento, que indique al micro-controlador la presencia de vientos fuertes o muy fuertes.

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la inversión, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar, a los efectos oportunos, que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos, podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindica a continuación.

Claims

1. Seguidor solar, que comprende un apoyo (1), por medio del cual se fija al extremo superior de un poste u otro tipo de estructura base de fijación, en el cual se fija una estructura en forma de horquilla en "U" (2), cuyos extremos superiores definen el eje de giro (3) del panel solar (4), que se sitúa de forma que la masa mayor del mismo queda por debajo del su eje de giro, caracterizado porque unido al panel (4), por su cara posterior y hacia la zona superior se monta un contrapeso (7), que se desplaza mediante un control electrónico, alejando y acercando el centro de gravedad del conjunto al eje de giro horizontal (3) del panel, de forma que éste se sitúa en una posición más o menos inclinada hacia la horizontal en función de la distancia del contrapeso (7) con respecto al eje de giro del panel.

2. Seguidor solar, según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho contrapeso (7) se sitúa en la parte superior-posterior del panel, en un martinete que contiene un pequeño motor eléctrico (5) que desplaza, extendiendo y retrayendo linealmente un vástago (6) en cuyo extremo se monta dicho contrapeso (7), que está calculado para producir una variación de la posición del centro de gravedad del conjunto formado por el panel, martinete desde una posición levemente inclinada hacia atrás hasta la horizontal.

3. Seguidor solar, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contrapeso que propicia la inclinación en mayor o menor medida del panel solar (4) se monta en una guía o corredera (8) situada en la cara posterior del panel y se desplaza por ella con la ayuda de un pequeño motor eléctrico, a fin de modificar la posición del centro de gravedad del conjunto y así variar el ángulo de inclinación del panel.

4. Seguidor solar, según la reivindicación 1, caracterizado porque el control electrónico asociado al mismo prevé el desplazamiento del contrapeso (7) alejándolo del eje de giro (3) para que provoque el basculamiento del panel hacia atrás, a medida que aumenta la fuerza del viento, y este contrapeso está calculado para que en la posición más alejada sea capaz de situar el panel (4) en posición horizontal, minimizando la presión ejercida por el viento sobre el panel en cualquier circunstancia.

5. Seguidor solar, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el extremo inferior del panel (4) está unido mediante un cable de acero (9) a la base (1), delimitando la longitud de este cable la máxima inclinación hacia atrás del panel (4), de forma que no sobrepase la horizontal.