ES1291689U - Estructura de paneles fotovoltaicos flotantes - Google Patents

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Abstract

Estructura (E) de paneles fotovoltaicos (PV) flotante, que comprende varios conjuntos (1) de panel fotovoltaico (11) y soporte flotante (12) y medios de unión entre los soportes flotantes (12), de modo que los conjuntos (1) forman una matriz flotante, y medios de fondeo (3) de la estructura (E), comprendiendo los medios de fondeo (3) una pluralidad de pesos (31) y cuerdas o gomas (32) unidas por su extremo inferior al peso (31), y comprendiendo la estructura un cerco flotante (4), estando el extremo superior de cada cuerda o goma (32) unido al cerco flotante (4), caracterizada por que el cerco flotante (4) es un cerco semirrígido, y, en la que el cerco flotante (4) está constituido por una matriz de producto cementoso (41) que envuelve total o parcialmente un volumen de material flotante (42).

Description

DESCRIPCIÓN
Estructura de paneles fotovoltaicos flotantes
SECTOR TÉCNICO
La presente invención se refiere a una estructura de paneles fotovoltaicos flotantes, particularmente aquellos situados en embalses con una cierta profundidad o variación de nivel, aquellos sometidos a un oleaje o fetch considerable y en aquellos situados en el mar (nearshore u offshore).
ANTECEDENTES
El sector de la energía solar flotante ha experimentado un gran crecimiento en la última década, catalizado por el mayor rendimiento de la placa solar con la refrigeración que se produce cerca del agua, por no requerir movimiento de tierras y por la cercanía de una toma eléctrica en el caso de los embalses.. En estos sistemas las placas solares suelen colocarse sobre flotadores de plástico, que están conectados unos a otros. Por las características del material, estas conexiones son incapaces de transmitir cargas significativas, lo que implica que en situaciones con oleaje significativo hay que fondear la estructura en muchos puntos, con el consecuente sobrecoste en líneas de fondeo. Este sobrecoste es tanto mayor cuanto más intensas son las acciones ambientales, cuanto más grande es la estructura y cuanto mayor es la profundidad del embalse.
Uno de estos sistemas conocidos comprende varios conjuntos de panel fotovoltaico y soporte flotante y medios de unión entre los soportes flotantes, de modo que los conjuntos forman una matriz flotante, y medios de fondeo de la estructura, comprendiendo los medios de fondeo una pluralidad de pesos y cadenas unidas por su extremo inferior al peso, y comprendiendo la estructura un cerco flotante, estando el extremo superior de cada cadena unido al cerco flotante.
Es un ejemplo de este sistema el que se describe en el documento ES 2844 192 T3. En este sistema, el cerco flotante consiste en un aro formado por uno o más tubos flotantes. En diversos puntos del tubo se colocan los anclajes desde donde bajan las cuerdas o gomas de los fondeos.
Un inconveniente de este sistema es que el cerco es deformable, no puede resistir fuertes impactos, ni puede resistir elevadas tracciones en los puntos de anclaje.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Para superar los inconvenientes del estado de la técnica, la presente invención propone una estructura de paneles fotovoltaicos flotantes, que comprende varios conjuntos de panel fotovoltaico y soporte flotante y medios de unión entre los soportes flotantes, de modo que los conjuntos forman una matriz flotante, y medios de fondeo de la estructura, comprendiendo los medios de fondeo una pluralidad de pesos y cuerdas o gomas unidas por su extremo inferior al peso, y comprendiendo la estructura un cerco flotante con una rigidez a flexión significativamente superior a la de los soportes flotantes conectados, estando el extremo superior de cada cuerda o goma unido al cerco flotante.
La rigidez reivindicada es importante porque permite:
En el eje vertical, reducir el número de fondeos hasta el fondo del pantano. Si la pieza tiene una rigidez considerable, se pueden transmitir momentos flectores entre las diferentes piezas que componen el cerco y por tanto con pocos puntos de fondeo los pantalanes conectados tendrán variaciones de calado reducidas y admisibles.
En el eje horizontal, la rigidez del cerco permite distribuir una mayor cantidad de tiros horizontales de los flotadores de plástico en un reducido número de fondeos hasta el fondo del pantano. Dado que los fondeos tienen una cierta inclinación, la rigidez transversal evita que la componente horizontal de los esfuerzos genere un exceso de curvatura indeseable en planta.
La invención es más competitiva cuanto mayor es la profundidad de fondeo (más cara es cada línea utilizada) y cuanto más intensas son las condiciones de oleaje, pues el cerco protege los flotadores de plástico para dotar a la estructura de la vida útil necesaria. Puede resultar competitivo también en aguas marinas, donde la intensidad del oleaje y las corrientes no permiten la instalación de sistemas con flotadores de plástico.
En unas realizaciones, el cerco flotante está constituido por una matriz de producto cementoso que envuelve total o parcialmente un volumen de material flotante.
En unas realizaciones, el producto cementoso es un hormigón con fibras.
En unas realizaciones, el producto cementoso es un Hormigón de Muy Alto Rendimiento (UHPC).
El Hormigón de Muy Alto Rendimiento (UHPC) permite tener una solución duradera, pues el material es muy compacto y poco poroso, y ligera, a poder reducirse el contenido de armaduras y sus recubrimientos. En particular, se reduce el peso de la pieza a menos de la mitad de una solución que se pudiera diseñar con hormigón convencional. Esta ligereza reduce los costes de transporte e instalación y aumenta el francobordo en comparación con una pieza de hormigón normal del mismo canto.
En unas realizaciones, las fibras son de acero y están presentes en un contenido superior al 1% en volumen.
En unas realizaciones, el tamaño máximo de árido es inferior a 8 mm y/o en la que la relación agua/cemento es inferior a 0.35.
En unas realizaciones, el cerco está compuesto por piezas con una longitud comprendida entre 13 y 14 m, una anchura comprendida entre 1,6 y 1,8 m, y un canto comprendido entre 0,4 y 0,6 m. Estas piezas están conectadas entre sí de manera semi-rígida, tal que la conexión es capaz de transmitir parte del momento flector entre las piezas.
La longitud viene condicionada por las longitudes máximas de un camión de transporte convencional, el ancho por la mitigación del oleaje que se desea para la localización en la que se va a instalar la estructura, que actúa parcialmente como dique rompeolas, y el canto por el francobordo deseado para la pieza en servicio.
Se destaca que el cerco de la invención está destinado a tener dimensiones considerables. En particular se destaca que las cotas indicadas en la figura 3 están expresadas en metros y también se destaca el tamaño de las piezas P en relación con el tamaño de una persona, lo cual se ilustra con las fotografías de fabricación 6 a 13.
En unas realizaciones, la sección de la pieza es rectangular aligerada, tal que se forma un cajón donde en cada una de las cuatro aristas se posicionan armaduras longitudinales embebidas en el material cementoso para aportar resistencia a flexión en ambos ejes. Cada cierta distancia en la dirección del eje largo hay macizado interior entre los aligeramientos. Estos diafragmas transversales suponen secciones llenas que aportan resistencia transversal a la pieza y reducen su deformabilidad. Los espesores de la pieza varían entre los 30 y los 70 mm según la zona. Las almas del cajón tienen una ligera inclinación para facilitar la extracción de la pieza prefabricada del molde.
Preferentemente el cerco está compuesto por piezas con una longitud de 13,4 m, una anchura de 1,82 m, y una altura de 0,51 m.
En algunas realizaciones el material flotante es EPS.
Los diferentes aspectos y realizaciones de la invención definidos anteriormente pueden combinarse entre sí, siempre que sean mutuamente compatibles.
Las ventajas y características adicionales de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada y se señalarán particularmente en las reivindicaciones adjuntas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con unos ejemplos de realización práctica de la invención, se acompaña como parte integrante de la descripción, un juego de figuras en el que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra una vista en planta de una instalación anclada;
La figura 2 muestra una sección transversal de una de las piezas que forma el cerco;
La figura 3 muestra una vista en planta de una instalación, donde la parte perimetral es el cerco y la parte interior son los flotadores de plástico con paneles solares;
La figura 4 muestra la estructura según la invención en planta;
La figura 5 muestra el molde antes del vertido de la losa inferior;
La figura 6 muestra el proceso de colocación de los bloques de material de aligeramiento sobre la capa de hormigón fresco;
La figura 7 muestra el molde del elemento tras concluir la fase de colocación de los bloques de aligeramiento, preparado para el vertido de la segunda fase, y también se muestran en un lateral las armaduras de conexión para los herrajes a los que se amarrarán las líneas de flotadores de plástico de la instalación;
La figura 8 muestra el vertido de la segunda fase, vertiendo sobre uno de los diafragmas D para facilitar el avance del material fresco;
La figura 9 Pieza durante su extracción del molde, 16 h después de la fabricación;
La figura 10 Pieza de pantalán finalizada y extraída del molde 16 h después de la fabricación.
La figura 11 es una vista en perspectiva de dos piezas del cerco conectadas mecánicamente y sujetas por unas cintas.
La figura 12 es una vista en perspectiva de dos piezas del cerco conectadas mecánicamente y sujetas por unas cintas.
La figura 13 es una vista en perspectiva de una conexión mecánica entre dos piezas del cerco.
La figura 14 es una vista en perspectiva de una estructura de paneles fotovoltaicos flotante según la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN
En la descripción de las posibles realizaciones preferidas de la invención se precisa dar numerosos detalles para favorecer una mejor comprensión de la invención. Aun así, resultará aparente para el experto en la materia que la invención puede ser implementada sin estos detalles específicos. Por otra parte, las características bien conocidas no se han descrito en detalle para evitar complicar innecesariamente la descripción.
La figura 1 muestra en planta una estructura E de paneles fotovoltaicos PV flotante, dispuesta en un pantano.
Tal como se muestra en la figura 3, la estructura comprende varios conjuntos 1 de panel fotovoltaico 11 y soporte flotante 12 y medios de unión entre los soportes flotantes 12, de modo que los conjuntos 1 forman una matriz flotante.
Tal como se ilustra en la figura 14, la estructura comprende medios de fondeo 3 de la estructura E, comprendiendo los medios de fondeo 3 una pluralidad de pesos 31 y cuerdas o gomas 32 unidas por su extremo inferior al peso 31.
La estructura se completa con un cerco flotante 4 semirrígido, estando el extremo superior de cada cuerda o goma 32 unido al cerco flotante 4. En particular, el extremo superior de cada cuerda o goma 32 está unido a una conexión mecánica entre piezas P del cerco flotante 4. Cada conexión mecánica une un extremo de una pieza P del cerco flotante 4 a otra pieza P del cerco flotante 4. La conexión mecánica de las piezas P del cerco flotante 4 se describe más detalladamente más adelante en referencia a las figuras 11, 12 y 13.
Continuando con la figura 14, cada peso 31 está mecánicamente unido a dos regiones separadas del cerco flotante 4. En concreto, cada peso 31 está mecánicamente unido a las piezas P del cerco 4 mediante cuerdas o gomas 32. En concreto, cada cuerda o goma 32 une un peso 31 a una conexión mecánica A1 de dos piezas P del cerco 4. Más en concreto, el peso 31 está mecánicamente unido a una conexión mecánica entre la pieza P1 del cerco 4 y la pieza P2 del cerco 4. Además, el peso 31 está mecánicamente unido a una conexión mecánica entre la pieza P2 del cerco 4 y la pieza P3 del cerco 4.
Como se puede apreciar en la figura 2, el cerco flotante 4 está constituido por una matriz de producto cementoso 41 que envuelve total o parcialmente un volumen de material flotante 42.
En la realización mostrada el producto cementoso 41 es un hormigón con fibras en un contenido superior al 1% en volumen, y más particularmente un Hormigón de Muy Alto Rendimiento. Tal como se puede apreciar en las figuras 3 y 4, el cerco está compuesto por piezas con una longitud comprendida entre 13 y 14 m, una anchura comprendida entre 1,6 y 1,8 m, y una canto comprendido entre 0,4 y 0,6 m.
El cerco 4 comprende armaduras longitudinales 43 embebidas en el material cementoso 41 para aportar resistencia a flexión. También comprende unas armaduras transversales 44 destinadas a garantizar la resistencia mecánica de los anclajes entre el cerco y los flotadores de plástico.
Proceso de fabricación
Para que el pantalán flote, la densidad del volumen que encierra tiene que ser menor o igual que 1000 kg/m3. Por tanto, las piezas P se construyen para que encierren un núcleo 42 de EPS, corcho u otro material de densidad menor a 1000 kg/m3. El procedimiento más usual de fabricación es en dos etapas, que son:
1) Colocación en el molde de las armaduras de acero, vertido del material cementoso de la losa inferior 45. Cuando se llegue al espesor previsto para la losa inferior, se deja de verter y se coloca el aligeramiento 42, que son unos bloques debidamente dimensionados, en las posiciones previstas, quedándose pegados al material cementoso en el momento en que este endurece.
2) Tras el endurecimiento del material, generalmente al día siguiente, se vierte material cementoso fresco sobre el aligeramiento y en los huecos de los diafragmas D y este se desliza por ambos laterales y se llena la pieza completa. Al día siguiente es posible extraer la pieza.
El procedimiento también se puede realizar en una única etapa, si bien esto requiere que al concluir la etapa 1, se fijen adecuadamente los aligeramientos en su posición para que el vertido no haga que estos floten por el empuje del hormigón fresco.
El rigidizador de material cementoso con fibras propuesto ofrece múltiples ventajas en comparación con una estructura realizada con hormigón convencional. La compacidad del material propuesto permite eliminar las armaduras secundarias y reducir los recubrimientos de las armaduras primarias, garantizando una pieza más ligera y una elevada durabilidad incluso en ambientes agresivos. Además, el elevado contenido de conglomerante permite que, en el caso de que aparezca una fisura, se produzca un autosanado progresivo de la misma que ayuda a garantizar la estanqueidad incluso tras un evento accidental que pueda haber dañado la pieza. Respecto a una estructura realizada con acero, la ventaja radica principalmente en la mayor durabilidad del rigidizador de material cementoso con fibras aquí propuesto, reduciendo además los costes de mantenimiento.
El sistema de fabricación está industrializado para facilitar la adaptación de la pieza a las necesidades mecánicas y geométricas de la planta diseñada. Consta de un molde metálico en el que uno de los tapes del extremo se puede modificar de posición para fabricar elementos de menor longitud, tal que las medidas de la planta no requieren ser múltiplos de 13.40 m. El molde metálico admite diferentes diámetros de armaduras longitudinales y de hembras de conexión en los extremos, pudiendo así optimizarse los armados para los esfuerzos flectores y cortantes que tenga cada aplicación.
El diseño del molde permite colocar casquillos y herrajes en la parte superior. En este caso se ha concebido con una línea de casquillos en uno de los lados de la cara superior, a los cuales se conectará un rail a lo largo del cual se pueden enganchar en cualquier punto los amarres de los flotadores de plástico.
Tal como se ilustra en las figuras 11, 12 y 13, la conexión mecánica entre pantalanes se realiza mediante dos herrajes metálicos, uno en cada una de las piezas que se va a conectar. Este herraje puede estar hecho de acero galvanizado, acero inoxidable o aluminio. Este herraje se puede aprovechar para atar el cabo que fondea la estructura al fondo del pantano por el perímetro exterior. La geometría de los herrajes se ha propuesto tal que se comporte como una unión pura a tracción y compresión, y entre ellos se coloca una banda de caucho para otorgarle a la conexión la capacidad de giro necesaria para cada aplicación.
Continuando con la figura 13, la conexión mecánica entre dos piezas P del cerco 4 conecta mecánicamente un extremo de una pieza P a un extremo de una pieza P del cerco 4. Cada conexión mecánica comprende cuatro bloques B1, B2, B3, B4, si bien en otras realizaciones, no ilustradas, la cantidad de bloques de cada conexión mecánica es distinto de cuatro. Cada bloque está mecánicamente fijado a un extremo de una pieza P del cerco 4 y a un extremo de otra pieza P del cerco 4.
Tal como se ilustra en las figuras 12 y 13, cada conexión mecánica comprende un primer bloque superior B1, un segundo bloque superior B2, un tercer bloque inferior B3 y un cuarto bloque inferior B4. El primer bloque superior B1 está mecánicamente unido al segundo bloque superior B2 mediante un primer conjunto de herrajes, en particular herrajes tubulares fijados a los extremos de las piezas P. El tercer bloque inferior B3 está mecánicamente unido al cuarto bloque inferior B4 mediante un segundo conjunto de herrajes.
El primer conjunto de herrajes tubulares comprende unas chapas metálicas fijadas al primer y segundo bloques superiores B1, B2 mediante tornillos y/o pasadores. Algunos de los tornillos y/o pasadores atraviesan dos chapas metálicas, conectando las chapas mecánicamente; otros de los tornillos y/o pasadores atraviesan una chapa metálica y el primer o segundo bloque superior B1, B2, conectando mecánicamente la chapa metálica y el bloque superior atravesados.
El segundo conjunto de herrajes comprende unas chapas metálicas fijadas al tercer y cuarto bloques inferiores B3, B4 mediante tornillos y/o pasadores. Algunos de los tornillos y/o pasadores atraviesan dos chapas metálicas, conectando las chapas mecánicamente; otros de los tornillos y/o pasadores atraviesan una chapa metálica y el tercer o cuarto bloque inferior B3, B4, conectando mecánicamente la chapa metálica y el bloque inferior atravesados.
Tal como se ilustra en las figuras 12 y13, varias anillas A1 pueden estar fijadas a un extremo de una pieza P del cerco 4. Estas anillas A1 están destinadas a la fijación de las cadenas o cabos de anclaje.
Cuando se concluye la puesta de hormigón fresco, se esparce arena de sílice de tamaño máximo 0.8 mm para lograr minimizar el carácter resbaladizo de la superficie.
A la vista de esta descripción y figuras, el experto en la materia podrá entender que la invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes, sin salir del objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada.
En este texto, el término "comprende” y sus derivaciones (como "comprendiendo”, etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente. Es decir, estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir más elementos, etapas, etc.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Estructura (E) de paneles fotovoltaicos (PV) flotante, que comprende varios conjuntos (1) de panel fotovoltaico (11) y soporte flotante (12) y medios de unión entre los soportes flotantes (12), de modo que los conjuntos (1) forman una matriz flotante, y medios de fondeo (3) de la estructura (E), comprendiendo los medios de fondeo (3) una pluralidad de pesos (31) y cuerdas o gomas (32) unidas por su extremo inferior al peso (31), y comprendiendo la estructura un cerco flotante (4), estando el extremo superior de cada cuerda o goma (32) unido al cerco flotante (4), caracterizada por que el cerco flotante (4) es un cerco semirrígido, y, en la que el cerco flotante (4) está constituido por una matriz de producto cementoso (41) que envuelve total o parcialmente un volumen de material flotante (42).
2. Estructura (E) según la reivindicación 1, en la que el producto cementoso (41) es un hormigón con fibras.
3. Estructura (E) según la reivindicación 1, en la que el producto cementoso (41) es un Hormigón de Muy Alto Rendimiento (UHPC)
4. Estructura (E) según la reivindicación 2 o la 3, en la que las fibras son de acero y están presentes en un contenido superior al 1% en volumen.
5. Estructura (E) según la reivindicación 1 o cualquiera que dependa de esta, en la que el tamaño máximo de árido es inferior a 8 mm y/o en la que la relación agua/cemento es inferior a 0.35.
6. Estructura (E) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el cerco está compuesto por piezas (P) con una longitud comprendida entre 13 y 14 m, una anchura comprendida entre 1,6 y 1,8 m, y un canto comprendido entre 0,4 y 0,6 m.
7. Estructura según la reivindicación 6, en la que el cerco está compuesto por piezas con una longitud de 13, 4 m, una anchura de 1,82 m, y una altura de 0,51 m.
8. Estructura según la reivindicación 1 o cualquiera que dependa de esta, en la que el material flotante (42) es EPS.
9. Estructura según la reivindicación 1 o cualquiera que dependa de esta, que comprende armaduras longitudinales (43) embebidas en el material cementoso (41).
10. Estructura según la reivindicación 6 o cualquiera que dependa de estas, en la que las piezas están unidas mediante bloques (B1, B2, B3, B4) y herrajes (H) de unión entre los bloques (B1, B2, B3, B4) y los extremos de las piezas (P).
11. Estructura según la reivindicación 10, en la que los herrajes (H) son tubulares de modo que definen unos espacios de alojamiento de los bloques (B1, B2, B3, B4), estando los bloques (B1, B2, B3, B4) fijados a los herrajes mediante tornillos.
12. Estructura según las reivindicaciones 10 u 11, en la que los herrajes comprenden unas placas perforadas, de modo que constituyen anillas (A1) de anclaje.
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