ES1078963U - Mecanismo de orientación solar autónoma para paneles solares fotovoltáicos - Google Patents

Abstract

1. Mecanismo de orientación solar autónoma y automática caracterizado por utilizar dos o más motores solares sujetos mecánicamente a un bastidor el cual es movido por estos en los ejes de coordenadas "X" e "Y" mediante un sistema de transmisión mecánica compuesto de varillas y rótulas, para que cada motor realice el movimiento en el eje de coordenadas que le corresponde al recibir la radiación solar, todo ello soportado por un mástil que posee dos ejes pivotantes uno vertical y otro horizontal para permitir el movimiento del sistema y así la orientación constante al sol mediante la combinación del movimiento de inclinación en ambos ejes de coordenadas. 2. Mecanismo de orientación solar autónoma y automática de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el uso de dos o más motores solares los cuales trasmiten el movimiento mediante el uso de piñones acoplados a los ejes de giro con una cadena como elemento transmisor. 3. Mecanismo de orientación solar autónoma y automática de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el uso de dos o más motores solares los cuales trasmiten el movimiento mediante el uso de poleas acopladas a los ejes de giro con correas como elementos transmisores. 4. Mecanismo de orientación solar autónoma y automática de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el uso de dos o más motores solares los cuales trasmiten el movimiento mediante el uso de piñones acoplados a los ejes de giro con un tornillo sinfín como elemento transmisor.

Description

Título.

Mecanismo de orientación solar autónoma y automática.

Sector de la técnica.

El modelo de utilidad propuesto se encuadra principalmente dentro del sector de las energías renovables y mas concretamente en los sistemas de seguimiento solar de los paneles fotovoltaicos.

Estado de la técnica.

En la actualidad el seguimiento solar de este tipo de instalaciones está constituido de forma generalizada por dos pistones hidráulicos, o mas habitualmente por dos servomotores eléctricos, por cada módulo de panel fotovoltaico dependiendo de su tamaño, de tal forma que un motor se encarga del movimiento sobre el eje "Y" y el otro sobre el eje "X", todo ello gestionado por un sistema informático de programación, lo cual da como resultado la orientación continua de los módulos solares durante todo el año y por ende el aumento de rendimiento del sistema en torno a un 40% respecto de los sistemas fijos.

Para obtener dicho aumento en el rendimiento por la orientación de los paneles el presente modelo de utilidad se basa en el uso de motores solares, bajo patente de invención propia admitida a trámite P 012200823, sin cables ni sistema de gestión informática alguno, siendo por su constitución capaz de sustituir los sistemas convencionales descritos.

Descripción detallada de la invención.

El presente modelo de utilidad se basa en el uso de motores que son directamente accionados por la radiación solar, sin cables, del modo en que lo haría un girasol, así como en la instalación necesaria para llevar a cabo dicha función.

Para ello, se utilizan dos motores solares los cuales van acoplados a los ejes "V" y "X", paralelos al panel solar de tal forma que el motor del eje "V" (figura 4 objeto 1) está físicamente acoplado en la parte alta del soporte del panel (figura 4 objeto 3) y es paralelo al terreno y el del eje "X" (figura 4 objeto 2) está también físicamente sujeto en el lado Oeste del panel (figura 4 objeto 3) y perpendicular al terreno.

De esta forma, el motor solar del eje "V", mediante la biela conectada al eje motor (figura 4 objeto 8) a través de la varilla trasmisora, (figura 4 objeto 9) -la cual va sujeta al soporte de la columna sustentadora, (figura 4 objeto 7)-, es el encargado de la inclinación del soporte del panel respecto del horizonte (figura 4 objeto 3) mediante la bisagra pivotante (figura 4 objeto 6) del soporte del panel fotovoltaico (figura 4 objeto 3).

Del mismo modo, el motor solar del eje "X" (figura 4 objeto 2) es el encargado del movimiento Este-Oeste, pero haciendo pivotar el bastidor (figura 4 objeto 3) en el cojinete (figura 4 objeto 5) de la columna soporte del sistema (figura 4 objeto 4).

Al inicio, el soporte de la superficie captadora estará orientado al Este con un grado de inclinación de 0° respecto del horizonte, con el fin de que cuando el sol asome reciba inmediatamente su radiación y, según va ascendiendo por la bóveda celeste, los rayos comiencen a incidir sobre la superficie captadora del motor solar del eje "V" (figura 4 objeto 1) el cual, al ir incrementando su temperatura, comenzará a girar y moverá el panel a través de los elementos de transmisión descritos (ver figura 4, objetos 6,7,8 y 9) inclinando este paulatinamente desde los 0° hasta la posición en altura que tome el astro en cada momento del día hasta el ocaso.

La función del motor solar del eje "X" (figura 4 objeto 2), desde la posición inicial de la superficie captadora del panel, 0° Este, es la misma que la del motor solar del eje "V", esto es, cuando el sol sale y comienza su desplazamiento entre los dos puntos cardinales, la radiación irá incidiendo de forma paulatina en la superficie captadora del motor solar, calentando este y comenzando a hacer girar la biela conectada a su eje (figura 4 objeto 8), el cual moverá el panel fotovoltaico sujeto al bastidor (figura 4 objeto 3) a través del sistema de transmisión (ver figura 4, objetos 5,7,8 y 9) para realizar el movimiento Este-Oeste, manteniéndolo de esta forma orientado todas las horas solares.

Esto se consigue gracias a la deformación por temperatura de los elementos espirales metálicos con los que los motores están fabricados, los cuales, al calentarse, tienden a reproducir el giro del eje al cual van acoplados. Dicho eje, a su vez, va sujeto a la estructura sustentadora del panel solar mediante una rótula, la cual impulsa al panel en el sentido requerido con el objetivo de mantener este orientado constantemente.

Para evitar que una nube que se interponga entre el sol y el sistema de seguimiento altere la posición del panel, el diseño de los motores solares dentro de tubos de vacío asegura la conservación de la temperatura durante largos periodos de tiempo para esperar la reaparición del sol y así comenzar rápidamente la reorientación del sistema.

Todo esto funciona gracias al diseño del motor solar como tal, el cual está basado en el aprovechamiento de la radiación solar por concentración, utilizando para ello la capacidad de dilatación de uno o varios elementos bimetálicos espirales, para lo cual se inserta un número determinado de ellos (figura 3, elementos 5a a 5h) en un tubo negro (figura 3, objeto 7) siendo, mediante soldadura, sujetos a este en su parte de mayor diámetro y a un eje (figura 3, objeto 1) en la parte de menor diámetro de la espiral. Dicho eje va embutido en dos rodamientos, uno en cada punta del mismo (figura 3, 6a y 6b), los cuales van acoplados en los laterales de un tubo de borosilicato transparente con el vacío practicado en su interior (figura 3, objeto 2) y una imprimación reflectante por su lado cóncavo (figura 3, objeto 4), la cual ocupa la mitad interior del mismo y se utiliza como concentrador solar, siendo opaca por su parte convexa. Cuando la radiación solar es concentrada en el tubo negro, los elementos bimetálicos se dilatan por el calentamiento producido sobre este y hacen girar el eje, traduciendo dicho movimiento al panel mediante los sistemas mecánicos descritos.

El funcionamiento del aparato solar dinámico o motor solar comienza (ver Fig.3)

cuando la radiación solar incide en el espejo concentrador (4) a través del tubo transparente (2), siendo concentrada en el tubo absorbedor (7) y aumentando por tanto la temperatura de este, dentro del cual van alojados los elementos bimetálicos espirales (del 5a al 5h), que son calentados y comienzan a estirarse debido a la dilatación haciendo girar el eje (1) sobre los cojinetes (6a,6b), produciendo el movimiento giratorio de los piñones (3a,3b).

Para lo cual, el aparato solar dinámico, en su posición en un lado del panel fotovoltaico, se orienta con el lado cóncavo del espejo (4) apuntando en la dirección de este y con un desfase de 15°. Cuando el sol asoma en el horizonte la radiación incide en el espejo (4) el cual concentra la luz en el tubo absorbedor (7), calentando este paulatinamente e iniciando lentamente el giro del eje en dirección contraria, saliendo a los 3° de giro de la zona de radiación, pues el espejo actúa también de barrera lumínica al ser opaco por su lado convexo (lo que denominaremos a partir de ahora zona de sombra), lo cual se produce porque el giro del sistema, debido a que la dilatación de los elementos bimetálicos espirales (58 "",5h) es mas rápido que el avance del sol por la bóveda celeste, para lo cual el espejo (4) ha de ir en una posición de avance respecto de la perpendicular de incidencia de la radiación solar, de ahí que el ángulo de partida o ángulo de orientación inicial de la concavidad del espejo (4) respecto de la superficie captadora del panel para el eje "x" e "Y" (dependiendo del eje) tenga un desfase de 15°. Una vez alcanzada la zona de sombra se inicia el estancamiento de temperatura en el tubo absorbedor al estar este aislado del medio mediante vacío (7), por lo que los elementos bimetálicos permanecen inmóviles esperando el avance del sol, y así sucesivamente durante el día, por lo que la orientación continua al astro viene dada por el ciclo luz/sombra' que el espejo concentrador provoca sobre el tubo absorbedor (7). Así, mediante pequeñas oscilaciones, el sistema se mantiene orientado desde el amanecer hasta el ocaso, y por ende cualquier espejo o panel acoplado al mismo, volviendo este lentamente a su posición de reposo original, 0° Este, al anochecer cuando la intensidad lumínica no es suficiente

Descripción de los dibujos.

Con la intención única de explicar gráficamente la invención y a modo de ejemplo no limitativo se proponen estas figuras de un modo de realización ya construido, el cual se caracteriza por emplear el método aquí expuesto para mantener orientado el aparato de Este a Oeste siguiendo el movimiento del sol desde el alba hasta su ocultación.

La figura 1 presenta una vista en perspectiva del motor solar.

La figura 2 presenta una configuración básica del motor solar.

La figura 3 muestra la sección en corte del motor solar en la cual se pueden apreciar los elementos internos que lo componen.

La figura 4 muestra la vista trasera o Norte del seguidor solar completo, con los dos motores solares y los sistemas de transmisión de movimiento mecánico del conjunto del soporte del panel fotovoltaico y los diversos elementos que lo componen.

Forma de realización preferida.

A la vista de las figuras comentadas, la figura 4 muestra el conjunto de elementos que componen el mecanismo comenzando por el soporte del/los panel solar fotovoltaico (figura 4 objeto 3), que tendrá la superficie necesaria para albergarlo.

Después se puede observar la forma en que los motores solares van sujetos al bastidor y unidos mecánicamente al mismo (figura 4 objetos 1 y 2), siendo conectados a este mediante un sistema de transmisión formado por rótulas y varillas (figura 4 objetos 7,8 y 9), los cuales son los encargados del movimiento de la superficie soporte del panel solar fotovoltaico.

Por último, el conjunto va soportado por un pilar (figura 4 objet04), el cual tiene dos puntos de pivotación, uno para el movimiento de inclinación vertical (figura 4 objeto 6) de la superficie de soporte (figura 4 objeto 3), y un cojinete para permitir el giro horizontal de dicha superficie (figura 4 objeto 5) al ser esta propulsada por los motores solares, y dos puntos de anclaje (figura 4 objeto 7), donde el sistema de transmisión mecánica de aquellos realiza la presión para lograr el movimiento.

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES

   1. Mecanismo de orientación solar autónoma y automática caracterizado por utilizar dos o mas motores solares sujetos mecánicamente a un bastidor el cual es movido por estos en los ejes de coordenadas "X" e "Y" mediante un sistema de transmisión mecánica compuesto de varillas y rótulas, para que cada motor realice el movimiento en el eje de coordenadas que le corresponde al recibir la radiación solar, todo ello soportado por un mástil que posee dos ejes pivotantes uno vertical y otro horizontal para permitir el movimiento del sistema y así la orientación constante al sol mediante la combinación del

   movimiento de inclinación en ambos ejes de coordenadas.

2. 2.

   Mecanismo de orientación solar autónoma y automática de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el uso de dos o mas motores solares los cuales trasmiten el movimiento mediante el uso de piñones acoplados a los ejes de giro con una cadena como elemento transmisor.

3. 3.

   Mecanismo de orientación solar autónoma y automática de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el uso de dos o mas motores solares los cuales trasmiten el movimiento mediante el uso de poleas acopladas a los ejes de giro con correas como elementos transmisores.

4. 4.

   Mecanismo de orientación solar autónoma y automática de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por el uso de dos o mas motores solares los cuales trasmiten el movimiento mediante el uso de piñones acoplados a los ejes de giro con un tornillo sinfín como elemento transmisor ..

   Fig.1

   Fig.2

   \

   \

   \

   \

   r

   / /

   Fig 3

   Flg.4