ES1295154U - Sistema de amarre para instalaciones de paneles solares flotantes - Google Patents

Abstract

Sistema de amarre para instalaciones flotantes de paneles solares en una masa de agua que comprende: al menos un par de primeros anclajes (1a, 1b) destinados a fijarse al fondo o talud de la masa de agua, donde cada primer anclaje tiene una altura H respecto al fondo igual o superior a la mitad de la variación del nivel de agua esperada 2H, al menos un par de segundos anclajes (2a, 2b) destinados a fijarse en la instalación flotante (3) en aristas no contiguas de la misma y al menos un par de cables (5a, 5b), cada cable uniendo un primer y segundo anclaje, un peso (4a, 4b) unido a cada cable mediante una argolla (6a, 6b) de tal manera que el peso (4a, 4b) puede desplazarse libremente a lo largo del cable (5a, 5b), manteniéndose el cable a una tensión constante para diferentes alturas de agua.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de amarre para instalaciones de paneles solares flotantes

SECTOR DE LA TÉCNICA

La invención pertenece al sector de las energías renovables, más en concreto se refiere a paneles solares sobre instalaciones flotantes.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La presencia de instalaciones solares sobre láminas de agua se está popularizando en zonas como balsas de riego de agricultores, presas hidráulicas, lagos, presas de bombeo, plantas de tratamiento de agua o en el mar. Estas instalaciones presentan muchas ventajas frente a las tradicionales sobre tierra. Entre otras destaca el aprovechamiento de un espacio que no se está utilizando para generar energía solar, acercando la generación a los puntos de consumo, se evita la evaporación del agua, los paneles generan más energía por estar refrigerados gracias a su cercanía cerca del agua, mejora la calidad del agua evitando la generación de algas, etc.

Estas instalaciones se forman mediante paneles solares que se colocan sobre flotadores que van unidos unos con otros hasta completar una isla de flotadores. Finalmente, esta isla se fija a tierra o al fondo del lago mediante cables, cuerdas o cadenas unidas a puntos fijos en la orilla de tal manera que la instalación solar flotante quede anclada y pueda hacer frente a las rachas de viento o corrientes de agua. Para las empresas de energía fotovoltaica flotante, disponer de un sistema propio se sistemas de anclaje en balsas de agua proporciona una ventaja competitiva importante.

Hasta la fecha, los sistemas de anclaje de estas instalaciones consisten en cuerdas, cadenas o cables que se fijan a tierra a los exteriores de la balsa de agua o al fondo del agua mediante fijación por medio de buzos o pesos lastrados. Por lo general, en los sistemas existentes, la tensión en los cables depende de la altura de agua. Esto hace que los cables se destensen, o que no estén actuando o ejerciendo tensión todos los cables y/o sea necesario el uso de muelles o elastómeros. Este problema, además, puede llegar a provocar el fallo de los sistemas de anclaje y que la instalación quede suelta. En resumen, los sistemas actuales son caros, de difícil implantación, de difícil dimensionamiento y requieren de equipos o sistemas muy costosos.

Otra posibilidad es la presentada en la solicitud JPH1020485A, que describe un sistema de amarre adecuado para instalaciones flotantes (aunque no menciona instalaciones solares), mediante cables y anclajes en la orilla y la instalación flotante. Un peso se sitúa a una altura inferior a la del anclaje de la orilla y la del anclaje a la instalación flotante, anclaje este último que se realiza mediante poleas por donde pasan los citados cables. Este sistema sin embargo no es apto para su uso en el mar, presas o embalses con taludes, además de que las poleas son difíciles de reparar y sustituir en caso de quedar atascadas.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención resuelve el problema técnico expuesto anteriormente gracias a un sistema de agarre para instalaciones fotovoltaicas flotantes en masas de agua, donde el sistema está provisto de al menos un par de cables, un par de pesos desplazable a lo largo de cada cable, en el que unos primeros anclajes se sitúan dentro del depósito de agua en posiciones opuestas o enfrentadas, en el fondo, talud o pared del mismo, quedando cada peso unido mediante una argolla y su cable correspondiente a un primer anclaje (unido al primer extremo del cable) y a un segundo anclaje en la instalación flotante (unido al segundo extremo del cable). Por masa de agua se entiende en el contexto de este modelo de utilidad el mar, un depósito, balsa de agua de riego, pantano, canal o similar. La instalación flotante está formada por los paneles, flotadores y cualquier elemento de fijación de dichos paneles a los flotadores o de los flotadores entre ellos. Como es evidente para un experto, el sistema puede estar provisto de más de un par de cables, pesos y primeros y segundos anclajes, ; en este caso el peso estará provisto de un número correspondiente de argollas conectadas al peso, una argolla para cada cable y peso correspondiente . Los primeros anclajes situados en el talud o fondo deben tener una altura H respecto al fondo igual o superior a la variación del nivel de agua estimado 2H.

Se puede demostrar matemáticamente que, si se desea que la instalación pueda asumir variaciones de nivel de agua 2H, la altura del punto de fijación respecto del fondo deberá ser igual o superior a H. En este caso, para una distancia entre los puntos de fijación L, la longitud del cable S necesaria será:

5 = Vtf2 L2

Y se puede demostrar matemáticamente que, puesto que el peso puede moverse libremente por el cable, (suponiendo un rozamiento despreciable) el ángulo del cable se mantiene constante para las distintas posiciones, sea cual sea la posición del agua a lo largo de 2H (variaciones posibles de niveles de agua), siendo 0 en ángulo que forma el cable que une el punto de anclaje a tierra e instalación flotante , con la horizontal

„ L

0 = arccos-

Por tanto, una vez establecida la distancia horizontal entre anclajes L y elegida la longitud de cable S adecuada, el ángulo queda determinado para cualquier posición. Y dado que el ángulo del cable es constante para cualquier posición de altura de agua, finalmente se demuestra que la tensión en el cable es función únicamente del peso de la carga móvil P, de la distancia de la isla de flotadores al punto de anclaje L y de la longitud del cable S elegida:

Por tanto, la tensión es independiente de la altura de agua y siempre constantes ya que no depende de H lo que simplifica enormemente los cálculos de los anclajes. De esta manera, el peso se va moviendo libremente por la cuerda, auto regulando la tensión en el cable y manteniéndola constante (figura 3). Si partimos de una posición en el que el punto de anclaje en tierra y el de la instalación flotante están a la misma altura, el peso móvil se encontraría en la mitad (L/2). A medida que la altura de agua va bajando, el peso móvil se va acercando a la instalación , pero siempre manteniendo un ángulo 0 constante y por lo tanto una tensión constante en el cable auto regulando por sí solo el sistema la tensión.

El sistema de la invención permite fijar las instalaciones flotantes, aunque suba o baje el nivel de agua, facilitando de manera sencilla y barata mantenerlas en su posición ejerciendo unas fuerzas constantes independientemente del nivel de agua, haciendo frente de esta manera a los fuertes vientos sin que se destensen los cables, evitando el uso de elastómeros o muelles y usando menos cuerda o cable que los sistemas existentes hasta la fecha.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención y para complementar esta descripción, se acompañan como parte integrante de la misma las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo:

La figura 1 muestra los elementos esenciales de la invención cuando el primer anclaje se sitúa en el fondo de la masa de agua.

La figura 2 muestra una puesta en práctica donde el primer anclaje está situado en el talud de un depósito (cuando éste es por ejemplo un pantano o similar).

La figura 3 muestra la relación entre la altura del agua respecto al fondo y los ángulos entre la horizontal y los cables que unen el peso con los anclajes.

La figura 4 muestra cómo reacciona el sistema ante una nueva carga horizontal aumentando por sí mismo la tensión en el cable.

En las figuras 5a y 5b se muestra un ejemplo de instalación con varios puntos de anclaje en talud, donde éstos pueden quedar sumergidos cuando el nivel de agua esta alto (figura 5a), o quedar por encima cuando el nivel de agua está bajo (figura 5b).

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En referencia a la figura 1, se puede apreciar que el sistema consta de unos primeros anclajes 1a, 1b (al menos dos) fijados al fondo de la masa de agua en posiciones opuestas (es decir, no en la misma orilla). Estos anclajes tienen una altura H respecto al fondo, altura igual o superior a la mitad de la variación del nivel de agua esperada 2H. En la figura 2, que corresponde a una segunda puesta en práctica, el anclaje está situado en un talud. Unos segundos anclajes 2a, 2b (también al menos dos) se sitúan en la instalación flotante 3 en posiciones opuestas (en aristas correspondientes o no contiguas de la instalación flotante), de tal manera que el peso 4a, 4b puede desplazarse a lo largo del cable 5a, 5b gracias a la argolla 6a, 6b, manteniendo una tensión constante para diferentes alturas de agua. El peso desplazable puede ser simplemente un bloque de hormigón o recipiente provisto de lastre como piedras, escombro... y se mantiene siempre a una altura por debajo de la altura máxima de los primeros anclajes y de la instalación flotante, de manera que el peso tiende siempre a clavar el primer anclaje hacia el fondo de la masa de agua. Los primeros anclajes 1a, 1b (el anclaje al fondo o talud) debe proporcionar para ello una cierta altura y tiene forma de poste libre o poste con una base de hormigón o similar.

Puesto que el peso puede moverse a lo largo del cable, éste mantiene siempre tensión sobre el cable independientemente del nivel de agua. Además, se da la ventaja significativa de que la tensión es constante independientemente de cuál sea el nivel de agua, para cualquier posición que pueda adoptar el sistema.

Este hecho resulta diferencial respecto del resto de sistemas de anclajes existentes hasta la fecha. A diferencia de los otros sistemas de anclaje a los que sí afecta la altura de agua de manera que la tensión en el cable varia con dicha altura, para el sistema de la invención se demuestra que la tensión es constante para cualquier valor de altura de agua: el peso desplazable va autorregulando por sí solo la tensión en el cable. Esto hace que el diseño de los anclajes de una instalación se simplifique enormemente y además permite acortar la longitud de los cables.

Como se puede apreciar en la figura 4, ante un posible desplazamiento lateral debido a las fuerzas de viento, la invención actúa como lo haría un muelle o elastómero, aumentando la tensión por el cable. Como se observa, 0>01, y por tanto en la posición desplazada B1, la fuerza o tensión por el cable es mayor. En resumen, el sistema permite un ligero desplazamiento de la instalación flotante moverse ligeramente, pero este actúa por sí solo aumentando la fuerza por el cable para que vuelva a la situación de partida. Por lo tanto, el sistema descrito actúa como lo haría un muelle o elastómero y permite por tanto prescindir de estos ya que a menudo son caros y de difícil instalación.

Además, para una instalación en la que se cuenta con muchos cables, se asegura que todos los cables estén actuando, repartiéndose las tensiones (figuras 5a, 5b), efecto que no ocurre en los actuales sistemas ya que a menudo no todos los cables actúan y suelen quedar destensados, lo que suele provocar el fallo y rotura de estas instalaciones.

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 exceder el objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de amarre para instalaciones flotantes de paneles solares en una masa de agua que comprende: al menos un par de primeros anclajes (1a, 1b) destinados a fijarse al fondo o talud de la masa de agua, donde cada primer anclaje tiene una altura H respecto al fondo igual o superior la mitad de la variación del nivel de agua esperada 2H, al menos un par de segundos anclajes (2a, 2b) destinados a fijarse en la instalación flotante (3) en aristas no contiguas de la misma y al menos un par de cables (5a, 5b), cada cable uniendo un primer y segundo anclaje, un peso (4a, 4b) unido a cada cable mediante una argolla (6a, 6b) de tal manera que el peso (4a, 4b) puede desplazarse libremente a lo largo del cable (5a, 5b), manteniéndose el cable a una tensión constante para diferentes alturas de agua.

2. Sistema de amarre para instalaciones flotantes de paneles solares según la reivindicación 1, caracterizado por que los primeros anclajes (1a, 1b) comprenden un poste y/o una base de hormigón.

3. Sistema de amarre para instalaciones flotantes de paneles solares según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende al menos cuatro primeros anclajes y cuatro segundos anclajes (2a, 2b...), cada segundo anclaje destinado a una esquina respectiva de la instalación flotante.

4. Sistema de amarre para instalaciones flotantes de paneles solares según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el peso es un bloque de hormigón.