ES2267382A1 - Submodulo para modulos de concentracion fotovoltaica, modulo de concentracion fotovoltaica, instalacion de energia solar, metodo de empaquetado y procedimiento de calibracion de posicion para modulos de concentracion fotovoltaica. - Google Patents

Submodulo para modulos de concentracion fotovoltaica, modulo de concentracion fotovoltaica, instalacion de energia solar, metodo de empaquetado y procedimiento de calibracion de posicion para modulos de concentracion fotovoltaica. Download PDF

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Abstract

Submódulo (1) de concentración fotovoltaica para módulos de concentración fotovoltaica, incluyendo concentradores de energía solar para la captación de la radiación solar y comprendiendo dichos concentradores lentes de Fresnel (15) y elementos ópticos secundarios estando el submódulo formado por un cuerpo laminar (2) con un tramo central y dos aletas laterales sensiblemente perpendiculares definiendo una forma sensiblemente en U hecho de aluminio sobre el que se fijan en el tramo central por medios de fijación células fotovoltaicas que se proporcionan a cada uno de los concentradores, actuando el cuerpo laminar (2) como una estructura de soporte de los concentradores y elemento disipador de calor para las células fotovoltaicas, y por el hecho de que las lentes de Fresnel están dispuestas en una montura frontal (3) que está encajada con el cuerpo laminar (2), estando dichas lentes colocadas en una hilera.

Description

Submódulo para módulos de concentración fotovoltaica, módulo de concentración fotovoltaica, instalación de energía solar, método de empaquetado y procedimiento de calibración de posición para módulos de concentración fotovoltaica.
Objeto de la invención
La presente solicitud de Patente de Invención tiene por objeto el registro de un submódulo para aplicar en módulos de concentración fotovoltaica, un módulo de concentración fotovoltaica, una instalación de energía solar y un método de empaquetado para los citados módulos, que incorporan notables innovaciones y ventajas frente a instalaciones y sistemas conocidos para la generación de energía eléctrica a partir de la radiación solar.
Más concretamente, el objeto de la invención hace referencia a un submódulo, un módulo de concentración fotovoltaica que incorpora el submódulo anterior y una instalación de energía solar que utiliza el módulo de concentración citado con anterioridad para ser instalado sobre superficies planas, tales como tejados de edificios de viviendas, edificios de oficinas, fábricas y almacenes, así como sobre estructuras tipo pérgola en aparcamientos, estaciones y apeaderos de medios de transporte públicos y privados, paseos, zonas verdes y explotaciones agrícolas.
Antecedentes de la invención
En general, el principal beneficio que persiguen los sistemas de concentración fotovoltaica es la reducción de los costes mediante la reducción de la superficie del dispositivo fotovoltaico.
La concentración de la radiación exige un seguimiento activo de la trayectoria solar por parte del sistema concentrador, en contraste con los paneles fotovoltaicos planos actuales, sin concentración, en los cuales la posibilidad del seguimiento solar del sistema es opcional. La precisión con la que se realiza dicho seguimiento debe ser mayor cuanto mayor es el grado de concentración solar deseado.
Los conjuntos de concentración fotovoltaica con seguimiento en dos ejes conocidos para la generación de energía eléctrica a partir de la radiación solar están habitualmente constituidos por una pluralidad de módulos, cada uno de los cuales dispone de al menos un par de conjuntos de lentes o "parquets". Cada conjunto de lentes consiste en un cuerpo laminar transparente que puede incluir, por ejemplo, un juego con un número determinado de lentes que enfocan la radiación solar sobre un juego de células solares situadas dentro del módulo. La ventaja del uso de células solares o fotovoltaicas es que son dispositivos capaces de transformar la radiación solar en electricidad, de un modo directo.
Por otro lado, es conocida una amplia variedad de solicitudes de invenciones relacionadas con el diseño y estructuras para la formación de conjuntos fotovoltaicos del tipo descrito anteriormente, como por ejemplo, la solicitud EP 0581 889 que describe un conjunto fotovoltaico para la generación de energía eléctrica a partir de la radiación solar formado por una multiplicidad de conjuntos de lentes.
No obstante, debido a los costes de fabricación de componentes y mantenimiento que implican hoy en día la instalación de este tipo de estructuras, da lugar a que aún este tipo de aplicación no sea tan solicitada tal y como sería deseado ya que existen una serie de problemas que aún no han sido resueltos.
Además, los dispositivos de concentración fotovoltaica conocidos son de muy difícil instalación sobre tejados de edificios u otro tipo de aprovechamientos de superficies secundarias, estando limitado su uso a la producción centralizada sobre terrenos dedicados a ello. Esto se debe a su elevado centro de gravedad y aerodinámica desfavorable, lo cual también repercute negativamente en su capacidad operativa en zonas sometidas a vientos sostenidos.
Otro problema asociado a los sistemas de concentración fotovoltaica es la disipación del calor. Existe una relación directa entre el grado de concentración y los beneficios de reducción de costes por reducción de superficie del dispositivo fotovoltaico que, sin embargo, se ve negativamente compensada por el incremento de costes que implica la necesidad de disipar más calor en una superficie cada vez más reducida.
Descripción de la invención
La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar un submódulo para módulos de concentración fotovoltaica, un módulo de concentración fotovoltaica y una instalación de energía solar que resuelvan los inconvenientes anteriormente mencionados, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación.
El módulo de concentración fotovoltaica en especial aplicable sobre superficies sensiblemente planas de la presente invención se caracteriza por el hecho de que comprende una pluralidad de submódulos del tipo que se describirán a continuación dispuestos de forma paralela y equidistante entre sí que se apoyan sobre una plataforma colocada sensiblemente horizontal con respecto a la superficie de apoyo o bien del suelo (es decir, esencialmente en paralelo con respecto a la superficie en la que descansa todo el conjunto del módulo), estando dicha plataforma dispuesta sobre una estructura de soporte para ser colocada sobre la superficie de un tejado o superficie de apoyo, incluyendo además medios electromecánicos de desplazamiento asociados al movimiento en dos ejes para seguir la trayectoria solar, estando uno de los ejes asociado al movimiento giratorio del submódulo y el otro eje asociados al movimiento giratorio de la plata-
forma.
Resaltar que el eje asociado al movimiento giratorio del submódulo corresponde al seguimiento en altitud, es decir, que gira alrededor de un eje geométrico paralelo al plano horizontal, mientras que el otro eje asociado al movimiento giratorio de la plataforma corresponde al seguimiento en azimut, es decir, gira alrededor de un eje geométrico perpendicular al plano horizontal, y por el hecho de que cada movimiento giratorio es accionado por un motor independiente para cada movimiento.
Cada módulo objeto de la invención está ideado para proporcionar alrededor de 200 vatios de potencia con una temperatura ambiente de 25°C, aunque el sistema es básicamente escalable, por lo que se podrían concebir módulos de potencias sensiblemente inferiores o superiores basados en los mismos principios.
La presente invención introduce un sistema de disipación adecuado para una alta concentración (del orden de 400 a 500 soles) sobre células fotovoltaicas multi-unión de menos de un centímetro cuadrado. El nuevo sistema de disipación es al mismo tiempo económico y eficiente, con lo que la reducción de costes introducida por la reducción de superficie de elemento fotovoltaico no se ve negativamente compensada por el coste adicional del sistema de disipación.
Gracias a estas características, se obtiene un módulo de concentración fotovoltaica para ser instalado en tejados de edificios con una superficie plana, no requiriendo de una amplia superficie para el montaje de una instalación con el tipo de módulo descrito anteriormente. Además, su instalación resulta sencilla de llevar a cabo ya que no requiere del uso de anclajes ni de elementos de fijación adicionales (debido a la posición relativamente baja del centro de gravedad), reduciendo el número de operarios necesarios para llevar a cabo dicha instalación y adaptándose a las normativas de trabajo que hacen referencia al levantamiento y manipulación de cargas pesadas. Su bajo perfil aerodinámico permite su uso con vientos fuertes y ofrece un menor impacto visual debido a la disposición aplanada del módulo, a diferencia de otros sistemas de concentración con seguimiento en dos ejes, generalmente constituidos por paneles dispuestos sobre postes perpendiculares al terreno con un centro de gravedad considerablemente alto y un importante impacto visual.
Además, otro aspecto ventajoso del módulo fotovoltaico frente a los sistemas conocidos como el mencionado previamente en los antecedentes, es el hecho de que requieren de poca altura (y por lo tanto tienen una posición más baja del centro de gravedad), de modo que reducen el impacto visual a diferencia de por ejemplo el sistema descrito en la patente anteriormente mencionada.
El módulo puede estar provisto de medios de cálculo para el posicionamiento y seguimiento del sol basados en los ejes astronómicos de altitud y azimut (no estando la invención limitada única y exclusivamente a dichos ejes astronómicos) a fin de obtener el máximo grado de concentración, medios de posicionamiento y orientación geográficos y un sensor de radiación solar, estando tales medios asociados a los medios electromecánicos de desplazamiento giratorio. Mediante la presencia de dicho sensor de radiación solar, el módulo dispone de la capacidad para determinar si las condiciones de luz en el cielo son adecuadas para calibrar la posición más apropiada en función de la presencia o no de nubes. Mencionar que, el seguimiento del sol se realiza en base a los parámetros de la altitud y el azimut, y por lo tanto, en dos ejes de manera que la concentración de sol es superior en relación a sistemas de obtención de energía conocidos de tipo estacionario o de seguimiento en un solo
eje.
Es objeto de la invención proporcionar un submódulo de concentración fotovoltaica para módulos de concentración fotovoltaica, que incluye concentradores de energía solar para la captación de la radiación solar, estando dichos concentradores provistos de lentes de Fresnel y elementos ópticos secundarios, que se caracteriza por el hecho de que el submódulo está formado por un cuerpo laminar con un tramo central y dos aletas laterales sensiblemente perpendiculares definiendo una forma sensiblemente en U hecho de aluminio sobre el que se fijan en el tramo central por medios de fijación células fotovoltaicas que se proporcionan a cada uno de los concentradores, actuando el cuerpo laminar como una estructura de soporte de los concentradores y elemento disipador de calor para las células fotovoltaicas, y por el hecho de que las lentes de Fresnel están dispuestas en un montura frontal que está encajada con el cuerpo laminar, estando dichas lentes colocadas en una hilera.
De este modo, gracias a la configuración de la estructura de soporte en forma de U se amplia la superficie metálica de disipación de una manera sencilla y con un coste inferior, por ejemplo, respecto a la patente europea anteriormente citada en los antecedentes, donde la superficie de disipación equivale prácticamente al área ocupada por los elementos ópticos concentradores a diferencia de la presente solicitud, donde dicha superficie de disipación equivale aproximadamente a 4 veces el área ocupada por los elementos ópticos concentradores.
Ventajosamente, los medios de fijación comprenden una resina epoxi basada en plata que es una sustancia transmisora de calor y aislante eléctrico.
Por otro lado, también gracias al diseño así como el tamaño de los diferentes componentes que conforman los módulos pueden ser fácilmente transportados en palets. De este modo se reducen los costes de transporte.
Otro objeto de esta invención consiste en proporcionar una instalación de transformación de energía solar en energía eléctrica que comprende una pluralidad de módulos de concentración fotovoltaica del tipo que se han descrito aquí anteriormente, estando acoplados entre sí por laterales definidos con el contorno hexagonal de cada una de las estructuras de soporte base y estando todos los módulos orientados en una misma dirección. Esta instalación resulta muy apropiada para su colocación en tejados o terrazas de viviendas, bloques de pisos, edificios de oficinas, almacenes, etc.
Según otro aspecto de la invención, la instalación estará constituida por uno o más grupos de módulos, o racimos, donde cada racimo comprende un módulo maestro y una pluralidad de módulos esclavo interconectados y controlados por el módulo maestro. El módulo maestro incluye medios de cálculo del posicionamiento y seguimiento del sol, medios de comunicación para controlar los módulos esclavo y un sensor de radiación solar.
Gracias a que todos estos elementos adicionales se disponen en un solo módulo de cada racimo de la instalación, se consigue un ahorro en los costes de fabricación, mantenimiento y energía requerida para el funcionamiento de tal instalación ya que se evita que cada uno de los módulos que comprende una instalación deban disponer de todos estos elementos adicionales, estando solo el módulo maestro en un estado constante de monitorización y control, y obedeciendo los módulos esclavo de forma pasiva a las órdenes emitidas periódicamente por el módulo maestro, por lo que estos se encuentran la mayor parte del tiempo en "estado durmiente", minimizado de esta forma los consumos parasitarios debidos a las funciones de monitorización y control. Todos los módulos están conectados a un bus de datos que permite el intercambio de órdenes y respuestas entre el módulo maestro y los módulos esclavo. La descentralización del sistema permite asimismo una monitorización de la instalación a nivel de módulo, lo cual permite obtener el máximo de información de la instalación con el fin de optimizar las intervenciones de mantenimiento.
Cabe destacar que los movimientos realizados por los medios de desplazamiento de los módulos son movimientos angulares que se llevan a cabo a intervalos predeterminados en base al ángulo de aceptación del concentrador de energía solar.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un empaquetado para una pluralidad de módulos de concentración fotovoltaica que comprende un palet sobre el que se dispone en la parte superior y en posición vertical una pluralidad de módulos alineados. De este modo, se minimizan los costes de logística para el transporte de los componentes de una instalación desde el punto de pre-ensamblaje al punto de montaje de una instalación.
Otras características y ventajas del módulo de concentración fotovoltaica y la instalación de energía solar objeto de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva, que se ilustra a modo de ejemplo no limitativo en los dibujos que se acompañan, en los cuales:
Breve descripción de los diseños
Figura 1.- Es una vista en perspectiva del submódulo de concentración fotovoltaica objeto de la presente invención en una condición desmontada;
Figura 2.- Es una vista de detalle en perspectiva de un tramo del submódulo de la figura 1 que incluye una célula fotovoltaica y una lente de Fresnel;
Figura 3.- Es una vista en perspectiva del módulo de concentración fotovoltaica objeto de la presente invención;
Figura 4.- Es una vista en perspectiva de una realización de una instalación de energía solar que incluye los módulos representados en la figura 3;
Figura 5.- Es una vista en perspectiva de una instalación de energía solar con una configuración de pérgola;
Figura 6.- Es una vista en perspectiva de una disposición de empaquetado de cuatro módulos de la invención;
Figura 7.- Es un esquema de una instalación de la presente invención;
Figura 8.- Es una vista esquematizada de otra realización de una instalación de energía solar de la presente invención; y
Figura 9.- Es una vista esquematizada de aún otra realización de una instalación de energía solar con los submódulos de la presente invención.
Descripción de una realización preferente
Tal como se muestra en la figura 1, los submódulos (1) de concentración fotovoltaica para módulos de concentración fotovoltaica que se explicarán con mayor detalle más adelante, están constituidos por diez concentradores de energía solar para la captación de la radiación solar, estando cada uno de los concentradores compuesto por una lente de Fresnel (15) y un elemento óptico secundario, el cual permite un incremento del grado de concentración, el ángulo de aceptación y una iluminación uniforme de la célula, mejorando así el rendimiento y la tolerancia de los concentradores. Dicho submódulo (1) está formado por un cuerpo laminar (2) con un espesor igual o inferior a 1 mm. con un tramo central plano y dos aletas laterales sensiblemente perpendiculares, conformando una forma sensiblemente en U. El cuerpo laminar (2) está hecho de aluminio sobre el que se fijan en el tramo central por medios de fijación, como una resina epoxi basada en plata que es transmisora de calor y aislante eléctrico, células fotovoltaicas que se proporcionan a cada uno de los concentradores. Cabe destacar que el cuerpo laminar (2) en forma de U actúa como una estructura de soporte para los concentradores y como elemento disipador de calor para las células fotovoltaicas.
Las lentes de Fresnel (15) (no se explicarán aquí con mayor detalle ya que no son objeto de la invención) están ubicadas en un alojamiento situado en una montura frontal (3) encajada con el cuerpo laminar (2), estando dichas lentes (15) colocadas en una única fila tal como puede apreciarse en la figura 1.
Las células fotovoltaicas (4) tienen, por ejemplo, unas dimensiones de 5,5 x 5,5 mm., estando cada una de ellas montada sobre un sustrato (5) de cerámica metalizado que incluye un diodo by-pass de protección y dichas células (4) están unidas a los elementos ópticos secundarios (fabricados en vidrio) mediante la utilización de una silicona transparente elastomera (véase la figura 2).
La citada montura frontal (3) comprende un cuerpo hecho de material plástico con un bajo coste de fabricación sobre cuya cara frontal se montan las lentes de Fresnel (15), cerrando dicho cuerpo los laterales del submódulo (1) mediante unas prolongaciones laterales (3a) y las propias lentes el frontal del mismo, de modo que el interior del submódulo (1) está herméticamente cerrado cuando se acopla conjuntamente con el cuerpo laminar, aplicando para la fijación de ambos una silicona.
Tal como se aprecia en la figura 3, el módulo de concentración fotovoltaica (6) está constituido por cinco submódulos (1) agrupados de forma paralela y equidistante que se apoyan sobre una sola plataforma (7) que incluye una placa horizontal inferior (8) de apoyo. Cada módulo (6) puede dar una potencia de alrededor de 200 vatios. Cada uno de los módulos (6) está provisto de medios electromecánicos de desplazamiento en dos ejes, uno de los ejes para mover de forma giratoria la plataforma y el otro eje para mover cada uno de los submódulos siguiendo la posición del sol, con lo que incluyen al menos dos motores eléctricos convencionales que permiten el seguimiento del sol tanto en el eje del azimut como en el eje de altitud. Tales movimientos en los dos ejes astronómicos quedan reflejados más claramente en la figura 3 mediante las dos flechas representadas, representado la flecha (a) el seguimiento del módulo azimut y la flecha (b) el seguimiento del módulo en altitud.
Preferentemente, la plataforma (7) está formada por cinco submódulos (1) dispuestos de forma equidistante y paralela, presentando todo el conjunto una disposición general plana.
El módulo (6) puede descansar sobre una base de posicionamiento (9) que presenta ventajosamente un contorno hexagonal. Dicha disposición geométrica presenta la ventaja de que facilita las operaciones de alineación durante la operación de montaje de una instalación solar. Ello se debe al hecho de que a partir de la alineación de una sola base (9), aprovechando la geometría regular hexagonal, pueden alinearse el resto de bases (9) mediante el simple encaje de múltiples bases (9) a través de los lados regulares de las
mismas.
Más concretamente, la base de posicionamiento (9) está formada por una pluralidad de elementos (10) con un contorno trapezoidal regular (véase la figura 5), que una vez unidos entre sí definen un contorno hexagonal. De este modo, mediante el empleo de piezas desmontables se facilita las operaciones de transporte ya que ocupa menos espacio en una condición previa al ensamblaje y el montaje de las bases (9) resulta sencillo y rápido.
Uno o varios módulos de concentración fotovoltaica (6) pueden estar provistos de medios de cálculo para el posicionamiento y seguimiento del sol asociados con los medios electromecánicos de desplazamiento giratorio, medios de posicionamiento y orientación geográficos y un sensor de radiación solar que permite medir la radiación solar.
Dichos medios de posicionamiento y orientación geográficos consisten en un sistema de posicionamiento GPS de modo que permite conocer la latitud y la longitud del punto geográfico en el que está instalado el módulo, y variables de tiempo (tales como la hora y fecha GMT) permitiendo así el cálculo astronómico de la posición solar, para que los módulos (6) se orienten en la dirección del sol. Adicionalmente, los medios de posicionamiento y orientación geográficos pueden incluir una brújula convencional (no representada).
Por otro lado, una pluralidad de módulos de concentración fotovoltaica (6) pueden agruparse para crear una instalación de transformación de energía solar en electricidad, estando los módulos (6) acoplados entre sí por los laterales definidos con el contorno hexagonal de cada una de las estructuras de soporte base (9). Todos los módulos (6) estarán orientados en una misma dirección o punto cardinal, tal como puede apreciarse en la figura 4, a fin de facilitar las operaciones de seguimiento del sol.
Tal y como puede verse en el esquema mostrado en la figura 7, la instalación que es monitorizada a distancia desde cualquier punto determinado se divide en racimos, cada uno de los cuales comprende esencialmente un módulo maestro (11) y una pluralidad de módulos esclavo (12) interconectados y controlados por el módulo maestro (11), incluyendo dicho módulo maestro (11) medios de cálculo del posicionamiento y seguimiento del sol (cálculos basados en la altitud y el azimut), medios de control para controlar los módulos esclavo (12) y un sensor de radiación solar orientado hacia el zenit. El resto de componentes electromecánicos, mecánicos y ópticos son comunes en ambos tipos de módulos (11) y (12).
Los movimientos realizados por los medios de desplazamiento de los módulos (6) son movimientos angulares que se llevan a cabo a intervalos predeterminados, siguiendo una estrategia de control de bucle abierto, en base al ángulo de aceptación del concentrador de energía solar cuyo valor es de 1,25°. Aproximadamente, cada cuatro minutos, el módulo maestro (11) recalculará la posición del sol, y ordenará a los módulos esclavo (12) los movimientos desea-
dos.
Durante el proceso de instalación, el módulo maestro (11) realizará un procedimiento inicial de calibración que consiste en determinar la desviación de los ejes de azimut y altitud respecto a los ejes teóricos. Dicho procedimiento presenta las siguientes etapas: En primer lugar, buscar el sol en su posición teórica a partir del cálculo astronómico. En caso de encontrarse el sol dentro del campo de visión del módulo, centrar su imagen dentro de dicho campo de visión mediante movimientos diagonales. En caso de no encontrarse el sol dentro del campo de visión del módulo, proceder a realizar movimientos espirales hasta encontrar el sol dentro del campo de visión, y a partir de ahí proceder como en el caso anterior. Una vez finalizado dicho procedimiento el módulo maestro calculará los ángulos de desviación de los ejes a partir de la diferencia entre la posición observada del sol y su posición prevista a partir del cálculo astronómico. En dicho procedimiento el módulo maestro (11) actúa siguiendo una estrategia de control en bucle cerrado, retroalimentado por la propia potencia generada por el módulo, que en este caso actúa como fotómetro.
Así mismo, el módulo maestro calculará los errores de posicionamiento de todos sus módulos esclavos ejecutando el mismo procedimiento de calibración para cada uno de ellos, pero partiendo de la posición corregida según los propios parámetros de error del módulo maestro. De esta forma el módulo maestro recoge en una matriz el conjunto de vectores iniciales de los parámetros de error de posicionamiento de todo el racimo de módulos que controla. A partir de los parámetros de error el módulo maestro corregirá la posición astronómica del sol en las subsiguientes órdenes de posicionamiento que enviará a todos los módulos del racimo durante las operaciones de seguimien-
to.
El sensor de radiación solar orientado hacia el zénit es utilizado por el módulo maestro para decidir cuando se realiza el proceso de calibración, ya que no es posible realizarlo bajo cielos total o parcialmente cubiertos, así como para tener una referencia externa que permita valorar el rendimiento total de la instalación.
Por otro lado, el sistema maestro será responsable de obtener medidas de potencia puntual de los módulos esclavo con el fin de detectar desviaciones significativas de rendimiento. Cuando el módulo maestro detecte que alguno de los módulos esclavo del racimo está rindiendo sensiblemente por debajo del nivel medio, el módulo maestro procederá a recalibrar el módulo esclavo afectado siguiendo el mismo procedimiento que durante el proceso de instalación. Dicho procedimiento, como ya se ha mencionado, solo se ejecuta si las condiciones de radiación solar lo permiten, y no en cualquier momento. Si el intento de calibración no fructifica, entonces el sistema maestro generará una alarma dirigida al sistema de supervisión de la instalación,. Esto implica que los distintos módulos maestro (uno por racimo) de la instalación estarán conectados con un sistema de monitorización general de la misma, el cual deberá estar preferentemente dotado de medios de comunicación telemáticos que permitan su supervisión remota.
En la figura 5, se muestra una segunda realización preferida de la instalación aquí descrita que presenta una configuración de pérgola, de modo que puede instalarse en un terreno de tal manera que la superficie del suelo puede ser aprovechada al haber únicamente como elemento anclado una barra (14). Esta configuración puede ser apta para aplicar en zonas de aparcamiento de vehículos o jardines.
En la figura 8 se muestra otra realización de una instalación de concentración fotovoltaica en la que los submódulos (1) están dispuestos en una plataforma (15) elevada respecto al nivel del suelo mediante un pivote giratorio (16) sobre su propio eje longitudinal, de modo que el movimiento de la plataforma realiza el seguimiento en azimut y el movimiento de los propios submódulos realiza el seguimiento en alti-
tud.
Además, en la figura 9 se muestra de forma esquemática otra realización alternativa de una instalación de concentración fotovoltaica que utiliza los submódulos aquí descritos en la cual se han empleados dos ejes de seguimiento diferentes: el eje de declinación y el eje de ascensión.
Tal y como puede verse en la figura 6, los componentes que comprenden una instalación pueden ser transportados de forma sencilla y rápida y con un coste relativamente bajo mediante una forma de empaquetado adecuada. Dicho empaquetado está formado por un palet (13) sobre el que se dispone en la parte superior y en posición vertical cuatro módulos (6) que quedan alineados, teniendo dicho palet (13) preferentemente unas medidas de 1200 x 800 mm., de modo que cuatro módulos (6) de la invención quedan alineados. También existe la posibilidad de utilizar un palet de 1200 x 1200 mm. de modo que pueden colocarse seis módulos (6) alineados.
El empaquetado puede incluir en la parte más superior una pluralidad de los elementos (10) que presentan el contorno trapezoidal dispuestas en una hilera.
Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los materiales empleados en la fabricación del módulo de concentración fotovoltaica así como en la instalación de la invención podrán, ser convenientemente sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación.

Claims (24)

1. Submódulo (1) de concentración fotovoltaica para módulos de concentración fotovoltaica, incluyendo concentradores de energía solar para la captación de la radiación solar y comprendiendo dichos concentradores lentes de Fresnel (15) y elementos ópticos secundarios, caracterizado por el hecho de que el submódulo está formado por un cuerpo laminar (2) con un tramo central y dos aletas laterales sensiblemente perpendiculares definiendo una forma sensiblemente en U hecho de aluminio sobre el que se fijan en el tramo central por medios de fijación células fotovoltaicas que se proporcionan a cada uno de los concentradores, actuando el cuerpo laminar (2) como una estructura de soporte de los concentradores y elemento disipador de calor para las células fotovoltaicas, y por el hecho de que las lentes de Fresnel están dispuestas en un montura frontal (3) que está encajada con el cuerpo laminar (2), estando dichas lentes colocadas en una hilera.
2. Submódulo (1) de concentración fotovoltaica según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los medios de fijación comprenden una resina epoxi basada en plata que es transmisor de calor.
3. Submódulo (1) de concentración fotovoltaica según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que cada una de las células fotovoltaicas está montada sobre un sustrato de cerámica metalizado que incluye un diodo by-pass de protección y estando dichas células unidas a los elementos ópticos secundarios mediante silicona transparente elastomera.
4. Submódulo (1) de concentración fotovoltaica según las reivindicaciones 1 y 3, caracterizado por el hecho de que las células fotovoltaicas tienen unas dimensiones de 5,5 x 5,5 mm.
5. Submódulo (1) de concentración fotovoltaica según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el cuerpo laminar (2) en forma de U tiene un espesor igual o inferior a 1 mm.
6. Submódulo (1) de concentración fotovoltaica según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la montura frontal (3) comprende un cuerpo hecho de material plástico sobre el cual se acoplan las lentes y que incluye prolongaciones laterales, de modo que en una condición de acoplamiento conjuntamente con el cuerpo laminar 2, el interior del submódulo está herméticamente cerrado.
7. Módulo de concentración fotovoltaica (6), en especial aplicable sobre superficies sensiblemente planas caracterizado por el hecho de que comprende una pluralidad de submódulos (1) según las reivindicaciones 1 a 6 dispuestos de forma paralela y equidistante entre sí, estando la pluralidad de submódulos apoyada sobre una plataforma colocada sensiblemente horizontal con respecto a una superficie de apoyo, estando dicha plataforma dispuesta sobre una estructura de soporte para ser colocada sobre la superficie de un tejado o superficie de apoyo e incluyendo además medios electromecánicos de desplazamiento asociados al movimiento en dos ejes para seguir la trayectoria solar, estando uno de los ejes asociado al movimiento giratorio del submódulo (1) y el otro eje asociado al movimiento giratorio de la plataforma
(7).
8. Módulo de concentración fotovoltaica (6) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que el eje asociado al movimiento giratorio del submódulo (1) corresponde al seguimiento en altitud mientras que el otro eje asociado al movimiento giratorio de la plataforma (7) corresponde al seguimiento en azimut y por el hecho de que cada movimiento giratorio es accionado por un motor independiente.
9. Módulo de concentración fotovoltaica (6) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que la plataforma presenta cinco submódulos dispuestos de forma equidistante y paralela.
10. Módulo de concentración fotovoltaica (6) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho incluye una base de posicionamiento (9) sobre la cual descansa la estructura de soporte, presentando dicha base (9) un contorno hexagonal.
11. Módulo de concentración fotovoltaica (6) según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que la base de posicionamiento (9) está formada por una pluralidad de elementos (10) que presentan un contorno trapezoidal, que son interconectables entre sí de modo que en una condición montada definen el contorno hexagonal de la base (9).
12. Módulo de concentración fotovoltaica (6) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que está provisto de medios de cálculo para el posicionamiento y seguimiento del sol basados en los ejes de altitud y el azimut, medios de posicionamiento y orientación geográficos y un sensor de radiación solar, estando tales medios asociados a los medios electromecánicos de desplazamiento giratorio.
13. Módulo de concentración fotovoltaica (6) según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que los medios de posicionamiento y orientación geográficos consisten en un sistema de posicionamiento GPS.
14. Módulo de concentración fotovoltaica (6) según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que los medios de posicionamiento y orientación geográficos consisten en una brújula.
15. Instalación de transformación de energía solar en energía eléctrica caracterizada por el hecho de que comprende una pluralidad de módulos de concentración fotovoltaica (6) según las reivindicaciones 7 a 14, estando los módulos (6) acoplados entre sí por los laterales geométricos de cada una de las estructuras de soporte base de contorno hexagonal y estando todos los módulos (6) orientados en una misma dirección.
16. Instalación de transformación de energía solar en energía eléctrica según la reivindicación 15, caracterizada por el hecho de que está dividida en un conjunto de racimos, cada uno de los cuales comprende un módulo maestro (11) y una pluralidad de módulos esclavo (12) interconectados y controlados por el módulo maestro (11).
17. Instalación de transformación de energía solar en energía eléctrica según la reivindicación 16, caracterizada por el hecho de que el módulo maestro (11) incluye medios de cálculo del posicionamiento y seguimiento del sol, medios de control para controlar los módulos esclavo (12) y un sensor de radiación solar.
18. Instalación de transformación de energía solar en energía eléctrica según la reivindicación 16, caracterizada por el hecho de que los movimientos realizados por los medios de desplazamiento de los módulos son movimientos angulares que se llevan a cabo a intervalos predeterminados en base al ángulo de aceptación del concentrador de energía solar.
19. Instalación de transformación de energía solar en energía eléctrica según las reivindicaciones 15 a 18, caracterizada por el hecho de que está constituida por una pluralidad de racimos, estando cada racimo constituido por un módulo maestro (11) y una pluralidad de módulos esclavo (12).
20. Método de empaquetado para una pluralidad de módulos de concentración fotovoltaica según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 14, caracterizado por el hecho de que comprende un palet (13) sobre el que se dispone en la parte superior y en posición vertical una pluralidad de módulos (6) alineados.
21. Método de empaquetado según la reivindicación 20, caracterizado por el hecho de que el palet tiene unas medidas de 1200 x 1200 mm., comprendiendo dicho palet seis módulos alineados en posición vertical.
22. Método de empaquetado según la reivindicación 20, caracterizado por el hecho de que el palet tiene unas medidas de 1200 x 800 mm., comprendiendo dicho palet cuatro módulos alineados en posición vertical.
23. Método de empaquetado según la reivindicación 20, caracterizado por el hecho de que incluye una pluralidad de elementos (10) que presentan el contorno trapezoidal dispuestas en una hilera.
24. Procedimiento de calibración de posición para módulos de concentración fotovoltaica para posicionar el sol en el campo de visión los módulos de concentración fotovoltaica de una instalación del tipo descrito en las reivindicaciones 15 a 19, caracterizado por el hecho de que presenta las siguientes
etapas:
a)
buscar el sol en su posición teórica a partir del cálculo astronómico;
b)
(i) centrar su imagen dentro de dicho campo de visión mediante movimientos diagonales en caso de encontrarse el sol dentro del campo de visión del módulo y (ii) proceder a realizar movimientos espirales hasta encontrar el sol dentro del campo de visión en caso de no encontrarse el sol dentro del campo de visión del módulo;
c)
calcular el módulo maestro los ángulos de desviación de los ejes a partir de la diferencia entre la posición observada del sol y su posición prevista a partir del cálculo astronómico;
d)
calcular mediante el módulo maestro los errores de posicionamiento de todos sus módulos esclavos ejecutando el mismo procedimiento de calibración para cada uno de ellos, pero partiendo de la posición corregida según los propios parámetros de error del módulo maestro;
y
e)
corregir a partir de los parámetros de error el módulo maestro la posición astronómica del sol en las subsiguientes órdenes de posicionamiento que enviará a todos los módulos del racimo durante las operaciones de seguimiento.
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