ES2329854B1 - Seguidor solar. - Google Patents
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Abstract
Seguidor solar.
El seguidor solar, que comprende una estructura
(1) portante de células fotovoltaicas (2) y una estructura (3) del
seguidor propiamente dicho, relacionada con un eje de giro (4) en
vertical de la estructura portante (1), y asociada la estructura
(3) a unos aros (5) y (7) a través de rodamientos, para conseguir
el movimiento azimutal. Presenta la particularidad de que los
movimientos se realizan a través de un grupo hidráulico (6) en
combinación con un cuadro eléctrico, montados al igual que el
conjunto de la estructura (3) del seguidor tras la estructura
portante (1) y por lo tanto detrás del conjunto de placas
fotovoltaicas (2), quedando así todo ello protegido de la
intemperie.
Description
Seguidor solar.
La presente invención se refiere a un seguidor
solar, cuya evidente finalidad es la de conseguir que la estructura
portante de las placas fotovoltaicas o paneles solares de una
instalación fotovoltaica puedan orientarse tanto en sentido
azimutal como de altitud, para conseguir que los rayos solares
incidan siempre de forma perpendicular a dichas placas
fotovoltaicas.
El objeto de la invención es conseguir unas
óptimas prestaciones del conjunto del seguidor solar, así como unos
mejores resultados funcionales y de otra índole, en base a que los
movimientos azimutal y de altitud del seguidor solar se realizan
mediante un grupo hidráulico y cilindros hidráulicos.
No viene al caso mencionar las ventajas de los
sistemas fotovoltaicos para obtener energía, de manera que para
conseguir el máximo rendimiento de los sistemas fotovoltaicos se
idearon en su día medios mediante los que se consiguen movimientos
de orientación de las placas hacia el sol a lo largo del día,
manteniendo así la perpendicularidad de las células a la fuente de
energía (sol) para no perder rendimiento de las mismas, todo ello
realizando el mínimo consumo.
Son numerosos los diseños en la actualidad que
incorporan los seguidores solares para producir los movimientos
azimutal y de altitud.
Ahora bien, normalmente los sistemas que
producen los movimientos están basados en motores y engranajes con
los problemas e inconvenientes que ello supone.
En efecto, los motores utilizados para el
accionamiento de los engranajes requieren de un buen freno para
detener el movimiento del motor una vez alcanzada la posición
deseada y para que resista el empuje de acciones externas como el
viento.
Por otro lado, el accionamiento del motor
depende lógicamente de un suministro eléctrico externo, ya que en
caso de fallo de energía y por lo tanto de no alimentación al
sistema, el seguidor solar queda inmóvil en la posición en la que
se encuentre, resultando vulnerable a acciones externas como el
viento, al no poder realizar maniobras para situarse en una posición
que ofrezca menor resistencia al mismo.
Igualmente, es de destacar como inconveniente el
hecho de que los sistemas de engranajes, al ser elementos
mecánicos, sufren mucho la fatiga, ya que una vez el sistema se ha
posicionado las acciones de cargas externas hacen que los dientes
del engranaje sufran empujes alternados en las dos caras del
diente, unas veces en un sentido y otras en otro, lo que lleva a un
rápido desgaste por fatiga del material y por lo tanto o la rotura
del mismo, de manera que el cambio de las coronas dentadas supone la
parada de la instalación y una ardua labor de desmontaje y montaje
del sistema mecánico.
Es igualmente destacable el problema que supone
la colocación de las placas fotovoltaicas, que normalmente se hace
una junto a otra, llevando consigo un calentamiento de las placas
por el efecto de disipación del borde de calor, al no disponer de
un hueco para que se refrigeren, lo que hace que el rendimiento
disminuya.
En otros sistemas la separación de estas placas
se ha logrado colocándolas a distinto nivel, pero esto hace que el
ángulo de barrido en el eje de altitud disminuya debido a que la
posición vertical no es tan alcanzable por posible colisión con el
suelo o con la estructura soporte del seguidor.
Por otro lado, en los seguidores solares que se
conoce, el usuario no puede llevar a cabo una configuración de los
movimientos, ni disponen tampoco de sistema de acumulación de
energía para en caso de que falle el suministro eléctrico pueda el
seguidor solar moverse para ocupar una posición de salvaguarda
contra el viento.
El seguidor que se preconiza ha sido concebido
para resolver la problemática anteriormente expuesta, de manera tal
que basándose en una estructura tubular de perfilería de acero y
una estructura portante de las placas fotovoltaicas también en
perfilería de acero, presenta la particularidad de que los
movimientos se realizan en base a un sistema hidráulico, contando
para ello con un grupo hidráulico que se sitúa sobre el
correspondiente cuadro eléctrico aprovechando el mismo soporte que
éste y reduciendo el espacio ocupado, todo ello de manera tal que
el grupo hidráulico va ubicado en la parte posterior de la
estructura, quedando protegido por las propias placas fotovoltaicas,
lo que le permite trabajar a la intemperie sin ningún problema.
El aceite utilizado en el sistema hidráulico es
tal que permite el funcionamiento a temperaturas bajo cero y a
elevadas temperaturas.
Al igual que el grupo hidráulico, lógicamente el
cuadro eléctrico asociado a ese grupo hidráulico queda también
protegido tanto del sol como del rocío de las noches y de las
consiguientes heladas, evitando someterle a mayores esfuerzos
debidos a los cambios bruscos de temperatura y a la humedad por
condensación del aire del medio.
El seguidor solar cuenta además con un autómata
programable que permite al usuario realizar una configuración casi
total, pudiendo corregir a su antojo la estrategia del movimiento,
pudiendo establecer comunicación a través de Mod Bus de la
información entre seguidores.
Igualmente dispone de un sistema de acumulación
de energía de forma que si el seguidor solar se queda sin
suministro eléctrico éste dispondrá de suficiente energía como para
colocarse en posición de salvaguarda, pudiendo realizar la maniobra
y las señales para dicha operación sin energía externa alguna.
Otra característica que presenta el seguidor de
la invención es su facilidad de montaje, ya que puede suministrarse
en subconjuntos que llegan montados desde fábrica, con la
consiguiente facilidad de transporte.
También es característica de novedad el que el
seguimiento se basará en cálculos astronómicos, evitando con ello
movimientos innecesarios que los seguimientos por captadores de luz
si realizan, ya que el reflejo en nubes o en otras zonas más claras
en un momento dado hacen que el seguidor se desoriente al sol.
En cuanto al sistema hidráulico de movimiento,
el mismo cuenta con rodamientos axiales y radiales, y dispondrá de
un solo motor que no arranca cada movimiento, sino cuando necesita
elevar la presión, con lo que el consumo anual es menor que el de
los movimientos a través de motores eléctricos.
Concretamente, el movimiento azimutal hidráulico
se produce por la combinación del movimiento de dos cilindros
hidráulicos que hacen girar un aro sobre un segundo aro, gracias a
unos rodamientos axiales y otros radiales, de manera que el
seguidor solar será capaz de realizar un arco que va desde -115º
hasta 115º, tomando como 0º la posición orientada al sur.
En cuanto al movimiento vertical, se realizará
mediante el avance y retrocesos sincronizados de cilindros
hidráulicos que hacen disminuir o aumentar la inclinación de las
placas respecto de la horizontal del suelo, ya que el eje de giro
está situado en un plano intermedio en correspondencia con la parte
posterior de la estructura portadora de las placas.
Entre las ventajas más importantes a destacar,
entre otras, que ofrece el seguidor solar de la invención, pueden
citarse las siguientes:
- -
- Al ser un sistema hidráulico el que produce los movimientos, se evita la rotura por fatiga de los dientes de engranajes previstos en los sistemas de motor con piñón y cremallera utilizados en los seguidores convencionales.
- -
- Al disponer un solo motor el grupo hidráulico, y que aquel no arranca en cada movimiento, sino únicamente cuando es preciso elevar la presión, el consumo será menor que el originado en la utilización de motores eléctricos para llevar a cabo los movimientos.
- -
- En virtud de que el movimiento se realiza en función de cálculos astronómicos, se evitan movimientos innecesarios, que en los seguimientos por captación de luz si se realizan, ya que el reflejo en nubes u otras zonas mas claras en un momento dado hacen que el seguidor se desoriente al sol.
- -
- La incorporación de un autómata proporciona al usuario el que éste pueda realizar una configuración casi total, pudiendo corregir a su antojo la estrategia de seguimiento, pudiendo además llevar a cabo una comunicación a través de Mod Bus de la información entre seguidores.
- -
- Al incorporar un sistema de acumulación de energía, en caso de falta de suministro eléctrico en el seguidor solar, éste dispondrá de la suficiente energía como para colocarse en posición de salvaguarda, pudiéndose realizar la maniobra de señal para dicha maniobra sin energía externa alguna.
- -
- El que todo el conjunto pueda realizarse mediante subconjuntos, conlleva una facilidad de montaje y transporte.
- -
- Finalmente, y como otra ventaja a considerar, es que el amarre de las placas fotovoltaicas a la estructura portante se realizará de forma rápida y universal en base a una placa y tornillería sin necesidad de tuercas.
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Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente
de realización práctica del mismo, se acompaña como parte
integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con
carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
La figura 1.- Muestra una representación según
una perspectiva general del seguidor solar de la invención, en cuya
estructura va montada una alineación inferior de placas
fotovoltaicas.
La figura 2.- Muestra una vista frontal del
seguidor solar mostrado en la figura anterior, desprovisto de la
alineación de placas para dejar ver la ubicación del sistema
hidráulico y cuadro eléctrico.
La figura 3.- Muestra una vista en alzado
lateral del conjunto representado en la figura anterior.
Como se puede ver en las figuras referidas, el
seguidor solar de la invención comprende una estructura portante
(1) para las correspondientes placas fotovoltaicas (2), siendo esta
estructura portante (1) a base de perfilería de acero y de
configuración totalmente flexible, permitiendo disponer diferentes
placas fotovoltaicas (2) del mercado, tanto en marca, como en
potencia y dimensiones, pudiendo además configurar diferente número
de placas, consiguiendo así seguidores solares de diferentes
potencias.
La estructura del seguidor propiamente dicho
está constituida a base de perfiles tubulares (3) que concurren en
un eje intermedio y horizontal (4) para el movimiento vertical de
la estructura (1) y por tanto del seguidor solar, siendo esa
estructura tubular (3) también a base de perfilería de acero, lo
que le confiere una robustez a la vez que una ligereza y una
pequeña exposición al viento, reduciendo así los esfuerzos
producidos por éste.
Por su parte, las placas fotovoltaicas (2) se
encuentran dispuestas al mismo nivel, permitiendo un mayor grado de
verticalidad de posicionamiento del sistema, aprovechando así mayor
número de horas diarias de exposición perpendicular al sol, estando
esas placas (2) distanciadas con una separación que les permite
evacuar, a través del efecto de borde, el calor producido por la
radiación solar permanente.
La estructura (3) del propio seguidor solar está
prevista para poder soportar una parrilla o estructura (1) con una
superficie de placas fotovoltaicas (2) de 108 m^{2}, lo que puede
equivaler, dependiendo de la placa fotovoltaica empleada, a unos 15
Kw de potencia instalada.
La estructura (3) del seguidor va montada sobre
un anillo (5) con facultad de giro respecto de una peana o zapata
(8) de hormigón anclada sobre el suelo, de manera que entre esa
zapata (8) y el anillo (5) se ha previsto un segundo anillo (7)
como soporte del conjunto.
Pues bien, los movimientos se realizan en base a
un grupo hidráulico (6) asociado a un cuadro eléctrico (9),
aprovechando el mismo soporte y reduciendo el espacio ocupado,
estando el grupo hidráulico (6) fabricado de manera que su grado de
protección le permite trabajar a la intemperie sin ningún problema,
al igual que el propio cuadro eléctrico (9), ya que todo ese
conjunto va situado detrás de la estructura (1) y por lo tanto
detrás de las placas fotovoltaicas (2), quedando así protegido de la
intemperie, es decir del sol, del rocío de las noches, de las
heladas, etc.
El movimiento azimutal se produce por la
combinación del movimiento de dos cilindros hidráulicos que hacen
girar al citado anillo (5) sobre el aro o anillo (7), gracias a
unos rodamientos axiales y otros radiales, mientras que el
movimiento vertical se realiza mediante el avance y retroceso
sincronizados de cilindros hidráulicos que hacen disminuir o
aumentar la inclinación de las placas fotovoltaicas respecto a la
horizontal del suelo, en virtud al eje de giro (4) situado
horizontalmente en un plano intermedio de la estructura general
(1), pudiendo el seguidor realizar un movimiento en altitud que va
desde la posición horizontal hasta los 70º de inclinación.
La trayectoria es calculada a través de cálculos
astronómicos, obteniendo así en todo momento la posición exacta del
sol, en contra de lo que ocurre con otros sistemas donde el
seguimiento se realiza por captación de radiación a través de
pequeñas placas fotovoltaicas y sensores, evitando el cálculo
astronómico la orientación del seguidor hacia reflejos o contrastes
de claridad producidos por nubes o nieblas, evitando así movimientos
innecesarios a lo largo del día que conllevan a un gasto energético
mayor.
El conjunto del seguidor solar incluye además un
autómata que posibilita una estrategia de seguimiento totalmente
configurable por parte del usuario, siendo éste quien decide en qué
momento corregir el posicionamiento del seguidor hacia el sol, lo
que se logra mediante la modificación en el autómata del parámetro
de desfase de ángulo a través de un pequeño teclado que dispone el
mismo para introducción del valor numérico del desfase elegido,
siendo ese desfase independiente del ángulo azimutal y de altitud,
lo que permite compaginar un mayor grado de seguimiento y por lo
tanto de producción con un diferente consumo diario por la cantidad
de movimientos generados.
El seguidor solar dispone igualmente de una
posición horizontal de salvaguarda de viento que hace que la
superficie expuesta al mismo sea la mínima, con el fin de reducir
los esfuerzos sobre la estructura portante, movimiento que se
activa cuando al señal de un anemómetro llega al autómata del
seguidor. La configuración del límite de viento a partir del cual
el seguidor se dispone en posición horizontal, es configurable
igualmente por el usuario, que regula tarando la señal del
anemómetro, todo ello de manera tal que una vez haya saltado la
señal de viento y el seguidor se haya puesto en posición
horizontal, éste no volverá a ponerse en posicionamiento de
seguimiento al sol hasta que no hayan pasado al menos 30 minutos
desde que el anemómetro no haya dado señal de alarma, tiempo éste
de espera que también es configurable por el usuario, aunque no
puede configurar un tiempo por debajo de esos 30 minutos referido
con anterioridad, siendo este intervalo de tiempo también
variable.
En caso de que el sistema se quede sin energía
externa, el seguidor se pondrá en posición de salvaguarda gracias a
una reserva de energía en el grupo hidráulico que le permite
realizar una maniobra de posicionamiento horizontal, quedando el
seguidor en salvaguarda por si surge un viento fuerte antes de que
vuelva a haber suministro eléctrico al conjunto.
Finalmente decir que el seguidor solar descrito
presenta su cuadro de mandos, grupo hidráulico y cuadro eléctrico
fuera de las partes móviles y situado siempre por detrás de la
estructura (1) de las placas fotovoltaicas (2), lo que hace que la
manipulación manual sea segura.
En el caso de querer poner el seguidor en modo
automático se activará a través del autómata y con un determinado
retardo se activará el modo automático hasta que el seguidor
comience a moverse a la posición requerida, disponiendo del tiempo
suficiente para distanciarnos del propio seguidor y no sufrir así
ningún daño personal debido a un giro o golpe de la estructura
sobre la persona que lo esté manipulando.
Claims (8)
1. Seguidor solar, que constituyéndose a partir
de una estructura portante (1) de una pluralidad de placas
fotovoltaicas (2), yendo aquella montada de forma giratoria para
conseguir el movimiento azimutal sobre una base o zapata de
hormigón (8) enterrada en el suelo, y contando con una estructura
(3) del seguidor propiamente dicho, relacionada con un eje
horizontal (4) para el movimiento vertical, se caracteriza
porque comprende un grupo hidráulico (6) asociado a un cuadro
eléctrico (9) para realizar los movimientos tanto azimutal como el
vertical, mediante cilindros hidráulicos, incluyendo además un
autómata que posibilita al usuario configurar la estrategia de
seguimiento correspondiente, y poder establecer a su vez una
comunicación a través de Mod Bus de la información entre
seguidores; habiéndose previsto además que el seguimiento se realice
mediante cálculos astronómicos para obtener en todo momento la
posición exacta del sol.
2. Seguidor solar, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque la estructura (1) portante de las
placas fotovoltaicas (2) es a base de perfilería de acero y de
configuración totalmente flexible.
3. Seguidor solar, según reivindicación 1ª,
caracterizado porque la estructura (3) del seguidor es de
perfilería tubular y está relacionada con el eje horizontal (4)
para el giro en vertical de la estructura (1) y por lo tanto de las
placa fotovoltaicas (2), estando ese eje de giro (4) dispuesto en
una zona intermedia respecto a la estructura portante (1).
4. Seguidor solar, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque la estructura (3) del
seguidor, así como el grupo hidráulico (6) y cuadro eléctrico (9),
van dispuestos en correspondencia con la parte posterior de la
estructura (1) quedando protegidos de la intemperie por medio de
las placas fotovoltaicas (2).
5. Seguidor solar, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el movimiento azimutal se
establece mediante la combinación del movimiento de dos cilindros
hidráulicos que hacen girar a un aro (5) sobre un segundo aro (7)
montado sobre la zapata de hormigón (8), entre cuyos aros están
previstos unos rodamientos axiales y otros radiales, permitiendo al
seguidor realizar un arco entre -115º y 115º, tomando como 0º la
posición orientada al sur.
6. Seguidor solar, según reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque el movimiento vertical se realiza
mediante el avance y retroceso sincronizado de cilindros
hidráulicos que hacen aumentar o disminuir la inclinación de la
estructura portante (1) y por lo tanto de las placas fotovoltaicas
(2) respecto de la horizontal del suelo, estando el seguidor
capacitado de realizar un movimiento en altitud que va desde la
posición horizontal hasta 70º de inclinación.
7. Seguidor solar, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el grupo hidráulico (6)
incluye un sistema de reserva de energía que permite realizar una
maniobra de posicionamiento horizontal del seguidor para ocupar una
posición de salvaguarda contra el viento, en caso de fallo de
energía externa.
8. Seguidor solar, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las placas fotovoltaicas
(2) van montadas sobre la estructura portante (1) con una ligera
separación, quedando situadas todas ellas al mismo nivel, lo que
permite un mayor grado de verticalidad de posicionamiento y una
evacuación del calor producido por la radiación solar
permanente.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200603071A ES2329854B1 (es) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Seguidor solar. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200603071A ES2329854B1 (es) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Seguidor solar. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2329854A1 ES2329854A1 (es) | 2009-12-01 |
| ES2329854B1 true ES2329854B1 (es) | 2010-09-06 |
Family
ID=41319987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200603071A Withdrawn - After Issue ES2329854B1 (es) | 2006-11-30 | 2006-11-30 | Seguidor solar. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2329854B1 (es) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2375876B1 (es) | 2010-06-22 | 2012-10-15 | Abengoa Solar New Technologies, S.A. | Seguidor solar con cilindros oleohidraulicos y metodo de funcionamiento. |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6123067A (en) * | 1999-03-31 | 2000-09-26 | Amonix, Inc. | Solar collector tracking system |
| US6662801B2 (en) * | 2001-10-02 | 2003-12-16 | Pinnacle West Capital Corporation | Celestial tracking apparatus and method of controlling wind stow therefor |
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-
2006
- 2006-11-30 ES ES200603071A patent/ES2329854B1/es not_active Withdrawn - After Issue
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2329854A1 (es) | 2009-12-01 |
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|---|---|---|---|
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