ES2363393B1 - Seguidor solar - Google Patents

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ES2363393B1 ES200901454A ES200901454A ES2363393B1 ES 2363393 B1 ES2363393 B1 ES 2363393B1 ES 200901454 A ES200901454 A ES 200901454A ES 200901454 A ES200901454 A ES 200901454A ES 2363393 B1 ES2363393 B1 ES 2363393B1
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Abstract

Seguidor solar.#La presente invención tiene por objeto un seguidor solar que distribuye las cargas propias y las cargas externas sobre varios puntos de su estructura, dotando de una elevada seguridad a todo el conjunto formado por los paneles solares fotovoltaicos, y los soportes sobre los que estos van fijados, donde el seguidor solar es capaz de seguir su normal funcionamiento basado en seguir la trayectoria solar, aunque alguno de los puntos de apoyo sobre los que se reparten las cargas se haya averiado, pudiendo presentar una inclinación desde 0º a 55º respecto a la horizontal, de manera que ante grandes vientos se puede posicionar a 0° presentando en esa posición la mínima resistencia al viento.

Description

un consumo adicional de energía del sistema.
Seguidor solar.
Objeto de la invención
La presente invención tiene por objeto un seguidor solar que distribuye las cargas propias y las cargas externas sobre varios puntos de su estructura, dotando de una elevada seguridad a todo el conjunto formado por los paneles solares fotovoltaicos, y los soportes sobre los que estos van fijados.
Debido a su especial configuración, el seguidor solar es capaz de seguir su normal funcionamiento basado en seguir la trayectoria solar, aunque alguno de los puntos de apoyo sobre los que se reparten las cargas se haya averiado.
Además, el seguidor solar de la presente invención puede presentar una inclinación desde 0º a 55º respecto a la horizontal, de manera que ante grandes vientos se puede posicionar a 0º presentando en esa posición la mínima resistencia al viento. Antecedentes de la invención
Son conocidos en el estado de la técnica los seguidores solares que aseguran con mayor o menor precisión una alineación del vector normal a la superficie del panel fotovoltaico colocado sobre el seguidor con la recta imaginaria que une el centro del panel y el sol.
La orientación que requiere el seguidor puede ser obtenida mediante dos ángulos que habitualmente corresponden a un primer ángulo de giro según un eje vertical o azimut y un segundo ángulo de giro según un eje horizontal o en altura.
Una vez que la estructura soporte está dotada de uno y otro ángulo es necesario incorporar los medios de impulsión y control que determinan en cada momento la posición angular de cada grado de libertad.
Los seguidores solares basados en un rodamiento central tienen un único apoyo de la estructura móvil sobre el punto de apoyo, lo que implica que ante el fallo de éste no hay posibilidad de corregir su posición.
Dado que sólo hay un apoyo, éste tiene que ser capaz de soportar la totalidad de la carga con lo que el coeficiente de seguridad se establece de acuerdo a la carga total de la estructura móvil.
Así mismo, cuando uno de estos seguidores solares de apoyo único se avería y es necesario proceder a su reparación, es necesario elevar completamente la parte superior, con lo que es necesario efectuar un desmontaje completo de la estructura móvil.
Por otra parte, estos seguidores están diseñados para una orientación desde una posición inclinada de aproximadamente 10 grados a 45 grados en altura, lo cual limita la inclinación absoluta a 35 grados.
En situaciones donde se producen grandes vientos los seguidores solares se posicionan de forma que presente la mínima vela al viento, para minimizar su resistencia al mismo, con lo que en el caso de los seguidores solares anteriores, el ángulo mínimo es de 10 grados en altura en el mejor de los casos, presentando por tanto siempre una resistencia elevada al viento, con el consiguiente riesgo de los daños asociados a esa exposición, además de que no están diseñados para realizar un giro completo de 360º en azimut, debido a que tienen que regresar a la posición de partida al final de cada día.
Así mismo, los seguidores solares basados en un único elemento de giro central tienen que frenar el giro para mantener la posición, con lo que son necesarios frenos, es decir, elementos adicionales al seguidor
Debido a esto, se producen grandes desgastes en los rodamientos debido al efecto del viento, ya que éste presiona continuamente en la misma posición del rodamiento mientras no se cambia de orientación.
Todos los inconvenientes anteriores quedan superados mediante la invención que ahora se procede a describir. Descripción de la invención
La presente invención se refiere a un seguidor solar que distribuye las cargas propias y las cargas externas sobre varios puntos de su estructura, dotando de una elevada seguridad a todo el conjunto formado por los paneles solares fotovoltaicos y los soportes sobre los que estos van fijados.
El seguidor solar presenta un primer grupo funcional o portapaneles que soporta los paneles del seguidor solar.
El seguidor presenta un segundo grupo funcional
o fuste que sirve de base de todo el conjunto del seguidor solar y se encuentra unido al primer grupo funcional a través de ocho actuadores que llevan a cabo la orientación tanto en el sentido este-oeste y viceversa, como en el sentido norte-sur y viceversa, de los paneles del seguidor solar.
Estos ocho actuadores son simétricos dos a dos y permiten que las cargas propias y las cargas externas soportadas por cuatro apoyos del primer grupo funcional se distribuyan sobre ocho apoyos del segundo grupo funcional, dotando de una elevada seguridad a todo el conjunto y permiten al seguidor seguir la trayectoria solar aunque uno de los puntos de apoyo se haya averiado. De esta manera, el seguidor sigue en funcionamiento mientras este apoyo es reparado.
Cada grupo de dos actuadores presentan una configuración simétrica respecto a un plano vertical, estando los extremos de los actuadores que se articulan en el primer grupo funcional más próximos que los extremos de los actuadores que se articulan en el segundo grupo funcional, de manera que se equilibran sus respectivos empujes y los esfuerzos no provocan daños en la estructura del seguidor. Descripción de los dibujos
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de planos, ilustrativos del ejemplo preferente y nunca limitativo de la invención.
La Figura 1 muestra una vista en perspectiva inferior del seguidor solar de la presente invención.
La Figura 2 muestra una vista en alzado del seguidor solar de la Figura 1.
La Figura 3 muestra una vista en perspectiva de una brida sobre la que apoya el primer grupo funcional del seguidor y donde se unen los vástagos móviles de los actuadores mecánicos.
La Figura 4 muestra una vista en perspectiva del los medios de unión entre el primer y el tercer grupo funcional. Realización preferente de la invención
A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un seguidor solar que presenta un primer grupo (1) o portapaneles soporta unos paneles (4) fotovoltaicos y que presenta una geometría octogonal, tal y como se observa en la Figura 1, y donde cuatro de sus lados (1.1), enfrentados dos a dos, son menores que los otros cuatro lados (1.2) oblicuos a los lados del perímetro formado por los lados de los paneles fotovoltaicos.
3 ES 2363393A1 4
Así mismo, el primer grupo (1) funcional presenta unos tramos (1.3) internos que se emplean para rigidizar el mismo.
Estas partes (1.1, 1.2, 1.3) que constituyen el primer grupo funcional están formadas por tubos de sección circular.
El seguidor presenta un segundo grupo (2) funcional o fuste que sirve de base de todo el conjunto del seguidor solar y se encuentra unido al primer grupo
(1) funcional a través de ocho actuadores (3), que en este ejemplo de realización preferente son cilindros hidráulicos, que llevan a cabo la orientación tanto en el sentido este-oeste y viceversa, como en el sentido norte-sur y viceversa, de los paneles del seguidor solar, realizando un giro completo de 360º.
Estos ocho actuadores son simétricos dos a dos y cada grupo de dos actuadores presentan una configuración simétrica respecto a un plano vertical, estando los extremos de los actuadores que se articulan en el primer grupo funcional más próximos que los extremos de los actuadores que se articulan en el segundo grupo funcional, de manera que se equilibran sus respectivos empujes y los esfuerzos no provocan daños en la estructura del seguidor.
La unión del primer grupo funcional al segundo grupo funcional se efectúa a través de unas bridas (6) mostradas en la Figura 3 que presentan un asiento
(6.1) para albergar los tubos de sección circular del
primer grupo (1) funcional. Además, estas bridas presentan un primer bulón
(6.2) que permite el giro del primer grupo (1) funcional debido al movimiento de los actuadores (3) que se articulan en la misma a través de sendos segundos bulones (6.3).
El seguidor presenta un tercer grupo (5) funcional que comprende un conjunto de tubos sobre los que se fijan los paneles (4), donde los tubos se unen al primer grupo (1) funcional a través de unos elementos (7) de unión o bridas, mostrados en la Figura 4, que a su vez se fijan al primer grupo (1) funcional.
Debido a la geometría circular del perfil de cada uno de los tubos del tercer grupo (5) funcional, la respuesta ante las cargas es igual en todas las direcciones.
Debido a los 8 cilindros hidráulicos (3), la posición de reposo del seguidor, aquella donde los paneles
(4) se encuentran paralelos a la horizontal, y por tanto la resistencia al viento es mínima, hace que la carga sea soportada por el vástago fijo (3.1) de dichos cilindros (3), y más concretamente en la zona de unión con el segundo grupo (2) funcional, zona que está continuamente lubricada por el aceite dispuesto en el interior del vástago (3.1) fijo.
La energía consumida en los movimientos del seguidor solar es de 200 W, lo cual significa un ahorro de un 50% respecto a los seguidores basados en eje central. Al mismo tiempo, dado que no necesita de freno, la energía consumida para mantener su posición es únicamente la empleada por los elementos de control, del orden de 3 W.
Los 8 cilindros (3) hidráulicos son accionados por una única bomba hidráulica y varias válvulas para su movimiento, que efectúa una recuperación de caudales en los movimientos de bajada de los cilindros, que después se aprovechan para impulsar los mismos (3).
El seguidor presenta una válvula de sobrepresión hidráulica que ante grandes vientos posiciona el seguidor en disposición horizontal de manera que presenta la mínima resistencia al viento sin necesidad de que actúe la bomba hidráulica, ya que el circuito hidráulico libera la presión a un tanque de forma automática, lo cual implica que aún en ausencia de tensión, el seguidor se puede situar en esa posición.
Mediante los cilindros (3) hidráulicos se determina la carga en todo momento leyendo la presión hidráulica en los mismo, conociendo si existen solicitaciones adicionales sobre los paneles (4) y pudiendo actuar en consecuencia, además de conocer el desequilibrio de presiones entre los diferentes cilindros (3) y determinar si hay cargas laterales anómalas, tomando las medidas oportunas para su compensación.
Una vez que el seguidor ha llegado a la última posición del día, efectúa el retorno a la posición inicial por el centro quedando en esta posición de seguridad mientras no se genere radiación solar.
En el interior del segundo grupo funcional (2) o fuste se disponen unos elementos de mando, control y 1 generación (no mostrados) del resto de elementos del seguidor.
No alteran la esencialidad de esta invención variaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos componentes, descritos de manera no limitativa, bastando ésta para proceder a su reproducción por un experto.
5 ES 2363393A1 6

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Seguidor solar caracterizado porque presenta un primer grupo funcional (1) o portapaneles que soporta los paneles del seguidor solar y un segundo grupo (2) funcional o fuste que sirve de base de todo el conjunto del seguidor solar y se encuentra unido al primer grupo (1) funcional a través de ocho actuadores (3) que llevan a cabo la orientación tanto en el sentido este-oeste y viceversa, como en el sentido norte-sur y viceversa, de los paneles (4) del seguidor solar.
  2. 2.
    Seguidor solar según reivindicación 1 caracterizado porque los ocho actuadores (3) son simétricos dos a dos respecto a un plano vertical y permiten que las cargas propias y las cargas externas soportadas por cuatro apoyos del primer grupo funcional se distribuyan sobre ocho apoyos del segundo grupo funcional.
  3. 3.
    Seguidor solar según reivindicación 2 caracterizado porque en cada grupo de dos actuadores (3), los extremos (3.2) de los actuadores (3) que se articulan en el primer grupo (1) funcional están más próximos entre sí que los extremos (3.1) de los actuadores
    (3) que se articulan en el segundo grupo funcional, de manera que se equilibran sus respectivos empujes y los esfuerzos no provocan daños en la estructura del seguidor.
  4. 4. Seguidor solar según reivindicación 1 caracterizado porque la unión del primer grupo funcional (1) al segundo grupo funcional (2) se efectúa a través de unas bridas (6) que presentan un asiento (6.1) para albergar unos tubos de sección circular que conforman el primer grupo (1) funcional, y un primer bulón
    (6.2) que permite el giro del primer grupo (1) funcional debido al movimiento de los actuadores (3) que se articulan en la misma a través de sendos segundos bulones (6.3).
  5. 5. Seguidor solar según reivindicación 1 caracterizado porque presenta un tercer grupo (5) funcional que comprende un conjunto de tubos sobre los que se fijan los paneles (4), donde los tubos se unen al primer grupo (1) funcional a través de unos elementos
    (7) de unión o bridas que se fijan al primer grupo (1) funcional.
  6. 6.
    Seguidor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los actuadores (3) son cilindros hidráulicos de manera que en la posición de reposo del seguidor, aquella donde los paneles (4) se encuentran paralelos a la horizontal, la carga es soportada por el vástago fijo (3.1) de dichos cilindros (3), y más concretamente en la zona de unión con el segundo grupo (2) funcional, zona que está continuamente lubricada por el aceite dispuesto en el interior del vástago (3.1) fijo.
  7. 7.
    Seguidor solar según reivindicación 6 caracterizado porque los cilindros (3) hidráulicos permiten determinar la carga en todo momento leyendo la presión hidráulica en los mismos (3).
  8. 8.
    Seguidor solar según reivindicaciones anteriores caracterizado porque en el interior del segundo grupo funcional (2) o fuste se disponen unos elementos de mando, control y generación del resto de elementos del seguidor, entre los que se encuentra una bomba hidráulica que acciona los cilindros hidráulicos.
  9. 9.
    Seguidor solar según reivindicación 8 caracterizado porque presenta varias válvulas para realizar el movimiento de los cilindros hidráulicos, válvulas que efectúan una recuperación de caudales en los movimientos de bajada de los cilindros, que después se aprovechan para impulsar los mismos (3).
  10. 10.
    Seguidor solar según reivindicación 8 caracterizado porque presenta una válvula de sobrepresión hidráulica que ante grandes vientos posiciona el seguidor en disposición horizontal de manera que presenta la mínima resistencia al viento sin necesidad de que actúe la bomba hidráulica, ya que el circuito hidráulico libera la presión a un tanque de forma automática, lo cual implica que aún en ausencia de tensión, el seguidor se puede situar en esa posición.
    ES 2 363 393 A1
    ES 2 363 393 A1
    ES 2 363 393 A1
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200901454
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 19.06.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    WO 9840761 A1 (ORBIT COMMUNICATIONS TRACKING ET AL.)17/09/1998, 1-3
    Y
    resumen; páginas 9 -13; páginas 16 -19; figuras 3 -5, 8. 5
    Y
    6-10
    Y
    ES 2283233 A1 (RODRIGUEZ HOYO JOSE ANTONIO) 16/10/2007, columna 3, línea 16 -columna 4, línea 63; figuras. 5
    Y
    US 2008264363 A1 ( HEUSSER MARTIN ET AL.) 30/10/2008, todo el documento. 6-10
    X
    ES 2231026 A1 (RAMEM S.A. ET AL.) 01/05/2005, todo el documento. 1
    A
    3,6
    X
    DE 102007051714 A1 (KETTERER SOEHNE GMBH & CO. KG) 07/05/2009, 1
    A
    descripción; figuras. 3
    A
    WO 2008084121 A1 (HISPANOTRACKER S L ET AL.) 17/07/2008, página 5, línea 4 -página 19, línea 24; figuras. 1,6,7,9,10
    A
    US 4328789 A (NELSON DAVID H) 11/05/1982, columna 3, línea 34 -columna 8, línea 49; figuras 1 -3, 7. 1,6-9
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 19.07.2011
    Examinador A. Hoces Diez Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200901454
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD F24J2/54 (2006.01)
    F24J2/38 (2006.01) F24J2/40 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
    F24J
    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200901454
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 19.07.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones 1-10 Reivindicaciones SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones 4 Reivindicaciones 1-3,5-10 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200901454
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    WO 9840761 A1 (ORBIT COMMUNICATIONS TRACKING et al.) 17.09.1998
    D02
    ES 2283233 A1 (RODRIGUEZ HOYO JOSE ANTONIO) 16.10.2007
    D03
    US 2008264363 A1 ( HEUSSER MARTIN et al.) 30.10.2008
    D04
    WO 2008084121 A1 (HISPANOTRACKER S L et al.) 17.07.2008
    D05
    US 4328789 A (NELSON DAVID H 11.05.1982
  11. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    El documento D01, que puede considerarse el estado de la técnica más cercano al objeto técnico de la reivindicación 1 y al que pertenecen las referencias numéricas que siguen, divulga un seguidor de satélites que presenta un primer grupo funcional (14) o portaantena que soporta la antena del seguidor de satélites y un segundo grupo funcional (28) que sirve de base de todo el conjunto del seguidor de satélites y se encuentra unido al primer grupo funcional (14) a través de seis actuadores (21-26) que llevan a cabo la orientación tanto en el sentido este-oeste y viceversa, como en el sentido nortesur y viceversa, de la antena (11) del seguidor de satélites. El hecho de que tanto la estructura soporte como los actuadores se utilicen para orientar paneles solares en lugar de antenas de satélite se considera una alternativa de uso evidente para un experto en la materia que carece de actividad inventiva. Asimismo, el hecho de poner ocho actuadores en lugar de seis se considera una selección evidente entre una amplia gama de posibilidades y, en consecuencia, no implica actividad inventiva. Por tanto, la reivindicación 1 carece de actividad inventiva en base a lo divulgado en el documento D01 (Art. 8.1 LP 11/86).
    Respecto a la reivindicación dependiente 2, el documento D01 presenta simetría de los actuadores respecto a un plano vertical y permiten que las cargas propias y las cargas externas soportadas por tres apoyos (ver figura 3, referencias 213, 223, 233) del primer grupo funcional se distribuyen sobre seis apoyos (ver figura 3, referencias 212, 222, 232, 242, 252, 262). Como hemos señalado anteriormente el hecho de poner ocho actuadores en lugar de seis consiguiendo que las cargas soportadas por cuatro apoyos se distribuyan a ocho, se considera una selección evidente entre una amplia gama de posibilidades. Por tanto, la reivindicación 2 carece de actividad inventiva en base a lo divulgado en el documento D01 (Art.
  12. 8.1 LP 11/86).
    Respecto a la reivindicación dependiente 3, las características de diseño descritas en la misma están divulgadas en el documento D01 (ver figuras). Por tanto, la reivindicación 3 carece de actividad inventiva en base a lo divulgado en el documento D01 (Art. 8.1 LP 11/86).
    Respecto a la reivindicación dependiente 5, el documento D02 (al que se pertenecen las referencias numéricas que siguen) divulga un seguidor solar que presenta un grupo funcional o portapaneles (4), un segundo grupo funcional (1) o fuste que sirve de base de todo el conjunto del seguidor solar y un tercer grupo funcional que comprende un conjunto de tubos (8) sobre los que se fijan los paneles (6), donde los tubos se unen al primer grupo funcional (4) a través de unos elementos de unión (9) que se fijan al primer grupo funcional (4). Para un experto en la materia resultaría obvio incorporar el tercer grupo funcional descrito en el documento D02 al seguidor descrito en el documento D01, dando como resultado el objeto técnico recogido en la reivindicación 5 de la solicitud. Por tanto, la reivindicación 5 carece de actividad inventiva en base a lo divulgado en los documentos D01 y D02 (Art. 8.1 LP 11/1986).
    El documento D03 (al que pertenecen las referencias numéricas que siguen) divulga un seguidor solar con un primer grupo funcional (T) o portapaneles que soporta los paneles del seguidor solar y un segundo grupo funcional (U) o fuste que sirve de base de todo el conjunto del seguidor solar y se encuentra unido al primer grupo funcional (T) a través de una columna (1). Una serie de actuadores hidráulicos (M) llevan a cabo la orientación de los paneles del seguidor solar. El seguidor solar está provisto de, un accionamiento de giro (D) de la columna (1) situado en el fuste (U) y de un equipo de regulación electrohidráulico (E) que realiza el seguimiento del primer grupo funcional (T) respecto a la posición del sol. El hecho de colocar el equipo de mando y control del seguidor solar en el interior del fuste se considera una de las varias posibilidades evidentes que un experto en la materia seleccionaría según las circunstancias, sin el ejercicio de actividad inventiva, para resolver el problema planteado. El dispositivo de control y mando de los actuadores (M) del documento D03 consta de una serie de elementos ampliamente conocidos en el estado de la técnica como son: válvulas, electroválvulas, motores, bombas, acumuladores, sensores, temporizadores, etc. A la vista de este documento y de otros citados en el Informe del Estado de la Técnica (documentos D04 y D05) se considera que la invención definida en las reivindicaciones 6 a 10 no difiere de la técnica ya conocida y utilizada en los sistemas de accionamiento y control de cilindros hidráulicos. Por tanto, las reivindicaciones 6 a 10 carecen de actividad inventiva en base a lo divulgado en los documentos D01 y D03 (Art. 8.1 LP 11/1986).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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