ES2317774B1 - Dispositivo de seguimiento de la altura del sol para un modulo solar. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de seguimiento de la altura del sol
para un módulo solar que presenta un pedestal y una estructura de
soporte que fija dicho módulo solar. El dispositivo de seguimiento
de la altura del sol hace posible una basculación del módulo solar
alrededor de un primer eje y alrededor de un eje de elevación por
medio de un accionamiento. Ambos ejes están acoplados mecánicamente
uno con otro y son accionados de tal manera que, debido a una
basculación del módulo solar alrededor de su primer eje durante un
día, se produce una basculación simultánea alrededor del eje de
elevación, es decir que el eje de elevación es arrastrado
simultáneamente con la basculación alrededor del primer eje,
aproximándose el arrastre a la respectiva evolución de la altura
del sol.
Description
Dispositivo de seguimiento de la altura del sol
para un modulo solar.
La invención concierne a un dispositivo de
seguimiento de la altura del sol para un módulo solar. Los módulos
solares pueden consistir aquí en módulos fotovoltaicos, módulos
termosolares, también llamados colectores, o módulos de espejos
ustorios.
Es conocido el recurso de ensamblar módulos de
esta clase para obtener grandes unidades y disponer éstas en
posiciones estacionarias. En particular, son especialmente
adecuadas para esto partes de los edificios tales como tejados,
paredes y antepechos. Las superficies de construcción existentes,
las cuales están expuestas de todos modos al sol, son
beneficiosamente aprovechadas para la obtención de energía. Sin
embargo, en una disposición estacionaria de módulos solares no es
óptima la obtención de energía, ya que la radiación del sol es muy
diferente según la hora del día y la estación del año, y, además,
las variaciones de la climatología pueden tener una repercusión
desventajosa, especialmente en los grados de latitud de este país.
En el transcurso de cada día, el sol modifica la dirección de su
radiación de Este a Oeste. A esto se añade la diferente altura del
sol sobre el horizonte según la hora del día. En invierno, el sol
está de todos modos más bajo que en verano y el movimiento aparente
del sol sobre el horizonte es sensiblemente más corto.
Por este motivo, se conocen numerosas propuestas
para reajustar los módulos solares a la radiación del sol de modo
que el rendimiento de energía obtenida a partir de la energía del
sol resulte ser lo más grande posible.
Así, en el documento DE 295 198 57 U1 se
consigna que en instalaciones solares reajustadas se puede lograr
el máximo rendimiento energético mediante el reajuste alrededor del
eje paralelo al eje de la tierra, el cual se denomina también eje
de azimut, o mediante una regulación correspondiente que se denomina
también regulación en azimut. Esta regulación alrededor del eje de
azimut tiene en cuenta el curso aparente del sol de Este a Oeste a
lo largo de un día. Sin embargo, para obtener también una radiación
solar y, por tanto, un rendimiento energético lo más óptimos
posible teniendo en cuenta la elevación del sol según la estación
del año, se materializa frecuentemente también en dispositivos de
seguimiento de la altura del sol para módulos solares una regulación
alrededor de un segundo eje, el llamado eje de elevación, es decir,
un ajuste de elevación. No obstante, se considera que el
rendimiento energético derivado del reajuste según la altura del sol
correspondiente a la estación del año sigue representando tan sólo
alrededor de un 10% del rendimiento energético que se puede lograr
mediante la regulación en azimut.
En el documento DE 100 59 721 A1 se describe un
dispositivo de seguimiento automático de la altura del sol para
módulos solares. Este dispositivo conocido de seguimiento de la
altura del sol presenta un plato giratorio accionado por medio de
un accionamiento de giro, así como un armazón basculante para el
módulo solar que está montado de forma basculable sobre el plato
giratorio y es accionado a través de un accionamiento de
basculación. Aparte de un accionamiento doble de esta clase para el
reajuste alrededor de dos ejes, está prevista adicionalmente una
sensórica óptica que, en función de la altura del sol, genera
señales y las alimenta a una unidad de control desde la cual se
pueden enviar señales correspondientes al accionamiento de giro y/o
al accionamiento de basculación.
Además, se describe en el documento DE 94 05 983
U1 una instalación solar fotovoltaica en la que, en comparación con
instalaciones conocidas, se pretende hacer que sea más favorable el
conjunto de la incidencia del sol con respecto al rendimiento
energético. A este fin, el módulo solar configurado como un panel
puede ser reajustado a la altura del sol por giro alrededor de un
eje inclinado hacia el Norte respecto de la vertical, y, además de
la inclinación de este eje, el panel está inclinado con respecto a
dicho eje. Esta inclinación doble deberá ciertamente mejorar el
rendimiento energético, pero se efectúa una regulación solamente
alrededor de un eje por medio de un motor reductor.
Se conoce, además, por el documento DE 20 2005
011 800 U1 un sujetador de un módulo solar de forma de placa, en el
que dicho módulo solar está inclinado también alrededor de dos
ejes, estando prevista una basculación alrededor de un eje de
soporte por medio de un accionamiento motorizado. Por medio del
accionamiento alrededor de un eje se crea ciertamente, debido a la
doble inclinación del módulo solar, una adaptación mejorada a la
altura del sol tanto según la hora del día como según la estación
del año, pero en este caso se trata de un compromiso en el que se
puede alcanzar el máximo rendimiento energético sobre todo durante
los meses del verano y las horas del mediodía, mientras que en
épocas de menor rendimiento energético se acepta conscientemente un
ángulo de incidencia de los rayos del sol que se desvía de la
situación óptima.
En el documento DE 100 22 236 B4 se describe un
sistema de regulación mecánico/hidráulico para generadores solares
reajustados a la altura del sol según dos ejes. La regulación
alrededor del eje de azimut se efectúa por medio de un movimiento
lineal de una cremallera que está engranada con una pieza redonda a
manera de rueda dentada, con lo que se pone en rotación el pedestal
de soporte y se efectúa así una basculación del módulo solar
alrededor del eje de azimut. Para proporcionar una regulación
alrededor del eje de elevación se ha previsto, además, un cilindro
hidráulico que puede ser extendido y retraído, con lo que se puede
variar la inclinación en elevación del módulo solar. El
accionamiento de la cremallera se efectúa por medio de un grupo
hidráulico solicitando éste con una corriente de aceite a presión.
El movimiento del vástago de pistón del cilindro hidráulico para
una regulación en elevación se efectúa también por medio de una
corriente de aceite a presión que es proporcionada por el mismo
grupo hidráulico. La corriente de aceite a presión es ciertamente
puesta a disposición de ambas unidades de accionamiento por un
mismo grupo hidráulico, pero dichas unidades de accionamiento son
hechas funcionar con independencia una de otra, lo que tiene lugar
dentro de intervalos determinados. La relación del número de
reajustes en elevación en comparación con el de reajustes en azimut
asciende entonces durante el funcionamiento práctico a alrededor de
1:20. Esto significa que se realizan regulaciones en elevación sólo
ocasionalmente y con independencia de los reajustes en azimut.
Es cierto que, por un lado, la generación de
corriente eléctrica a partir de energía solar es conveniente en el
aspecto ecológico, pero, por otro lado, la utilización de aceite
hidráulico, que, en caso de faltas de estanqueidad, puede penetrar
en el terreno, parece ser al menos arriesgada.
Además, se describe en el documento US 5 632 823
A un sistema de seguimiento de la altura del sol para un colector
solar, en el que el movimiento diario se produce mediante un
reajuste monoaxial con ayuda de un motor de pasos, describiéndose
una regulación a pasos de 5º cada 20 minutos. Durante el semestre
del verano se ajusta el colector solar disminuyendo su pendiente en
la medida de un ángulo de elevación adicional y no se efectúa una
adaptación permanente a la altura del sol, la cual es en sí
continuamente variable y viene condicionada por la estación del
año.
En el documento JP 2002 25 23 65 A se describe
la sustitución de un motor de pasos con engranaje reductor para un
dispositivo de seguimiento de la altura del sol por un mecanismo de
trinquete de retenida. Este mecanismo presenta un disco dentado que
es hecho girar temporalmente en una cuantía angular determinada.
Además se describe que un electroimán acciona este disco dentado
paso a paso a través de una cremallera. Sin embargo, en este caso se
trata de un reajuste alrededor de un eje; en este estado de la
técnica no se habla de un reajuste simultáneo alrededor de un
segundo eje, es decir, el eje de elevación.
Frente a esto, el problema de la invención
consiste en crear un dispositivo de seguimiento de la altura del
sol que asegure un rendimiento energético optimizado según la hora
del día y la estación del año, pero que, no obstante, sea sencillo
en su construcción, barato, poco propenso a averías, pobre en
mantenimiento o incluso carente de mantenimiento y ecológicamente
inofensivo.
Este problema se resuelve por medio de un
dispositivo de seguimiento de la altura del sol para un módulo
solar con las características según la reivindicación 1. En las
reivindicaciones subordinadas están definidos perfeccionamientos
convenientes.
El dispositivo de seguimiento de la altura del
sol para un módulo solar según la invención presenta un pedestal y
una armadura portante que soporta o fija el módulo solar. El
dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención
presenta una posibilidad de basculación para el módulo solar
alrededor de un primer eje y alrededor de un eje de elevación por
medio de un accionamiento. Por regulación alrededor del primer eje
ha de entenderse una regulación o basculación que haga posible un
reajuste del módulo solar según la altura variable del sol
condicionada por la hora del día. Un reajuste del módulo solar
alrededor del eje de elevación tiene en cuenta la altura variable
del sol según la estación del año. Conforme a la invención, ambos
ejes están acoplados mecánicamente uno con otro y son accionados de
tal manera que, al regular el accionamiento para que el módulo
solar sea hecho bascular alrededor de un primer eje durante un día,
se reajusta o arrastra al mismo tiempo el eje de elevación con
respecto a su inclinación. El arrastre del módulo solar alrededor
del eje de elevación se efectúa de preferencia continuamente de tal
manera que el arrastre del módulo solar alrededor del eje de
elevación se aproxime a la respectiva evolución de la altura del
sol de conformidad con la estación del año. Esto significa que la
regulación del módulo solar alrededor del eje de elevación se
realiza con el accionamiento para la regulación alrededor del primer
eje y, por tanto, se adapta diariamente a la evolución de la altura
del sol condicionada por la estación del año. El módulo solar es
guiado diariamente desde su orientación en dirección Este por la
mañana hasta su orientación hacia el Oeste por la tarde y es movido
nuevamente y devuelto a la dirección Este al final de un día o
inmediatamente después de la salida del sol o antes de ésta. Sin
embargo, la basculación del módulo solar alrededor del eje de
elevación se efectúa siempre durante una primera temporada del año
en una sola dirección, que es la dirección de arrastre. En la otra
dirección de basculación de retorno a una posición de salida del
sol, el módulo solar permanece en la posición de arrastre del día
anterior. Esto se desarrolla a la inversa durante una segunda
temporada del año. La ventaja esencial se un sencillo dispositivo
mecánico de esta clase consiste en que, sin una sensórica adicional
ni accionamientos adicionales, se puede conseguir con un único
accionamiento tanto la basculación alrededor del primer eje como la
basculación alrededor del eje de elevación. Dado que para ello no se
necesitan medios hidráulicos, el sencillo acoplamiento mecánico
entre la basculación alrededor del primer eje y la basculación
alrededor del eje de elevación es ecológicamente inofensivo, además
de ser barato y sencillo en su construcción.
Preferiblemente, el primer eje está inclinado
con respecto al pedestal que define un eje longitudinal, y el eje
de elevación está dispuesto formando sustancialmente ángulo recto
con dicho primer eje y con este eje longitudinal del pedestal.
Preferiblemente, el eje de elevación está dispuesto en posición
horizontal. Ambos ejes están dispuestos en el espacio
preferiblemente de modo que no se corten uno a otro. Una ventaja
esencial en el primer eje inclinado con respecto al eje
longitudinal del pedestal consiste en que la inclinación del módulo
solar es de pendiente relativamente pequeña durante la evolución del
mismo a lo largo del día. Cuando se bascula el módulo solar
alrededor del primer eje en dirección hacia el Este o en dirección
hacia el Oeste, aumenta así la inclinación del módulo solar, con lo
que, incluso a una altura relativamente pequeña del sol en las
horas matutinas o en las horas vespertinas, la radiación solar
incide sobre el módulo solar bajo un ángulo relativamente grande y
se mejora así el rendimiento energético.
Preferiblemente, el accionamiento está montado
en la estructura de soporte con respecto a su eje de giro de tal
manera que dicho eje de giro esté alineado con el primer eje, es
decir que el accionamiento esté asentado sobre el primer eje. El
accionamiento para la basculación del módulo solar alrededor del
primer eje está unido, a través de un varillaje de bielas
articuladas, con un dispositivo de regulación de un mecanismo de
transmisión de movimiento que, por un lado, une el pedestal y la
estructura de soporte y/o el módulo solar y mediante el cual, por
otro lado, se puede materializar una basculación del módulo solar
alrededor de su eje de elevación. El varillaje de bielas está unido
preferiblemente con el árbol de salida del accionamiento, de modo
que una basculación del módulo solar alrededor de su primer eje es
transmitida al dispositivo de regulación del mecanismo de
transmisión de movimiento a través del varillaje de bielas, es decir
que se presenta un acoplamiento mecánico entre la basculación del
módulo solar alrededor del primer eje y su basculación alrededor
del eje de elevación.
Preferiblemente, el dispositivo de regulación
del mecanismo de transmisión de movimiento presenta un husillo
roscado telescópico y una chicharra accionable a través del
varillaje de bielas. El husillo roscado telescópico está configurado
preferiblemente de modo que se pueda lograr por giro un
agrandamiento o por giro en una dirección contraria un acortamiento
de la longitud del husillo roscado. Cuando se maniobra ahora el
accionamiento, se maniobra también la chicharra a través del
varillaje de bielas. La chicharra a su vez conduce a una basculación
alrededor del eje de elevación al moverse el módulo solar, por
ejemplo durante un segmento del día, desde su orientación Este en
dirección a su orientación Oeste. Sin embargo, si al final de un
día o al comienzo del día siguiente se lleva el módulo solar
nuevamente de su orientación Oeste a la orientación Este, la
chicharra no transmite este movimiento al eje de elevación. Esto se
aplica, por ejemplo, a una primera temporada desde el 22 de junio
hasta el 21 de diciembre de un año. Durante una segunda temporada
del año desde el 22 de diciembre hasta al 21 de junio, la
basculación y la falta de arrastre tienen lugar en segmentos del
día invertidos con respecto a los anteriores. La función de una
chicharra de esta clase es en principio idéntica a la de una
chicharra para una herramienta prevista para soltar, por ejemplo,
tuercas de ruedas en un automóvil de turismo. Mediante este
acoplamiento entre el accionamiento para la basculación del módulo
solar alrededor del primer eje y el accionamiento para la
basculación alrededor del eje de elevación y la transmisión de la
basculación del eje de elevación por medio de la chicharra en
solamente una dirección se garantiza que durante la primera
temporada del año el eje de elevación sea reajustado o
aproximadamente arrastrado, con precisión según el día, de
conformidad con la elevación de la altura del sol. El reajuste por
medio de una disposición correspondiente del husillo roscado entre
el pedestal y la estructura de soporte o el módulo solar conduce a
un alargamiento de dicho husillo, lo que lleva a que resulte más
pequeño el ángulo de inclinación del módulo solar alrededor del eje
de elevación dispuesto de preferencia en posición horizontal. Por el
contrario, cuando es ventajoso un ángulo de inclinación más grande
del módulo solar durante una segunda temporada del año en la que
resulta ser más pequeña la altura del sol, lo que ocurre, por
ejemplo, en el segundo semestre de un año que va del solsticio de
verano al solsticio de invierno, se acciona o se conmuta entonces
la chicharra de modo que junto con su accionamiento se mueva el
husillo roscado telescópico acortando su longitud. Sin embargo, en
el caso de una conmutación condicionada por el día desde la
orientación Oeste en dirección a la orientación Este alrededor del
primer eje, no se alarga ni se acorta en este caso el husillo
roscado telescópico por medio de la chicharra.
Preferiblemente, según otro ejemplo de
realización, en lugar de la chicharra puede estar prevista una leva
a la manera de un disco oblicuo sobre la cual esté guiado y apoyado
el husillo roscado. El primer semiperímetro de esta leva es
recorrido dentro de la primera temporada del año solamente en una
dirección, de modo que se mueve también el husillo roscado
telescópico aumentando su longitud cuando dicho husillo roscado es
conducido de la parte más baja a la parte más alta de la leva.
Después de pasar por el punto más alto de la leva, se recorre
seguidamente el segundo semiperímetro durante la segunda temporada
del año, con lo que se mueve también el husillo roscado telescópico
acortando su longitud. El husillo va guiado entonces en la leva de
modo que, durante el movimiento de retroceso de la orientación
azimutal Oeste a la orientación azimutal Este, el husillo roscado
se mantiene constante en su regulación de longitud. Esto puede
efectuarse, por ejemplo, haciendo que, durante el movimiento de
retroceso de la orientación Oeste a la orientación Este, la leva
esté en posición estacionaria, es decir que no se mueva, mientras
que dicha leva se mueve también durante la regulación en azimut de
Este a Oeste para garantizar un preciso ajuste en elevación según
el día.
El ángulo conforme al cual se efectúa una
regulación del módulo solar alrededor del eje de elevación,
depende, entre otros factores, del paso elegido de la rosca del
husillo roscado y, en el caso de una leva, depende del ángulo de
inclinación de una superficie oblicua.
El husillo roscado telescópico está unido
preferiblemente con el pedestal y la estructura de soporte y/o el
módulo solar de modo que se reduzca la inclinación en elevación del
módulo solar, es decir, se haga más pequeño su ángulo de
inclinación, desde el principio hasta el final de la primera
temporada del año, es decir, desde el 22 de diciembre hasta el 21
de junio, y se agrande la inclinación en elevación del módulo
solar, es decir se haga más grande su ángulo de inclinación, desde
el principio hasta el final de la segunda temporada del año, es
decir, desde el 22 de junio hasta el 21 de diciembre. Se garantiza
así que la radiación del sol incida sobre el módulo solar bajo un
ángulo lo más grande posible, con lo que es factible un rendimiento
energético incrementado.
En una ejecución preferida el dispositivo de
regulación del mecanismo de transmisión de movimiento está
configurado de modo que al final de una temporada del año se
conmuta la chicharra de una dirección - en la que se garantiza el
arrastre del eje de elevación durante dicha temporada del año - a la
dirección opuesta en la que se efectúa un arrastre del eje de
elevación en la otra temporada del año. Esta conmutación manual
tiene la ventaja de que se puede materializar una estructura
constructiva especialmente sencilla que, además, es barata y
resulta también poco propensa a averías. Sin embargo, es posible
también que esté previsto un tope en la chicharra o que se efectúe
una exploración de modo que sea posible efectuar cada vez continua
y automáticamente al final de una temporada del año una conmutación
a la otra dirección en la que la chicharra provoca un arrastre del
eje de elevación al realizar el accionamiento del sistema de
regulación del módulo solar alrededor de su primer eje.
Preferiblemente, el paso de la rosca del husillo
roscado, que actúa a través de la chicharra en una dirección para
bascular el módulo solar alrededor del eje de elevación, no es
constante, es decir que es variable, durante una temporada del año.
Particularmente durante el solsticio de invierno es posible que se
realice la regulación en forma más lenta o en menor cuantía, ya que
el rendimiento energético es de todos modos relativamente pequeño
durante este tiempo. Por otro lado, la regulación puede resultar
también más pequeña en torno al solsticio de verano, puesto que
durante este tiempo se garantiza de todos modos un alto rendimiento
energético. Además, la modificación de la rosca del busillo roscado
puede estar concebida también de modo que durante los tiempos de
solsticio esté prevista una marcha en vacío o una marcha libre que,
por ejemplo, actúe durante un período de tiempo de 10 días antes y
10 días después del respectivo solsticio. De este modo, no tiene
lugar en torno a los tiempos de solsticio ningún arrastre en
elevación con la regulación o basculación del módulo solar alrededor
de su primer eje, precisamente por los motivos antes citados. Por
tanto, cuando la regulación no se efectúa durante 180 días
completos, resulta una simplificación mecánica adicional del
dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la
invención.
Preferiblemente, en el dispositivo de
seguimiento de la altura del sol se puede regular el módulo solar
alrededor de su primer eje dentro de un intervalo angular de +55º a
-55º, especialmente +40º a 40º, en particular +35º a
-35º, referido cada vez a la posición media, que corresponde a la posición del mediodía (posición de 0º) durante el transcurso de las horas del día. Gracias a este intervalo de regulación angular relativamente grande de como máximo 110º y eventualmente también 120º, se consigue mediante el primer eje inclinado una orientación de mayor pendiente del módulo solar en las horas matutinas o vespertinas de un día.
-35º, referido cada vez a la posición media, que corresponde a la posición del mediodía (posición de 0º) durante el transcurso de las horas del día. Gracias a este intervalo de regulación angular relativamente grande de como máximo 110º y eventualmente también 120º, se consigue mediante el primer eje inclinado una orientación de mayor pendiente del módulo solar en las horas matutinas o vespertinas de un día.
El eje de elevación del módulo solar es
regulable preferiblemente dentro de un intervalo angular de 20º a
60º, especialmente 20º a 40º, en particular 25º a 35º. Gracias a
este intervalo de basculación relativamente grande es posible
materializar con precisión según el día, durante la respectiva mitad
del año, una orientación óptima del módulo solar hacia la
respectiva altura del sol tanto en las horas del día como en las
estaciones.
Preferiblemente, el accionamiento presenta un
servomotor, especialmente un motor de pasos. El programa de control
del motor de pasos puede estar archivado en una placa de control en
el propio motor y tiene generalmente en cuenta la evolución de la
altura del sol a lo largo de las horas del día, de modo que el
motor de pasos es controlado eventualmente paso a paso o de manera
sustancialmente continua en lentos pasos muy pequeños.
Preferiblemente, el módulo solar es un módulo
fotovoltaico, un módulo colector o un módulo de espejos
ustorios.
Por tanto, con el dispositivo de seguimiento de
la altura del sol según la invención es posible de manera sencilla
que, mediante la previsión de un único accionamiento para regular
el módulo solar alrededor de su primer eje, se pueda al mismo
tiempo adaptar o aproximar el eje de elevación con precisión según
el día, a través de un sencillo acoplamiento mecánico en
combinación con una chicharra, a la respectiva evolución de la
altura del sol, que varía según la estación del año, sin que sea
necesario un accionamiento separado para cada eje de basculación. La
regulación continua por medio de un husillo roscado proporciona una
posibilidad de regulación mecánica especialmente sencilla y pobre
en mantenimiento. Sin embargo, es igualmente posible que, en lugar
de una regulación continua por medio de una barra roscada, se
prevea también una regulación discontinua, es decir, paso a paso,
debiendo realizarse entonces también preferiblemente una exacta
basculación en elevación a lo largo del día. Para mejorar la
efectividad y lograr un incremento del rendimiento energético, se
prefiere en cualquier caso realizar una regulación en elevación con
pasos netamente más pequeños que los que se han previsto en el
estado de la técnica.
Se proporciona también una sencilla ejecución
del dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la
invención de tal manera que, por ejemplo durante el invierno, la
orientación Este del módulo solar iniciada ya por la mañana aún
antes de la salida del sol, efectuándose la regulación durante la
noche, por así decirlo, a ciegas por medio del accionamiento para
la regulación en azimut, con lo que a la salida del sol el módulo
solar está dirigido de forma óptima hacia el sol situado en
posición todavía baja. Se garantiza así un control más simplificado
de todo el dispositivo de seguimiento de la altura del sol.
Para que se proporcionen un acoplamiento fiable
y una transmisión óptima de fuerza del motor de accionamiento
encargado de la regulación en azimut con miras a regular el
dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de
movimiento encargado de la regulación en elevación, el mecanismo de
bielas articuladas está provisto de cabezas de rótula en los
respectivos puntos de articulación. Se garantiza así que, incluso
durante la regulación y con ángulos variables, se asegure una
transmisión de fuerza uniforme y fiable.
Otra ventaja esencial del dispositivo de
seguimiento de la altura del sol según la invención consiste
también , en comparación con dispositivos conocidos, en que un
pedestal estacionario requiere considerablemente menos consumo de
energía para la regulación alrededor de los respectivos ejes y, por
tanto, se mejora aún más energéticamente el dispositivo de
seguimiento de la altura del sol.
Se explican seguidamente en forma detallada
otras ventajas y ejecuciones de la invención ayudándose de un
ejemplo de realización preferido y haciendo referencia a los
dibujos adjuntos. Muestran en los dibujos:
La figura 1, una construcción de principio del
dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la
invención;
La figura 2, una vista de detalle ampliada del
varillaje de bielas articuladas y del dispositivo de regulación del
mecanismo de transmisión de movimiento;
La figura 3, un dispositivo de seguimiento de la
altura del sol con ángulos de elevación modificados en función de
la estación del año, en cada caso para una posición de
mediodía;
La figura 4, una vista lateral para una pequeña
altura del sol según la estación del año, en posición de mediodía;
y
La figura 5, el dispositivo de seguimiento de la
altura del sol según la invención con dos posiciones en azimut, una
posición de mediodía y una posición de mañana o de tarde.
En la figura 1 se muestra el dispositivo de
seguimiento de la altura del sol según la invención en una
representación en perspectiva. Para simplificar, se ha suprimido el
módulo solar 1 propiamente dicho y únicamente se representa en
forma detallada la estructura de soporte 2. La estructura de soporte
2 está constituida por una viga inferior 2.1 y una viga superior
2.2 (véase la figura 3) en las que están dispuestos unos travesaños
no referenciados sobre los cuales se fija un módulo solar de forma
de placa. La parte inferior 2.1 y la parte superior 2.2 de la
estructura de soporte 2 pueden moverse una respecto de otra
alrededor de un primer eje 3, siendo basculable la parte inferior
2.1 de la estructura de soporte alrededor de un eje horizontal 4, o
sea, el eje de elevación, dispuesto en la parte superior de un
pedestal 10. Una regulación por medio de un motor de accionamiento
5 alrededor del primer eje 3 está representada en una ilustración
de principio por medio de la flecha doble 7. La representación
mostrada en la figura 1 corresponde aproximadamente a la posición
de mediodía, en la que la parte inferior 2.1 y la parte superior
2.2 de la estructura de soporte están dispuestas en su llamada
posición neutra o posición de 0º una respecto de otra. Una
regulación alrededor del eje de elevación 4 está identificada por la
flecha doble 8.
La figura 2 muestra una representación ampliada
de un detalle A que muestra un varillaje de bielas 11 que está
articulado en la parte superior 2.2 de la estructura de soporte 2 y
que, al bascular, transmite a través de otros miembros de biela un
movimiento - que es ejercido por el motor de accionamiento 5 - a una
chicharra 14 que está unida con un husillo roscado telescópico 13.
La chicharra 14 y el husillo roscado telescópico 13 forman
conjuntamente el dispositivo 12 de regulación del mecanismo de
transmisión de movimiento. Al moverse la parte superior 2.2 de la
armadura de soporte 2 alrededor del primer eje 3 cuando se mueve el
módulo solar siguiendo la evolución del sol durante el día, se
acciona la chicharra 14, con lo que, según la temporada del año, se
alarga o se acorta el husillo roscado telescópico 13 y, por tanto,
se garantiza una exacta adaptación o aproximación en elevación
según el día para el dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según la invención. La chicharra está constituida de modo que se
interrumpa un acoplamiento durante el movimiento de retorno en
sentido contrario a la dirección de arrastre de la chicharra, es
decir que no tenga lugar un movimiento orientado a la regulación en
elevación.
En la figura 3 se muestra el dispositivo de
seguimiento de la altura del sol según la invención para dos
posiciones en elevación. La posición en elevación de mayor
pendiente corresponde a una posición en una estación del año en la
que la altura del sol es relativamente pequeña, es decir, por
ejemplo durante el invierno, mientras que la orientación de menor
pendiente muestra una orientación del eje de elevación
correspondiente a la estación del verano. Ambas posiciones se
muestran a título de ejemplo para la posición de mediodía. En esta
figura 3 puede apreciarse que el husillo roscado telescópico 13
está retraído casi hasta el tope en la posición de elevación de
mayor pendiente, mientras que para la regulación en elevación de
menor pendiente el husillo roscado telescópico 13 está casi
completamente extendido hacia fuera. Por tanto, la figura 3
representa sustancialmente el intervalo completo de regulación en
elevación.
La figura 4 muestra una vista lateral para una
posición en elevación prevista para el invierno, mostrándose
también solamente la posición del mediodía en aras de una mayor
sencillez. Se puede apreciar nuevamente el husillo roscado
telescópico 13 retraído sustancialmente por completo para esta
posición en elevación de gran pendiente.
Por último, en la figura 5 se muestran dos
posiciones de la regulación en azimut para el dispositivo de
seguimiento de la altura del sol según la invención: La posición
del mediodía y una posición de la mañana o de la tarde. Se puede
apreciar en esta figura que, debido a la posición oblicua del primer
eje 3, se tiene que al bascular el módulo solar alrededor del
primer eje 3 en horas del día con altura del sol relativamente
pequeña, es decir, sustancialmente por la mañana y por la tarde, el
ángulo de ataque de dicho módulo solar adopta un valor
relativamente grande, mientras que durante las horas del mediodía el
ángulo es netamente más pequeño para asegurar unas condiciones de
irradiación solar lo más óptimas posible durante la aparente
carrera del sol.
- 1
- Módulo solar
- 2
- Estructura de soporte
- 2.1
- Parte inferior de la estructura de soporte
- 2.1
- Parte superior de la estructura de soporte
- 3
- Primer eje
- 4
- Eje de elevación
- 5
- Accionamiento
- 7
- Basculación alrededor del primer eje
- 8
- Basculación alrededor del eje de elevación
- 9
- Eje longitudinal del pedestal
- 10
- Pedestal
- 11
- Varillaje de bielas
- 12
- Dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento
- 13
- Husillo roscado telescópico
- 14
- Chicharra
Claims (12)
1. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol para un módulo solar con un pedestal y una estructura de
soporte (2) que fija dicho módulo solar (1) y en la que este módulo
solar (1) puede ser hecho bascular alrededor de un primer eje (3) y
alrededor de un eje de elevación (4) por medio de un accionamiento
(5), caracterizado porque ambos ejes (3, 4) están acoplados
mecánicamente uno con otro y son accionados de tal manera que,
debido a una basculación (7) del módulo solar (1) alrededor del
primer eje (3) durante un día, el eje de elevación (4) es
arrastrado también respecto de su inclinación y este arrastre se
aproxima a la respectiva evolución de la altura del sol según la
estación del año.
2. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según la reivindicación 1, caracterizado porque el
primer eje (3) está inclinado con respecto al pedestal (10), que
define un eje longitudinal (9), y el eje de elevación (4) discurre
formando sustancialmente ángulo recto con dicho primer eje y con el
eje longitudinal (9) del pedestal (10), extendiéndose dicho eje de
elevación especialmente en dirección horizontal.
3. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el
accionamiento (5) está asentado sobre el primer eje (3) y genera, a
través de un varillaje de bielas (11) y por medio de un dispositivo
(12) de regulación de un mecanismo de transmisión de movimiento que
une el pedestal (10) y la estructura de soporte (2) y/o el módulo
solar (1), una regulación (8) de dicho módulo solar (1) alrededor
de su eje de elevación (4).
4. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según la reivindicación 3, caracterizado porque el
dispositivo (12) de regulación del mecanismo de transmisión de
movimiento presenta un husillo roscado telescópico (13) y una
chicharra (14) que puede ser accionada por el varillaje de bielas
(11) y que, dentro de una primera temporada del año, se mueve
simultáneamente tan sólo en una primera dirección alargando el
husillo roscado telescópico (13) y, dentro de una segunda temporada
del año, se mueve simultáneamente tan sólo en una segunda dirección
opuesta a la primera dirección acortando el husillo roscado
telescópico (13), mientras que al moverse la chicharra (14) en una
dirección opuesta a la respectiva primera o segunda dirección no se
alarga ni se acorta el husillo roscado telescópico (13).
5. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según la reivindicación 3, caracterizado porque el
dispositivo (12) de regulación del mecanismo de transmisión de
movimiento presenta un husillo roscado telescópico (13) y una leva
a la manera de un disco oblicuo que guía el husillo roscado (13) y
en la que su primer semiperímetro puede ser recorrido en una sola
dirección dentro de una primera temporada del año y mueve entonces
también al husillo roscado telescópico (13) en el sentido de
alargarlo, mientras que el segundo semiperímetro de dicha leva
puede ser recorrido a continuación dentro de una segunda temporada
del año y mueve entonces al husillo roscado telescópico (13) en
sentido de acortarlo, estando guiado el husillo roscado (13) en la
leva de modo que, al producirse un movimiento de retroceso en
sentido contrario a dicha sola dirección, el husillo roscado (13)
se mantiene constante en la regulación de su longitud.
6. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el
husillo roscado telescópico (13) está unido con el pedestal (10) y
la estructura de soporte (2) de modo que se reduce la inclinación
en elevación del módulo solar (1) desde el principio hasta el final
de la primera temporada del año (22 de diciembre a 21 de junio) y
se incrementa dicha inclinación desde el principio hasta el final
de la segunda temporada del año (22 de junio hasta 21 de
diciembre).
7. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado
porque el dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de
movimiento puede ser conmutado manualmente de una dirección a la
otra dirección al final de una temporada del año.
8. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado
porque el dispositivo (12) de regulación del mecanismo de
transmisión de movimiento puede ser conmutado de una a otra
dirección a través de un tope o bien de forma continua y automática
al final de una temporada del año.
9. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado
porque el módulo solar (1) puede ser regulado alrededor de su eje
de azimut (3) dentro de un intervalo angular de +55º a -55º,
especialmente +45º a -40º, en particular +35º a -35º, referido a su
posición media.
10. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado
porque el módulo solar (1) puede ser regulado alrededor de su eje
de elevación (4) dentro de un intervalo angular de 20º a 60º,
especialmente 20º a 40º, en particular 25º a 35º.
11. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado
porque el accionamiento (5) presenta un servomotor, especialmente
un motor de pasos.
12. Dispositivo de seguimiento de la altura del
sol según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado
porque el módulo solar (1) es un módulo fotovoltaico, un módulo
colector o un módulo de espejos ustorios.
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