PL247551B1 - Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych - zwłaszcza wielkopowierzchniowych farm fotowoltaicznych z zamocowanymi na nich sterowanymi panelami fotowoltaicznymi, w której dolna część pionowego stupa mocowana jest do podłoża poprzez wbicie w grunt lub jest zamocowana do betonowej bądź żelbetowej stopy fundamentowej. Składa się ona także z poziomego, zewnętrznego profilu (4), zamocowanego na co najmniej dwóch pionowych słupach (2) oraz co najmniej jednej pionowej podporze (5) z przymocowanymi między nimi urządzeniami, równocześnie odwracającymi w kierunku Słońca dowolną liczbę paneli PV (1), zarówno w osi północ-południe, jak i w osi wschód-zachód. Przy czym jedną z osi obrotu paneli PV (1) wyznacza poziomy, zewnętrzny profil (4), do którego za pośrednictwem ramy (13) - są przymocowane panele PV (1), a za ruch paneli PV (1) w innej osi odpowiada poziomy, wewnętrzny profil (9). Opracowana instalacja ma następujące elementy usytuowane w relacji 1:1, to znaczy na podobnych poziomach usytuowane są: pionowy słup (2) pod łożyska (6) oraz pionowa podpora (5) pod motoreduktor (7), które stanowią podstawę konstrukcji. Następnie wyżej, na podobnym poziomie znajdują się: mocujące uchwyty (3) mocujące łożysko (6) oraz mocujące gniazda (8) motoreduktora (7), które są elementami połączenia oraz wyżej na podobnych poziomach usytuowane są: łożyska (6) i motoreduktor (7). Przy czym wówczas, gdy pionową podporę (5) motoreduktora (7) stanowi kratownica - motoreduktor (7) przykręcany jest bezpośrednio do niej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych (photovoltaic - PV), zwłaszcza wielkopowierzchniowych farm fotowoltaicznych.

Obecnie znane i wykorzystywane są różne instalacje mocowania paneli fotowoltaicznych. W znanych rozwiązaniach - sterowanych manualnie lub automatycznie - panele fotowoltaiczne najczęściej są mocowane do powierzchni (np. połaci dachu, czy do terenu) na stałe, tak aby uniemożliwić ruch panelu. W takim przypadku najkorzystniejszy kąt padania promieni słonecznych na powierzchnię panelu, tj. kąt 90° można otrzymać zaledwie przez krótki czas, kiedy słońce jest na tyle wysoko, że ten warunek może być spełniony dla stałej pozycji paneli.

Istnieją także rozwiązania, w których panele fotowoltaiczne zamocowane są w sposób, który umożliwia ich jednoosiowy ruch.

Jednoosiowy tracker przesuwający panele ma jedną oś ruchu, którą zwykle jest oś północ-południe. Te konfiguracje pozwalają panelom ustawiać się w kierunku od wschodu do zachodu, by podążały one za Słońcem od chwili wschodu do zachodu, zwiększając wydajność systemu bez dodawania kolejnych paneli słonecznych, ponieważ zamontowane w ten sposób panele fotowoltaiczne (dzięki ich stałej orientacji w kierunku Słońca przez cały dzień i dzięki temu, że zmiana orientacji wschód-zachód uzależniona jest od wędrówki Słońca po niebie, tak aby ich ekspozycja była zgodna z bieżącą pozycją Słońca) - znacznie zwiększają ilość pozyskanej energii.

Znane jest na przykład rozwiązanie przedstawione w chińskim zgłoszeniu CN113726275A z datą pierwszeństwa 20.08.2O21 r. pt. „Wspornik panelu fotowoltaicznego wygodny do poruszania” („Photovoltaic panel support convenient to move”). Ww. wynalazek ujawnia wspornik panelu fotowoltaicznego, który można poruszać i który zawiera platformę roboczą, ramę nośną, wał obrotowy, panel fotowoltaiczny, korbę ręczną i uniwersalne koła. Rama nośna zawiera lewą ramę nośną i prawą ramę nośną, które są rozmieszczone symetrycznie. Lewa rama nośna zawiera pierwszą podporę i drugą podporę. Górna część pierwszej podpory jest trwale połączona z górną częścią drugiej podpory, a dolna część pierwszej podpory i spód drugiej podpory są trwale połączone z platformą roboczą. Obrotowy wał składa się z lewego wału obrotowego i prawego wału obrotowego. Panel fotowoltaiczny jest umieszczony między lewym wałem obrotowym a prawym wałem obrotowym za pomocą pręta mocującego. Na końcu wału obrotowego oddalonym od panelu fotowoltaicznego umieszczone jest samozabezpieczające koło. Korba ręczna jest rozłącznie połączona z kołem samoblokującym, a koła uniwersalne są umieszczone na dole platformy roboczej i połączone rozłącznie z platformą roboczą. Zgodnie z wynalazkiem realizowana jest funkcja swobodnego przemieszczania wspornika panelu fotowoltaicznego zgodnie z wymaganiami. Obrót panelu odbywa się w jednej osi i wymaga każdorazowo regulacji ręcznej.

Natomiast z chińskiego wzoru użytkowego o numerze CN212034058U (data pierwszeństwa 10.06.2020) znane jest rozwiązanie pt. „Montaż słonecznych paneli fotowoltaicznych wygodny do poruszania” („Solar photovoltaic panel assembly convenient to move’). Wzór użytkowy ujawnia zespół słonecznego panelu fotowoltaicznego wygodny do poruszania. Panel fotowoltaiczny składa się z korpusu panelu fotowoltaicznego, płyty dolnej i płyty stałej. Ruchome konstrukcje są zainstalowane po obu stronach dolnego końca dolnej płyty. Konstrukcja regulująca jest zainstalowana po jednej stronie górnego końca dolnej płyty. Struktura regulacyjna zawiera pierwszy ruchomy pręt, serwomotor, pręt śrubowy, blok napędowy i drugi ruchomy pręt. Korpus panelu fotowoltaicznego jest zainstalowany po jednej stronie płytki mocującej, a konstrukcja łącząca jest zainstalowana pośrodku wewnętrznej części korpusu panelu fotowoltaicznego. Wzór użytkowy opisuje konstrukcję regulującą. Kiedy używany jest korpus panelu fotowoltaicznego - kąt korpusu panelu fotowoltaicznego jest odpowiednio regulowany odpowiednio do położenia Słońca, aby zwiększyć ilość wytwarzanej energii. W odpowiednim momencie włączone zostaje zewnętrzne zasilanie i uruchomia się serwomotor, który napędza śrubę, tak aby blok napędowy na śrubie poruszał się w górę i w dół po powierzchni śruby. Efekt regulacji kąta korpusu panelu fotowoltaicznego uzyskuje się poprzez wzajemną współpracę pierwszego pręta ruchomego i drugiego pręta ruchomego w procesie przemieszczania. Obrót panelu odbywa się w jednej jego osi.

Natomiast z chińskiego wynalazku o numerze CN115313995A (data pierwszeństwa 02.09.2022) znane jest rozwiązanie pt. „Składany panel fotowoltaiczny wygodny do przenoszenia i transportu” („Folding photovoltaic support convenient to move and transport’). Wynalazek opisuje składany panel fotowoltaiczny wygodny do przemieszczania i transportu, który należy do dziedziny wytwarzania energii fotowoltaicznej i zawiera ramę dolną, ramę fotowoltaiczną oraz urządzenie regulacyjne umieszczone na ramie dolnej i służące do umieszczania i rozkładania ramy fotowoltaicznej. Tylna strona ramy dolnej jest połączona z kołami kroczącymi służącymi do przemieszczania ramy dolnej, a rowek w ramie dolnej służy do umieszczenia w niej ramy fotowoltaicznej. Przednia część ramy fotowoltaicznej jest dopasowana do ramy dolnej, a w ramie fotowoltaicznej zamontowany jest panel fotowoltaiczny. Urządzenie regulacyjne składa się z drążka napędowego, płyty nośnej i części transmisyjnej. Drążek napędowy jest połączony obrotowo z ramą dolną. Pierwszy koniec drążka napędowego koniec regulowanego cięgna z silnikiem, drugi koniec drążka napędowego połączony jest z drugim drążkiem napędowym i jest zamocowany w kierunku promieniowym. Tylny koniec płyty nośnej jest dopasowany obrotowo do ramy dolnej. Zgodnie ze składanym wspornikiem fotowoltaicznym wygodnym do przenoszenia i transportu, ramy fotowoltaiczne rzędu wsporników fotowoltaicznych są rozkładane i przechowywane w tym samym czasie.

Także, z chińskiego wynalazku o numerze CN109905072A (data pierwszeństwa 20.03.2019) znane jest rozwiązanie pt. „ Wyposażenie do poręcznego przesuwania fotowoltaiki do wytwarzania energii słonecznej” („Convenient-to-move solar photovoltaic power generation equipment’). Wynalazek ujawnia wygodny w przemieszczaniu fotowoltaiczny sprzęt do wytwarzania energii słonecznej. W skład wyposażenia wchodzi skrzynka. W skrzynce na stałe zamocowane są dwie grupy prowadnic pierwszych i prowadnic drugich. Pierwsza płyta montażowa i druga płyta montażowa są odpowiednio zamontowane pomiędzy dwiema grupami pierwszych prowadnic i drugich prowadnic w sposób przesuwny. Pierwszy korpus płyty fotowoltaicznej i drugi korpus płyty fotowoltaicznej są trwale zamontowane odpowiednio w pierwszej płycie montażowej i drugiej płycie montażowej. Nogi podestu są zamontowane na dwóch krawędziach bocznych, prostopadle do pierwszej płyty montażowej i drugiej płyty montażowej skrzynki za pomocą bloków przyłączeniowych. Każda noga podporowa zawiera pierwszą śrubę, drugą śrubę i trzecią śrubę. Gwintowana tuleja jest połączona między pierwszą śrubą i drugą śrubą, a gwintowana tuleja jest połączona między drugą śrubą i trzecią śrubą. Na dnie skrzyni zamontowane są dwie grupy kół napinających. Płyta dolna jest zamontowana u dołu trzema śrubami. Dwie grupy kwadratowych otworów są uformowane w pozycjach odpowiadających kołom napinającym na płycie dolnej, a cztery grupy prętów stojaka są trwale zamontowane u dołu płyty dolnej.

Znane są także konstrukcje montażu paneli fotowoltaicznych umożliwiające ich dwuosiowy ruch, co oznacza, że panele słoneczne zamontowane mogą obracać się zarówno północ-południe, jak i wschód-zachód, aby podążać za Słońcem przez cały dzień, zwiększając w ten sposób ogólną produkcję energii. Rozwiązanie tego typu pozwala także na lepsze dostosowanie kąta nachylenia panelu w zależności od pór roku (co wiąże się z różną wysokością górowania Słońca).

W znanych instalacjach dwuosiowych - konstrukcja stanowi swego rodzaju maszt (pionowy słup), do którego na szczycie zamocowane są panele fotowoltaiczne.

W tego typu rozwiązaniu - główną oś obrotu stanowi pionowa oś, które odpowiada za śledzenie Słońca od wschodu do zachodu. Natomiast druga oś, którą stanowi ruchome mocowanie do masztu (zwykle przegubowe) paneli fotowoltaicznych - odpowiada za śledzenie kierunku północ-południe.

Zatem w znanych rozwiązaniach dwuosiowych obrót elementów odbywa się na innej zasadzie niż w rozwiązaniu stanowiącym przedmiot niniejszego wynalazku także dla tego, że znane rozwiązania opisanego typu wymagają zachowania znacznej odległości pomiędzy masztami.

Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji, która umożliwi pozyskanie jak największej ilości energii słonecznej (niezależnie od pory roku, pory dnia, ukształtowania terenu, a także niezależnie od panujących warunków atmosferycznych), która samoczynnie ustawiać się będzie w pozycji bezpiecznej, minimalizującej ryzyko uszkodzeń w czasie gwałtownych burz i podmuchów wiatru i równocześnie umożliwiającej zwiększenie ilości wytwarzanej energii elektrycznej w godzinach, kiedy rośnie zapotrzebowanie jej odbiorców.

Istota instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych - zwłaszcza wielkopowierzchniowych farm fotowoltaicznych z zamocowanymi na nich sterowanymi panelami fotowoltaicznymi, w której dolna część pionowego słupa mocowana jest do podłoża poprzez wbicie w grunt lub jest zamocowana do betonowej bądź żelbetowej stopy fundamentowej - polega na tym, że składa się ona z poziomego, zewnętrznego profilu, zamocowanego na co najmniej dwóch pionowych stupach oraz co najmniej jednej pionowej podporze. Pomiędzy nimi przymocowane są urządzenia równocześnie odwracające w kierunku Słońca dowolną liczbę paneli PV zarówno w osi północ-południe, jak i w osi wschód-zachód. Przy czym jedną z osi obrotu paneli PV wyznacza poziomy, zewnętrzny profil, do którego - za pośrednictwem ramy - są przymocowane panele PV. Natomiast za ruch paneli PV w innej osi odpowiada poziomy, wewnętrzny profil.

Korzystnie, opracowana instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych ma pionową podporę, która jest kratownicą, czasem zbudowaną z ceowników, względnie jest ona dwuteownikiem.

Zwykle przekrój poprzeczny pionowych słupów wykorzystywanych w opracowanej instalacji - jest prostokątny, najkorzystniej jest kwadratowy albo jest ceownikiem.

Najczęściej na pionowych słupach instalacji nadążnej stanowiącej przedmiot wynalazku - w ich górnej części - zamontowane są mocujące uchwyty z mocującymi łożyskami, przez które przechodzi poziomy, zewnętrzny profil stanowiący jedno- lub wieloczęściowy element odpowiadający długości całej instalacji. Poziomy, zewnętrzny profil podparty jest także co najmniej jedną pionową podporą, na której zamocowany jest - osadzony w mocującym gnieździe - motoreduktor obracający poziomy, zewnętrzny profil.

W instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych mocujące uchwyty stanowią dwa kątowniki zamocowane po obu stronach pionowego słupa, które podpierają poziomy, zewnętrzny profil, gdyż ich górne, krótsze i odchylone na boki ramiona stanowią płaskie, poziome podparcia poziomego, zewnętrznego profilu. Natomiast w dłuższych, pionowych ich ramionach - które przymocowane są bezpośrednio po obu stronach do pionowego słupa - wykonane są podłużne otwory, przez które przeprowadzane są śruby, bądź nity przytwierdzające mocujący uchwyt do przeciwległych boków górnego odcinka pionowego słupa.

Gniazdo instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych, w którym osadzony jest motoreduktor - stanowią dwa krótkie kątowniki umieszczone po obu stronach pionowej podpory. Ich krótsze ramiona są górnymi, płaskimi podparciami, a w dłuższych, pionowych ramionach, które przymocowane są po obu stronach pionowej podpory wykonane są podłużne, pionowe otwory, przez które przeprowadzane są śruby, bądź nity przytwierdzające {na odpowiedniej wysokości, dostosowanej do wysokości zewnętrznego profilu) i mocujące gniazdo do przeciwległych boków górnego odcinka pionowej podpory.

Następujące elementy opracowanej instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych usytuowane są w relacji 1:1, to znaczy na podobnych poziomach. Są to:

- pionowy słup pod łożyska oraz pionowa podpora pod motoreduktor, które stanowią podstawę konstrukcji.

A następnie wyżej, na podobnym poziomie znajdują się:

- mocujące uchwyty mocujące łożysko oraz mocujące gniazda motoreduktora, które są elementami połączenia.

Wyżej na podobnych poziomach usytuowane są:

- łożyska i motoreduktor.

Przy czym wówczas, gdy pionową podporę motoreduktora stanowi kratownica - motoreduktor przykręcany jest bezpośrednio do niej.

Najczęściej łożyska przykręcone do regulowanych, mocujących uchwytów łożysk poszczególnych pionowych słupów - mogą być tworzywowe, ślizgowe, których czasze poruszają się w zewnętrznej obudowie i przymocowane mogą być za pomocą śrub, względnie są one łożyskami promieniowymi w stojących obudowach.

Korzystnie poziomy, zewnętrzny profil opracowanej, instalacji, przechodzący przez poszczególne łożyska - jest nasunięty na dedykowane do tego wypustki motoreduktora, który odpowiada za jego ruch i umożliwia obrót poziomego, zewnętrznego profilu wokół własnej, wzdłużnej osi poziomej, a w rezultacie wprawia w ruch panele PV.

W opracowanej instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych najczęściej motoreduktor ma usytuowany centralnie, przelotowy otwór, do którego wprowadzony jest i przez który przebiega poziomy, wewnętrzny profil sterowania osią.

Korzystnie, w środku poziomego, zewnętrznego profilu przedmiotowej instalacji umieszczony jest - ustabilizowany za pomocą zespołu ślizgów - poziomy, wewnętrzny profil sterowania osią pracy elementów odpowiadających za koordynację pracy elementów konstrukcji przekierowujących i zwracających panele PV w kierunku zasadniczo poprzecznym do kierunku, w jakim są one nachylane przez poziomy, poprzeczny profil, czyli pod kątem 90° do kierunku nadawanego przez poziomy, poprzeczny profil.

Zwykle poziomy, wewnętrzny profil opracowanej konstrukcji usytuowany jest centralnie w środku poziomego, zewnętrznego profilu, ich osie są współliniowe, przy czym poziomy, wewnętrzny profil jest ustabilizowany za pomocą zespołu ślizgów, tj. łożyskami kulkowymi lub ślizgami z tworzywa lub łożyskami wzdłużnymi, liniowymi.

W przedmiotowej instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych na poziomym, zewnętrznym profilu sterowania jedną z osi - zamocowany jest napęd liniowy kolejnej osi, który połączony jest z regulowanym cięgnem i z przesuwającym się wzdłuż wzdłużnej osi obrotu poziomego, zewnętrznego profilu wzdłużnym profilem poprzez łącznik napędowy przesuwający się w podłużnym wycięciu wykonanym w poziomym, zewnętrznym profilu.

Korzystnie opracowana instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych ma regulowane cięgno, które jest „ śrubą rzymską ”, które jest elementem zewnętrznym zarówno w stosunku do poziomego, zewnętrznego profilu sterowania jedną osią, jak również w stosunku do umieszczonego w nim poziomego, wewnętrznego profilu (sterowania kolejną osią), które to cięgno po obu stronach połączone jest z następującymi elementami:

- jeden koniec regulowanego cięgna połączony jest - za pośrednictwem elementu łączącego albo łącznika napędowego - w sposób rozłączny z poziomym, wewnętrznym profilem poprzez wykonane w poziomym, zewnętrznym profilu podłużne wcięcie, stanowiące dostęp do poziomego, wewnętrznego profilu, przez które zamocowane jest regulowane cięgno,

- drugi koniec regulowanego cięgna połączony jest rozłącznie z ramą oraz jest zabezpieczony zawleczką.

W instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych, według przedmiotowego wynalazku - koniec regulowanego cięgna połączony jest zwykle rozłącznie z ramą i jest on połączony z nią bezpośrednio. A równocześnie, koniec regulowanego cięgna połączony jest z poziomym, wewnętrznym profilem poprzez dodatkowe elementy, czyli regulowane cięgna łączące ramy pod panele PV z poziomym, wewnętrznym profilem, połączone elementami łączącymi albo z łącznikami napędowymi, w zależności od wybranego sposobu mocowania, tj.:

- element łączący jest połączony z regulowanym cięgnem i za jego pośrednictwem z poziomym, wewnętrznym profilem,

- ewentualnie łącznik napędowy cięgna jest połączony bezpośrednio z poziomym, wewnętrznym profilem i napędem, który jest połączony z poziomym, zewnętrznym profilem.

Korzystnie w instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych, według przedmiotowego wynalazku zakres ruchu poziomego, wewnętrznego profilu, który wprowadzony jest w ruch przesuwny przez napęd liniowy za pośrednictwem łącznika napędowego albo elementu łączącego - wprowadza w ruch regulowane cięgno, a zakres tego ruchu jest w każdym przypadku ograniczony podłużnymi wycięciami w poziomym, zewnętrznym profilu.

Zwykle, instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych charakteryzuje się tym, że gdy panele PV znajdują się w neutralnej, bezpiecznej pozycji - są one ustawione równolegle do gruntu, natomiast napęd liniowy oraz regulowane cięgno są wówczas zamocowane do spodniej części poziomego, zewnętrznego profilu, wówczas także podłużne wycięcie w poziomym, zewnętrznym profilu znajduje się w spodniej części danego panelu PV.

Najczęściej w opracowanej instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych znajduje się tyle regulowanych cięgien, ile jest w niej ram, na których są zamontowane panele PV.

Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, korzystnie ma zainstalowany na pionowej podporze sterownik odbierający sygnały wynikające z natężenia światła.

Korzystnie, w instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych, według wynalazku, każda wahadłowo zamocowana rama pod panele PV (która zazwyczaj jest nieprostokątną kratownicą albo belką) w jej centralnej, górnej części ma wzdłużne zagłębienie, które umożliwia nasunięcie ramy na łożyska łączące znajdujące się po obu bokach poziomego, zewnętrznego profilu - opierają się na sworzniu przebiegającym przelotowo i symetrycznie przez poziomy, zewnętrzny profil i wspawanym w poziomy, zewnętrzny profil.

W opracowanej instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, do górnego elementu ramy przymocowane są profile wykonane z aluminium, które umożliwiają stabilne i bezpieczne przymocowanie paneli PV do ram.

W wynalazku zwykle czujnik nasłonecznienia jest przymocowany do profilu, a profil jest przykręcony do ramy, tak więc czujnik nasłonecznienia jest zamocowany nieruchomo do ramy, a jego ruch wynika z ruchu instalacji, przy czym na każdej instalacji musi być zamontowany co najmniej jeden czujnik nasłonecznienia.

Zazwyczaj do pionowego słupa lub pionowej podpory pod motoreduktor zamocowany jest pionowy maszt, na końcu którego zamocowany jest czujnik prędkości wiatru.

Korzystnie w instalacji nadążnej mocowanej do stóp fundamentowych pionowy słup i pionowa podpora mają w swojej dolnej części co najmniej dwa zastrzały montażowe.

W instalacji tej, zazwyczaj dwa sąsiadujące ze sobą poziome, zewnętrzne profile są skręcone ze sobą za pomocą co najmniej dwóch skręcanych klamr.

Opracowana instalacja jest podpięta, nie tylko do zasilania zewnętrznego, ale także ma baterie.

W opisanej instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych, zazwyczaj poziomy, zewnętrzny profil stanowiący oś obrotu paneli PV umożliwia obrót paneli PV ze wschodu na zachód i jest zamontowany na osi północ-południe albo poziomy, zewnętrzny profil wraz z wspawanymi do niego pod kątem prostym sworzniami są odwrócone o 90° - tak, aby poziomy, zewnętrzny profil był zamontowany na osi wschód-zachód, albo pod dowolnym kątem, jeśli teren nie pozwala na zamontowanie instalacji w opisanych osiach.

Przedmiotowy wynalazek składa się zazwyczaj z elementów, z których każdy może zostać zmultiplikowany i powiększy instalację.

Zaletą opracowanej instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych jest to, że - jak wynika z analizy efektów pracy eksperymentalnie zamontowanej instalacji nadążnej - zwiększa ona o ok. około 45% wydajność względem analogicznej, standardowej instalacji stacjonarnej skierowanej na południe.

Opracowane rozwiązanie umożliwia zwiększenie wytwarzania energii elektrycznej w godzinach, kiedy występuje zwiększone zapotrzebowanie na tę energię. Dzięki temu nie przeciąża systemu. Instalacja stanowiąca przedmiot niniejszego wynalazku nie prowadzi do nakładania się dostaw w szczytowych momentach, gdy energia dostarczana jest ze stacjonarnych instalacji fotowoltaicznych.

Ze względu na ograniczoną liczbę możliwości przyłączeniowych do sieci - przedmiotowy wynalazek jest korzystniejszy niż instalacje stacjonarne, ponieważ realnie wyprodukuje więcej energii, niż miała wynosić zakładana zainstalowana moc wykorzystywanych paneli fotowoltaicznych.

Zaletą rozwiązania jest także to, że zmienia ona ekspozycję paneli przemieszczanych w dwóch osiach (w kierunkach wschód-zachód oraz północ-południe), co umożliwia najkorzystniejsze pozyskanie energii słonecznej niezależnie od pory, położenia geograficznego, ukształtowania terenu oraz od warunków atmosferycznych panujących danego dnia. Konstrukcja pozwala również na ruch symultaniczny, inaczej płynny, w tym samym czasie- w obu osiach.

Innymi słowy, opracowany wynalazek umożliwia łatwą zmianę kąta nachylenia paneli i dostosowanie ich nachylenia do zmiennej wysokości górowania Słońca (czyli momentu doby słonecznej) do pozycji, w której Słońce znajduje się na największej wysokości kątowej nad horyzontem. Wynalazek umożliwia uwzględnienie wysokości tej kulminacji wynikającej z pochylenia osi ziemskiej do płaszczyzny jej orbity.

Opracowana instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych jest także bardziej odporna na panujące warunki atmosferyczne (np. siłę wiatru i obfite opady śniegu), ponieważ ustawia się w takim kierunku, aby stawiała jak najmniejszy opór dla wiatru i aby nie gromadził się na niej śnieg, dzięki czemu jej żywotność może być dłuższa niż znanych do tej pory systemów.

Zgłaszany system pozwala na bardziej zwartą zabudowę i większe zagęszczenie paneli fotowoltaicznych na danym obszarze w porównaniu do systemów znanych dotychczas, a równocześnie na zmniejszenie liczby niezbędnych elementów systemu. W rezultacie umożliwia obniżenie jego kosztów, a równocześnie zwiększenie jego efektywności.

Opracowany system umożliwia wykorzystywanie go w farmach agrofotowoltaicznych (w których wypasane są owce i sadzone są rośliny pod rozgrzewającymi się i zabezpieczającymi ziemię przed nadmiernym wysychaniem panelami fotowoltaicznymi).

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunkach, na których:

- Fig. 1 - przedstawia w widoku aksonometrycznym instalację nadążną paneli fotowoltaicznych wyeksponowaną w kierunku Słońca;

- Fig. 2 - przedstawia w widoku aksonometrycznym instalację nadążną paneli fotowoltaicznych w widoku od strony zacienionej ze SZCZEGÓŁAMI, które przedstawiają regulowane cięgno 11 łączące ramę 13 pod panele PV 1 z poziomym, wewnętrznym profilem 9 (sterowania drugą osią) połączone dodatkowo z elementem łączącym 20 albo z łącznikiem napędowym 21, tj. z powiększonym:

SZCZEGÓŁEM A, przedstawiającym element łączący 20 połączony z regulowanym cięgnem 11, które to regulowane cięgno 11 połączone jest z poziomym, wewnętrznym profilem 9 (sterowania drugą osią) poprzez podłużne wycięcie 12 wykonane w poziomym, zewnętrznym profilu 4 albo

SZCZEGÓŁEM B, przedstawiającym łącznik napędowy 21 połączony z regulowanym cięgnem 11, które to regulowane cięgno 11 połączone jest z poziomym, wewnętrznym profilem 9 (sterowania drugą osią) poprzez podłużne wycięcie 12 wykonane w poziomym, zewnętrznym profilu 4;

- Fig. 3 - przedstawia szczegóły instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych wyeksponowanych w kierunku Słońca, z powiększonymi SZCZEGÓŁAMI, które przedstawiają powiększony: PRZEKRÓJ A-A; poprzeczny poprzez poziomy, zewnętrzny profil 4 z pokazanym panelem PV1 i przylegającym do niego czujnikiem nasłonecznienia 17, SZCZEGÓŁEM B, przedstawiającym łożysko łączące 14, sworzeń 15 wspawany w poziomy, zewnętrzny profil 4, na którym osadzone są łożyska łączące 14 oraz SZCZEGÓŁ C, przedstawiający rozmieszczenie poziomego, wewnętrznego profilu 9 i stabilizujących go zespołów ślizgów 24 (stabilizujących ruch posuwisto-zwrotny poziomego, wewnętrznego profilu 9 w profilu poziomym zewnętrznym 4) w poziomym, zewnętrznym profilu 4;

- Fig. 4 - przedstawia instalację nadążną paneli fotowoltaicznych w widoku z boku, z powiększonym SZCZEGÓŁEM A, który przedstawia: poziomy, zewnętrzny profil 4 (sterowania pierwszą osią) z pokazanym połączeniem go z napędem liniowym 10 (drugiej osi) osadzonymi na ramie 13 łożyskami łączącymi 14 oraz z regulowanym cięgnem 11 połączonym z łącznikiem napędowym 21;

- Fig. 5 - przedstawia instalację nadążną paneli fotowoltaicznych w widoku z boku, z powiększonym SZCZEGÓŁEM A, który przedstawia: łożysko 6 (pierwszej osi) z osadzonym w nim poziomym, zewnętrznym profilem 4 (sterowanie pierwszą osią), a w nim poziomym, wewnętrznym profilem 9 (sterowanie drugą osią);

- Fig. 6 - przedstawia pionowy stup 2 (pod łożyska 6 pierwszej osi) z pokazanymi w zbliżeniu mocującymi uchwytami 3 oraz z roboczo rozsuniętym i w połowie uniesionym ku górze łożyskiem 6;

- Fig. 7 - przedstawia motoreduktor 7 i sposób montowania na nim poziomych, zewnętrznych profili 4 oraz ilustruje, w jaki sposób motoreduktor 7 mocowany jest w mocującym gnieździe 8, a następnie jak mocowane jest mocujące gniazdo 8 na pionowej podporze 5 motoreduktora 7 pierwszej osi;

- Fig. 8 - przedstawia mocowanie ramy 13 z poziomym, zewnętrznym profilem 4 za pomocą łożysk łączących 14;

- Fig. 9 - przedstawia ramę 13 w postaci kratownicy, przymocowaną do poziomego, zewnętrznego profilu 4.

Instalacja nadążna paneli PV 1, tj. paneli fotowoltaicznych (photovoltaic) zwłaszcza wielkopowierzchniowych farm fotowoltaicznych, zamontowana jest na co najmniej dwóch pionowych słupach 2 (przedstawionych na przykład na rysunkach: Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3 i Fig. 5), które umożliwiają pracę zamocowanych między nimi urządzeń zarówno w pierwszej osi, jak i w drugiej osi. Najkorzystniejsze usytuowanie konstrukcji względem kierunków świata omówiono w niniejszym przykładzie wykonania opracowanego wynalazku.

W pierwszej osi, tj. osi północ-południe (wspólnej dla wszystkich paneli PV 1) pracujące w tej osi panele PV 1 odwracane są w kierunku Słońca, czyli od wschodu na zachód oraz odwrotnie.

Natomiast drugie osie pracy poszczególnych paneli PV 1 są to osie: wschód-zachód, gdyż każdy z paneli PV 1 jest odpowiednio nachylany nieco bardziej w kierunku północy lub południa, by uwzględnić wysokość położenia Słońca o danej porze roku.

Liczba zastosowanych pionowych słupów 2 jest zależna od rozmiarów instalacji nadążnej, a także od ilości paneli PV 1 umieszczonych w instalacji oraz od ukształtowania terenu, na którym instalacja ta jest umieszczona. Przekrój poprzeczny pionowych słupów 2 jest zwykle prostokątny, najkorzystniej kwadratowy. Pionowy słup 2 może też być ceownikiem lub innym elementem o stabilnej konstrukcji.

Dolna część pionowych słupów 2 mocowana jest do podłoża, np. wbijana jest w grunt, względnie są one mocowane do betonowych bądź żelbetowych stóp fundamentowych. Natomiast w górnej części każdy pionowy słup 2 ma zamontowane mocujące uchwyty 3. Najczęściej każdy z nich stanowią dwa kątowniki zamocowane po obu stronach pionowego słupa 2, które podpierają poziomy, zewnętrzny profil 4 stanowiący jedno- lub wieloczęściowy element odpowiadający długości całej instalacji.

Pionowe słupy 2 mogą zostać zamontowane nie tylko na końcach poziomego, zewnętrznego profilu 4.

Dodatkowo, także na odcinku wzdłuż poziomego, zewnętrznego profilu 4 może on być podpierany przez co najmniej jeden pionowy słup 2.

Poziomy, zewnętrzny profil 4 jest osadzony nie tylko na pionowych słupach 2, ale także na co najmniej jednej pionowej podporze 5, którą korzystnie jest konstrukcja z kratownicy.

W zamocowanych na pionowych słupach 2 mocujących uchwytach 3 (podpierających poziomy, zewnętrzny profil 4) zazwyczaj ich górne, krótsze i odchylone na boki ramiona stanowią płaskie, poziome podparcia poziomego, zewnętrznego profilu 4. Przy czym nie jest on ułożony bezpośrednio na mocujących uchwytach 3, lecz jest on zamocowany w mocujących łożyskach 6 pierwszej osi (umieszczonych na mocujących uchwytach 3 - przykładowe rozmieszczenie tych elementów pokazano na rysunkach - Fig. 5, SZCZEGÓŁ A, Fig. 6, oraz Fig. 3, SZCZEGÓŁ C).

Korzystnie, w mocujących uchwytach 3 (w których krótsze ramiona są górnymi, płaskimi podparciami) w dłuższych, pionowych ich ramionach (które przymocowane są bezpośrednio po obu stronach do pionowego słupa 2) wykonane są podłużne, pionowe otwory. Przez otwory te przeprowadzane są śruby, bądź nity przytwierdzające mocujący uchwyt 3 do przeciwległych boków górnego odcinka pionowego słupa 2 (Fig. 5, SZCZEGÓŁ A oraz Fig. 3, SZCZEGÓŁ C).

Otworom w mocującym uchwycie 3 celowo nadano odpowiedni pionowy i wydłużony kształt, dzięki któremu każdy mocujący uchwyt 3 może być łatwo przesunięty na etapie montażu, aby mógł on zostać zamocowany na właściwej wysokości na pionowym słupie 2, wysokość tę łatwo można zmienić i w rezultacie można bez trudu uzyskać odpowiednią pozycję poziomego, zewnętrznego profilu 4.

Łożyska 6 - zamocowane nad mocującymi uchwytami 3 - odpowiadają za bezpieczny obrót poziomego, zewnętrznego profilu 4 wokół własnej, poziomej osi wzdłużnej, czyli jego pracę w pierwszej osi północ-południe (wspólnej dla wszystkich paneli PV 1). W tej osi odbywa się ich ruch w czasie, gdy panele PV odwracane są w ciągu dnia w kierunku Słońca, czyli od wschodu na zachód, a później z zachodu na wschód.

Dlatego poziomy, zewnętrzny profil 4 stanowiący pierwszą oś obrotu paneli PV 1, jest niemal zawsze (w podstawowym wariancie opracowanego wynalazku) zamontowany na osi północ-południe.

Opisany ruch urządzeń instalacji stanowiącej przedmiot niniejszego wynalazku odbywa się dzięki temu, że na pionowej podporze 5, dodatkowo wspierającej poziomy, zewnętrzny profil 4, zamocowany jest motoreduktor 7 (sterowania pierwszą osią), który precyzyjnie obraca poziomy, zewnętrzny profil 4 (elementy te pokazano na rysunku Fig. 7).

To właśnie w wyniku pracy motoreduktora 7 pozostałe elementy i panele PV 1 odpowiednio odwracane są w kierunku Słońca pracując w pierwszej osi, tj. osi północ-południe.

Motoreduktor 7 osadzony jest w mocującym gnieździe 8, które korzystnie kształtem, funkcją, przeznaczeniem i sposobem zamocowania przypomina mocujący uchwyt 3 (czyli mocujący uchwyt 3 łożyska 6), gdyż mocujące gniazdo 8 stanowią zwykle także dwa krótkie kątowniki umieszczone w tym wypadku po obu stronach pionowej podpory 5. Ich krótsze ramiona zwykle także są górnymi, płaskimi podparciami, a w dłuższych, pionowych ramionach, które przymocowane są po obu stronach pionowej podpory 5 także wykonane są podłużne, pionowe otwory, przez które przeprowadzane są śruby (bądź nity) przytwierdzające i mocujące gniazdo 8 do przeciwległych boków górnego odcinka pionowej podpory 5 (jak pokazano na rysunku Fig. 7).

W tym przypadku także dzięki opisanym, podłużnym, pionowym otworom, poprzez które wprowadzane są elementy blokujące mocujące gniazdo 8 - może ono być zamocowane na odpowiedniej wysokości - tak, aby przymocowany do niego motoreduktor 7 pierwszej osi umieszczony został na odpowiedniej wysokości, dostosowanej do wysokości zewnętrznego profilu 4. Istotne jest bowiem to, aby łożyska 6 (pierwszej osi), które znajdują się na mocującym uchwycie 3 (uchwycie mocującym łożysko pierwszej osi) usytuowane zostały na tym samym poziomie, na którym znajduje się motoreduktor 7 (pierwszej osi) znajdujący się nad mocującymi gniazdami 8 pionowej podpory 5 motoreduktora 7 (pierwszej osi).

Opisane wyżej elementy usytuowane są w relacji 1:1, to znaczy na podobnych poziomach usytuowane są następujące elementy:

- pionowy słup 2 pod łożyska 6 (pierwszej osi) oraz pionowa podpora 5 pod motoreduktor 7 (pierwszej osi) - i elementy te stanowią podstawę konstrukcji.

A następnie wyżej na podobnym poziomie znajdują się:

- mocujące uchwyty 3 - (mocujące łożysko 6 pierwszej osi) oraz mocujące gniazda 8 (motoreduktora 7 pierwszej osi), które są elementami połączenia.

Natomiast wyżej znajdują się:

- łożyska 6 (pierwszej osi) i motoreduktor 7 (pierwszej osi).

Wówczas gdy pionową podporę 5 motoreduktora 7 stanowi kratownica - motoreduktor 7 przykręcany jest bezpośrednio do niej (do pionowej podpory 5).

Łożyska 6 (pokazano je na rysunku Fig. 3, SZCZEGÓŁ C oraz dokładniej na rysunku Fig. 6, SZCZEGÓŁ A) przykręcone do regulowanych, mocujących uchwytów 3, tj. do uchwytów mocujących 3 łożyska 6 poszczególnych pionowych słupów 2 - mogą być na przykład tworzywowe, ślizgowe (których czasze poruszają się w zewnętrznej obudowie) i przymocowane mogą być za pomocą śrub, względnie są one łożyskami promieniowymi w stojących obudowach.

Poziomy, zewnętrzny profil 4 (sterowania pierwszą osią) przechodzący przez poszczególne łożyska 6 (pierwszej osi) jest też nasunięty na dedykowane do tego wypustki motoreduktora 7 (pierwszej osi). Motoreduktor 7 odpowiada za ruch i umożliwia obrót poziomego, zewnętrznego profilu 4 wokół własnej, wzdłużnej osi poziomej, a w rezultacie wprawia w ruch panele PV 1 w pierwszej osi.

Korzystnie napęd z przekładnią, czyli motoreduktor 7 zastosowany jest po to, aby uzyskać większy moment obrotowy i mniejszą prędkość obrotową elementów obracanych i sterowanych w pierwszej osi.

Ruch wejściowy silnika napędzającego motoreduktor 7- jest zamieniany na ruch obrotowy wyjściowy wypustek motoreduktora 7, a dzięki wyjściowemu ruchowi obrotowemu motoreduktora 7 dochodzi do rotacji zgodnej z pierwszą osią obrotu paneli PV 1.

Natomiast w środku poziomego, zewnętrznego profilu 4 ustabilizowany jest poziomy, wewnętrzny profil 9 sterowania drugą osią przebiegającą w kierunku wschód-zachód, tj. osią pracy elementów odpowiadających za koordynację pracy elementów konstrukcji przekierowujących i zwracających panele PV 1 w kierunku północ-południe odpowiednio do położenia Słońca o danej porze roku.

Poziomy, wewnętrzny profil 9 usytuowany jest korzystnie centralnie w środku poziomego, zewnętrznego profilu 4 (sterowania pierwszą osią). Ich osie są współliniowe. Poziomy, wewnętrzny profil 9 może być ustabilizowany poprzez łożyskowanie, np. łożyskami kulkowymi, ale także może być ustabilizowany ślizgami z tworzywa lub łożyskami wzdłużnymi, liniowymi.

Motoreduktor 7 (pierwszej osi) ma usytuowany centralnie, przelotowy otwór, do którego wprowadzony jest i przez który przebiega tylko poziomy, wewnętrzny profil 9 sterowania drugą osią (element ten pokazano na rysunku Fig. 3, SZCZEGÓŁ C, na rysunku Fig. 5, SZCZEGÓŁ A oraz na rysunku Fig. 7), gdyż poziomy, zewnętrzny profil 4 jest nałożony na dedykowane mu i zatrzymujące go wypustki motoreduktora 7.

Poziomy, wewnętrzny profil 9 (sterowanie drugą osią) na rysunkach przedstawiony został jako dłuższy od poziomego, zewnętrznego profilu 4 (rysunek Fig. 1 i Fig. 2), lecz w innym wariancie wykonania będzie on równy z poziomym, zewnętrznym profilem 4.

Zwykle poziomy, wewnętrzny profil 9 jest także (podobnie jak poziomy, zewnętrzny profil 4) połączony z kilku elementów, aby zwiększyć jego długość, z tym, że poziomy, zewnętrzny profil 4 w miejscach, gdzie przylega do motoreduktora 7 jest przedzielony motoreduktorem 7 i nasunięty na jego wypusty, natomiast poziomy, wewnętrzny profil 9 przeprowadzony jest przez centralną część motoreduktora 7.

Na poziomym, zewnętrznym profilu 4 (sterowania pierwszą osią) zamocowany jest napęd liniowy 10 drugiej osi, który połączony jest z regulowanym cięgnem 11. Poziomy, wewnętrzny profil 9 jest zamocowany w taki sposób, że może on jedynie przesuwać się wzdłuż wzdłużnej osi obrotu poziomego, zewnętrznego profilu 4.

Tak więc, poziomy, wewnętrzny profil 9 jest wprowadzony w ruch przesuwny przez napęd liniowy 10.

Kolejnym koniecznym elementem zapewniającym działanie opracowanej instalacji nadążnej paneli fotowoltaicznych jest regulowane cięgno 11, której jest elementem zewnętrznym zarówno w stosunku do poziomego, zewnętrznego profilu 4 (sterowania pierwszą osią), jak również w stosunku do umieszczonego w nim poziomego, wewnętrznego profilu 9 (sterowania drugą osią).

Dlatego, aby regulowane cięgno 11 mogło być połączone z wewnętrznym profilem 9 - w poziomym, zewnętrznym profilu 4 wykonane jest podłużne wcięcie 12, stanowiące dostęp do poziomego, wewnętrznego profilu 9, przez które zamocowane jest regulowane cięgno 11, które po obu stronach połączone jest z następującymi elementami:

- jeden koniec regulowanego cięgna 11 połączony jest w sposób rozłączny z poziomym, wewnętrznym profilem 9 (sterowania drugą osią),

- drugi koniec regulowanego cięgna 11 połączony jest rozłącznie z ramą 13 (koniec ten jest zabezpieczony zawleczką).

Opisany koniec regulowanego cięgna 11 połączony rozłącznie z ramą 13 został połączony z nią bezpośrednio.

Natomiast poziomy, wewnętrzny profil 9, który wprowadzony jest w ruch przesuwny przez napęd liniowy 10 (drugiej osi) za pośrednictwem opisanego niżej łącznika - wprowadza w ruch regulowane cięgno 11. Zakres tego ruchu jest w każdym przypadku ograniczony podłużnymi wycięciami 12 w poziomym, zewnętrznym profilu 4, ponieważ podłużne wycięcie wyznacza ruch regulowanego cięgna 11, ogranicza kąt obrotu ramy 13 i umożliwia określony obrót paneli PV 1 w poprzek osi poziomego, zewnętrznego profilu 4 (sterowania pierwszą osią).

Poziomy, wewnętrzny profil 9 porusza ramami 13, na których mocowane są panele PV 1 (jak pokazano na rysunkach Fig. 3 i Fig. 4).

Ramy 13 umożliwiają zamocowanie większej ilości paneli PV 1 do instalacji nadążnej stanowiącej przedmiot wynalazku.

W wyniku współdziałania opisanych elementów, po pociągnięciu regulowanych cięgien 11 wychylają one ramy 13 powodując ruch paneli PV 1 w drugiej osi, odchylając tak, by uwzględnić wysokość górowania Słońca o danej porze roku.

Ruch wahadłowy ram 13 i ich odpowiednie nachylenie (uwzględniające wysokość Słońca) umożliwia przymocowanie ram 13 do poziomego, zewnętrznego profilu 4 za pomocą łożysk łączących 14 posadowionych na sworzniach 15, wspawanych w ramy 13, które to stanowią oś obrotu ram 13.

Panele PV 1 są odpowiednio zwracane w kierunku Słońca i w neutralnej, bezpiecznej pozycji są one ustawione równolegle do gruntu. Natomiast ich napęd liniowy 10 (drugiej osi) oraz regulowane cięgno 11 korzystnie są wówczas zamocowane do spodniej części poziomego, zewnętrznego profilu 4 (gdy instalacja znajduje się w neutralnym ustawieniu, gdy panele PV 1 są ułożone równolegle do podłoża). Korzystnie także podłużne wycięcie 12 w poziomym, zewnętrznym profilu 4 wykonane jest w takim miejscu, że znajduje się ono wówczas także w spodniej części danego panelu PV 1.

Regulowanych cięgien 11 jest tyle, ile jest ram 13, na których są zamontowane panele PV 1. Jest tak, ponieważ są one konieczne, aby system sterowany przez automatyczny sterownik mógł zmienić położenie wszystkich paneli PV 1.

W chwili zmiany położenia paneli PV 1 napęd liniowy 10 (drugiej osi) - za pośrednictwem poziomego, wewnętrznego profilu 9 - musi pociągnąć wszystkie regulowane cięgna 11. Przy tym dzięki temu, że każde z regulowanych cięgien 11 stanowi tzw. „śrubę rzymską” - długość cięgien 11 może zostać odpowiednio dostosowana i wyregulowana w trakcie tworzenia instalacji.

Tak więc, napęd liniowy 10 (drugiej osi) powoduje przesuwanie się poziomego, wewnętrznego profilu 9 (sterowania drugą osią) wzdłuż poziomego, zewnętrznego profilu 4 (sterowania pierwszą osią), a tym samym powoduje odchylanie się na boki ram 13 pod kątem odpowiednim, zaplanowanym i wyznaczonym przez sterownik najkorzystniej zamocowany na pionowej podporze 5 (który dostał sygnał wynikający z natężenia światła i odczytanych wartości na poszczególnych kierunkach).

Każda rama 13 (pod panele PV 1) może stanowić kratownicę albo wzdłużną belkę. Niezależnie jednak od konstrukcji ramy 13, korzystnie w jej centralnej, górnej części znajduje się wzdłużne zagłębienie (rysunek - Fig. 8), które umożliwia wsunięcie ramy 13 pod łożyska łączące 14 poziomego, zewnętrznego profilu 4 lub nasunięcie ramy 13 na łożyska łączące 14, które nałożone są na sworznie 15, które połączone są rozłącznie po obu stronach poziomego, zewnętrznego profilu 4.

Wahadłowo zamocowane ramy 13 i łożyska łączące 14 (które znajdują się po obu bokach poziomego, zewnętrznego profilu 4) opierają się na opisanym wyżej, przebiegającym przelotowe i symetrycznie, przez poziomy, zewnętrzny profil 4 (i wspawanym w poziomy, zewnętrzny profil 4) - sworzniu 15, który łączy ze sobą łożyska łączące 14 znajdujące się po dwóch bokach poziomego, zewnętrznego profilu 4, dzięki czemu oś obrotu ram 13 (którą stanowi sworzeń 15) - jest łożyskowana i pracuje z mniejszymi oporami wewnętrznymi (Fig. 3, SZCZEGÓŁ B oraz rysunek - Fig. 8).

Do górnego elementu ramy 13 przymocowane są profile 16, korzystnie wykonane z aluminium, które umożliwiają stabilne i bezpieczne przymocowanie paneli PV 1 do ram 13.

Czujnik nasłonecznienia 17 jest przymocowany do profilu 16, a ten ostatni jest przykręcony do ramy 13. Czujnik nasłonecznienia 17 jest więc zamocowany nieruchomo do ramy 13, jego ruch wynika z ruchu instalacji - ruchu ramy. Na każdej instalacji musi być zamontowany co najmniej jeden taki czujnik nasłonecznienia 17.

Do pionowego stupa 2 lub pionowej podpory 5 (pod motoreduktor 7 pierwszej osi) zamocowany jest także pionowy, maszt 18, na końcu którego zamocowany jest czujnik 23 prędkości wiatru. W momencie gdy prędkość wiatru przekracza określoną dopuszczalną bezpieczną prędkość - system „ kładzie panele PV 1 ” w pozycji poziomej, czyli zwykle równolegle do podłoża.

Ruch paneli PV 1 zarówno na osi wschód-zachód, jak i północ południe jest sterowany zewnętrznie, automatycznie na podstawie odczytów z sensorów, w tym czujnika nasłonecznienia 17.

Jeśli instalacja nadążna mocowana jest do stóp fundamentowych, to zarówno pionowy słup 2 (pod łożyska 6 pierwszej osi), jak i pionowa podpora 5 (pod motoreduktor 7 pierwszej osi) mają w swojej, dolnej części co najmniej dwa zastrzały montażowe 19.

Regulowane cięgna 11 łączące ramy 13 pod panele PV 1 z poziomym, wewnętrznym profilem 9 (sterowania drugą osią) połączone są elementami łączącymi 20 albo z łącznikami napędowymi 21, w zależności od wybranego sposobu mocowania, tj.:

element łączący 20 jest połączony z regulowanym cięgnem 11 i za jego pośrednictwem z poziomym, wewnętrznym profilem 9 (rysunek fig. 2 SZCZEGÓŁ A), ewentualnie łącznik napędowy 21 cięgna 11 jest połączony bezpośrednio z poziomym, wewnętrznym profilem 9 i napędem 10 drugiej osi (Fig. 2, SZCZEGÓŁ B), który jest połączony z poziomym, zewnętrznym profilem 4 (sterowania pierwszą osią).

Instalacja nadążna jest zbudowana z elementów, które można powielać i przez to wydłużać je, dostosowując parametry instalacji do założeń i do charakterystyk terenu, w którym jest montowana. Tak więc, aby poziomy, zewnętrzny profil 4 (sterowania pierwszą osią) miał odpowiednią długość niezależnie od ograniczeń, jakie stwarzają standardowe długości elementów hutniczych - możliwe jest ich połączenie, np. dwa poziome, zewnętrzne profile 4 są ze sobą zestawiane czołami, obejmowane dwoma skręcanymi klamrami 22 i skręcane.

Instalacja jest podpięta do zasilania zewnętrznego, ale także ma baterie umożliwiające awaryjny pobór energii w przypadku braku zasilania zewnętrznego. Awaryjny pobór energii z baterii umożliwia automatyczne ułożenie paneli PV 1 w pozycji bezpiecznej - równolegle do podłoża.

Dodatkowo czujnik 23 (prędkości wiatru) zamontowany na pionowym maszcie 18 zabezpiecza instalację. Jego zadanie polega na tym, że wówczas, gdy wiatr wieje z prędkością większą lub równą zadanej, bezpiecznej prędkości dla instalacji - sterownik instalacji ma położyć instalację w pozycji bezpiecznej, czyli położyć ma panele PV 1 równolegle do podłoża/gruntu.

System wyposażony jest także w zespół ślizgów 24 stabilizujących ruch posuwisto-zwrotny poziomego, wewnętrznego profilu 9 w poziomym, zewnętrznym profilu 4.

Poziomy, wewnętrzny profil 9 (sterowanie drugą osią) wraz z regulowanym cięgnem 11, elementem łączącym 20 lub łącznikiem napędowym 21, ramą 13 oraz łożyskami łączącymi 14 - stanowi łańcuch kinematyczny drugiej osi obrotu paneli PV 1. Korzystnie, poziomy, wewnętrzny profil 9, który jest elementem sprawczym - pozwala na obrót paneli PV 1 z północy na południe poprzez ruch posuwisty, który odbywa się na osi północ-południe.

Natomiast poziomy, zewnętrzny profil 4 stanowiący pierwszą oś obrotu paneli PV 1, zwykle umożliwia obrót paneli PV 1 ze wschodu na zachód i jest zamontowany na osi północ-południe.

Przy czym w innym wariancie wykonania opisane elementy bazowe (poziomy, zewnętrzny profil 4 wraz z wspawanymi do niego pod kątem prostym sworzniami 15) mogą zostać odwrócone o 90° - tak, aby poziomy, zewnętrzny profil 4 (sterowania pierwszą osią) był zamontowany na osi wschód-zachód, albo pod dowolnym kątem, jeśli teren nie pozwala na zamontowanie instalacji w opisanych osiach.

Claims (28)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych - zwłaszcza wielkopowierzchniowych farm fotowoltaicznych z zamocowanymi na nich sterowanymi panelami fotowoltaicznymi, w której dolna część pionowego słupa mocowana jest do podłoża poprzez wbicie w grunt lub jest zamocowana do betonowej bądź żelbetowej stopy fundamentowej, znamienna tym, że składa się z poziomego, zewnętrznego profilu (4), zamocowanego na co najmniej dwóch pionowych słupach (2) oraz co najmniej jednej pionowej podporze (5) z przymocowanymi między nimi urządzeniami równocześnie odwracającymi w kierunku Słońca dowolną liczbę paneli PV (1) zarówno w osi północ-południe, jak i w osi wschód-zachód, przy czym jedną z osi obrotu paneli PV (1) wyznacza poziomy, zewnętrzny profil (4), do którego - za pośrednictwem ramy (13) są przymocowane panele PV (1), a za ruch paneli PV (1) w innej osi odpowiada poziomy, wewnętrzny profil (9).
2. 2. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według zastrz. 1, znamienna tym, że pionowa podpora (5) jest kratownicą, czasem zbudowaną z ceowników albo z dwuteownika.
3. 3. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że przekrój poprzeczny pionowych słupów (2) jest prostokątny, najkorzystniej jest kwadratowy albo jest ceownikiem.
4. 4. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienna tym, że na pionowych słupach (2), w ich górnej części zamontowane są mocujące uchwyty (3) z mocującymi łożyskami (6), przez które przechodzi poziomy, zewnętrzny profil (4) stanowiący jedno- lub wieloczęściowy element odpowiadający długości całej instalacji, który to poziomy, zewnętrzny profil (4) podparty jest także co najmniej jedną pionową podporą (5), na której zamocowany jest - osadzony w mocującym gnieździe (8) - motoreduktor (7) obracający poziomy, zewnętrzny profil (4).
5. 5. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienna tym, że mocujące uchwyty (3) stanowią dwa kątowniki zamocowane po obu stronach pionowego słupa (2), które podpierają poziomy, zewnętrzny profil (4), gdyż ich górne, krótsze i odchylone na boki ramiona stanowią płaskie, poziome podparcia poziomego, zewnętrznego profilu (4), a w dłuższych, pionowych ich ramionach, które przymocowane są bezpośrednio po obu stronach do pionowego słupa (2), wykonane są podłużne otwory, przez które przeprowadzane są śruby, bądź nity przytwierdzające mocujący uchwyt (3) do przeciwległych boków górnego odcinka pionowego słupa (2).
6. 6. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 5, znamienna tym, że gniazdo (8), w którym osadzony jest motoreduktor (7) stanowią dwa krótkie kątowniki umieszczone po obu stronach pionowej podpory (5), ich krótsze ramiona są górnymi, płaskimi podparciami, a w dłuższych, pionowych ramionach, które przymocowane są po obu stronach pionowej podpory (5) wykonane są podłużne, pionowe otwory, przez które przeprowadzane są śruby, bądź nity przytwierdzające - na odpowiedniej wysokości, dostosowanej do wysokości zewnętrznego profilu (4) - i mocujące gniazdo (8) do przeciwległych boków górnego odcinka pionowej podpory (5).
7. 7. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 6, znamienna tym, że następujące elementy usytuowane są w relacji 1:1, to znaczy na podobnych poziomach usytuowane są:

   - pionowy słup (2) pod łożyska (6) oraz pionowa podpora (5) pod motoreduktor (7), które stanowią podstawę konstrukcji, a następnie wyżej, na podobnym poziomie znajdują się:

   - mocujące uchwyty (3) mocujące łożysko (6) oraz mocujące gniazda (8) motoreduktora (7), które są elementami połączenia oraz wyżej na podobnych poziomach usytuowane są:

   - łożyska (6) i motoreduktor (7), przy czym wówczas, gdy pionową podporę (5) motoreduktora (7) stanowi kratownica - motoreduktor (7) przykręcany jest bezpośrednio do niej.
8. 8. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 7, znamienna tym, że łożyska (6) przykręcone do regulowanych, mocujących uchwytów (3) łożysk (6) poszczególnych pionowych słupów (2) - mogą być tworzywowe, ślizgowe, których czasze poruszają się w zewnętrznej obudowie i przymocowane mogą być za pomocą śrub, względnie są one łożyskami promieniowymi w stojących obudowach.
9. 9. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 8, znamienna tym, że poziomy, zewnętrzny profil (4) przechodzący przez poszczególne łożyska (6) jest nasunięty na dedykowane do tego wypustki motoreduktora (7), który odpowiada za jego ruch i umożliwia obrót poziomego, zewnętrznego profilu (4) wokół własnej, wzdłużnej osi poziomej, a w rezultacie wprawia w ruch panele PV (1).
10. 10. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 9, znamienna tym, że motoreduktor (7) ma usytuowany centralnie, przelotowy otwór, do którego wprowadzony jest i przez który przebiega poziomy, wewnętrzny profil (9) sterowania osią.
11. 11. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 10, znamienna tym, że w środku poziomego, zewnętrznego profilu (4) umieszczony jest ustabilizowany za pomocą zespołu ślizgów (24) poziomy, wewnętrzny profil (9) sterowania osią pracy elementów odpowiadających za koordynację pracy elementów konstrukcji przekierowujących i zwracających panele PV (1) w kierunku zasadniczo poprzecznym do kierunku, w jakim są one nachylane przez poziomy, poprzeczny profil (4), czyli pod kątem 90° do kierunku nadawanego przez poziomy, poprzeczny profil (4).
12. 12. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego i zastrz. od 1 do 11, znamienna tym, że poziomy, wewnętrzny profil (9) usytuowany jest centralnie w środku poziomego, zewnętrznego profilu (4), ich osie są współliniowe, przy czym poziomy, wewnętrzny profil (9) jest ustabilizowany za pomocą zespołu ślizgów (24), tj. łożyskami kulkowymi lub ślizgami z tworzywa lub łożyskami wzdłużnymi, liniowymi.
13. 13. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 12, znamienna tym, że na poziomym, zewnętrznym profilu (4) sterowania jedną z osi zamocowany jest napęd liniowy (10) kolejnej osi, który połączony jest z regulowanym cięgnem (11) i z przesuwającym się wzdłuż wzdłużnej osi obrotu poziomego, zewnętrznego profilu (4) wzdłużnym profilem (9) poprzez łącznik napędowy (21) przesuwający się w podłużnym wycięciu (12) wykonanym w poziomym, zewnętrznym profilu (4).
14. 14. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 13, znamienna tym, że regulowane cięgno (11), które jest „ śrubą rzymską ”, które jest elementem zewnętrznym zarówno w stosunku do poziomego, zewnętrznego profilu (4) sterowania jedną osią, jak również w stosunku do umieszczonego w nim poziomego, wewnętrznego profilu (9) sterowania kolejną osią, które to cięgno (11) po obu stronach połączone jest z następującymi elementami:

    - jeden koniec regulowanego cięgna (11) połączony jest - za pośrednictwem elementu łączącego (20) albo łącznika napędowego (21) - w sposób rozłączny z poziomym, wewnętrznym profilem (9) poprzez wykonane w poziomym, zewnętrznym profilu (4) podłużne wcięcie (12), stanowiące dostęp do poziomego, wewnętrznego profilu (9), przez które zamocowane jest regulowane cięgno (11),

    - drugi koniec regulowanego cięgna (11) połączony jest rozłącznie z ramą (13) oraz jest zabezpieczony zawleczką.
15. 15. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według zastrz. 14, znamienna tym, że koniec regulowanego cięgna (11) połączony jest rozłącznie z ramą (13) i jest on połączony z nią bezpośrednio, a równocześnie koniec regulowanego cięgna (11) połączony jest z poziomym, wewnętrznym profilem (9) poprzez dodatkowe elementy, czyli regulowane cięgna (11) łączące ramy (13) pod panele PV (1) z poziomym, wewnętrznym profilem (9), połączone elementami łączącymi (20) albo z łącznikami napędowymi (21), w zależności od wybranego sposobu mocowania, tj,:

    - element łączący (20) jest połączony z regulowanym cięgnem (11) i za jego pośrednictwem z poziomym, wewnętrznym profilem (9),

    - ewentualnie łącznik napędowy (21) cięgna (11) jest połączony bezpośrednio z poziomym, wewnętrznym profilem (9) i napędem (10), który jest połączony z poziomym, zewnętrznym profilem (4).
16. 16. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 15, znamienna tym, że zakres ruchu poziomego, wewnętrznego profilu (9), który wprowadzony jest w ruch przesuwny przez napęd liniowy (10) za pośrednictwem łącznika napędowego (21) albo elementu łączącego (20) - wprowadza w ruch regulowane cięgno (11), a zakres tego ruchu jest w każdym przypadku ograniczony podłużnymi wycięciami (12) w poziomym, zewnętrznym profilu (4).
17. 17. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 16, znamienna tym, że gdy panele PV (1) znajdują się w neutralnej, bezpiecznej pozycji - są one ustawione równolegle do gruntu, natomiast napęd liniowy (10) oraz regulowane cięgno (11) są zamocowane do spodniej części poziomego, zewnętrznego profilu (4), wówczas także podłużne wycięcie (12) w poziomym, zewnętrznym profilu (4) znajduje się w spodniej części danego panelu pV (1).
18. 18. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 17, znamienna tym, że znajduje się w niej tyle regulowanych cięgien (11), ile jest w niej ram (13), na których są zamontowane panele PV (1).
19. 19. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 18, znamienna tym, że ma zainstalowany na pionowej podporze (5) sterownik odbierający sygnały wynikające z natężenia światła.
20. 20. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 19, znamienna tym, że każda wahadłowo zamocowana rama (13) pod panele PV (1), która zazwyczaj jest nieprostokątną kratownicą albo belką w jej centralnej, górnej części ma wzdłużne zagłębienie, które umożliwia nasunięcie ramy (13) na łożyska łączące (14) znajdujące się po obu bokach poziomego, zewnętrznego profilu (4) opierają się na przebiegającym przelotowo i symetrycznie przez poziomy, zewnętrzny profil (4) i wspawanym w poziomy, zewnętrzny profil (4) sworzniu (15).
21. 21. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 20, znamienna tym, że do górnego elementu ramy (13) przymocowane są profile (16), wykonane z aluminium, które umożliwiają stabilne i bezpieczne przymocowanie paneli PV (1) do ram (13).
22. 22. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, jednego z zastrz. od 1 do 21, znamienna tym, że czujnik nasłonecznienia (17) jest przymocowany do profilu (16), a profil (16) jest przykręcony do ramy (13), tak więc czujnik nasłonecznienia (17) jest zamocowany nieruchomo do ramy (13), jego ruch wynika z ruchu instalacji, przy czym na każdej instalacji musi być zamontowany co najmniej jeden czujnik nasłonecznienia (17).
23. 23. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 22, znamienna tym, że do pionowego słupa (2) lub pionowej podpory (5) pod motoreduktor (7) zamocowany jest pionowy maszt (18), na końcu którego zamocowany jest czujnik (23) prędkości wiatru,
24. 24. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 23, znamienna tym, że w instalacji nadążnej mocowanej do stóp fundamentowych pionowy słup (2) i pionowa podpora (5) mają w swojej dolnej części co najmniej dwa zastrzały montażowe (19).
25. 25. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 24, znamienna tym, że dwa sąsiadujące ze sobą poziome, zewnętrzne profile (4) są skręcone ze sobą za pomocą co najmniej dwóch skręcanych klamr (22).
26. 26. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 25, znamienna tym, że jest ona podpięta do zasilania zewnętrznego, ale także ma baterie.
27. 27. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 26, znamienna tym, że poziomy, zewnętrzny profil (4) stanowiący oś obrotu paneli PV (1) umożliwia obrót paneli PV (1) ze wschodu na zachód i jest zamontowany na osi północ-południe albo poziomy, zewnętrzny profil (4) wraz z wspawanymi do niego pod kątem prostym sworzniami (15) są odwrócone o 90° - tak, aby poziomy, zewnętrzny profil (4) był zamontowany na osi wschód-zachód, albo pod dowolnym kątem, jeśli teren nie pozwala na zamontowanie instalacji w opisanych osiach.
28. 28. Instalacja nadążna paneli fotowoltaicznych, według jednego z zastrz. od 1 do 27, znamienna tym, że składa się z elementów, z których każdy może zostać zmultiplikowany i powiększy instalację.