ES1065694U - Sistema de seguimiento solar astronomico. - Google Patents
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Abstract
1. Sistema de seguimiento solar astronómico, especialmente utilizable en instalaciones de paneles solares o térmicos y/o en helióstatos, para el posicionamiento correcto de los panales o espejos con vistas a una optimización del rendimiento y máximo aprovechamiento de la energía incidente, que se caracteriza porque comprende una multiplicidad de medios de utilización conjunta o separada, materializados en los siguientes conjuntos: medios para la determinación del ángulo de inclinación de los paneles o espejos (1) del seguidor o helióstato, compuestos por un sensor de inclinación (inclinómetro) y/o un acelerómetro (5), acoplado a los propios paneles o espejos (1) y por tanto móvil conjuntamente con éstos para la determinación del ángulo de inclinación de los mismos; medios de determinación del ángulo de azimut de los paneles o espejos (1), constituidos por una brújula electrónica (6) que se mueve conjuntamente con la estructura de soporte de los paneles o espejos (2); medios de recepción deuna señal GPS, materializados en un receptor GPS (7) que integra además la electrónica de control necesaria para la monitorización de la posición del (de los) seguidor(es) o helióstato(s) incluidos en el sistema, y medios de accionamiento por control remoto, para accionar y reprogramar en su caso el (los) seguidor(es) o helióstato(s) a distancia, y posicionarlo(s) según convenga para las tareas de servicio técnico, mantenimiento y limpieza.
Description
Sistema de seguimiento solar astronómico.
La presente invención se refiere a un sistema de
seguimiento solar astronómico, que aporta esencias características
de novedad y notables ventajas con respecto a otros sistemas
conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de
la técnica.
Más en particular, el sistema propuesto por la
invención proporciona un desarrollo que incorpora los medios y la
electrónica necesarios para realizar el seguimiento solar deseado,
basándose en el cálculo astronómico para conocer la posición exacta
del sol, a cuyo efecto se tomará en consideración la fecha, la
hora, la latitud y la longitud del lugar de la tierra en la que se
instale el sistema. Además, el desarrollo proporcionado por la
invención tiene en cuenta las irregularidades de la órbita de la
tierra con respecto al sol, de modo que los cálculos realizados en
todo momento proporcionan resultados de elevada precisión.
El campo de aplicación de la invención se
encuentra comprendido dentro del sector dedicado a la fabricación
y/o instalación de sistemas, dispositivos y aparatos para
aprovechamiento de la energía solar, en especial en relación con
paneles fotovoltaicos y/o térmicos, y en helióstatos.
Es conocido por todos en general el constante
aumento de instalaciones para aprovechamiento de las energías
alternativas que brinda la naturaleza. El agotamiento paulatino de
los recursos naturales (carbón, petróleo, etc) y los elevados
índices de gases perjudiciales que se vierten a la atmósfera, como
por ejemplo gases de efecto invernadero, hacen que día a día las
energías alternativas vayan ocupando un lugar más predominante. En
este sentido, la energía solar es una fuente inagotable que permite
ser aprovechada de manera directa, de manera muy especial en
latitudes en las que se recibe la luz solar por encima de un número
determinado de horas al día.
Según se sabe, el aprovechamiento de la energía
solar se realiza en la actualidad de diversas maneras, con la
ayuda de una serie de dispositivos que permiten su transformación
en energía eléctrica, como en el caso de los paneles fotovoltaicos,
o bien su aprovechamiento térmico mediante el calentamiento de un
fluido, tal como agua u otro fluido caloportador, el cual se hace
circular por un circuito diseñado al efecto y transfiere esta
energía térmica a otro fluido directamente aprovechable (por
ejemplo, agua) con la ayuda de uno o más intercambiadores.
En el caso de los helióstatos (o heliostatos),
la luz solar incidente es aprovechada a través de un conjunto de
espejos dispuestos de manera que dirigen la luz reflejada hacia un
punto, o una superficie de tamaño reducido predeterminada, donde
dicha energía es aprovechada de la manera ya conocido para
calentar agua u otro fluido.
Como se comprenderá, un objetivo deseable para
los diseñadores de este tipo de sistemas y dispositivos consiste
en optimizar el aprovechamiento energético, de tal manera que se
alcance el máximo rendimiento posible de la instalación. Para ello,
es necesario que los elementos de la instalación encargados de
recibir los rayos solares, estén dispuestos de manera que la
incidencia de los mismos se efectúe con la máxima perpendicularidad
posible. Es por ello que, en el estado actual de la técnica, se
conoce una multiplicidad de aparatos y medios encargados de
realizar un posicionamiento instantáneo de los medios captadores de
la luz incidente, para optimizar el rendimiento de la instalación
y alcanzar el máximo aprovechamiento de la energía disponible.
La presente invención ha sido desarrollada con
el fin de mejorar sustancialmente los medios de seguimiento solar
actualmente existentes, y para ello ha desarrollado un sistema que
tomando en consideración los datos del lugar en el que se instala,
en particular la hora, la fecha la latitud y la longitud, permite
determinar, tal y como se muestra en la Figura 1 ilustrativa que
aparece en los dibujos anexos, los valores de elevación (ángulo
\alpha de elevación de la perpendicular del sol "S" respecto
al; horizonte "H") y de azimut (ángulo \beta de desviación
de desde la perpendicular del sol con respecto al sur "X"
geográfico), en relación con un punto "P" considerado. En la
citada Figura 1 ilustrativa se muestra una representación en la que
se ha marcado esquemáticamente la trayectoria "T" seguida por
el sol "S" entre el este "E" y el oeste "O", a;
efectos de señalar ambos ángulos \alpha, \beta definidos
anteriormente. La determinación de estos datos permite que el
seguimiento solar se pueda llevar a cabo en un punto "P" de
manera optimizada.
Así, un primer objetivo de la presente invención
consiste en dotar al sistema de medios simples que permitan una
medición precisa del ángulo de elevación de los paneles o espejos
que incorpore el sistema.
Otro objetivo de la invención consiste en
proporcionar medios simples de determinación del ángulo de acimut
asociados a la estructura del sistema para moverse solidariamente
con ésta.
Otro objetivo de la invención consiste en la
incorporación en el sistema de medios que permitan una
determinación precisa y exacta de la fecha y la hora junto con los
datos de longitud y latitud asociados al lugar de instalación.
Por último, otro objetivo de la invención
consiste en proporcionar medios en el sistema que permitan accionar
y reprogramar el seguidor o helióstato a distancia, tanto con
fines de servicio técnico como a efectos se limpieza y
mantenimiento.
Estos y otros objetivos han sido plenamente
alcanzados mediante la realización del sistema de seguimiento solar
propuesto por la invención, del que se proporciona una
descripción más detallada en base a los dibujos que se
acompañan.
La descripción de la forma de realización
preferida de la invención va a ser llevada a cabo en lo que sigue
con la ayuda de los dibujos anexos, en los que:
La Figura 1, ya descrita en lo que antecede,
muestra una ilustración de la definición de los ángulos de azimut y
elevación (\alpha y \beta respectivamente), en cuanto a la
posición del sol "S" con respecto a ejemplo aplicado a un
punto "P" situado en el hemisferio norte;
La Figura 2 muestra una ilustración esquemática
de los medios incorporados en el sistema de la invención para la
determinación del ángulo de elevación;
La Figura 3 es una representación esquematizada
de un ejemplo de realización ilustrativo de la incorporación en el
sistema de medios para la determinación del ángulo de azimut, y
La Figura 4 es un diagrama de bloques
ilustrativo de un receptor de datos asociados a otros elementos de
control y monitorización incorporados por el sistema de seguimiento
solar.
Tal y como se ha indicado anteriormente, la
descripción detallada del sistema de seguimiento solar propuesto
por la invención va a ser llevado a cabo haciendo uso de los
dibujos anexos, a través de los cuales se utilizarán las mismas
referencias numéricas para designar las partes iguales o
semejantes. En este sentido, atendiendo a la Figura 2, se puede
apreciar la representación esquemática de un conjunto destinado a
determinar el ángulo de elevación de los paneles solares o espejos
que en este caso aparecen señalados con la referencia numérica 1.
Los paneles o espejos 1 están sustentados por medio de brazos 2
susceptibles de ser movidos por medio de un mecanismo 3 sustentado
por un poste 4 u otro elemento de soporte. El conjunto incluye un
sensor de inclinación (inclinómetro) y/o un acelerómetro, que se ha
materializado en la Figura 2 mediante un dispositivo 5, el cual,
está previsto que se mueva solidariamente con los mencionados
paneles o espejos 1, para lo cual, con preferencia, este
dispositivo 5 se posiciona por detrás de dichos paneles o espejos
1, determinando con ello si la posición adoptada por éstos es o no
la correcta. En caso de no serlo, la electrónica asociada al
sistema determinará el accionamiento del mecanismo 3, hasta llevar
los paneles o espejos 1 hasta la posición que corresponda. Con
preferencia, el sensor 5 es de tamaño reducido, pudiendo ir
integrado en la placa de control evitando con ello la necesidad de
establecer cableados, abaratando el sistema y haciendo que sea más
sencilla la instalación. Con preferencia, el ajuste de dicho sensor
5 se realiza en fábrica, evitando con ello ajustes en el lugar de
instalación que pudieran conllevar pérdidas de producción asociadas
a una mala alineación en el momento del montaje, y reduciendo
también los posibles errores asociados tanto a una mala nivelación
con respecto al suelo como a la holgura de los elementos
mecánicos.
En la Figura se aprecia una secuencia (a - c),
ilustrativa de distintas posiciones de los paneles o espejos 1 en
función de las mediciones del sensor 5, y correspondientes a una
elevación \beta = 0 con respecto a la vertical en la posición
(a), una elevación \beta = 30º en la posición (b), y una
elevación \beta = 60º en la posición (c), en determinados
momentos siguiendo la trayectoria del sol.
Haciendo ahora referencia a la Figura 3, se ha
representado de manera esquematizada una ilustración
correspondiente al conjunto de medios incorporados en el sistema de
la invención para la determinación del ángulo de azimut \alpha.
Para ello, dicho conjunto incorpora un sensor de azimut señalado
en la Figura con la referencia numérica 6, y que a título de
ejemplo no limitativo, puede consistir preferentemente en una
brújula electrónica capacitada para medir el ángulo de azimut con
respecto al norte magnético. Las mediciones son verificadas por la
electrónica del sistema, de modo que en caso necesario, se
determina la actuación del mecanismo 3 para posicionar este
conjunto adecuadamente. Con preferencia, dadas las características
de este tipo de dispositivos, la ubicación del sensor 6 será tal
que guarde una cierta distancia con relación a la estructura de
soporte de los espejos 2, sobre todo si esta última es de
naturaleza metálica (hierro o acero) que pudiera influir en la
actuación del sensor y falsear las mediciones, pero la disposición
es tal que el sensor se mueve solidariamente con la citada
estructura. Como se comprenderá, la utilización de un sensor como
el comentado, permiten una instalación fácil, exenta de
reajustes.
Como alternativa a la forma de construcción
mencionada, se puede prever que el sensor 5 de inclinación esté
situado en el mismo emplazamiento que el citado sensor 6 de
medición del ángulo de azimut, ubicados ambos en el interior de una
misma caja, simplificando con ello el montaje e instalación del
conjunto.
Si se analiza ahora la Figura 4, se puede
apreciar un diagrama de bloques ilustrativo de los diversos
elementos funcionales asociados al sistema de seguimiento solar de
la invención, estructurado en torno a un receptor GPS incorporado
en el sistema para la sincronización del reloj del(de los)
seguidor(res).
En efecto, la sincronización del reloj para
obtener la información correspondiente a la hora y la fecha, se
realiza con la ayuda de un receptor GPS 7, en el que se recibe una
señal procedente de un satélite GPS. Como se sabe, este tipo de
satélites incorporan un reloj atómico de muy alta precisión, de
modo que cuando alguno de ellos envía una señal a la tierra, envía
la hora UTC junto con otros datos. El sistema de la invención hace
uso del receptor 7 mediante el que se determinan los datos de
longitud y de latitud, proporcionando información que permite
determinar si las coordenadas programadas en el seguidor o
seguidores, son correctas o están desviadas. La información sobre
la hora y fecha UTC exactas permite sincronizar los relojes de
dicho(s) seguidor(es), logrando con ello corregir los
errores que se pueden acumular a pesar de la precisión otorgada por
el reloj de cuarzo que incorpora cada uno de estos seguidores. De
ese modo, se evita la necesidad de tener que ajustar periódicamente
los relojes, lo que constituye una tarea especialmente lenta y
tediosa en instalaciones con muchos seguidores y/o helióstatos.
Por último, y como una característica adicional
del sistema, se debe mencionar el hecho de que se ha previsto la
utilización de medios de control remoto para accionar y reprogramar
el seguidor o helióstato a distancia, cuando sea necesario. Con
preferencia, se utiliza la técnica de radiofrecuencia para
comunicar con la electrónica del seguidor o helióstato, siendo esta
técnica especialmente útil para el servicio técnico o para las
tareas de limpieza y mantenimiento. El dispositivo de mando a
distancia permite mover el seguidor o helióstato hasta la posición
más conveniente en función de la tarea que se desee realizar,
pudiendo utilizarse un único mando para todos los
dispositivos.
dispositivos.
Volviendo a la Figura 4, se puede apreciar que
en torno al receptor GPS 7 existe una serie de bloques
ilustrativos de los diversos componentes que integran el sistema de
la invención. Así, el bloque 8 representa una antena GPS a través
de la cual se recibe la señal correspondiente procedente de un
satélite GPS, el bloque 9 representa un dispositivo de anemómetro
y/o veleta que se encarga de medir la velocidad y la dirección del
viento, y el bloque 10 representa un sensor de nieve y/o de
temperatura. Estos tres sensores 8 a 10 están conectados
eléctricamente al receptor GPS 7, donde la electrónica de
monitorización y control remoto procesa las informaciones
recibidas, y monitoriza la electrónica de control de cada uno de los
seguidores ilustrados mediante los bloques 11, a efectos de
posicionarlos adecuadamente para su óptimo rendimiento.
Como se comprenderá, los distintos conjuntos que
integran el sistema son independientes en sí mismos, y pueden ser
utilizados conjuntamente o por separado en función de las distintas
aplicaciones, según convenga.
No se considera necesario hacer más extenso el
contenido de la presente descripción para que un experto en la
materia pueda comprender su alcance y llevar a cabo la realización
práctica de la misma.
No obstante lo anterior, y dado que la
descripción proporcionada corresponde únicamente con una forma de
realización preferente, se comprenderá que dentro de su
esencialidad podrán introducirse múltiples modificaciones y
variaciones de detalle, igualmente protegidas, que podrán afectar a
las características, tipos y modelos de los diversos componentes,
siempre que la naturaleza de los mismos permita obtener las
ventajas y beneficios de la realización propuesta por la
invención.
Claims (5)
1. Sistema de seguimiento solar astronómico,
especialmente utilizable en instalaciones de paneles solares o
térmicos y/o en helióstatos, para el posicionamiento correcto de
los panales o espejos con vistas a una optimización del rendimiento
y máximo aprovechamiento de la energía incidente, que se
caracteriza porque comprende una multiplicidad de medios de
utilización conjunta o separada, materializados en los siguientes
conjuntos:
medios para la determinación del ángulo de
inclinación de los paneles o espejos (1) del seguidor o helióstato,
compuestos por un sensor de inclinación (inclinómetro) y/o un
acelerómetro (5), acoplado a los propios paneles o espejos (1) y
por tanto móvil conjuntamente con éstos para la determinación del
ángulo de inclinación de los mismos;
medios de determinación del ángulo de azimut de
los paneles o espejos (1), constituidos por una brújula
electrónica (6) que se mueve conjuntamente con la estructura de
soporte de los paneles o espejos (2);
medios de recepción de una señal GPS,
materializados en un receptor GPS (7) que integra además la
electrónica de control necesaria para la monitorización de la
posición del (de los) seguidor(es) o helióstato(s)
incluidos en el sistema, y
medios de accionamiento por control remoto, para
accionar y reprogramar en su caso el(los) segui-
dor(es) o helióstato(s) a distancia, y posicionarlo(s) según convenga para las tareas de servicio técnico, mantenimiento y limpieza.
dor(es) o helióstato(s) a distancia, y posicionarlo(s) según convenga para las tareas de servicio técnico, mantenimiento y limpieza.
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque la brújula electrónica (6) constitutiva
de los medios de determinación del ángulo de azimut está separada
de la estructura de soporte de los paneles o espejos (1) por una
distancia mínima predeterminada.
3. Sistema según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque opcionalmente el sensor (5)
de ángulo de elevación y el sensor (6) de brújula electrónica para
la determinación del ángulo de azimut, están ubicados
conjuntamente en el interior de una caja única, en el emplazamiento
de la citada brújula electrónica (6).
4. Sistema según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la electrónica de control
incluida en el receptor (7) GPS determina el posicionamiento de los
distintos seguidores o helióstatos (11) en función de la
información correspondiente a una señal GPS recibida a través de
una antena (8), junto con otros datos proporcionados por un
dispositivo (9) de anemómetro y/o veleta y con un sensor (10) de
nieve y/o de temperatura.
5. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque la señal GPS permite además una
sincronización precisa de la hora, la fecha, la latitud y la
longitud del lugar de ubicación de los distintos seguidores o
helióstatos (11).
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|---|---|---|---|
| ES200701211U ES1065694Y (es) | 2007-06-06 | 2007-06-06 | Sistema de seguimiento solar astronomico |
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|---|---|---|---|
| ES200701211U ES1065694Y (es) | 2007-06-06 | 2007-06-06 | Sistema de seguimiento solar astronomico |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES1065694U true ES1065694U (es) | 2007-10-16 |
| ES1065694Y ES1065694Y (es) | 2008-01-16 |
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ID=38556576
Family Applications (1)
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| ES200701211U Expired - Fee Related ES1065694Y (es) | 2007-06-06 | 2007-06-06 | Sistema de seguimiento solar astronomico |
Country Status (1)
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| ES (1) | ES1065694Y (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012107605A1 (es) | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Caselles Fornes Jaime | Elemento, y panel de captación y concentración de la radiación solar directa |
-
2007
- 2007-06-06 ES ES200701211U patent/ES1065694Y/es not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012107605A1 (es) | 2011-02-11 | 2012-08-16 | Caselles Fornes Jaime | Elemento, y panel de captación y concentración de la radiación solar directa |
| US9520519B2 (en) | 2011-02-11 | 2016-12-13 | Jaime Caselles Fornés | Direct solar-radiation collection and concentration element and panel |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1065694Y (es) | 2008-01-16 |
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