ES2326778B1 - SOLAR FOLLOW-UP DEVICE. - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de seguimiento solar.Solar tracking device

Se caracteriza por comprender una estructura de celosía poligonal (1) constituida por elementos modulares ensamblables que facilita su montaje y transporte y que está dotada de un eje inclinado (2) sobre el que incluye un bastidor (3) en el que se fijan los paneles receptores de energía solar, y que mediante un engranaje (4, 5) está relacionado con un motor (7) que es gobernado por un circuito de control para producir el giro del bastidor sobre el eje inclinado siguiendo el movimiento de sol.It is characterized by understanding a structure of polygonal lattice (1) consisting of modular elements assembled that facilitates its assembly and transport and is equipped of an inclined shaft (2) on which includes a frame (3) in the that the solar energy receiver panels are fixed, and that by  a gear (4, 5) is related to a motor (7) that is governed by a control circuit to produce the rotation of the frame on the inclined axis following the sun movement.

Consigue un máximo aprovechamiento de la energía solar, para su transformación en cualquier otro tipo de energía, mediante la incorporación de un limitador de par de torsión mecánico y mediante un control de posición (6) del engranaje (4, 5), para que al producirse un desplazamiento incorrecto del bastidor (3) por una fuerza externa que venza al par, ubica el bastidor (3) en su posición correcta cuando cesa la fuerza externa.Get maximum use of energy solar, for its transformation into any other type of energy, by incorporating a torque limiter mechanically and by a position control (6) of the gear (4, 5), so that when there is an incorrect displacement of the frame  (3) by an external force that overcomes the pair, locate the frame (3) in its correct position when the external force ceases.

Description

Dispositivo de seguimiento solar.Solar tracking device

Objeto de la invenciónObject of the invention

La presente invención, tal y como se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo de seguimiento solar que tiene por objeto proporcionar una estructura de sujeción de los paneles receptores de energía solar de fácil montaje y de alta resistencia.The present invention, as expressed in the statement of this specification refers to a solar tracking device that is intended to provide a clamping structure of the energy receiving panels Easy assembly and high strength solar.

Es otro objeto de la invención el maximizar el rendimiento de la captación de la energía solar.It is another object of the invention to maximize the performance of solar energy collection.

La invención es aplicable al aprovechamiento de la energía solar para su transformación en cualquier otro tipo de energía, como puede ser eléctrica, térmica, etc.The invention is applicable to the use of solar energy for transformation into any other type of energy, such as electrical, thermal, etc.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

En el estado de la técnica es conocido el empleo de dispositivos de seguimiento solar que comprenden paneles receptores de energía solar, que mediante un motor, gobernado por un circuito de control, se giran para seguir el movimiento del sol.In the state of the art the employment is known of solar tracking devices comprising panels solar energy receivers, which through a motor, governed by a control circuit, turn to follow the movement of the Sun.

Este tipo de dispositivos presentan el inconveniente de que necesitan soportes de grandes dimensiones, cuya fabricación e instalación es compleja, y que además necesitan una gran obra de cimentación así como un complicado montaje en el campo. También precisan complejos sistemas de accionamiento y control del dispositivo.These types of devices present the disadvantage that they need large supports, whose manufacture and installation is complex, and also need a great foundation work as well as a complicated assembly in the countryside. They also require complex drive systems and Device control

Además este tipo de dispositivos deben de ser resistentes al viento, por lo que incorporan anemómetros que mediante un circuito de control, cuando se detecta que el viento supera una cierta velocidad predeterminada, se posicionan los paneles receptores de energía solar para que presenten la menor resistencia posible al viento, lo que convencionalmente se conoce como posición "de bandera", de forma que en los momentos puntuales en los que se sobrepasa la velocidad del viento predeterminada, los paneles receptores de energía solar dejan de estar ubicados en la posición adecuada de aprovechamiento de la energía solar, al mantenerse en la posición de bandera hasta que vuelven a recibir la señal especifica de control, lo cual se produce cuando el viento es menor que la velocidad predeterminada. Por consiguiente este tipo de dispositivos no consiguen el máximo aprovechamiento de la energía solar cuando hay velocidades de viento elevadas.In addition, these types of devices must be windproof, so they incorporate anemometers that through a control circuit, when the wind is detected exceeds a certain predetermined speed, the solar energy receiving panels to present the least possible wind resistance, what is conventionally known as "flag" position, so that at the moment points where the wind speed is exceeded By default, solar power receiving panels stop be located in the proper use position of the solar energy, by staying in the flag position until they receive the specific control signal again, which is It occurs when the wind is less than the default speed. Therefore these types of devices do not get the maximum use of solar energy when there are speeds of high wind.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

Para resolver los inconvenientes anteriormente citados la invención ha desarrollado un nuevo dispositivo de seguimiento solar que se caracteriza porque comprende una estructura de celosía poligonal que está dotada de un eje inclinado sobre el que incluye un bastidor en el que se fijan los paneles receptores de energía solar, de forma que dicho bastidor se relaciona, mediante un engranaje, con un motor, que es gobernado por un circuito de control, para producir el giro del bastidor sobre el eje inclinado siguiendo el movimiento del sol.To solve the problems above cited the invention has developed a new device for solar tracking characterized by comprising a polygonal lattice structure that is provided with an inclined axis on which it includes a frame in which the panels are fixed solar energy receivers, so that said frame is relates, by means of a gear, to an engine, which is governed by a control circuit, to produce the rotation of the frame on the inclined axis following the movement of the sun.

Esta configuración determina que el eje inclinado no gire sobre su eje, sino que es el bastidor el que gira sobre dicho eje, lo que proporciona una mayor robustez al dispositivo.This configuration determines that the axis inclined do not turn on its axis, but it is the frame that turns  on said axis, which provides greater robustness to device.

En una realización de la invención se prevé que la estructura de celosía poligonal comprenda medios de regulación de la inclinación del eje inclinado en función de la latitud y estación del año, de forma que la inclinación de los paneles receptores de energía solar sea la adecuada en todo momento. Dichos medios de regulación de la inclinación del eje inclinado, están seleccionados entre manuales y motorizados. Obviamente el eje inclinado debe estar orientado en dirección Norte-Sur para conseguir que los paneles receptores de energía solar estén perfectamente orientados al sol en todo momento.In an embodiment of the invention it is envisioned that the polygonal lattice structure includes means of regulation of the inclination of the inclined axis as a function of latitude and season of the year, so that the inclination of the panels Solar energy receivers are adequate at all times. Sayings means for adjusting the inclination of the inclined axis, are selected between manual and motorized. Obviously the shaft inclined must be oriented in direction North-South to get the receiving panels solar energy are perfectly oriented to the sun throughout moment.

La estructura de celosía poligonal se puede fijar al terreno mediante anclajes mecánicos en forma de tornillos, lo que evita la construcción de pesadas cimentaciones de hormigón, tal y como sucede en los dispositivos convencionales. La invención también permite su fijación sobre dicha cimentación tradicional.The polygonal lattice structure can be fix to the ground by means of mechanical anchors in the form of screws, which avoids the construction of heavy concrete foundations, as it happens in conventional devices. The invention it also allows its fixation on said foundation traditional.

En la realización preferente de la invención la estructura de celosía poligonal comprende elementos modulares ensamblables que están constituidos por perfiles, lo que facilita el transporte de los mismos y su montaje en campo.In the preferred embodiment of the invention the polygonal lattice structure comprises modular elements assemblies that consist of profiles, which facilitates their transport and assembly in the field.

El engranaje descrito anteriormente, comprende una pieza receptora, de engrane cilíndrico exterior que está constituida por un sector circular, y que engrana con una pieza motor, constituida por un piñón. La pieza receptora está fijada transversalmente en la cara inferior del bastidor, en el que están fijados los paneles receptores de energía solar; en tanto que la pieza motor está fijada al motor y éste al eje inclinado, lo que permite regular con toda precisión la posición del bastidor, y en consecuencia de los paneles receptores de energía solar en él fijados.The gear described above, comprises a receiving part, of external cylindrical gear that is constituted by a circular sector, and that meshes with a piece engine, consisting of a pinion. The receiving part is fixed transversely on the underside of the frame, where they are fixed solar power receiver panels; while the engine part is fixed to the engine and this to the inclined shaft, which allows to accurately regulate the position of the frame, and in consequence of solar energy receiving panels on it set.

Los extremos de la pieza receptora quedan situados próximos a los laterales del bastidor, es decir, la secante del sector circular, tiene dimensiones ligeramente inferiores a la anchura del bastidor, lo que permite un desplazamiento suave y preciso de su giro. El eje de la pieza motor incorpora un limitador de par de torsión mecánico y un control de posición del engranaje, para que al producirse un desplazamiento incorrecto del bastidor por una fuerza externa que venza el par, se permita ubicar el panel en su posición correcta cuando cese dicha fuerza externa.The ends of the receiving piece remain located next to the sides of the frame, that is, the secant of the circular sector, has dimensions slightly less than the width of the frame, allowing a smooth and precise displacement of its rotation. The axis of the engine part incorporates a mechanical torque limiter and control of gear position, so that when a shift occurs incorrect frame by an external force that overcomes the torque, it allow to place the panel in its correct position when said cessation ceases external force

El limitador de par de torsión mecánico evita trasladar los esfuerzos mecánicos; como los pares y/o vibraciones originados sobre el bastidor por distintas causas, como son la acción del viento, golpes no previstos, etc. al motor de giro, de forma que se preserva su funcionamiento.The mechanical torque limiter prevents transfer mechanical stresses; as the pairs and / or vibrations originated on the frame for different reasons, such as the wind action, unplanned blows, etc. to the turning motor, from way that its operation is preserved.

Esta característica maximiza la energía solar recibida, ya que sólo en los casos en los que el par de tracción se ha vencido por causas externas indeseadas, el bastidor dejará de estar adecuadamente orientado, volviendo a su posición correcta tan pronto como dichas causas hayan cesado.This feature maximizes solar energy. received, since only in cases where the torque is has expired due to unwanted external causes, the frame will stop be properly oriented, returning to its correct position so Soon as these causes have ceased.

A continuación para facilitar una mejor comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención.Next to facilitate a better understanding of this descriptive report and being an integral part of the same, they accompany a series of figures in which with illustrative and non-limiting nature the object has been represented of the invention.

Breve enunciado de las figurasBrief statement of the figures

Figura 1.- Muestra una vista esquemática lateral de un posible ejemplo de realización del dispositivo de la invención.Figure 1.- Shows a schematic side view of a possible embodiment of the device of the invention.

Figura 2.- Muestra una vista en planta del dispositivo de la figura anterior.Figure 2.- Shows a plan view of the device of the previous figure.

Descripción de la forma de realización preferidasDescription of the preferred embodiment

A continuación se realiza una descripción de la invención basada en las figuras anteriormente comentadas.Below is a description of the invention based on the figures discussed above.

El dispositivo de la invención se constituye a partir de una estructura de celosía poligonal 1 que tiene una base poligonal, preferentemente triangular o rectangular, y que comprende perfiles ensamblables diseñados para el trabajo a la intemperie y para soportar las cargas dinámicas a las que puede ser sometido el dispositivo, tanto en su funcionamiento normal como por las debidas a la fuerza del viento.The device of the invention is constituted by from a polygonal lattice structure 1 that has a base polygonal, preferably triangular or rectangular, and that comprises assembled profiles designed for work at weathering and to withstand the dynamic loads at which it can be submitted the device, both in normal operation and by those due to the force of the wind.

La estructura 1 es similar a las torres de tendidos eléctricos de media y alta tensión. Esta configuración presenta las ventajas ya comentadas y permite su fijación al suelo mediante la utilización de anclajes mecánicos en forma de tornillos.Structure 1 is similar to the towers of medium and high voltage power lines. This configuration It presents the advantages already mentioned and allows its fixation to the ground by using mechanical anchors in the form of screws

La estructura 1 está dotada de un eje inclinado 2 en el que se ha dispuesto un bastidor 3 cuyos apoyos pueden girar sobre el eje inclinado 2.The structure 1 is provided with an inclined axis 2 in which a frame 3 whose supports can rotate is arranged on the inclined axis 2.

Sobre la superficie superior del bastidor 3 se fijan unos paneles receptores de energía solar, que pueden ser fotovoltáicos y/o térmicos, que no han sido representados.On the upper surface of the frame 3 is fix some solar energy receiver panels, which can be photovoltaic and / or thermal, which have not been represented.

Dicho eje inclinado 2 se alinea en dirección Norte-Sur y su inclinación respecto a la horizontal puede variarse, de forma manual o motorizada, dependiendo de la latitud donde se instale el seguidor y del momento del año que transcurra, de forma que los paneles estén siempre orientados al sol. Para ello, por ejemplo, en la estructura se incorpora una guía (no representada) sobre la que puede desplazarse el extremo superior del eje inclinado 2.Said inclined axis 2 is aligned in the direction North-South and its inclination with respect to the horizontal can be varied, manually or motorized, depending on the latitude where the tracker is installed and the time of the year that elapses, so that the panels are always oriented to the Sun. For this, for example, a guide is incorporated into the structure (not shown) on which the end can move upper inclined shaft 2.

Además incluye un engranaje que comprende una pieza receptora 4, que está constituida por un sector circular de engrane cilíndrico exterior con una pieza motor 5 que es accionada por un motor 7.It also includes a gear comprising a receiving piece 4, which is constituted by a circular sector of external cylindrical gear with a motor part 5 that is driven by an engine 7.

La pieza receptora 4 está prevista transversalmente en la superficie inferior del bastidor 3, de manera que los extremos del sector circular quedan situados en proximidad a los lados del bastidor 3, tal y como puede apreciarse en las figuras.The receiving part 4 is provided transversely on the bottom surface of the frame 3, of so that the ends of the circular sector are located in proximity to the sides of the frame 3, as can be seen In the figures.

Por tanto, al activarse el motor 7, en un sentido u en otro, gobernado por un circuito de control convencional que incorpora el correspondiente programa de seguimiento solar, se provoca el giro del bastidor 3 para que los paneles receptores de energía solar estén perfectamente enfrentados al sol en todo momento.Therefore, when motor 7 is activated, in a one way or another, governed by a control circuit conventional incorporating the corresponding program of solar tracking, the rotation of the frame 3 is caused so that the solar power receiving panels are perfectly facing  In the sun at all times.

La pieza motor 5 incorpora un limitador de par mecánico con el fin de no trasladar los esfuerzos mecánicos al motor 7, como por ejemplo pueden ser pares y/o vibraciones originadas sobre el bastidor 3 por distintas causas como pueden ser la acción del viento, golpes, etc.The motor part 5 incorporates a torque limiter mechanic in order not to transfer the mechanical stresses to the motor 7, for example they can be pairs and / or vibrations originated on frame 3 for different reasons such as the action of wind, blows, etc.

Además se prevé un control con sensor de posición 6 que detecta la posición de la pieza receptora 4, de manera que si el bastidor 3 varia su posición por causas no deseadas, el control con sensor de posición 6 detecta dicho movimiento indeseado y aplica una acción correctiva que devuelve al bastidor 3 a la posición idónea, en cuanto cesan las acciones externas que hayan producido la disfunción. Estas características presentan las ventajas que ya fueron comentadas con anterioridad. Para ello el sensor de posición 6 identifica cada uno de los dientes de la pieza receptora 4 y el control es capaz de determinar si el movimiento y la posición del mismo son los adecuados o contrariamente, debido a causas externas no deseadas, son incorrectos. Por consiguiente tal y como ya fue comentado, mediante el dispositivo de la invención se optimiza el aprovechamiento de la energía solar ya que la posición adecuada del seguidor solar sólo se ve modificada cuando hay una causa externa que ha vencido al par del mismo y ha provocado su desplazamiento incorrecto.In addition a control with sensor of position 6 which detects the position of the receiving part 4, of so that if frame 3 varies its position for reasons not desired, the control with position sensor 6 detects said unwanted movement and applies a corrective action that returns to the frame 3 to the ideal position, as soon as the actions cease external that have produced the dysfunction. These characteristics they present the advantages that were already mentioned before. For this, position sensor 6 identifies each of the teeth of the receiving part 4 and the control is able to determine if the movement and its position are adequate or On the contrary, due to unwanted external causes, they are incorrect. Therefore, as already mentioned, by the device of the invention optimizes the use of the solar energy since the proper position of the solar tracker only it is modified when there is an external cause that has defeated the pair of the same and has caused its incorrect displacement.

Claims (8)

1. Dispositivo de seguimiento solar, que comprende paneles receptores de energía solar, que mediante un motor (7) gobernado por un circuito de control se giran para seguir el movimiento del sol; caracterizado porque comprende una estructura de celosía poligonal (1) que está dotada de un eje inclinado (2) sobre el que incluye un bastidor (3) en el que se fijan los paneles receptores de energía solar, y que mediante un engranaje (4, 5) está relacionado con el motor (7) que es gobernado por el circuito de control para producir el giro del bastidor (3) sobre el eje inclinado (2) siguiendo el movimiento del sol.1. Solar tracking device, comprising solar energy receiving panels, which by means of a motor (7) governed by a control circuit are rotated to follow the movement of the sun; characterized in that it comprises a polygonal lattice structure (1) which is provided with an inclined axis (2) on which it includes a frame (3) in which the solar energy receiving panels are fixed, and which by means of a gear (4, 5) It is related to the motor (7) that is governed by the control circuit to produce the rotation of the frame (3) on the inclined axis (2) following the movement of the sun. 2. Dispositivo de seguimiento solar, según reivindicación 1, caracterizado porque la estructura de celosía poligonal (1) comprende medios de regulación de la inclinación del eje inclinado (2) en función de la latitud y estación del año; estando dichos medios seleccionados entre manuales y motorizados.2. Solar tracking device according to claim 1, characterized in that the polygonal lattice structure (1) comprises means for adjusting the inclination of the inclined axis (2) according to the latitude and season of the year; said means being selected between manual and motorized. 3. Dispositivo de seguimiento solar, según reivindicación 1, caracterizado porque la estructura de celosía poligonal (1) se fija selectivamente al terreno, mediante anclajes mecánicos en forma de tornillos, o se fija a una cimentación convencional.3. Solar tracking device according to claim 1, characterized in that the polygonal lattice structure (1) is selectively fixed to the ground, by means of mechanical anchors in the form of screws, or fixed to a conventional foundation. 4. Dispositivo de seguimiento solar, según reivindicación 1, caracterizado porque el engranaje comprende una pieza receptora (4) de engrane cilíndrico exterior, dispuesta transversalmente en el bastidor (3), que engrana con una pieza motor (5) que está fijada al motor (7), que, a su vez, está fijado al eje inclinado (2).4. Solar tracking device according to claim 1, characterized in that the gear comprises an outer cylindrical gear receiving part (4), arranged transversely in the frame (3), which meshes with a motor part (5) that is fixed to the motor (7), which, in turn, is fixed to the inclined axis (2). 5. Dispositivo de seguimiento solar, según reivindicación 4, caracterizado porque los extremos del engranaje receptor (4) quedan situados próximos a los laterales del bastidor (3).5. Solar tracking device according to claim 4, characterized in that the ends of the receiving gear (4) are located close to the sides of the frame (3). 6. Dispositivo de seguimiento solar, según reivindicación 4, caracterizado porque el eje de la pieza motor (5) comprende un limitador de par de torsión mecánico y un control de posición (6) de la pieza receptora (4), para que al producirse un desplazamiento incorrecto del bastidor (3) por una fuerza externa que venza al par, ubicar el bastidor (3) en su posición correcta cuando cesa dicha fuerza externa.6. Solar tracking device according to claim 4, characterized in that the axis of the motor part (5) comprises a mechanical torque limiter and a position control (6) of the receiving part (4), so that when produced an incorrect displacement of the frame (3) by an external force that overcomes the pair, place the frame (3) in its correct position when said external force ceases. 7. Dispositivo de seguimiento solar, según reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la estructura de celosía poligonal (1) comprende elementos modulares ensamblables.7. Solar tracking device according to claims 1 to 3, characterized in that the polygonal lattice structure (1) comprises assembled modular elements. 8. Dispositivo de seguimiento solar, según reivindicación 7, caracterizado porque los elementos, modulares ensamblables están constituidos por perfiles.8. Solar tracking device according to claim 7, characterized in that the modular assemblable elements consist of profiles.
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