ES2398545A1 - Sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación. - Google Patents
Sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación. Download PDFInfo
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Abstract
Sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación, caracterizado por comprender diversas células solares fotovoltaicas calibradas, dispuestas en diferentes planos sobre un soporte cóncavo o convexo, para detectar la radiación solar en cada uno de dichos planos, permitiendo por un lado controlar en tiempo real la orientación óptima de sistemas de captación de energía solar orientables, tanto de uno como de dos ejes, y por otro lado realizar una adquisición de datos real de la radiación solar a lo largo de un periodo de tiempo en cada una de las orientaciones, para poder determinar de forma empírica, efectiva y sencilla cuál es la orientación ideal para los sistemas que se instalen posteriormente. La invención que se presenta aporta la principal ventaja de que la utilización combinada de varios de estos sensores permite ampliar el ángulo total de cobertura, hasta 360º en cada orientación.
Description
- SENSOR FOTOVOLTAlCO MUL TICELULAR
- Y PROCEDIMIENTO DE ORIENTACION
- 5 10 15
- La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a un sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación, caracterizado por comprender diversas células solares fotovoltaicas calibradas, dispuestas en diferentes planos sobre un soporte cóncavo o convexo, para detectar la radiación solar en cada uno de esos planos, permitiendo por un lado controlar en tiempo real la orientación óptima de sistemas de captación de energía solar orientables, tanto de uno como de dos ejes, y por otro lado realizar una adquisición de datos real de la radiación solar a lo largo de un periodo de tiempo en cada una de las orientaciones, para poder determinar de forma empírica, efectiva y sencilla cuál es la orientación ideal para los sistemas que se instalen posteriormente.
- 20
- Para la captación de la energía solar y su transformación en energía de consumo, como electricidad o calor, se utilizan paneles formados por placas fotovoltaicas, las cuales se disponen componiendo un panel que se incorpora sobre una estructura soporte que puede ser fija u orientable en seguimiento respecto del sol.
- 25 3 o
- En la actualidad, son conocidos algunos dispositivos ideados para la orientación de los paneles fotovoltaicos, siendo los más comunes los que por medio de un eje de giro, bien longitudinal o bien transversal al panel o estructura de paneles, permiten su orientación mediante el correspondiente motor o motorreductor, como por ejemplo el descrito en el modelo de utilidad español U200001230, con el inconveniente que los paneles fotovoltaicos son totalmente planos, registrándose la radiación solar solamente en la zona central del panel.
- También existen dispositivos de seguimiento en dos ejes de paneles solares fotovoltaicos que permiten optimizar la energía recibida del
- sol mediante el ajuste constante de la orientación espacial del panel en
- función de la variación en altura y azimut del sol a lo largo del día. Se trata
- de mecanismos complejos, sobre los que se disponen un eje horizontal y
- otro vertical, movidos por sendos motoreductores regulados por un
- s
- dispositivo de control que almacena la trayectoria del sol a lo largo del día
- para todos los días del año, como por ejemplo el descrito en el modelo de
- utilidad español U200501987, con el inconveniente de que los paneles
- fotovoltaicos son totalmente planos, registrándose la radiación solar
- solamente en la zona central del panel.
- 10
- Otra solución la podemos encontrar en la solicitud de patente
- P200901385 donde se describe un sistema de concentración solar para
- paneles fotovoltaicos, que utiliza placas fotovoltaicas de forma cuadrada,
- disponiendo en relación con los lados de cada una de ellas cuatro
- 15
- respectivos espejos rectangulares, los cuales son de una longitud igual al
- lado de la placa fotovoltaica, con una anchura del orden del 88,3% respecto
- de la longitud, colocándose dichos espejos en posición inclinada con un
- ángulo del orden de 570 respecto del plano de la placa fotovoltaica,
- mejorando notablemente la concentración solar del panel, pero con el
- 20
- inconveniente de que al ser un montaje minucioso, pueden incrementarse
- los costos de fabricación.
- Para mejorar la concentración solar de los paneles, se ha
- ideado un sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación,
- 25
- objeto de la presente invención, caracterizado por comprender varias
- células solares fotovoltaicas calibradas, dispuestas en diferentes planos
- sobre un soporte cóncavo o convexo, las cuales se cablean a un multiplexor
- adaptador de señal, de forma que mediante un autómata programable o
- controlador lógico programable (PLC) o un PC, se pueda medir en tiempo
- 3 o
- real las lecturas de todas las células solares fotovoltaicas calibradas, con
- dos aplicaciones fundamentales: medición para la caracterización solar y
- regulación óptima del seguimiento solar.
- El soporte cóncavo consiste en una estructura angular de 900
- de anchura equivalente a las dimensiones de las células solares
- fotovoltaicas calibradas, disponiendo de una superficie radial cóncava para
- la disposición de las mismas.
- S
- El soporte convexo consiste en una estructura angular de 900
- de anchura equivalente a las dimensiones de las células solares
- fotovoltaicas calibradas, disponiendo de una superficie radial convexa para
- la disposición de las mismas.
- 10
- El sensor fotovoltaico multicelular cóncavo y el sensor
- fotovoltaico multicelular convexo, permiten la medición para la
- caracterización solar, simultáneamente en diferentes planos inclinados en
- función de la altura y acimut solar, así como en posición de funcionamiento
- 15
- vertical u horizontal.
- La medición para la caracterización solar en posición vertical
- determina la altura correspondiente a la dirección de mayor radiación
- recibida de entre las correspondientes a las células solares fotovoltaicas
- 20
- calibradas que integran el sensor. Normalmente con una amplitud de
- detección de 900 se cubre toda la altura solar, ya que sólo en casos
- excepcionales, como situación en una elevación sobre el horizonte o en
- regiones muy próximas al ecuador, pueden darse alturas menores que oo ó
- mayores que 900 respectivamente, es decir, normalmente la altura solar
- 25
- queda cubierta con 9oo. Esta medición otorga la ventaja de poder realizar
- mapas de radiación solar según la fecha y las condiciones propias
- geográficas de zona y particularmente en espacio urbano.
- La medición para la caracterización solar en posición horizontal
- 3 o
- determina el azimut correspondiente a la dirección de mayor radiación
- recibida de entre las correspondientes a las células solares fotovoltaicas
- calibradas que integran el sensor. Un solo sensor fotovoltaico multicelular
- cóncavo o convexo en disposición horizontal abarcaría un azimut de 900,
- que podría estar orientado hacia el Oeste, hacia el Este, o en cualquier
- posición intermedia, de acuerdo a posición y orientación del emplazamiento
- y los obstáculos existentes, midiendo la radiación solar según el acimut
- solar en los planos de -900 a o o.
- 5
- Para la medición para la caracterización solar en posición
- horizontal, para abarcar todas las orientaciones de interés, cubriendo de
- Este a Oeste, se requieren 1800 de recorrido azimutal, para lo que se
- disponen dos sensores fotovoltaicos multicelulares cóncavos o convexos
- 10
- midiendo la radiación solar según el acimut solar en los planos de -90° a
- 90o; y para abarcar los 3600 de recorrido azimutal se reagrupan hasta
- cuatro sensores fotovoltaicos multicelulares cóncavos o convexos, cubriendo
- de Este a Oeste y de Oeste a Este, midiendo la radiación solar según el
- acimut solar en los planos de -1800 a 1800, como podría ocurrir en las
- 15
- regiones de gran latitud (cerca de los polos), si bien no es habitual emplear
- energía solar en esas latitudes y se trata más bien de un caso anecdótico.
- El número de células solares fotovoltaicas calibradas
- comprendidas en un sensor fotovoltaico multicelular cóncavo o convexo,
- 20
- puede ser variable, así como el incremento de inclinación entre las células
- solares fotovoltaicas calibradas, que será de 90/(n-1) en grados. En
- cualquier caso, cambiar el número de células solares fotovoltaicas
- calibradas comprendidas en un sensor fotovoltaico multicelular no implica
- ninguna dificultad ni novedad.
- 25
- El rango de valores de los ángulos del incremento de
- inclinación entre las células solares fotovoltaicas calibradas, no tiene por
- qué ser entre oo y 900, sino que se podría eliminar la primera o la última de
- las células solares fotovoltaicas calibradas, para así no tener células
- 3 o
- redundantes en posiciones horizontales acopladas.
- En cualquier caso, esas redundancias tienen la ventaja de que
- permiten calibrar los sensores fotovoltaicos multicelulares cóncavos o
- convexos, cuando se emplea más de uno para corregir diferencias entre los
- mismos, pudiéndose mejorar la precisión, sin necesidad de incrementar el
- número de células por sensor, simplemente empleando sensores
- fotovoltaicos multicelulares redundantes con diferentes inclinaciones de sus
- 5
- bases.
- La regulación óptima del seguimiento solar permite regular
- varias células solares fotovoltaicas calibradas, en diferentes planos
- inclinados y en diferentes planos orientados, tanto con seguimiento a un eje
- 1 o
- como a dos.
- En una realización preferencial se define el sensor fotovoltaico
- multicelular cóncavo o convexo comprendido por 7 células solares
- fotovoltaicas calibradas posicionadas sobre su correspondiente soporte
- 15
- cóncavo o convexo con un ángulo de incremento de inclinación entre las
- mismas de 15o.
- La medición para la caracterización solar en disposición
- vertical de un solo sensor fotovoltaico multicelular cóncavo o convexo mide
- 20
- la radiación solar según la altura en los planos de oo,150,300,45o,6oo,750 y
- 9oo; en disposición horizontal abarcaría un azimut de 900, que podría estar
- orientado hacia el Oeste, hacia el Este, o en cualquier posición intermedia,
- midiendo la radiación solar según el acimut solar en los planos de -900,
- 750,-600,-450,-300,-150 y oo.
- 25
- La medición para la caracterización solar en disposición
- horizontal de dos sensores fotovoltaicos multicelulares cóncavos o convexos
- abarcaría un azimut de 1800, cubriendo de Este a Oeste, midiendo la
- radiación solar según el acimut solar en los planos de -900,-750,-6oo,
- 30
- 450,-3oo,-15o,oo,15o,3o0,45o,6oo,750 y 9oo, y cuatro abarcarían un
- azimut de 360°, cubriendo de Este a Oeste y de Oeste a Este, midiendo la
- radiación solar según el acimut solar en los planos de -180°,-165°,-150°,
- 1350,-1200,-1050f -900f -750f-600f -450f-300f -150,oo,150,300,450,600 ,900,1050,1200,1350,1500,1650, y 1800.
- f 750
- 5
- La regulación óptima del seguimiento solar con la resolución de 15o para la realización preferencial de un sensor fotovoltaico multicelular cóncavo o convexo comprendido por 7 células solares fotovoltaicas calibradas, se realiza implementando en el autómata programable o controlador lógico programable (PLC) o PC una sencilla función de máximo.
- 10 15
- Este sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los disponibles en la actualidad, siendo la más importante que está comprendido por un número variable de células solares fotovoltaicas calibradas que, dispuestas en diferentes planos sobre la superficie radial de un soporte cóncavo o convexo, proporciona dos aplicaciones fundamentales: medición para la caracterización solar en disposición vertical y horizontal y regulación óptima del seguimiento solar, en diferentes planos inclinados y en diferentes planos orientados, tanto con seguimiento a un eje como a dos.
- 20 25 3 o
- Como ventaja importante destaca su aplicación a la calibración de modelos de radiación solar en diferentes planos según las condiciones propias del lugar, atmósfera, y las aplicaciones a la confección de mapas de radiación solar, según las condiciones propias geográficas de zona y particularmente en el espacio urbano. Es importante destacar que las diferentes células calibradas se cablean a un multiplexor adaptador de señal de forma que mediante un autómata programable o controlador lógico programable (PLC) o un PC, se pueda medir en tiempo real las lecturas de todas las células solares calibradas.
- que
- Otra importante ventaja del sensor fotovoltaico multicelular es admite dos posiciones de funcionamiento: vertical y horizontal,
cubriendo la altura solar hasta goo y abarcando un azimut horizontal de hasta 360o.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferencial del mismo, constituida por 7 células solares fotovoltaicas calibradas, siendo el incremento de inclinación entre las mismas de 150.
En dicho plano la figura -1-muestra una vista esquemática de montaje de un sensor fotovoltaico multicelular cóncavo.
La figura -2-muestra una vista esquemática de montaje de un sensor fotovoltaico multicelular convexo.
La figura -3-muestra una vista en alzado y perfil de un soporte cóncavo.
La figura -4-muestra una vista en alzado y perfil de un soporte convexo.
La figura -5-muestra una vista esquemática de perfil de un sensor fotovoltaico multicelular cóncavo en posición vertical.
La figura -6-muestra una vista esquemática de perfil de un sensor fotovoltaico multicelular cóncavo de combinación doble.
La figura -7-muestra una vista esquemática de perfil de un sensor fotovoltaico multicelular cóncavo de combinación cuádruple.
La figura -8-muestra una vista esquemática de perfil de un sensor fotovoltaico multicelular convexo en posición vertical.
La figura -9-muestra una vista esquemática de perfil de un sensor fotovoltaico multicelular convexo de combinación doble.
La figura -10-muestra una vista esquemática de perfil de un sensor fotovoltaico multicelular convexo de combinación cuádruple.
El sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación objeto de la presente invención se caracteriza por estar comprendido por varias células solares fotovoltaicas calibradas (2), dispuestas en diferentes planos sobre un soporte cóncavo (3) o convexo (4), las cuales mediante un cableado (6) se conectan a un multiplexor adaptador de señal (7), de forma que mediante un autómata programable o controlador lógico programable (PLC) o un PC (8), midan en tiempo real las lecturas de todas las células solares fotovoltaicas calibradas (2), realizando la medición para la caracterización solar en disposición vertical y horizontal y la regulación óptima del seguimiento solar en diferentes planos inclinados y en diferentes planos orientados, tanto con seguimiento a un eje como a dos.
El soporte cóncavo (3) consiste en una estructura angular de 900 de anchura equivalente a las dimensiones de las células solares fotovoltaicas calibradas (2), disponiendo de una superficie radial cóncava
(5) para la disposición de las mismas.
El soporte convexo (4) consiste en una estructura angular de 900 de anchura equivalente a las dimensiones de las células solares fotovoltaicas calibradas (2), disponiendo de una superficie radial convexa (SA) para la disposición de las mismas.
El número de células solares fotovoltaicas calibradas (2) comprendidas en un sensor fotovoltaico multicelular cóncavo (1) o sensor fotovoltaico multicelular convexo (lA), puede ser variable, siendo el incremento de inclinación entre las mismas de 90/(n-1) en grados.
La medición para la caracterización solar en disposición vertical determina la altura correspondiente a la dirección de mayor radiación recibida de entre las correspondientes a las células solares fotovoltaicas calibradas (2) que integran el sensor fotovoltaico multicelular cóncavo (1) o sensor fotovoltaico multicelular convexo (lA), cubriendo normalmente con 900 toda la altura solar.
La medición para la caracterización solar en disposición horizontal de un solo sensor fotovoltaico multicelular cóncavo (1) o sensor fotovoltaico multicelular convexo (lA) determina el azimut correspondiente a la dirección de mayor radiación recibida de entre las correspondientes a las células solares fotovoltaicas calibradas (2), el cual abarcaría un azimut de 9oo, que podría estar orientado hacia el Oeste, hacia el Este, o en cualquier posición intermedia, midiendo la radiación solar según el acimut solar en los planos de -900 a oo.
La medición para la caracterización solar en disposición horizontal de dos sensores fotovoltaicos multicelulares cóncavos (1) o sensores fotovoltaicos multicelulares convexos (lA) abarcarían un azimut de 18oo, cubriendo de Este a Oeste, midiendo la radiación solar según el acimut solar en los planos de -900 a 900; y para abarcar los 3600 de recorrido azimutal se agruparían hasta cuatro sensores fotovoltaicos multicelulares cóncavos (1) o sensores fotovoltaicos multicelulares convexos (lA), cubriendo de Este a Oeste y de Oeste a Este, midiendo la radiación solar según el acimut solar en los planos de -180° a 1800.
La regulación óptima del seguimiento solar permite regular varias células solares fotovoltaicas calibradas (2), en diferentes planos 3 o inclinados y en diferentes planos orientados, tanto con seguimiento a un eje
como a dos.
En una realización preferencial se define un sensor fotovoltaico multicelular cóncavo (1) o sensor fotovoltaico multicelular convexo (lA) comprendido por 7 células solares fotovoltaicas calibradas (2) posicionadas sobre su correspondiente soporte cóncavo (3) o convexo ( 4) con un ángulo de incremento de inclinación entre las mismas de 1so.
La medición para la caracterización solar en disposición vertical de un solo sensor fotovoltaico multicelular cóncavo (1) o sensor fotovoltaico multicelular convexo (lA) mide la radiación solar según la altura en los planos de oo,1so,3oo,4so,6oo,7so y 9oo.
La medición para la caracterización solar en disposición horizontal de un solo sensor fotovoltaico multicelular cóncavo (1) o sensor fotovoltaico multicelular convexo (lA) abarcaría un azimut de 90°, que podría estar orientado hacia el Oeste, hacia el Este, o en cualquier posición intermedia, midiendo la radiación solar según el acimut solar en los planos de -9oo,-7so,-6oo,-45o,-30o,-15o y oo.
La medición para la caracterización solar en disposición horizontal dos sensores fotovoltaicos multicelulares cóncavos (1) o sensores fotovoltaicos multicelulares convexos (lA) abarcarían un azimut de 1800, cubriendo de Este a Oeste, midiendo la radiación solar según el acimut solar en los planos de -90°,-7S0,-6oo,-45o,-300,-15o,oo,lso,3oo,4so,6oo,7so y 9oo.
La medición para la caracterización solar en disposición horizontal cuatro sensores fotovoltaicos multicelulares cóncavos (1) o sensores fotovoltaicos multicelulares convexos (lA) abarcarían un azimut de 36QO, cubriendo de Este a Oeste, midiendo la radiación solar según el acimut solar en los planos de -1800,-16S0,-1S00,-13S0,-120o,-1050,-900,750,-600,-450,-300,-150,oo,150,300,45°,60°,750,900,lOSO,1200,1350, 1500 ,1650, y 1800.
La regulación óptima del seguimiento solar con la resolución de 15° para la realización preferencial de un sensor fotovoltaico multicelular cóncavo (1) o sensor fotovoltaico multicelular convexo (lA) comprendido por 7 células solares fotovoltaicas calibradas (2), se realiza implementando
s en el autómata programable o controlador lógico programable (PLC) o PC
(8) una función de máximo.
Claims (1)
- REIVINDICACIONES1 -Sensor fotovoltaico multicelular, caracterizado por comprender varias células solares fotovoltaicas calibradas (2), dispuestas 5 en diferentes planos sobre un soporte, que puede ser indistintamente cóncavo (3) o convexo (4) y que admite dos posiciones de funcionamiento: vertical y horizontal, según se quiera medir respectivamente la altura o el azimut solar. 10 2 -Sensor fotovoltaico multicelular, según la reivindicación 1, 15 caracterizado por su modularidad, permitiendo la combinación de dos, tres y cuatro sensores, para ampliar la cobertura de captación a 1800, 2700 y 3600 respectivamente. 3 -Sensor fotovoltaico multicelular, descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que mediante un cableado (6) se conectan las células solares fotovoltaicas calibradas (2) a un multiplexor adaptador de señal (7), de forma que mediante un controlador lógico programable o un ordenador (8), se puedan medir en 2 o tiempo real las lecturas de todas las células solares fotovoltaicas calibradas (2). 4 -Procedimiento de obtención de la altura solar, mediante el empleo del sensor fotovoltaico descrito en cualquiera de las reivindicaciones 25 anteriores caracterizado porque dispuesto en posición vertical y mediante la función de máximo implementada en un controlador lógico programable o un ordenador (8), se seleccionará la célula solar calibrada, de entre todas las que dispone el sensor fotovoltaico multicelular, que dé la mayor lectura, siendo el ángulo de dicha célula el ángulo de la altura solar. 30 S -Procedimiento de obtención del azimut solar, mediante el empleo del sensor fotovoltaico descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque dispuesto en posición horizontal y 5 mediante la función de máximo implementada en un controlador lógico programable o un ordenador (8), se seleccionará la célula solar calibrada, de entre todas las que dispone el sensor fotovoltaico multicelular, que dé la mayor lectura, siendo el ángulo de dicha célula el ángulo del azimut solar. 6 -Procedimiento de orientación óptima, de un generador solar fotovoltaico cualquiera con seguimiento tanto a un eje como a dos, mediante el empleo del sensor fotovoltaico descrito en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque mediante la función de 10 máximo implementada en un controlador lógico programable o un ordenador (8), se seleccionará la célula solar calibrada, de entre todas las que dispone el sensor fotovoltaico multicelular, que dé la mayor lectura, siendo el ángulo de dicha célula el ángulo que se indicará al generador solar fotovoltaico (sea a un eje o a dos) como el óptimo para captar la mayor 15 radiación solar disponible en ese momento.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
ES201001216A ES2398545B2 (es) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | Sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación. |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
ES201001216A ES2398545B2 (es) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | Sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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ES2398545A1 true ES2398545A1 (es) | 2013-03-20 |
ES2398545B2 ES2398545B2 (es) | 2014-03-25 |
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ID=47757211
Family Applications (1)
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ES201001216A Active ES2398545B2 (es) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | Sensor fotovoltaico multicelular y procedimiento de orientación. |
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---|---|
ES (1) | ES2398545B2 (es) |
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Legal Events
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FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2398545 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20140325 |