ES2257949A1

ES2257949A1 - Seguidor solar basado en cinematica paralela.

Info

Publication number: ES2257949A1
Application number: ES200402879A
Authority: ES
Inventors: Jose Ramon Zugazi Garcia; Jose Miguel Azkoitia Artetxe; Agustin J. Saenz Fernandez; Valentin Collado Jimenez
Original assignee: Fundacion Fatronik
Current assignee: Fundacion Tecnalia Research and Innovation
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-08-01
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: ES2257949B1

Abstract

Seguidor solar basado en cinemática paralela, que consta de una plataforma fija (2); una plataforma móvil (1) portadora de paneles solares fotovoltaicos; un brazo central (3c) de longitud variable que se empotra por un extremo en la plataforma fija (2) y se une por su otro extremo al centro geométrico (Cg) de la plataforma móvil (1) por medio de una junta (5c) de dos grados de libertad; dos o tres brazos (31), (32) de longitud variable que se unen por sus extremos a la plataforma fija (2) y a la plataforma móvil (1) por medio de juntas (51), (52) de modo que si se utilizan dos brazos (31) las juntas (51) tengan al menos dos grados de libertad y si se utilizan tres brazos (32) las juntas (52) tengan tres grados de libertad. Aplicable en la producción de energía eléctrica.

Description

Seguidor solar basado en cinemática paralela.

La cinemática para seguidor solar del invento es aplicable a cualquier sistema que necesite un seguimiento con dos grados de libertad.

Usualmente los seguidores solares son de pequeñas superficies y los esfuerzos que se originan pueden ser resueltos mediante cinemática convencional.

Al proyectar seguidores solares de gran superficie surge la necesidad, de soportar grandes esfuerzos de trabajo, que mediante una cinemática convencional necesitaría de soportes de grandes dimensiones, complicando el sistema desde el punto de vista de número de componentes y montaje en campo.

Para superar estos inconvenientes la tecnología ha acudido a sistemas cinemáticos basados en la cinemática paralela, con barras trabajando a compresión/tracción axialmente, dotándolo de gran rigidez de forma que la propia cinemática hace de estructura del sistema.

Ya se conocen sistemas cinemáticos para seguidores solares, que constan de:

a) motor que acciona un giro en el plano horizontal,

b) motor que acciona sobre el eje del plano del seguidor la inclinación respecto del suelo del panel.

Esta solución tiene inconvenientes ya los esfuerzos sobre la masa móvil del panel es considerable y además variable dependiendo de la posición del seguidor.

El presente invento supera dichos inconvenientes al desarrollar un seguidor solar que consta de:

a) una plataforma fija;

b) una plataforma móvil portadora de paneles solares fotovoltaicos;

c) un brazo central de longitud variable que se empotra por un extremo en la plataforma fija y se une por su otro extremo al centro geométrico de la plataforma móvil por medio de una junta de dos grados de libertad;

d) dos o tres brazos de longitud variable que se unen por sus extremos a la plataforma fija y a la plataforma móvil por medio de juntas de modo que si se utilizan dos brazos las juntas tengan al amenos dos grados de libertad y si se utilizan tres brazos las juntas tengan tres grados de libertad.

En el invento las juntas que unen la plataforma móvil con la plataforma fija, se puede diseñar para que esté tan cerca como se quiera de la plataforma móvil. Por tanto, los esfuerzos de torsión no soportados por los brazos telescópicos se difunden a lo largo de una distancia más corta hasta llegar a la estructura fija. De este modo las deformaciones producidas por los esfuerzos en el seguidor serán menores y se podrá diseñar siempre la estructura de un modo rígido.

La propia cinemática hace de elemento estructural del sistema, de forma que se evita el sobredimensionado del elemento estructural soporte de los paneles fotovoltaicos con las ventajas de transporte y montaje que ello conlleva.

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, se representa en los planos una forma preferente de realización práctica, susceptible de cambios accesorios que no desvirtúen su fundamento.

La figura 1 es una representación esquemática de una realización práctica de un seguidor solar objeto del invento, utilizando tres brazos (3_{1}), (3c).

La figura 2 es una representación esquemática de una realización práctica de un seguidor solar objeto del invento, utilizando cuatro brazos (3_{2}), (3c).

Se describe a continuación un ejemplo de realización práctica, no limitativa, del presente invento.

En las figuras 1 y 2 se aprecia una plataforma fija (2), por ejemplo el propio suelo, y una plataforma móvil (1) que consta de los paneles solares fotovoltaicos y que será la que tiene que seguir la marcha del sol.

Los paneles solares son elementos del mercado que suelen tener forma rectangular por lo que la plataforma móvil (1) preferentemente será rectangular, pero es evidente que puede tener cualquier forma poligonal.

La plataforma móvil (1) y la plataforma fija (2) están unidas por brazos de longitud variable (3_{1}), (3_{2}), (3c) extensibles, telescópicos, etc.

Se dispone que uno de dichos brazos sea un brazo central (3c) que se une fijamente (f), por ejemplo empotrado, por su extremo inferior a la plataforma fija (2) y por su extremo superior por medio de una junta (5c) de dos grados de libertad al centro geométrico (Cg) de la plataforma móvil (1).

En las figuras 1 y 2 se utilizan dos brazos (3_{1}) y tres brazos (3_{2}) respectivamente en adición al brazo central (3c).

Los dos brazos (3_{1}) de la figura 1 se unen por su extremo a las plataformas fija (2) y móvil (1) por medio de juntas (5_{1}) que tienen al menos dos grados de libertad, y lo mismo hacen los tres brazos (3_{2}) de la figura 2 pero teniendo sus juntas (5_{2}) de unión tres grados de libertad.

Las juntas (5_{1}), (5_{2}) se pueden disponer geométricamente a voluntad en las plataformas fijas (2) y móviles (1).

En el caso de la figura 1, y de modo preferente, las juntas (5_{1}) de unión a la plataforma móvil (1) se dispondrán sobre los ejes de coordenadas OX, OY, siendo el origen el centro geométrico (Cg) de la plataforma móvil (1).

En el caso de la figura 2, y de modo preferente, se dispondrán dos juntas (5_{2}) como en la figura 1, y la tercera junta (5_{2}) sobre la bisectriz del ángulo que forman aquellas con el centro de gravedad (Cg).

En la descripción arriba efectuada se especifica el mínimo de dos o tres grados de libertad de las juntas (5_{1}) ó (5_{2}) según se utilice dos o tres brazos, respectivamente figura 1 ó figura 2, siendo ello el mínimo necesario para un movimiento teórico de la cinemática paralela, pero en la práctica y para evitar concentraciones de esfuerzos, deterioros prematuros, ruidosos movimientos, etc., pueden aconsejar a la ingeniería de construcción añadir un grado de libertad al mínimo establecido.

Ejemplo

Se trata de un seguidor solar de grandes dimensiones concebido para realizar el seguimiento de la trayectoria del sol en dos ejes, para cualquier latitud y altitud, basado en módulo con movimiento cinemático paralelo.

La superficie de paneles tiene unas dimensiones de 9.71 m de ancho y 13.83 m de longitud. El mecanismo está compuesto por tres brazos extensibles situados:

1.- En el centro geométrico de la superficie, empotrado en el suelo y articulado mediante junta cardan a la superficie permitiendo dos grados de libertad.

2.- En el eje de simetría X, articulado en sus dos extremos. La unión con la superficie (placas) tiene tres grados de libertad y la unión con el suelo al menos dos grados de libertad, situado a 1744 mm del centro geométrico de la superficie (placas).

3.- En el eje de simetría Y, articulado en sus dos extremos. La unión con la superficie (placas) tiene tres grados de libertad y la unión con el suelo al menos dos grados de libertad, situado a 1053 mm del centro geométrico de la superficie (placas).

El mecanismo garantiza:

1.- El seguimiento de la trayectoria del sol del sistema permitiendo rotar 45 grados sobre cada eje de simetría X e Y.

2.- Sirve como elemento estructural del sistema, evitando estructuras soporte más complejas si se utilizará una cinemática convencional.

El recorrido máximo de los brazos no supera los 1700 mm.

Permite su uso en condiciones de viento de clase 5 equivalente a una carga de viento de 150 kilos por metro cuadrado, provocando unas cargas máxima de 20000 kg.

Claims

1. Seguidor solar basado en cinemática paralela, caracterizado porque consta de:

a) una plataforma fija (2);

b) una plataforma móvil (1) portadora de paneles solares fotovoltaicos;

c) un brazo central (3c) de longitud variable que se empotra por un extremo en la plataforma fija (2) y se une por su otro extremo al centro geométrico (Cg) de la plataforma móvil (1) por medio de una junta (5c) de dos grados de libertad;

d) dos o tres brazos (3_{1}), (3_{2}) de longitud variable que se unen por sus extremos a la plataforma fija (2) y a la plataforma móvil (1) por medio de juntas (5_{1}), (5_{2}) de modo que si se utilizan dos brazos (3_{1}) las juntas (5_{1}) tengan al amenos dos grados de libertad y si se utilizan tres brazos (3_{2}) las juntas (5_{2}) tengan tres grados de libertad.