ES2439805B1 - Armadura para multiples heliostatos o paneles fotovoltaicos con ajuste independiente y arrastre automatico - Google Patents

Abstract

Armadura para múltiples heliostatos o paneles fotovoltaicos con ajuste independiente y arrastre automático.#Armadura metálica, con diversos soportes para espejos puestos en línea y unidos por un eje giratorio, diseñada para albergar, automatizar, poner en posición para limpieza y proteger de las inclemencias del tiempo a los espejos o paneles fotovoltaicos.#La armadura se compone de varios postes que soportan un eje que sujeta todos los brazos que soportan los espejos. Dicho eje gira sobre sí mismo arrastrando a los brazos que portan los espejos o helióstatos en movimiento ascendente y descendente.#Cada brazo puede moverse de forma independiente. Los ejes que soportan los brazos con los espejos se mueven siguiendo la traslación del sol, sin que se mueva la armadura compuesta por los diversos postes que sujetan al eje de giro. Se puede ajustar en cada espejo la dirección de la irradiación hacia el foco de forma independiente.

Description

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DESCRIPCIÓN

Armadura para múltiples helióstatos o paneles fotovoltaicos con ajuste independiente y arrastre automático.

Una armadura para el soporte de espejos o paneles fotovoltaicos, ajustables de forma individual al realizar la instalación, para concentrar la irradiación solar a puntos que precisan de una concentración precisa de la radiación solar con el fin de que diferentes fluidos alcancen una temperatura suficiente para elaborar un trabajo. Estas armaduras podrán estar cargadas con un número indeterminado de espejos, en una fila de cuatro o más espejos y con una extensión de más de 260 metros, movidos en el seguimiento solar de forma automática, y sólo por dos motores.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

El objeto de esta patente, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a una novedosa armadura metálica, en lo referente a ser soporte de un número de líneas con un elevado número de espejos o paneles fotovoltaicos, y que tienen incorporado el que, una vez instalada la armadura y los espejos o paneles solares en el lugar donde han de trabajar, puedan ser ajustados uno a uno, de forma que enfoquen, en el caso de los espejos, al punto donde se ha de dirigir la irradiación que recibe de la radiación solar. Este ajuste sólo se ha de realizar una vez y preferiblemente en la hora central del día. Su instalación se realizará preferiblemente en líneas de doscientas cincuenta espejos o paneles fotovoltaicos, aún cuando no es necesario definir un número exacto de soportes, y, en vertical, de un número preferiblemente de cuatro, por lo que con las cuatro filas podrán contener, en este ejemplo, mil paneles o espejos el líneas de doscientos cincuenta por cuatro en su vertical. La armadura podrá girar más de ciento ochenta grados sobre su eje, tener la horizontalidad paralelos al suelo por la espalda de los espejos o paneles fotovoltaicos, o mostrar la parte del espejo al suelo cuando se quiera proteger de las inclemencias del tiempo. También y una vez situados en esta posición en las horas nocturnas, hará que, desde el suelo y por medio de aspersores a presión puedan, cada vez que sea preciso, limpiarlos y eliminar la suciedad que pudiera afectar a la eficiencia de captación, tanto en el caso de las fotovoltaicas o de la irradiación de la luz solar. Una vez ajustados los soportes de cada unidad, como se indica a la hora central del día solar, en el caso de ser espejos, estos serán dirigidos por dos motores para que con el seguimiento automático solar, la radiación solar se refleje en los espejos y estos incidan de forma precisa en el punto focal donde se ha ubicado el captador para recibir dicha acumulación de radiación, esto se consigue gracias a que al ajustar cada espejo al receptor, por ejemplo de metro en metro de espejo se consigue un efecto de parábola, concentrando toda la irradiación sobre una superficie de pequeña extensión. Si es el caso de que son paneles fotovoltaicos los que se han instalado, los soportes, una vez ajustados a la hora central del día y para recibir la mayor cantidad de radiación solar, seguirán al sol en su translación con el fin de aprovechar al máximo la energía solar recibida. Lo harán mediante dos motores y un circuito de control.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

De todos es conocido los paneles de helióstatos de espejo plano que con gran diversidad abundan en el mercado, en esta memoria no se refiere a los del tipo de concentradores parabólicos o curvos que se utilizan para una técnica de calentar fluidos diferente. Estos, los soportes para los helióstatos planos, en la actualidad se fabrican de diferentes tamaños y para albergar un variado número de espejos o de paneles fotovoltaicos aproximadamente un metro cuadrado cada uno, formando paneles de hasta ciento veinte metros cuadrados con un solo soporte por sujeción al suelo, y cada estructura de paneles o espejos es movida, en el seguimiento solar, por dos motores que los trasladan en vertical y horizontal.

PROBLEMA TÉCNICO A SOLUCIONAR

Esta invención está destinada a solucionar los problemas que tienen las actuales estructuras de los helióstatos al presentar, una vez montadas, una gran superficie a las velocidades del viento, al elevado precio al tener que multiplicar la instalación de motores en cada panel; la gran distancia focal necesaria desde el punto a irradiar, dado su gran número y tamaño; la necesidad de grandes superficies de terreno por la ocupación necesaria de cada uno con el fin de que en su movimiento no se hagan sombra unos a otros; también y dado el tamaño de los actuales paneles, eliminar la pérdidas que por las barbas lumínicas, se salen del punto focal ideal y que por ello no consiguen una concentración fina y plena sobre el punto receptor que hace que disminuya sensiblemente su eficacia; la dificultad que tienen para limpiarlos de la suciedad acumulada y la pérdida de efectividad por ello, así como el alto coste que tienen por individualizar la estructura para cada poca cantidad de helióstatos con dos motores, o en el caso de ser una gran cantidad de unidades de espejo no conseguir que el foco sea efectivo en toda su energía en el punto focal y ocupan mucho terreno al tener que sepáralos excesivamente.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se compone de una estructura metálica para el soporte de paneles fotovoltaicos o espejos (helióstato), que si bien puede variar el número instalado de largo y de altura y de número de espejos

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instalados, en la presente descripción nos basaremos en un ejemplo de un número instalado de mil espejos en total, con doscientos cincuenta por línea y cuatro en altura, y cada cuatro que estarán sujetos a eje principal de movimiento vertical, que suman los mil espejos o paneles fotovoltaicos. Como se indicaba, cada dos espejos estarán montados en un soporte en vertical y sobre un pivote, de una corona a la que la atraviesa el eje principal, por su parte superior, y otro conjunto de dos por la parte inferior de otro pivote y casquillo de la comentada corona. En dichos pivotes podrán girar en la posición del espacio este oeste y la corona los moverá, al conjunto de cada cuatro, por el movimiento del eje principal, en sentido vertical, de arriba abajo. Este eje principal será sostenido, cada un número indeterminado de metros en su longitud, con sus brazos sosteniendo los soportes de espejos o paneles fotovoltaicos, por un número de soportes sujetos a una base hormigonada al suelo por el que el eje principal, introducido por su parte superior, girará libremente sobre casquillos o rodamientos. Cada espejo que se acopla a la estructura de cuatro, contará en su sujeción a la estructura de dos, que va en el pivote de la corona, en la parte posterior al soporte de los espejos, sujeto por una rótula al eje que sustenta el soporte de cada espejo, podrá girar libremente mientras no se le fijen, una vez ajustados en la dirección que sea preciso, por medio de unos tornillos sin fin que los dejarán fijos al brazo sujeto al pivote de la corona, donde comentábamos se moverán en la posición espacial de este a oeste. Una vez instalada toda la instalación, sujeta con soportes al suelo que los atravesará el eje principal, eje con los brazos, soportes etc. El fin de la rótula posterior de cada soporte, es que al espejo se les deje ajustado en ángulo, vertical u horizontal. Es por ello que con la incorporación de la rótula tras cada soporte se les pueda ajustar uno a uno y a la totalidad de espejos con el fin de conseguir un buen enfoque de la radiación solar al receptor con una gran precisión. En la dirección vertical, como se indicaba, el movimiento lo realizará el eje principal, el mismo que sustenta las coronas y pivotes a la totalidad de estructuras de cada cuatro espejos cada una. El movimiento de traslación horizontal se realiza al unísono a toda la estructura, a través de un eje que mueve todos los soportes que incorporan los espejos, de cada uno, con un número variable de espejos. A este eje del final de los dos brazos de cada estructura de cuatro se moverá, en su movimiento este oeste, por uno de los motores de los dos que cuenta toda la instalación. El otro será el encargado del movimiento horizontal.

Cada fin del día, o cuando por los elementos atmosféricos adversos puedan peligrar los espejos o los paneles fotovoltaicos, el eje principal girará situando a los espejos o paneles, mirando a suelo y dejándolos protegidos por la armadura metálica que los sustenta donde descansan los espejos o paneles fotovoltaicos. La misma posición tomarán los soportes de los paneles por la noche, al final de su trabajo, cuando el sol está en el ocaso y la suciedad haga preciso que se limpien; para lo que aprovecharán unos aspersores instalados en el suelo que a presión, y enfocados a los espejos o paneles fotovoltaicos, los limpiarán. Toda la estructura se mueve con dos motores con un mecanismo reductor en cada uno.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 representa una parte de una sección de la línea de los espejos o helióstatos. La estructura se muestra vista de frente a los espejos helióstatos 1 sujetos por el centro al eje 19 conectado con el motor 2 encargado de mover los brazos con los helióstatos o espejos de arriba abajo.

La figura 2 presenta a la estructura vista desde arriba en la que se pueden observar todos sus componentes: los espejos 1 sobre el soporte 4 que mediante la rótula 9 se sujeta a uno de los cuatro brazos 27 que están sujetos al brazo 12 y éste el eje 14 que los desplaza de este a oeste mediante el conjunto mecánico de la rótula 21, la rueda dentada 24 que le mueve el sin fin 18 mediate el reductor 3 que es accionado por el motor 17.

La figura 3 muestra a uno de los soportes 7, el que es atravesado por el eje 19 por donde gira el rodamiento 20 que es prisionero de los pasantes 25 , la parte del rodamiento 20 tiene unos pivote 15 que con una rotula 16 sujeta los dos brazos 13 y que estos sujetan al brazo 12, los brazos 12 son movidos en un desplazamiento este oeste por el eje 14.

La figura 4 muestra a uno de los muchos conjuntos en el momento que están en posición de limpieza. Se puede observar el brazo principal 12, los brazos 27 que adheridos al brazos 12 y a los soportes 4 mediante la rótula 9 todo el conjunto soportado por el poste 7.

La figura 5 muestra el conjunto completo visto de lado: el poste 7 que sujetado por los anclajes 26 le cruza el eje 19 al que le rodea el rodamiento 20, los brazos 13 que sujetan al brazo 12 con sus cuatro brazos 27 con sus soportes terminados en las rótulas 9 que sujetan los soportes 4 de los espejos 1.

DESCRIPCIÓN DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA

La realización de esta invención sobre este tipo de helióstatos se ha de fabricar por módulos que puedan ser fácilmente trasportables y luego ensamblados en el lugar donde se han de fijar. Se ha de comenzar por la fabricación y montaje de los soportes 7, que se adaptarán en número por cada grupo de helióstatos 1, siendo variable su número dependiendo del peso que hubieran de soportar y suficiente para que los envites del viento no pudieran hacerles ceder ni tan siquiera unos milímetros. Cada soporte 4 ha de llevar en su parte inferior e interior una corona que ha de contener en su centro un casquillo o rodamiento 9. La siguiente pieza es el eje o árbol

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25. Este eje se fabricará por secciones que se ensamblarán uno con otros tras introducirse por los soportes 7 y deben de poder girar libremente y con el menor esfuerzo mecánico posible, para ello, si es preciso, se adaptarán unos contrapesos en la posición contraria del de los helióstatos 1 y sujetos al eje 14 que mueve los helióstatos de este a oeste. Una vez instalados todos los ejes y completando el árbol principal, con la fabricación de los soportes 12 con 27 y coronas 9 ya realizados, se instalarán los brazos 12 con sus cuatro brazos perpendiculares 27 que soportan los soportes 4 de los espejos 1, calculando bien las medidas de los soportes con el fin que una vez montados los espejos 1 sobre sus soportes 4 queden entre ellos el espacio suficiente para dejarles un movimiento libre y sin entorpecerse y ni darse sombra unos a otros, dejando para ello unos milímetros de separación. Instaladas las coronas 9 sobre el eje principal 19, en éstas se instalarán los brazos 27 sobre ellos los soportes 4 de los espejos

o paneles fotovoltaicos 1. Cada conjunto de brazos 12 con sus brazos perpendiculares 27, las rótulas 9 el soporte 4 de los espejos 1, se acoplará al eje 10 que ha de mover todos los soportes de este a oeste. Instalados éstos se procederá a instalar e introducir el eje 14, que una vez ajustados en su sitio se fijarán las rótulas 10 al eje de este oeste. La instalación de los motores 14 y 17 será el paso siguiente, y por último, en los soportes se instalarán los espejos o los paneles fotovoltaicos. Los ajustes de las rótulas 9 de cada soporte de los espejos o helióstatos 1, será el punto final junto la comprobación de la buena y optima marcha del circuito informático que ha de gestionar el movimiento de seguimiento de la traslación solar.

En la figura 5 se ve el detalle de parte de la estructura con vista lateral, cortado en sección, delante de un soporte, con cojinete, 7 agarrados a la base cementada 26, soportando al árbol o eje principal 19. Los dos brazos 12, que sustentan a los brazos de los soportes de helióstatos o paneles fotovoltaicos 27 tienen un detalle muy importante de esta invención, y son las rótulas 9, estas rótulas 9 tienen la función de poder ajustar la irradiación de los espejos 1, con mejor ajuste al receptor de la irradiación. Se ha de hacer preferiblemente en el momento de la instalación, y es conveniente que sea en el centro del día solar, y una vez colocada toda la estructura. Individualmente se afinará, a través del movimiento del soporte 4 sobre la rótula 9 el enfoque de 1, con el fin de que la irradiación solar que recibe los helióstatos 1 la envíe al con total precisión al receptor de los rayos solares, que bien puede ser un: horno solar, intercambiadores de temperatura etc. Una vez se ha ajustado el foco de los helióstatos 1 sobre el movimiento de la rótula 9, ésta se fijará para evitar cualquier movimiento por viento u otras causas. El ajuste es el mismo en los soportes 4 cuando sobre ellos se colocan paneles fotovoltaicos. Sólo que la orientación ha de ser hacía el disco solar directamente.

El tornillo sin fin 18 hace girar a la rueda dentada 24 que se sujeta sobre el pivote 5 y que la rótula 21 transmite un movimiento lateral al segundo eje principal 14, donde se sujetan todos los brazos 13 de los soportes de cada grupo de los helióstatos 1, brazo que gira sobre los pivotes 6 para realizar el giro de los soportes deflectores y que están sujetos al eje principal 19, y que por la fuerza del conjunto del motor 17, el reductor 3, y el sin fin 18 que mueve a la rueda dentada 24 y desplaza con la rótula 21, Al eje 14 y éste a todos los helióstatos en su movimiento de este oeste siguiendo la traslación del sol. En la figura 4 se puede observar a un detalle de cuatro de los helióstatos que el eje o árbol principal 19 los ha situado en posición horizontal frente al suelo, lo ha realizado girando sobre el soporte con cojinete 7 y en paralelo al suelo el eje 14 de traslación este oeste se ha fijado en el centro por lo que presentan la cara a unos aspersores 11 que están fijos en el suelo. Está posición sirve para proteger del pedrisco y de las inclemencias de los meteoros, dado que presentan la espalda del soporte de los espejos o paneles 4 que es resistente a este tipo de problemas por inclemencias del tiempo. La función que estos aspersores 11 tienen es la de limpiar los helióstatos o paneles fotovoltaicos 1 con el fin que no reduzcan por la suciedad su eficiencia.

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Claims (1)

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   REIVINDICACIONES

   1ª ARMADURA PARA MÚLTIPLES HELIOSTATOS O PANELES FOTOVOLTAICOS CON AJUSTE INDEPENDIENTE Y ARRASTRE AUTOMÁTICO caracterizado por

   -incorporar una armadura fija soportadas por varios postes (7) los cuales soportan un eje (19) que gira sobre sí 5 mismo y al que se fijan un gran número de brazos (12) y (27) que en sus extremos de (27) mediante una rotula (9) se instala en cada uno un soporte (4) para paneles fotovoltaicos o espejos (1).

   -incorporar un eje de traslación (14) para ejercer movimiento de este a oeste a todos los soportes incorporados con los brazos (12) y (27) que giran con los casquillos (16) y estos sobre los pivotes (15,) que se comunican con los dos brazos (13) a los brazos (12) y donde cada soporte de espejo o panel (4) dispone de un sistema de rótula (9), para

   10 poder ajustar independiente y de forma variable cada soporte (4) con el fin de que todos formen un efecto de concentrador solar sobre el foco a radiar.

   -incorporar sólo dos motores (2) y (17), para desplazar todos los soportes asociados al eje de traslación (14) y al eje principal (19) en número de hasta mil espejos (1) de un metro cuadrado.

   2ª ARMADURA PARA MÚLTIPLES HELIOSTATOS O PANELES FOTOVOLTAICOS CON AJUSTE 15 INDEPENDIENTE Y ARRASTRE AUTOMÁTICO, según reivindicación 1ª caracterizado porque la armadura fija incorpora un eje (19) rotatorio que puede girar 180º y que es donde donde se anclan y se mueven todos los soportes

   (12) con sus brazos (27) y soportes (4) con los espejos (1) a la vez.

   -incorporar el que todos los soportes movidos por un solo eje (19), con los paneles variables en número, giran a la vez con el fin de poner la cara activa mirando al suelo: espejos o paneles fotovoltaicos, para protegerse de las 20 inclemencias de los diferentes meteoros, como el pedrizo, la suciedad o los fuertes vientos.

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