ES2446690A2 - Marquesina-Seguidor solar de un eje - Google Patents

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Abstract

Seguidor solar fotovoltaico de un eje integrado arquitectónicamente en una marquesina de aparcamiento, capaz de realizar un giro del plano de la cubierta de la marquesina para las placas solares en el eje espacial norte-sur, obteniéndose el seguimiento completo orto-ocaso y manteniendo la perpendicularidad entre las placas y la radiación solar. El diseño de este seguidor le confiere confiabilidad y ligereza minorando su coste de fabricación y suponiendo un ahorro en el coste de construcción de aparcamientos con marquesina, al ser este seguidor una marquesina en sí misma, de manera que su uso hace posible la implementación de instalaciones solares FV con explotación en paridad tarifaria y elevadas rentabilidades para los promotores. Un número casi ilimitado de seguidores de este modelo pueden ser accionados por un único motor, mediante el sistema de cables en doble tensión (pull-pull).

Description

Marquesina-seguidor solar de un eje.
Sector de la técnica
La invención se encuadra en el sector de energías renovables, más concretamente en la generación eléctrica, en régimen especial, mediante módulos fotovoltaicos soportados en marquesina de aparcamiento con plano de seguimiento, en un eje, del movimiento diario solar.
Estado de la técnica
A día de hoy, se instalan las placas solares sobre la superficie de las marquesinas de aparcamiento, con o sin inclinación añadida. No obstante, no existen marquesinas con seguimiento de un eje en explotación comercial en España, ni en ningún otro país.
Los sistemas actuales se basan en el simple acoplamiento de placas FV en las estructuras fijas del aparcamiento, rindiendo este sistema una producción muy baja de energía que no las hace rentables económicamente. Este sistema no integra arquitectónicamente el panel solar, por lo que, la instalación fotovoltaica es un coste añadido al de construcción de las marquesinas de aparcamiento y su explotación no arroja beneficios.
Problema técnico planteado
En el entorno nacional, el R.D.L. 1/2012, de 27 de enero, suprime el sistema de asignación de cupos RAIPRE, sujetos a bonificación tarifaria, según R.D. 14/2010. Este decreto viene a subsanar los problemas creados en déficit tarifario por la masiva ejecución, en el pasado, de instalaciones fotovoltaicas de rendimientos globales más que discutibles. La presente norma paraliza el efecto llamada a tecnologías poco eficientes y de muy bajo contenido medioambiental y con poco beneficio para la estrategia energética del país.
El R.D.L. 1/2012 acaba con la asignación de cupos RAIPRE, manteniendo abierta la puerta a instalaciones en Régimen Especial, tal como se plasma en el artículo 3.3. Por fin, la asignación se produce según criterios técnicos, graciablemente, por parte del MINETUR, atendiendo a consideraciones de eficiencia, rentabilidad, innovación e interés nacional.
La actual estrategia del MINETUR consiste en paralizar la masiva instalación de plantas poco eficientes rentabilizadas, únicamente, merced a la prima tarifaria. El objetivo es minorar el coste de esta tecnología, reduciendo el déficit tarifaria, y manteniendo abierto el acceso al Régimen Especial, eliminando el límite de 50 (MWp), para instalaciones innovadoras, eficientes y tendentes a paridad tarifaria.
Por tanto, se hacen necesarios los diseños de seguidores solares de bajo coste, alta generación eléctrica y bajo gasto en operación y mantenimiento, en orden a realizar instalaciones modelo, bajo el paraguas del artículo 3.3 del
R.D.L. 1/2012, de 27 de enero, en el, transitorio, periodo de tiempo de vigencia del citado decreto; en espera del retomo a franco crecimiento económico que permita retomar la convergencia hacia los objetivos, marcados por la UE.
Solución propuesta
Galio Técnicas Energéticas, S.L., ha inventado un sistema de seguimiento solar de un eje para marquesinas de aparcamiento con una fiabilidad y eficiencia incomparables. Empleamos la tecnología aeronáutica de mando de movimiento de superficies de control en aeronaves para el reenvío del movimiento de superficies activas FV.
Esta marquesina con seguimiento solar integra arquitectónicamente el panel FV. Su sistema de seguimiento mejora la producción eléctrica, de los sistemas fijos actuales.
La generación eléctrica que propicia el sistema de un eje se cifra en un incremento muy superior al 40% respecto a los convencionales sistemas fijos a 15º de inclinación. Ello permite, merced a su bajo coste de fabricación arrojar una TIR, para nuestros clientes, superior al 30%.
Por otro lado, la geometría de nuestro seguidor de un eje es, en sí mismo, la de una marquesina de aparcamiento. De esta manera, nuestro cliente elimina el coste de construcción de los aparcamientos y el de una instalación FV que no es rentable, sustituyéndolo por nuestro sistema FV, de alta rentabilidad y que, además, hace las funciones de aparcamiento. Todo esto permite que la instalación FV en aparcamientos deje de ser un doble coste para un proyecto y pase a ser una inversión de alta rentabilidad.
Este sistema está en consonancia con la estrategia de la Comisión Europea, aprobada en el informe Laperrouze, en febrero de 2009, que postula como objetivos:
•
Garantizar el suministro energético.
•
Rebajar la factura energética
•
Establecer objetivos de sostenibilidad para 2020.
El seguidor, en base a su diseño, emplea un motor, paso a paso, compartido para el accionamiento de 360 paneles solares FV. Esta característica permite un ahorro importantísimo en el sistema de accionamiento motor de la instalación, haciendo la instalación más ligera, confiable y económica.
Analizados los costes de fabricación prevemos que esta solución tecnológica permite la deseada evolución hacia la paridad tarifaria en este sector.
El seguidor puede aparejar cargadores eléctricos para la recarga de vehículos eléctricos, conformándose como una electrolinera, con la virtud de ser suministrada por energía renovable.
El concepto de emisión cero queda atrás con un sistema que se puede catalogar, metafóricamente, como absorbedor de carbono.
Descripción técnica del invento
La presente invención se basa en un dispositivo constituido por dos pilares sobre los que gira una armadura rectangular que soporta los paneles fotovoltaicos. El giro del plano permite el seguimiento del movimiento del sol de este a oeste, al orientar el eje de giro en la dirección norte-sur.
Este movimiento persigue la salida del sol al este y su declinación hasta el ocaso en el oeste.
La invención de este sistema, permite el accionamiento de múltiples marquesinas, como la definida, con un único motor eléctrico y su respectivo reductor. El motor convierte el giro en un movimiento lineal al transferirse mediante cables de acero enrollados en tambores. Un doble tambor permite la transmisión del movimiento generado en el motor, de marquesina a marquesina, pudiéndose interconectar en serie y en paralelo un gran número de dichas marquesinas, empleando motores de potencia dimensionada para dicho número de seguidores.
El movimiento del eje, transferido desde el motor-reductor mediante el sistema de doble tracción de cables (pullpull), se vuelve a transferir a un tornillo de potencia y a un engranaje helicoidal para aislar el momento de fuerzas, que el viento, la nieve y el propio peso de los paneles solares, generan, quedando equilibrado en el mecanismo de transmisión mediante los citados tornillos de potencia, que son autoenclavables. De esta forma, el motor nunca sufre carga por las acciones estáticas y dinámicas que el seguidor solar soporta. Ello permite la desconexión del motor entre movimientos (sistema hold), manteniendo la posición orientada a perpendicularidad de radiación. Este diseño aumenta la vida útil de los motores y ahorra energía al estar normalmente desconectados.
Estas dos innovaciones permiten al sistema accionar el movimiento múltiple de las marquesinas-seguidores que se instalan en serie para amoldarse a las superficies de las zonas de aparcamiento. Así, un motor eléctrico asistido por reductor, es capaz para producir las rotaciones de un agrupamiento variable de marquesinas-seguidores con un elevado número de paneles solares FV y con una potencia total de un centenar de kWp. Los reenvíos pull-pull permiten agrupaciones en disposiciones infinitas de las distintas marquesinas-seguidores.
Este diseño permite la construcción con una estructura mínima de gran ligereza y resistencia mecánica, siendo dimensionada para resistir vientos de 180 (Km/h). El sistema será probado en el túnel de viento, en simulación de capa límite, del Instituto de Microgravedad de la Escuela Superior de Ingenieros Aeronáuticos de la UPM, además de ser normalizado por el CENER-CIEMAT.
El sistema, con integración arquitectónica de los paneles FV y de diseño robusto, permite, además de ahorrar en la instalación de motores, desconectarlos mientras no se ejecuta el movimiento ya que el tornillo de potencia mantiene la posición sin el concurso de los motores (sistema hold). Todo ello da como resultado un ahorro sustancial en motorización y la obtención de un sistema mucho más fiable que los actuales y de mayor vida útil.
La geometría del sistema, con ejes de giro que son, a la vez, ejes de simetría, releva al mecanismo de la mayor parte de las solicitaciones dinámicas y estáticas que podría sufrir. Ello permite un considerable ahorro en material de fabricación y potencia de accionamiento.
Las marquesinas son montadas en serie, empleando pilares con sujeción doble para el giro de dos planos FV.
Breve descripción de planos
Figura 1: vista axonométrica de la marquesina-seguidor sin paneles FV. Figura 2: vista axonométrica de la marquesina-seguidor con 18 paneles solares FV. Figura 3: vista axonométrica de movimiento marquesina-seguidor. Figura 4: vista axonométrica del sistema de giro con doble tambor, tornillo de potencia y corona helicoidal. Figura 5: vista axonométrica de la fijación del sistema de giro a las cabezas de los pilares. Figura 6: vista axonométrica del sistema de giro, que permite un juego de inclinación +-90º. Figura7: vista axonométrica del sistema de inserción y sujeción de paneles solares FV. Figura 8: vista axonométrica de la cobertura anti vandálica (disponible). Figura 9: vista axonométrica de la estructura seguidor-marquesina integrando arquitectónicamente los paneles
solares FV.
Descripción detallada de la invención
FIGURA 4: un motor, paso a paso, con reductor transmite el giro a un doble tambor vertical (7) mediante el sistema pull-pull de enrollamiento y desenrollamiento de un cable de acero (9) sobre un tambor (7) o cilindro. El sistema de doble tambor (7) permite transmitir el mismo movimiento a otras marquesinas idénticas dispuestas en serie.
El giro del tambor se transfiere, mediante un eje central solidario, al tornillo de potencia (3). Dicho elemento es autoenclavable por lo que una vez realizado el movimiento el motor se desconecta y la estructura queda fijada estáticamente, soportando su peso y los momentos de fuerza imprimidos por el viento.
El tornillo de potencia (3) permite el cambio de giro a un eje perpendicular merced al concurso de una corona helicoidal (4) solidaria al eje de giro del perfil cuadrado 160 x 160 (8) que rotará en su axial, soportado por las dos patas (1) que alojan los rodamientos pertinentes.
Innovación en el sistema de transmisión de movimiento de doble tambor (pull-pull), que proporciona el movimiento de giro en el eje x (norte-sur) del plano de soporte de placas solares, obteniéndose el seguimiento del cruce solar este oeste.
Los pilares de la marquesina pueden albergar cargadores para vehículos eléctricos.
Listado de partes:

Claims (2)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Seguidor solar de un eje en geometría de marquesina de aparcamiento para instalaciones solares fotovoltaicas, es capaz de realizar un giro de la superficie porta paneles solares en el eje espacial norte-sur, realizando el 5 seguimiento completo orto-ocaso caracterizado porque la superficie porta paneles solares gira sobre un eje soportado por dos pilares trapezoidales (1); el movimiento del eje se realiza empleando un cable de acero (9) en sistema pull-pull, de doble tensión, que transfiere el giro desde un motor remoto compartido con otras marquesinas-seguidores del mismo modelo; el cable (9), arrollado en un tambor (7) lo hace girar solidariamente con un tornillo de potencia (3); el engrane del tornillo de potencia (3) con la corona helicoidal (4), solidaria al eje del plano
    10 de la cubierta de la marquesina, transforman el giro de dirección, permitiendo hacer declinar el plano o cubierta de la marquesina de este a oeste, el tornillo de potencia (3) sirve de sistema hold de enclavamiento del mecanismo; los paneles fotovoltaicos van integrados en la cubierta de la marquesina, estando apoyados en una estructura, en rejilla, de perfiles metálicos comerciales; los pilares de la marquesina pueden albergar cargadores para vehículos eléctricos.
  2. 2. Seguidor solar de un eje de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por que para cubrir grandes necesidades de aparcamiento se pueden asociar en serie y paralelo empleando el reenvío de cables (9) de tal forma que un único motor puede accionar un número variable de marquesinas seguidores.
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