ES2345084A1 - Dispositivo de seguimiento solar para paneles. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de seguimiento solar para paneles. Incluye una estructura modular en la que cada módulo está constituido por una pluralidad de parejas de paneles (1) coplanarios fijados a los extremos de sendos ejes (2), perpendiculares a un eje oscilante (4) longitudinal soportado en oportunos apoyos fijados al suelo. Los ejes oscilantes (4) de los módulos (8) giran simultáneamente al tener cada uno de ellos un primer brazo radial (9) conectado a una primera biela común (10). A su vez, giran simultáneamente los ejes de unión (2) de cada pareja de paneles (1) de un mismo módulo, al contar con sendos segundos brazos radiales (16) paralelos cuyos extremos libres están conectados articuladamente a una segunda biela común (15). El giro de uno de los ejes oscilantes (4) se consigue con un primer actuador lineal (11) fijado al suelo y a una caja soporte (13) de una palanca radial (12) de aquél. Mediante un segundo actuador (20) que une la caja soporte (13) con uno de los segundos brazos radiales (16) se consigue completar el seguimiento solar.
Description
Dispositivo de seguimiento solar para
paneles.
La presente invención, según lo expresa el
enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un dispositivo
de seguimiento solar para paneles, siendo del tipo de seguidores
solares de dos ejes para su implantación en plantas de generación de
energía solar fotovoltáica.
El seguidor de dos ejes está compuesto por una
estructura-mecanismo a base de perfiles tubulares
metálicos con dos grados de libertad.
Los dos grados de libertad están controlados, en
principio, por dos actuadores lineales, un actuador por cada grado
de libertad.
Es un objeto de la invención resolver la
orientación de los paneles solares en varias columnas y filas con
movimientos a dos ejes.
Actualmente existen en el mercado gran número de
seguidores de un eje y de dos ejes, todos ellos se basan en los
mismos principios y utilizan en general estructuras metálicas a base
de perfiles tubulares.
En la solicitud de patente europea nº 1169604 se
reivindica un colector solar y dispositivo de seguimiento el cual
comprende un conjunto de paneles solares rectangulares situados en
caras opuestas de un eje con orientación norte-sur,
de forma que se permite que el conjunto de paneles solares bascule
sobre dicho eje norte-sur para seguir el movimiento
del sol respecto a la tierra; existiendo un accionador lineal con
una porción de cuerpo y una barra con su extremo distal acoplado a
un elemento vinculado a dicho eje norte-sur; un
accionador lineal con su extremo distal acoplado a dicho elemento
para hacer girar dicho conjunto de paneles solares alrededor del
eje; y un tubo de torsión materializando dicho eje
norte-sur con los paneles situados en caras opuestas
del mismo y que articula en un elemento pivotante fijado a un pilar.
A partir de esta estructura general se caracteriza el hecho de que
existe un elemento materializado por un brazo de torsión que se
extiende desde dicho tubo de torsión hasta la porción extrema donde
se acopla la barra del accionador lineal; y por el hecho de que la
porción de cuerpo del accionador lineal queda montado sobre una base
separada de la del pilar.
Con esta disposición se proporciona pues un
movimiento de giro simultáneo de todos los paneles, con un grado de
libertad al estar los brazos de torsión conectados a un mismo
elemento rígido que se desplaza linealmente por el accionador
lineal.
En el modelo de utilidad nº 200800777 se
contempla un seguidor solar con el que se consigue soportar y
orientar conjuntamente según un eje de giro longitudinal y un eje de
giro transversal una pluralidad de dispositivos de captación solar
dispuestos alineados en la dirección del citado eje de giro
longitudinal, comprendiendo:
- Al menos un primer elemento tubular cilíndrico
y hueco cuyo giro axial provoca la orientación de una pluralidad de
dispositivos de captación solar vinculados a él y según un eje de
giro longitudinal.
- Unos segundos elementos tubulares en
disposición transversal cruzada y asociados a correspondientes
dispositivos de captación solar, también esencialmente cilíndricos y
huecos y cuyos giros axiales provocan la orientación de la
pluralidad de dispositivos de captación solar según un eje de giro
transversal al anterior,
- Un sistema de giro simultáneo de estos
segundos elementos tubulares.
- Unos medios de apoyo del primer elemento
tubular sobre una superficie sobre la que se instala el seguidor
solar. Partiendo de esta disposición general de seguidor solar, se
caracteriza porque los segundos elementos tubulares se acoplan al
primer elemento tubular mediante un apoyo articulado fijo
transversal y unido sólidamente al primer elemento tubular teniendo
forma de "U" invertida a cuyos extremos de las ramas queda
conectado el segundo elemento tubular. El giro simultáneo de los
diferentes segundos elementos tubulares se realiza también mediante
una barra paralela al primer elemento tubular a la que se unen
articuladamente sendas bielas que parten del segundo elemento
tubular respectivo. La barra de giro simultáneo se desplaza
longitudinalmente por la acción de un grupo motor. Con esta
disposición para conseguir el seguimiento óptimo es necesario una
complicada estructura mecánica que relacione los segundos elementos
tubulares de alineaciones paralelas, ya que para el giro de una
misma alineación el movimiento se consigue mediante la serie de
bielas 15 conectadas a la barra común 14.
En la patente de invención francesa nº 26008741
también se contempla un captador solar cuyo giro simultáneo se
consigue a través de una serie de bielas solidarias a los paneles y
conectadas articuladamente a una barra común horizontal.
En el documento de patente americana US 4000734,
en la figura 2 puede verse una disposición para conseguir un
movimiento simultáneo de diferentes captadores solares mediante
bielas 25 solidarias a dichos captadores y perpendiculares a ellos,
conectadas a una barra longitudinal común.
La patente americana US 4345582 también
contempla un sistema dinámico de seguidor solar donde varios paneles
se orientan también simultáneamente con una barra similar que se
desplaza linealmente y que queda articulada a varillas rigidizadas a
los propios paneles solares, con lo que se consigue el giro
simultáneo de ellos. Para movimiento de los paneles haciendo un
seguimiento completo del sol, existe otra barra perpendicular 6 que
tracciona de forma tangencial mediante unas pletinas conectadas a
una varilla longitudinal actuada por un pistón y existiendo también
unas poleas flanqueadas por una pareja de cables paralelos con
tensores para conseguir el desplazamiento angular de todos los ejes
de soporte de los paneles, de forma simultánea para orientación en
acimut. Esta forma de transmisión mediante otros actuadores
diferentes es complicada y requiere constante mantenimiento.
En el modelo de utilidad 200702391 se reivindica
unos perfeccionamientos en las estructuras para el seguimiento
solar, del tipo de las que incorporan unos puntales como medios de
sustentación de una estructura para que los paneles solares sigan la
trayectoria del sol en los tres ejes, comprendiendo una estructura
de soporte para un eje horizontal oscilante, con medios de giro en
sentido longitudinal y otros en sentido transversal, de forma muy
similar a la comentada anteriormente en relación con el modelo de
utilidad 200800777.
En líneas generales, el dispositivo de
seguimiento solar para paneles, objeto de la presente invención, aún
siendo del tipo comentado en el apartado antecedentes de la
invención, dispone de una estructura modular en la que cada uno de
los módulos está formado por una pluralidad de parejas de paneles
vinculados a un eje común y dispuestos coplanariamente. Los
diferentes ejes de anclaje solidario de los pares de paneles están a
su vez fijados con posibilidad de rotación a un eje oscilante que se
encuentra debidamente tendido entre dos o más elementos de apoyo en
el suelo y a una altura conveniente.
El giro de este eje oscilante dispuesto en
orientación norte-sur efectúa un seguimiento solar
acimutal.
Los ejes de cada pareja de paneles son paralelos
entre sí y perpendiculares al eje oscilante, pudiendo girar
simultáneamente al estar cada uno de estos ejes provisto de un brazo
radial descendente cuyo extremo libre se une articuladamente a una
segunda biela común. El desplazamiento lineal de esta segunda biela
provoca el giro de todos los ejes transversales a dicho eje de
oscilación y con este movimiento se consigue el seguimiento en
altura de los paneles solares, es decir, el movimiento en dirección
norte-sur, al tenerlos ejes una orientación
este-oeste.
Para conseguir el giro simultáneo de los ejes de
oscilación de todos los módulos, cada uno de ellos incluye un primer
brazo radial descendente, uniéndose todos articuladamente a una
primera biela común a todos ellos. Al desplazarse linealmente esta
primera biela los primeros brazos radiales se desplazan angularmente
y con ello giran simultáneamente todos los ejes de oscilación.
Las segundas bielas de los diferentes módulos
que han de desplazarse linealmente para conseguir el seguimiento
deseado, son coplanarias y paralelas entre sí, quedando relacionadas
por un elemento de unión perpendicular a ellas y que es desplazable
paralelamente así mismo para conseguir este movimiento simultáneo,
estando constituido por una celosía de perfiles horizontales y
travesaños, de forma que las segundas bielas pueden oscilar al
atravesar sendos casquillos solidarios a dicha celosía, careciendo
no obstante estas segundas bielas de desplazamiento lineal respecto
a dichos casquillos.
El movimiento necesario y sincronizado para
efectuar un perfecto seguimiento solar, se lleva a cabo con un
primer actuador de tipo lineal que une un punto fijo del suelo con
un punto excéntrico de una caja soporte solidaria en giro con uno
cualquiera de los ejes oscilantes, consiguiéndose este punto
excéntrico mediante una palanca radial a dicho eje oscilante
seleccionado. De esta misma caja soporte parte un segundo actuador
lineal que relaciona dicha caja soporte con uno de los segundos
brazos radiales del mismo módulo. Con el primer actuador se consigue
el seguimiento en altura y con el segundo actuador el movimiento
acimutal. Con esta disposición, a la vez que se produce el giro del
eje oscilante por el accionamiento del primer actuador, se lleva a
cabo el arrastre o empuje, dependiendo del sentido de giro, del
segundo actuador que está vinculado al segundo brazo radial,
independientemente de que este segundo actuador no hubiera
modificado su longitud.
Los segundos brazos radiales para oscilación
simultánea de todos los ejes de unión de las parejas de paneles de
un mismo módulo, tienen ventajosamente forma de "Y", de forma
que entre sus ramas queda situado el eje oscilante y estando dichas
ramas unidas sólidamente por sus extremos al respectivo eje de unión
de la pareja de paneles. El extremo libre del alma de esta forma de
"Y" queda unido articuladamente a la segunda biela común para
movimiento simultáneo.
Como dijimos anteriormente, todos los ejes
oscilantes, paralelos y coplanarios, así como los mecanismos de
transmisión de movimientos, requieren la vinculación con el terreno.
Los apoyos han de proporcionar la suficiente rigidez para resistir
las cargas; no interferir con el resto de elementos del seguidor y
deben ser capaces de regularse en altura durante el montaje para
poder absorber diferencia de cotas en el terreno.
Los apoyos tienen forma de tetraedro construido
con perfiles metálicos tubulares y en la cúspide queda situado un
elemento vertical regulable en altura y al que se une la
articulación cilíndrica del eje oscilante del módulo correspondiente
para el movimiento este-oeste.
El tetraedro se une en la base con otros
perfiles tubulares y queda vinculado al terreno con zapatas de
hormigón.
Para facilitar la comprensión de las
características de la invención y formando parte integrante de esta
memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas
figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado
lo siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
Figura 1.- Es una vista parcial, esquemática y
en perspectiva, de un dispositivo de seguimiento solar para paneles,
objeto de la invención.
Figura 2.- Es una vista en planta de lo mostrado
en la figura 1, incluyendo las fijaciones o apoyos al suelo y el
elemento de unión de las segundas bielas.
Figuras, 3, 4 y 5.- Son diferentes vistas en
alzado acorde con lo mostrado en la figura 2, incluyendo el segundo
actuador y la posición que ocupan secuencialmente los paneles.
Figura 6.- Es una vista en alzado por la línea
I-I de la figura 2, estando los paneles en posición
horizontal.
Figuras 7 y 8.- Son sendas vistas parciales de
lo mostrado en la figura 6, correspondientes a uno de los módulos y
en dos posiciones de inclinación de los paneles.
Figura 9.- Es una vista similar a la figura 6,
una vez que las parejas de paneles han girado alrededor de sus
propios ejes de unión.
Figuras 10 y 11.- Son sendas vistas similares a
las figuras 7 y 8 respectivamente, una vez efectuado el giro
alrededor de dicho eje de unión.
Figura 12.- Es una vista seccionada por la línea
de corte II-II de la figura 2, similar a la figura 6
pero incluyendo el elemento de unión de las segundas bielas para
movimiento simultáneo de los paneles en dirección
norte-sur.
Figuras 13 y 14.- Son sendas vistas parciales de
la figura 12, correspondientes a un solo módulo y en dos posiciones
de inclinación de los paneles.
Figura 15.- Es una sección por la línea de corte
III-III de la figura 2, para ver la ubicación de la
primera biela común.
Figuras 16 y 17.- Son sendas vistas parciales de
la figura 15, correspondientes a un solo módulo y en dos posiciones
inclinadas de los paneles (no representados).
Figura 18.- Es una sección por la línea de corte
IV-IV de la figura 2, para observar en uno de los
módulos las tres posiciones a), b) y c) de giro del eje oscilante
producido con la activación del primer actuador.
Figura 19.- Es una vista parcial, esquemática y
en perspectiva, de uno de los módulos y concretamente para observar
la caja soporte solidaria de uno de los ejes oscilantes y que es
movida por el primer actuador, estando a su vez vinculada al segundo
actuador.
\vskip1.000000\baselineskip
Haciendo referencia a la numeración adoptada en
las figuras, podemos ver cómo el dispositivo de seguimiento solar
para paneles, que la invención propone, como se muestra en la figura
1 incluye una pluralidad de paneles 1 distribuidos por parejas
ancladas a los extremos de unos ejes 2 de unión, dispuestos
paralelamente entre sí y pasantes por sendos casquillos 3 solidarios
transversalmente de un eje oscilante 4 y respecto al que pueden
girar. El eje oscilante 4 se soporta horizontalmente en una serie de
apoyos 5, 5' fijados en zapatas 6 y 6' a través de oportunos
rodamientos 7 (ver figura 2).
Las parejas de paneles 2 fijadas al eje
oscilante 4 constituyen uno de los módulos 8 y existe una pluralidad
de módulos 8 iguales cuyos ejes oscilantes 4 son paralelos,
coplanarios y giran simultáneamente al estar provisto cada uno de
ellos de un primer brazo radial 9 y conectarse articuladamente los
extremos libres de los mismos a una primera biela común 10.
\newpage
Al girar uno cualquiera de estos ejes oscilantes
4 mediante un primer actuador 11 (ver figura 18 y 19) conectado a
una palanca 12 que emerge de un soporte 13 solidario del eje
oscilante 4 elegido (el central de la figura 2). En la figura 18
puede verse este primer actuador 11 dispuesto en una columna 14
fijada a una zapata 6'' en la que se fijan los dos apoyos 5', a uno
y otro lado del soporte 13.
Volviendo a la figura 1, en lo que precede se ha
tratado del movimiento de los paneles 1 girando con un grado de
libertad al hacerlo los ejes oscilantes 4 cuando se actúa
linealmente sobre la primera biela 10. Este movimiento consigue la
orientación acimutal de los paneles, ó en dirección
este-oeste.
Existe un segundo movimiento de los paneles 1
para seguimiento solar en altura o de norte-sur, el
cual se consigue haciendo girar los propios ejes 2 que unen cada
pareja de paneles 1 de un mismo módulo 8, mediante una segunda biela
15 paralela al eje oscilante 4 y a la que están conectados
articuladamente los extremos inferiores de unos segundos brazos
radiales 16 en forma de "Y" unidos sólidamente por sus ramas al
eje 2 respectivo. El extremo del alma de estos brazos radiales 16 es
el de unión articulada con la segunda biela 15. El desplazamiento
lineal de la segunda biela 15 que tiene lugar en la dirección
marcada por las dobles flechas 17, se hace simultáneo a todas las
segundas bielas 15 de los diferentes módulos, al existir un elemento
de unión 18 de todas ellas, materializado por la celosía de perfiles
horizontales y travesaños que se observa esquemáticamente en la
figura 1. El elemento de unión 18 se desplaza por tanto
paralelamente a sí mismo y arrastra en su movimiento a todas las
segundas bielas 15 y con ello giran todas las parejas de paneles 1
alrededor de sus ejes 2 para efectuar el seguimiento solar en
dirección norte-sur o movimiento acimutal.
El seguimiento solar en la dirección
este-oeste para proporcionar movimiento acimutal, ya
vimos anteriormente que se conseguía con el desplazamiento lineal de
la primera biela 10 (ver la doble flecha 19 en esta figura 1). En la
figura 19 se ve uno de los primeros brazos radiales 9' que parte del
eje oscilante 4 vinculado al soporte 13. También se observa la
primera biela 10 a la que está conectado dicho brazo radial 9' para
movimiento simultáneo de todos los ejes oscilantes 4.
El desplazamiento paralelo del elemento de unión
18 en la dirección de la doble flecha 17 se realiza con un segundo
actuador 20 (ver figuras 3 y 19) que ataca sobre uno de los segundos
brazos 16 desde el soporte 13, con lo que se consigue que a la vez
que se produce el giro del eje oscilante 4 por el accionamiento del
primer actuador 11 se produzca un arrastre o empuje del segundo
actuador 2 0 sobre el segundo brazo radial 16 (ver figura 19),
independientemente de que se haya o no modificado la longitud de
este último actuador lineal. Si a la vez que se mueve
longitudinalmente el primer actuador 11 lo hace también
longitudinalmente el segundo actuador 20, en los valores
preconcebidos y en la secuencia programada, se consigue el óptimo
seguimiento solar para que los paneles 1 sean en todo momento
perpendiculares a los rayos solares. Durante la noche se retorna a
la posición inicial, naturalmente.
Claims (5)
1. Dispositivo de seguimiento solar para
paneles, del tipo que incluye una estructura modular definida por
módulos formados por una pluralidad de parejas de paneles dispuestos
coplanariamente y fijados a un mismo eje y siendo estos ejes
paralelos entre sí y perpendiculares a un eje oscilante que toma
movimiento mediante un primer actuador vinculado a un primer brazo
radial de dicho eje oscilante, estando dispuestos paralelamente
entre sí los ejes oscilantes de todos los módulos y estando sus
primeros brazos radiales respectivos conectados articuladamente a
una primera biela común para su oscilación simultánea por dicho
primer actuador; pudiendo a su vez girar simultánea y oscilantemente
los ejes de cada pareja de paneles de un mismo módulo, al disponer
éstos de sendos segundos brazos radiales paralelos cuyos extremos
libres están conectados articuladamente a una segunda biela común, y
estando asistidas las segundas bielas de todos los módulos por un
segundo actuador para su movimiento simultáneo, caracterizado
porque el primer actuador (11) es de tipo lineal y une un punto fijo
con un punto excéntrico de una caja soporte (13) solidaria en giro
con uno de los ejes oscilantes (4) materializado por el extremo
libre de un brazo de palanca (12) a través del cual giran
simultáneamente todos los ejes oscilantes 4 y el segundo actuador
(20) conecta dicha caja soporte (13) con uno de los segundos brazos
radiales (16) de uno de los módulos por lo que giran a la vez todos
los ejes de unión (2) vinculados a este eje oscilante y los de todos
los módulos a través de un elemento de unión (18) de todas las
segundas bielas (15).
2. Dispositivo de seguimiento solar para
paneles, según reivindicación 1, caracterizado porque los
segundos brazos radiales (16) de oscilación de los ejes de unión (2)
de las parejas de paneles (1), tienen forma de "Y" cuyas ramas
se unen sólidamente a puntos simétricos de dicho eje de unión (2), y
el alma lo hace articuladamente a la segunda biela (15).
3. Dispositivo de seguimiento solar para
paneles, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque
los ejes de unión (2) de cada pareja de paneles (1) coplanarios de
cada módulo, son pasantes y pueden girar en casquillos (3)
solidarios al eje oscilante (4) correspondiente.
4. Dispositivo de seguimiento solar para
paneles, según reivindicación 1, caracterizado porque las
segundas bielas (15), paralelas entre sí y coplanarias, quedan
solidarias con un elemento de unión (18) perpendicular a ellas.
5. Dispositivo de seguimiento solar para
paneles, según reivindicación 4, caracterizado porque el
elemento de unión (18) de las segundas bielas (15) se desplaza
paralelamente a sí mismo y está materializado por una celosía de
perfiles horizontales y travesaños, siendo pasantes dichas segundas
bielas (15) por casquillos solidarios a dicha celosía y con
posibilidad de rotación sin desplazamiento axial.
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