ES1061185U - Seguidor solar perfeccionado. - Google Patents

Abstract

1. Seguidor solar perfeccionado, de tipo mecánico con una superficie panel de ángulo variable, compuesta por placas captadoras unidas a un soporte giratorio, manteniéndose dicho panel perpendicular a los rayos solares a lo largo de toda la trayectoria diurna del sol, caracterizado porque está constituido el conjunto del bastidor del seguidor sobre un eje tubular (4) fijo y anclado al terreno pertinente (26) por medio de una zapata de hormigón (18).

Description

Seguidor solar perfeccionado.

Objeto de la invención

Es objeto de la presente invención un seguidor solar perfeccionado, que en sí constituye un dispositivo mecánico que mantendrá un plano o superficie compuesta de placas captadoras, perpendicular a los rayos solares a lo largo de toda la trayectoria diurna del sol, desde su nacimiento hasta su ocaso, como su propio título indica se refiere a un seguidor solar perfeccionado que tiene su aplicación en la orientación de una superficie o panel compuesto por placas Fotovoltaicas o similares, procurando que efectúe un giro axial y otro de inclinación a fin de que dicho panel pueda quedar perpendicular al sol de forma constante, independientemente de la hora del día y del día del año de que se trate.

Caracteriza a la presente invención la especial configuración y diseño de las piezas y elementos que conforman el bastidor y componentes del conjunto objeto de la invención, consiguiendo que el mismo sea accesible, manejable y de fácil construcción, sin desvirtuar las propiedades derivadas de un seguidor solar convencional.

Gracias a la nueva disposición de los elementos que intervienen para conseguir el objeto de la presente invención conseguimos obtener un característico seguidor solar en el cual se consiguen unos movimientos orientadores realizados de forma fácil, rápida y económica, pudiendo realizar todas sus maniobras con total garantía y seguridad.

Otra consecuencia derivada de las características constructivas del seguidor solar objeto de la invención, es la posibilidad de ampliar la superficie de los paneles en dos sentidos, lateralmente y superiormente, consiguiendo que se mantengan las placas solares con una separación adecuada, además de permitir una refrigeración durante su trabajo, evitando la incidencia del viento, y pudiendo ser colocadas verticalmente en caso de nieve o incidencias atmosféricas adversas.

Este tipo de seguidor solar podrá ser colocado sobre superficies de muy distintos tipos quedando amortiguado el bastidor general por las propias ruedas que hacen girar el bastidor y por lo tanto el conjunto del seguidor.

Sus tres ruedas consiguen una perfecta estabilización, encontrándose siempre en contacto con el suelo. Con esta disposición constructiva se podrán utilizar paneles de mayor superficie que los utilizados con los sistemas actuales por postes, etc... pudiendo unirse plataformas lateralmente u superiormente aumentando la superficie de captación solar. Toda la tornillería y perfilería será realizada por material galvanizado, manteniendo huecos entre placas que permitan que corra el aire, pudiendo incorporarse un sistema de refrigeración con un sistema de riego que incida sobre las placas, consiguiendo un mejor rendimiento del conjunto del panel solar. Las ruedas amortiguarán el movimiento del efecto barco causado por el pequeño viento. Por el tubo del eje de anclaje que podrá ser realizado de un diámetro adecuado, podrán pasar todas la canalizaciones necesarias de refrigeración, eléctricas de datos etc.., Dependiendo del peso que acumule el conjunto del seguidor podrán incorporarse ruedas dobles, tripes o en hileras, que faciliten o suavicen los movimientos. El seguidor utiliza cuatro fotosensores que actúan como entradas en una tarjeta microcontrolada, la cual actúa sobre unas salidas, las cuales controlan los dos motores del (eje X) axial y del (eje Y) inclinación del panel. Tanto el recorrido del (eje X) como el recorrido del ángulo de (Y) pueden actuar automáticamente siguiendo la perpendicularidad del sol o mediante un control exterior a través de un contador de impulsos que sabiendo cuantos impulsos necesitamos por grado y mediante un control de tiempo hará que se coloque en el grado que se desee el (eje X), como el (eje y). También podrá llevar un sistema de control manual para su manipulación, así como sus correspondientes finales de carrera para delimitar sus recorridos. Pudiéndose incorpora un termómetro, higrómetro anemómetro etc... para que cualquier evento atmosférico quede reflejado en su microcontrolador, pudiendo posicionar automáticamente los paneles evitando su deterioro. Microcontrolador que llevará consigo todos los puertos de comunicaciones para dejar un sistema completamente abierto al exterior.

Por lo tanto, la presente invención se circunscribe dentro del ámbito industrial de recuperación de energía solar para su transformación en energía eléctrica, y de forma más particular en lo relativo a la fabricación de soporte o bastidores que sustenten las placas fotovoltaicas para sacarlas su mayor rendimiento al conseguir una orientación óptima constante.

Antecedentes de la invención

La solución de emplear paneles solares de tipo fotovoltaico para producción de energía eléctrica se encuentra cada vez más difundida, ya sea para dar servicios a viviendas, locales, plantas industriales o a cualquier dispositivo que requiera energía eléctrica para su funcionamiento, se encuentre o no aislado de la red eléctrica convencional. Los paneles solares así mismo pueden ser de tipo térmico con aplicación para calentar agua o cualquier otro fluido.

En el caso de la aplicación de los paneles solares sobre locales o viviendas se contempla una posible realización, que el montaje se efectúe directamente sobre soportes cerámicos como es el caso de la patente de invención WO 01 / 15 239 denominada "Revestimiento generador de energía fotovoltaica", soportes que se montan formando fachadas, tejados, solados y similares de modo que queden integrados en la estética de la construcción arquitectónica.

Las centrales eléctricas convencionales de placas solares, están formadas por una serie de células fotoeléctricas o placas fotovoltaicas emplazadas de forma fija, es decir, en una misma posición que es la más adecuada para una hora determinada del día, cuando los rayos solares llegan perpendicularmente. El rendimiento por tanto es pequeño al no aprovechar al máximo la acción solar.

En otros casos se han montado sin éxito por su elevado coste, unas placas solares en pequeño número, las cuales giran alrededor de un eje vertical al que están vinculadas. Para alcanzar un rendimiento autosuficiente de la instalación, es necesario ubicar multitud de dispositivos giratorios con sus respectivos motoreductores, lo que encarece tanto la producción que hace inviable este proyecto.

Los equipos actuales de producción de energía solar, que montan placas fotovoltaicas en un panel cuya máxima captación energética se produce cuando esta perpendicular a los rayos solares, se mueven en dos ejes, uno de rotación vertical y otro que varia su posición angular para conseguir una óptima orientación independientemente de la estación del año en la que nos encontremos, puesto que es bien sabido que el sol no solo modifica su altura en función de la hora del día, sino que también lo hace estacionalmente. En el documento ES-105 0814 se describe un seguidor solar que representa una plataforma o carril circular y un mecanismo para variar el ángulo de cada una de las placas situadas en un panel. Por su parte el documento ES - 104 4310 describe un seguidor de dos ejes, el de rotación también se efectúa girando el poste soporte del panel entorno aun carril circular y la variación angular mediante una bisagra a través de la cual se fija el panel al poste. En ambos casos los medios que controlan estos movimientos no están controlados por ningún dispositivo fotosensor, con lo cual únicamente funcionan por aproximación y lógicamente a menos que se modifique la secuencia de forma manual existirán sensibles diferencias al cabo de unos meses de funcionamiento.

Para solucionar este problema se han ideado sensores ópticos, como el que se describe en el documento ES-PO 48 4740, que incluye como elementos de puntería, que actúan sobre cada uno de los dos ejes existentes, células solares posicionadas por parejas en interior y en el exterior de una cavidad dando cada uno de estos sensores una señal de error de puntería. El documento ES-P 48 8887 describe también un sistema similar ya que sitúan cuatro sensores en dos diámetros perpendiculares del fondo plano de un cilindro hueco.

Todos estos seguidores solares citados y descritos en la patentes anteriores, presentan el inconveniente de ser excesivamente complejos, caros, de o difícil construcción, etc. comparándolo con el modelo que pretendemos patentar con la presente invención.

En cualquiera de los casos citados, ya sean paneles fotovoltaicos o térmicos, el mayor rendimiento o aprovechamiento energético se consigue cuando el sol incide perpendicularmente a su superficie y como quiera que la dirección de los rayos solares varía a lo largo del día el grado de incidencia y la energía solar captada será igualmente variable, tendrán que ser tenidos en cuenta.

Generalmente los paneles se montarán con una inclinación dependiente de la latitud del lugar de instalación al objeto de aprovechar al máximo la radiación solar, los paneles normalmente se montarán sobre una estructura o marco receptor valido para una determinada inclinación, que no lo es para el montaje del panel con una inclinación diferente. La personalización de los soportes para cada panel dan lugar a que sus costos se incrementen considerablemente. Es ahí donde incide principalmente nuestra invención, además de poder ser montado el bastidor por cualquier persona no especializada, el mismo podrá instalarse prácticamente en cualquier superficie, con una simple instalación, mínimo de obra, y ajuste de ángulo en los dos sentidos principales sencillísimo, todo ello motorizado con dos motorreductores y regularizado con células adecuadas, y controlado por una tarjeta electrónica.

Por lo tanto, es objeto de la presente invención desarrollar un seguidor solar perfeccionado, estable y robusto, que realice los dos movimientos básicos para la mejor orientación frente al sol de una forma óptima, pudiendo ser montado, mantenido incluso ampliado por una sola persona.

Descripción de la invención

La invención de seguidor solar perfeccionado, consiste principalmente en la formación de una estructura característica estable portadora de un panel que podrá incorporar distintos tipos de placas solares, y que conseguirá realizar los dos movimientos básicos para mantener un posicionamiento adecuado respecto a la posición solar.

Dicha estructura está formada principalmente por dos piezas: un bastidor base soportado por tres ruedas motorizadas, y que se encuentra estabilizado y anclado en su centro por medio de un eje tubular con su casquillo de ajuste antifricción, por donde pasarán las canalizaciones correspondientes de electricidad refrigeración, datos etc... que permitirá un giro axial paralelo al suelo según (C-D), dicho bastidor soportará la otra pieza fundamental el panel que portará las placas correspondientes, que incorpora al menos en uno de sus laterales una semicorona dentada que actuará como cremallera según las ordenes dadas por un motorreductor situado en un lateral del bastidor base.

Para montar dicha estructura no será necesario personal especializado puesto que su construcción es muy sencilla, el lugar elegido podrá ser muy variado, y no precisará un tratamiento del terreno muy específico, pudiéndose reducirse al simple alisamiento o preparación del terreno de la trayectoria de las ruedas que soporta el seguidor. Lo primero que ha de situarse será el eje central tubular con sus canalizaciones internas con una zapata de hormigón proporcional a la resistencia que deba de soportar, sobre el eje central se insertara el bastidor con su casquillo antifricción correspondiente, todo ello soportado por las tres ruedas que incorpora, después se fijará el bastidor mediante una arandela antivuelco que evitara su extracción involuntaria. Una vez instalado el bastidor base y verificado sus movimientos de giro en el sentido (C-D), colocaremos sobre sus apoyos laterales el bastidor del panel de las placas solares con su corona dentada haciendo de cremallera con al piñón del motorreductor correspondiente que también forma parte de los laterales del bastidor base, y que nos permitirá girar el conjunto del panel según (A-B).

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos en cuyas figuras, de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más significativos de la invención.

La figura 1ª Muestra una vista de perfil el panel que portará las placas correspondientes, con su corona dentada (11) que hará de cremallera, con su cercha (13) de refuerzo posterior del bastidor (10), indicando con unas flechas como ha de colocarse en el bastidor base representado en la figura 2ª.

La figura 2ª Muestra una vista de perfil del bastidor base que será anclado con una zapata (18) al suelo (26) permitiendo su giro sobre un eje tubular (4) para el paso de diversas canalizaciones (15), y soportado por unas ruedas adecuadas de las cuales una estará motorizada para conseguir el giro según (C-D) y el resto locas. Después se insertará el bastidor (1) al eje (4), y sobre él será colocado el panel (10) representado en la figura 1ª.

La figura 3ª Muestra una vista de perfil del conjunto o de la unión del bastidor base (1) con el panel (10) representados en las dos figuras anteriores, constituyendo el fondo pretendido con la presente invención, para conseguir los dos movimientos del eje "y" (A-B) y del eje "x" (C-D). Gracias al enlace de la corona dentada (11) con el piñón del motorreductor (5) se regularán los movimientos del panel según
(A-B).

La figura 4ª, Muestra una vista de perfil que refleja los posibles movimientos de giro del panel (10) reflejado en las distintas posiciones (20) y los puntos de giro límite que permita la corona dentada (11), pasando por el horizontal y el vertical.

La figura 5ª, Muestra una vista de detalle del anclaje del conjunto del seguidor solar al suelo (26) por medio de una zapata (18). Refleja la posibilidad de giro que se consigue según (C-D), entre el eje tubular (4) con su casquillo de ajuste antifricción (28) y el casquillo (3) del armazón del bastidor (1) característico de esta invención.

La figura 6ª, Muestra una vista frontal del bastidor del panel (10), indicando como se ha de colocar sobre el bastidor principal (1). Dicho bastidor incorpora canalizaciones internas para el cableado correspondiente (27).

La figura 7ª, Muestra una vista frontal del bastidor principal (1) indicando su movimiento de giro del eje "x" según (C-D), con sus laterales verticales (2) y sus apoyos (6). El conjunto del panel representado en la figura 6ª será colocado sobre este bastidor.

La figura 8ª, Muestra una vista en planta del bastidor base (1) de la figura 7ª. Representa los posibles movimientos de giro según (C-D) del bastidor respecto al eje central del tubo pasante (4), así como la trayectoria (23) y (24) de las ruedas de apoyo (8) y (9). Vemos también como el motorreductor (22) actúa sobre una de las dos ruedas (8).

La figura 9ª, Muestra una vista de perfil similar a la representada en la figura 4ª pero en este caso con el centro de apoyo y giro del panel desplazado, indicando los posibles movimientos de giro del panel (10) reflejado en las distintas posiciones. Es una variante mas del bastidor la cual sitúa el panel en una posición mas baja que permitirá una manipulación del panel mas simple o cómoda.

Descripción de los diferentes elementos representados en los dibujos de la invención

1.- Bastidor base del conjunto seguidor solar, con un punto de giro central (4), estabilizado para evitar el vuelco con una arandela roscada (17), y soportado por tres ruedas concéntricas (8) y (9). Este bastidor podrá ser realizado de muy diversas formas, teniendo siempre como elementos comunes, el punto de giro central, y el soporte deslizante, puesto que pueden ser utilizadas ruedas infladas, como ruedas con raíles como los trenes.

2.- Laterales verticales que ascienden del bastidor principal (1) con unos alojamientos (6) de apoyo del bastidor panel (10) portador de las placas correspondientes.

3.- Casquillo del eje principal del bastidor (1) situado en el centro del armazón (25) que se insertará en el tubo central hueco (4), y que hará de eje de giro.

4.- Tubo central hueco que hará de eje central del conjunto del seguidor solar, este tubo podrá tener ganchos de armadura externa (19) quedará firmemente anclado a una zapata de hormigón (18) y el interior del tubo servirá para el paso de canalizaciones varias, como tuberías de agua para refrigeración, cables para la entrada datos, de la corriente producida, etc.

5.- Motorreductor con su piñón incorporado, que actuará sobre la corona dentada (11) consiguiendo los movimientos (A-B) del eje (Y).

6.- Alojamiento de apoyo situados en la parte superior de los laterales verticales (2), donde descansarán y girarán los extremos de apoyo giratorios (12) del bastidor del panel(10).

7.- Brida de amarre situada en los laterales de apoyo (2), para estabilizar el bastidor del panel (10).

8.- Ruedas que soportan el bastidor (1) para permitir su giro, siendo una de ellas motorizada gracias al motorreductor (22).

9.- Tercera rueda loca que también soporta el bastidor (1) para permitir el giro del conjunto del seguidor solar.

10.- Bastidor panel, donde se colocarán las placas correspondientes, que incorpora la corona dentada (11) y una oreja de enlace lateral para posibles ampliaciones laterales de la superficie del panel.

11.- Corona dentada del bastidor del panel(10) que hará de cremallera gracias al piñón del motorreductor (5).

12.- Apoyos tubulares huecos y pasantes del conjunto del panel (10), por cuyo interior se introducirán los cables u canalizaciones correspondientes.

13.- Cercha de refuerzo posterior del bastidor del panel (10).

14.- Oreja de enlace lateral situada en el bastidor del panel (10), para posibles ampliaciones de superficie lateral del panel.

15.- Canalizaciones que circulan por el tubo eje (4), que pueden ser de distintos tipos, de refrigeración, eléctrica, de datos, etc.

16.- Posible ampliación vertical que nos puede permitir el conjunto del bastidor del panel (10) que nos permitirá aumentar la superficie del panel.

17.- Arandela tope antivuelco, que podrá estar roscada, o enlazada al tubo eje (4) de la forma mas conveniente.

18.- Zapata de hormigón que se realizará en el suelo (26) para colocar el eje (4) sobre el cual girará el seguidor solar.

19.- Armadura externa opcional del tubo (4) que hará de eje.

20.- Distintas posiciones del panel conseguidas gracias al giro (A-B) medio del piñón del motorreductor (5).

21.- Alojamientos para las placas del panel.

22.- Motorreductor que actúa directamente sobre una de las ruedas (8) y que conseguirá hacer girar el conjunto del bastidor (1) del eje (x) con el movimiento (C-D).

23.- Circulo de giro o trayectoria de las ruedas (8), que podrá ser limitada a voluntad, con unos topes, o por medios de control electrónicos.

24.- Circulo de giro o trayectoria de la rueda loca (9).

25.- Armazón interno del bastidor (1), en cuyo centro se sitúa el anillo o casquillo (3) que permitirá el giro del conjunto del seguidor solar.

26.- Suelo sobre el cual ha de instalarse el seguidor solar. Dicho suelo podrá tener un grado de irregularidades que las asumirán y amortiguarán los neumáticos (8) y (9), pudiéndose preparar únicamente la trayectoria de las mismas.

27.- Canalización y cableado procedente del bastidor del panel (10) por el interior de los apoyos huecos (12), que se empalmarán o serán continuación de las canalizaciones (15).

28.- Casquillo de ajuste antifricción, que permitirá realizar un cómodo y correcto giro del bastidor principal (25) en el eje (4).

(A-B)- Movimiento de inclinación del panel. Movimientos de giro del panel correspondiente al eje (Y), que conseguirá mantener el panel desde un plano totalmente horizontal hasta uno vertical como puede verse en la figura 4ª con las distintas posiciones (20), incluso algo más, todo lo que la cremallera (11) admita.

(C-D)- Movimiento axial del conjunto del seguidor solar. Movimiento de giro horizontal del eje (X), correspondiente al conjunto del seguidor solar, que conseguirá mantener de forma efectiva un enfrentamiento solar permanente, pudiendo limitar sus giros con unos simples topes, y regularizar sus movimientos electrónicamente.

No se hace más extensa esta descripción, en el buen entender de que cualquier experto en esta materia tendría suficiente información para comprender el alcance de la invención y sus ventajas derivadas, así como para proceder a reproducir la misma.

La invención, dentro de su esencialidad, puede ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título del ejemplo de la descripción, y a la cual alcanzará igualmente la protección que se recaba. Así mismo, podrá construirse en cualquier forma y tamaño con los materiales más adecuados, por quedar todo ello comprendido en el espíritu de las reivindicaciones.

Claims (6)

1. Seguidor solar perfeccionado, de tipo mecánico con una superficie panel de ángulo variable, compuesta por placas captadoras unidas a ' un soporte giratorio, manteniendose dicho panel perpendicular a los rayos solares a lo largo de toda la trayectoria diurna del sol, caracterizado porque está constituido el conjunto del bastidor del seguidor sobre un eje tubular (4) fijo y anclado al terreno pertinente (26) por medio de una zapata de hormigón (18).

2. Seguidor solar perfeccionado, según la reivindicación primera, caracterizado porque el eje tubular (4) permite el paso permanente de las canalizaciones necesarias (15), siendo a su vez el punto de giro estable del conjunto del seguidor, consiguiendo un giro horizontal axial (C-D) sobre el eje, y rematado por una arandela tope antivuelco (17) enroscada en su extremo superior.

3. Seguidor solar perfeccionado, según la reivindicación primera y segunda caracterizado porque sobre el eje tubular (4) se insertará un bastidor base (1) móvil soportado por unas rodaduras (8-9)adecuadas con un armazón interno (25) con su casquillo (3) y su casquillo de ajuste antifricción axial (28).

4. Seguidor solar perfeccionado, según las reivindicaciones primera a tercera caracterizado porque el bastidor base (1) giratorio sobre el eje (4) incorpora unos laterales verticales (2) con unos alojamientos (6) de apoyo y giro para el panel (10) engarzados por unas bridas (7).

5. Seguidor solar perfeccionado, según las reivindicaciones primera y cuarta caracterizado porque el panel (10) está constituido por un bastidor con canalizaciones internas y apoyos huecos para cableados etc.., reforzado por unas cerchas posteriores (13), acompañando unas orejas de enlace laterales (14) para posibles ampliaciones de paneles, y al menos una corona dentada (11) que actúa como cremallera junto con el motorreductor (5).

6. Seguidor solar perfeccionado, según las reivindicaciones primera, a quinta caracterizado porque el bastidor base (1) giratorio sobre el eje (4) incorpora unos motorreductores (5) y (22) que actúan sobre los elementos de rodadura (8), y sobre la corona (11) del panel independientemente para conseguir los movimientos fundamentales, (A-B) de inclinación del panel (10), y (C-D) axial u horizontal del conjunto del seguidor.