BR102018016792A2

BR102018016792A2 - TWO DEGREE FREEDOM SOLAR FOLLOWERS

Info

Publication number: BR102018016792A2
Application number: BR102018016792-8A
Authority: BR
Inventors: Sandro Lino Moreira De Queiroga; José Fábio De Lima Nascimento
Original assignee: Instituto Federal De Educação Ciência E Tecnologia Do Amazonas
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-03-10

Abstract

seguidor solar do tipo giroscópio com dois graus de liberdade. a invenção refere-se a um seguidor solar para painéis fotovoltaicos com dois graus de liberdade e que acompanha o movimento solar de leste a oeste e de norte a sul. o seguidor solar possui uma base em perfil estrutural (1) onde são montados os mancais de rolamento (2) que servem de guia para os eixos (3) que são fixados ao quadro externo (4), o acionador elétrico (5) que pode ser um servo-motor, motor de passo ou motorredutor está montado sobre a base (1) e acoplado ao eixo (3), quando o acionador (5) funciona gira o eixo (3) e o quadro externo (4) realizando movimento de leste a oeste. fixados ao quadro externo (4) há um suporte (6) e montado sobre este está o outro acionador (7), o acionador (7) é acoplado ao eixo (8). o quadro interno (9) está montado de um lado ao acionador (7) e do outro ao mancal de rolamento (10), quando o acionador (7) funciona faz girar o quadro interno (9) em movimentos de norte a sul. o painel fotovoltaico (11) é montado no quadro interno (9). os encolder angulares (12) tem função de garantir o posicionamento do quadro interno (9) e externo (4).gyro solar tracker with two degrees of freedom. the invention relates to a solar tracker for photovoltaic panels with two degrees of freedom and which follows the solar movement from east to west and from north to south. the solar tracker has a structural profile base (1) where the bearing bearings (2) are mounted, which serve as a guide for the shafts (3) that are fixed to the external frame (4), the electric drive (5) that can be a servo motor, stepper motor or gearmotor is mounted on the base (1) and coupled to the shaft (3), when the actuator (5) works it turns the shaft (3) and the external frame (4) making movement of east to west. attached to the external frame (4) there is a support (6) and mounted on this is the other driver (7), the driver (7) is coupled to the shaft (8). the inner frame (9) is mounted on one side to the driver (7) and on the other to the roller bearing (10), when the driver (7) works it rotates the inner frame (9) in movements from north to south. the photovoltaic panel (11) is mounted on the internal frame (9). the angle collectors (12) have the function of ensuring the positioning of the internal (9) and external (4) frames.

Description

SEGUIDOR SOLAR DO TIPO GIROSCÓPIO COM DOIS GRAUS DE LIBERDADETWO DEGREE FREEDOM SOLAR FOLLOWERS

[001] A presente invenção refere-se à utilização do princípio de um giroscópio para utilização em um seguidor solar de dois graus de liberdade, e compreende de um dispositivo eletromecânico com dois acionadores elétricos que podem ser: Servo-motor, motor de passo, ou motorredutor que fazem girar duas estruturas onde é instalado o painel fotovoltaico. Este dispositivo permite acompanhar o movimento solar de Leste a Oeste e inclinações de Norte a Sul, ou seja, dois graus de liberdade. Para uma melhor eficiência energética do sistema, a alimentação elétrica dos motores pode ser realizada pela energia gerada pelo painel fotovoltaico. Sistemas fotovoltaicos dotados de seguidores solares de um grau de liberdade geram de 25 a 30% mais energia comparados aos sistemas fixos, com esta invenção que permite o movimento do painel fotovoltaico de leste a oeste e de norte a sul é possível aumentar esta geração energia.[001] The present invention relates to the use of the principle of a gyroscope for use on a solar tracker with two degrees of freedom, and comprises an electromechanical device with two electric actuators that can be: Servo-motor, stepper motor, or gearmotor that rotate two structures where the photovoltaic panel is installed. This device allows to follow the solar movement from East to West and slopes from North to South, that is, two degrees of freedom. For a better energy efficiency of the system, the electrical supply of the motors can be carried out by the energy generated by the photovoltaic panel. Photovoltaic systems with solar followers with a degree of freedom generate 25 to 30% more energy compared to fixed systems, with this invention that allows the movement of the photovoltaic panel from east to west and from north to south it is possible to increase this energy generation.

[002] Atualmente, os seguidores solares são do tipo de um eixo ou multieixos, mas dispõem apenas um grau de liberdade, como por exemplo a patente BR 20 2015 013022-3 que trata-se de um seguidor de solar de um eixo que utiliza um motorredutor que rotaciona um eixo que inclina os suportes dos painéis fotovoltaicos. A patente BR 10 2016 019362-1 trata-se de um seguidor solar multieixos que é um dispositivo eletromecânico que rotaciona um arco de engrenagem que está pivotada a uma barra de ligação fixada aos eixos de inclinação que suporta os painéis solares.[002] Currently, the solar followers are of the type of an axis or multi-axes, but they only have a degree of freedom, as for example the patent BR 20 2015 013022-3 which is a follower of solar of an axis that uses a gearmotor that rotates an axis that tilts the supports of the photovoltaic panels. The patent BR 10 2016 019362-1 is a multi-axis solar tracker that is an electromechanical device that rotates a gear arc that is pivoted to a connection bar fixed to the tilt axes that support the solar panels.

[003] Dentre as opções de energia renováveis, a geração através da energia solar tem se destacado devido sua maior flexibilidade de instalação, eficiência e menor custo comparada a eólica, o que torna mais atrativo para o pequeno investidor. Por outro lado, atualmente na maioria das instalações são realizadas com grau de inclinação fixo de acordo com a latitude e o ângulo medido da inclinação do painel ou na inclinação do telhado quando montado sobre estes, o qual não permite a utilização da máxima eficiência do sistema. Motivado a apresentar uma solução de baixo custo e que possibilitasse a utilização da máxima eficiência do sistema é que surgiu a proposta de desenvolver um seguidor solar de dois graus de liberdade utilizando princípios de um giroscópio.[003] Among the renewable energy options, generation through solar energy has stood out due to its greater flexibility of installation, efficiency and lower cost compared to wind, which makes it more attractive for the small investor. On the other hand, currently in most installations they are carried out with a fixed degree of inclination according to the latitude and the measured angle of the panel inclination or in the roof inclination when mounted on them, which does not allow the use of the maximum efficiency of the system . Motivated to present a low-cost solution that would make it possible to use the maximum efficiency of the system, it was the proposal to develop a solar tracker with two degrees of freedom using principles of a gyroscope.

[004] Observando-se os seguidores solares existentes no mercado, percebeu-se que além de possuir apenas um grau de liberdade (Leste - Oeste) esses dispositivos são utilizados em grandes usinas fotovoltaicas. Notou-se então, a necessidade do desenvolvimento de um sistema de baixo custo que possibilitasse a melhoria da eficiência dos painéis utilizados em pequenas instalações.[004] Observing the solar followers on the market, it was noticed that in addition to having only one degree of freedom (East - West) these devices are used in large photovoltaic plants. It was then noted that there was a need to develop a low-cost system that would make it possible to improve the efficiency of panels used in small installations.

[005] O seguidor solar do tipo giroscópio com dois graus de liberdade é confeccionado em perfil estrutural de aço ou alumínio que serve de base para toda estrutura onde são fixados os mancais de rolamento e um acionador elétrico. Internamente possui dois quadros confeccionados em perfil estrutural de aço ou alumínio que tem a função de posicionar o painel fotovoltaico. O quadro externo faz o movimento de Leste a Oeste e o quadro interno que é fixado entre um mancal e um acionador elétrico que esta fixado ao quadro externo, realiza o movimento de Norte a Sul. Para garantir o posicionamento dos quadros existem sensores do tipo encolder angulares instalados nos eixos dos acionadores para permitir o controle em malha fechada.[005] The gyroscope-type solar tracker with two degrees of freedom is made of a structural steel or aluminum profile that serves as the basis for the entire structure where the rolling bearings and an electric actuator are fixed. Internally it has two frames made of structural steel or aluminum profile that has the function of positioning the photovoltaic panel. The external frame makes the movement from East to West and the internal frame that is fixed between a bearing and an electric drive that is fixed to the external frame, performs the movement from North to South. To guarantee the positioning of the frames, there are sensors of the type encolder angles installed on the axles of the actuators to allow closed-loop control.

[006] A invenção será melhor explicada através da seguinte descrição em consonância com as figuras em anexo: [007] FIGURA 1 - Perspectiva do seguidor solar.[006] The invention will be better explained through the following description in line with the attached figures: [007] FIGURE 1 - Perspective of the solar follower.

[008] FIGURA 2 - Vista frontal.[008] FIGURE 2 - Front view.

[009] FIGURA 3 - Vista lateral esquerda.[009] FIGURE 3 - Left side view.

[010] FIGURA 4 - Vista superior.[010] FIGURE 4 - Top view.

[011] FIGURA 5 - Perspectiva com exemplo de montagem do painel fotovoltaico.[011] FIGURE 5 - Perspective with example of mounting the photovoltaic panel.

[012] O seguidor solar possui uma base em perfil estrutural (1) onde são montados os mancais de rolamento (2) que servem de guia para os eixos (3) que são fixados ao quadro externo (4), o acionador elétrico (5) que pode ser um servo-motor, motor de passo ou motorredutor está montado sobre a base (1) e acoplado ao eixo (3), quando o acionador (5) funciona gira o eixo (3) e o quadro externo (4) realizando movimento de leste a oeste. Fixados ao quadro externo (4) há um suporte (6) e montado sobre este está o outro acionador (7), o acionador (7) é acoplado ao eixo (8). O quadro interno (9) está montado de um lado ao acionador (7) e do outro ao mancal de rolamento (10), quando o acionador (7) funciona faz girar o quadro interno (9) em movimentos de norte a sul. O painel fotovoltaico (11) é montado no quadro interno (9). Os encolder angulares (12) tem função de garantir o posicionamento do quadro interno (9) e externo (4).[012] The solar tracker has a structural profile base (1) where the rolling bearings (2) are mounted, which serve as a guide for the shafts (3) that are fixed to the external frame (4), the electric drive (5 ) which can be a servo motor, stepper motor or gearmotor is mounted on the base (1) and coupled to the shaft (3), when the actuator (5) works it turns the shaft (3) and the external frame (4) making movement from east to west. Attached to the external frame (4) is a support (6) and mounted on it is the other driver (7), the driver (7) is coupled to the shaft (8). The inner frame (9) is mounted on one side to the driver (7) and on the other to the roller bearing (10), when the driver (7) works it rotates the inner frame (9) in movements from north to south. The photovoltaic panel (11) is mounted on the internal frame (9). The angle collectors (12) have the function of ensuring the positioning of the internal (9) and external (4) frames.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1- Solar gyroscope type follower with two degrees of freedom characterized by being an electromechanical device and accompanying the solar movement from east to west and from north to south, which comprises of a structural profile base (1), rolling bearings ( 2) and (10), axes (3) and (8), external frame (4), electric drive (5) and (7), support (6), internal frame (9), photovoltaic panel (11) and encolder (12).