ES3053084A1 - Seguidor solar con actuador lineal - Google Patents

Abstract

Seguidor solar (1) con al menos un mecanismo de rotación de al menos un panel solar (10), que comprende un primer poste (20) con un extremo inferior fijado al terreno mediante una articulación inferior (23), y un segundo poste (30) que se conecta con el primer poste (20) formando un aspa, estando conectados ambos postes (20, 30), en el punto donde se cruzan, mediante una unión que permite una rotación y un desplazamiento relativo entre ambos postes (20, 30), estando el panel solar (10) fijado a sendos extremos superiores de ambos postes (20, 30) mediante articulación, y con un extremo inferior del segundo poste (30) fijado mediante una articulación inferior (33) a un actuador lineal (50) que desplaza dicho extremo inferior del segundo poste (20) produciendo un movimiento relativo entre los dos postes (20, 30) que genera la rotación del panel (10).

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0004] SEGUIDOR SOLAR CON ACTUADOR LINEAL

[0006] SECTOR DE LA TÉCNICA

[0008] La presente invención está relacionada con seguidores solares con paneles o placas fotovoltaicas, más concretamente en un seguidor solar con un actuador lineal.

[0010] ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0012] Hasta la fecha, la mayor parte de las plantas solares fotovoltaicas utilizan seguidores solares activos, lo que significa que incorporan unos paneles de módulos fotovoltaicos que se asientan sobre un entramado o estructura metálica que se sostiene, en el caso más simple, sobre un pilar sustentador, en el cual se suele disponer, de un motor que le aporta el giro al panel solar para su rotación en función de la incidencia solar. Para las grandes instalaciones los paneles solares de los seguidores solares se acoplan sobre ejes de giro que se sustentan sobre múltiples pilares de sustentación, llegando a disponer varios paneles sobre dichos ejes y en diferentes filas para completar la instalación.

[0014] En este tipo de instalaciones la rotación del panel se consigue mayormente aplicando el giro directamente al panel solar mediante el accionamiento de un actuador lineal fijado al poste y al propio panel como puede ser el caso del documento WO16170193. Y en otro ejemplo conocido la rotación se consigue mediante un modulo de giro instalado en el propio eje y dispuesto en el pilar, actuando de forma directa sobre el eje de giro como es el caso del documento de patente CN212163236.

[0016] Sin embargo, para instalaciones individuales o de pocos paneles solares se prevé necesario un sistema de rotación alternativo que resulte más simple en su ejecución y montaje.

[0018] EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

[0020] Con la finalidad de cumplir este objetivo y buscar una alternativa a las soluciones convencionales de rotación de seguidores solares, además de aportar ventajas adicionales que se pueden derivar más adelante, la presente invención se refiere a un seguidor solar con al menos un mecanismo de rotación de al menos un panel solar, que comprende un primer poste con un extremo inferior fijado al terreno o superficie de sustentación mediante una articulación inferior, y un segundo poste que se conecta con el primer poste formando un aspa, estando conectados ambos postes, en el punto donde se cruzan, mediante una unión que permite una rotación y un desplazamiento relativo entre ellos. El panel solar está fijado a sendos extremos superiores de ambos postes mediante articulación. Y el seguidor solar con un extremo inferior del segundo poste fijado mediante articulación a un actuador lineal que desplaza dicho extremo inferior del segundo poste produciendo un movimiento relativo entre los dos postes que genera la rotación del panel.

[0022] En este documento, las expresiones vertical y horizontal se entienden según su sentido comúnmente usado, siendo vertical una dirección paralela a la dirección de caída de un objeto en caída libre por efecto de la gravedad y horizontal una dirección perpendicular a ésta.

[0024] El hecho de que el mecanismo de rotación comprende un primer y un segundo poste ayuda a repartir la carga causada por el panel solar, de forma que ambos postes soportan el peso y demás fuerzas ejercidas por el panel sobre el seguidor solar. Al estar un primer poste fijado a tierra por su extremo inferior mediante articulación, dicho poste sólo es capaz de rotar, por otro lado, al estar un segundo poste está fijado por su extremo inferior a un actuador lineal mediante articulación, dicho poste puede rotar respecto a su extremo inferior a la vez que desplazarse en la dirección del actuador lineal. Estas características combinadas con el hecho de que el primer y el segundo poste se entrecruzan y están conectados entre sí mediante una unión que permite rotación y desplazamiento o, dicho de otra forma, deslizamiento relativo entre ambos postes que genera una rotación relativa, permiten que se pueda fijar un panel solar en ambos extremos superiores de los postes, de forma que el panel solar rote en función del movimiento del actuador lineal.

[0026] Gracias a esta configuración se consigue, por tanto, una gran rotación del mecanismo con un pequeño desplazamiento, con un diseño simple y efectivo, que deriva en una sencillez de montaje para instalaciones individuales o que disponen de pocos paneles.

[0028] Preferentemente, el segundo poste comprende un saliente en una zona intermedia que encaja de forma deslizante en un carril de guiado longitudinal del primer poste para la unión entre ambos postes en el punto donde se cruzan.

[0029] Preferentemente dicho saliente será de la forma de un bulón de articulación fijable en el segundo poste.

[0031] De forma alternativa, el primer poste comprende un saliente en una zona intermedia que encaja en un carril de guiado del segundo poste para la unión entre ambos postes, sin que ello altere el objeto de la invención.

[0033] Gracias a esta configuración, se consigue una unión entre ambos postes, en el punto donde ambos se cruzan, que permite un desplazamiento que genera una rotación relativa entre ambos postes. Contar con un saliente y un carril de guiado de forma conjugada es una forma sencilla y eficaz de conseguir este tipo de unión, lo que hace posible la relación ventajosa de movimientos y de esfuerzos que ofrece la presente invención, siendo además de muy sencilla confección y montaje.

[0035] De acuerdo con una característica de la invención, el actuador lineal comprende una carrilera sobre la que desliza un bulón de deslizamiento conectado a un vástago de actuación del actuador lineal, fijándose a dicho bulón de deslizamiento el extremo inferior del segundo poste de forma articulada.

[0037] La presencia de una carrilera, además de ayudar a guiar el actuador lineal en una determinada dirección, compensa gran parte de los esfuerzos que pueda recibir dicho actuador lineal en direcciones distintas a las de su movimiento lineal. De esta forma, se evita que el actuador sufra esfuerzos de flexión o torsión, mejorando así su rendimiento y disminuyendo posibles roturas o daños, ampliando su vida útil.

[0039] Preferentemente, la carrilera se encuentra situada de forma sustancialmente horizontal, siendo la dirección de actuación paralela al terreno o superficie de sustentación.

[0041] El hecho de que la carrilera que guía el actuador lineal sea horizontal implica que la dirección de la fuerza realizada por dicho actuador sea en dirección horizontal, preferentemente en dirección paralela al terreno o superficie de sustentación. De esta forma, el actuador lineal sólo debe vencer una componente horizontal ejercida sobre el segundo poste derivada del peso soportado por el seguidor solar. Debido a esta particular configuración, la componente horizontal resulta muy reducida en comparación al peso, de forma que se consigue minimizar la fuerza necesaria ejercida por un motor del actuador lineal para conseguir rotar el panel solar. Además, gracias a la particular configuración de la presente invención también se consigue una relación entre la rotación de ángulo y la distancia recorrida por el actuador lineal elevada. Así pues, con esta configuración se consigue optimizar tanto la fuerza ejercida como la distancia recorrida por el actuador, optimizando así ambos factores a tener en cuenta para obtener la energía necesaria del actuador para conseguir el movimiento de rotación deseado.

[0043] Preferentemente, el seguidor solar comprende al menos un soporte de apoyo fijado al panel solar, estando el primer y el segundo poste fijados mediante articulación en extremos opuestos de dicho soporte de apoyo.

[0045] La presencia de este soporte de apoyo fijado al panel solar permite que los extremos no deban ir unidos directamente al panel solar, pudiendo estar unidos a dicho elemento de soporte. Al disponer el soporte de apoyo entre los extremos articulados de los postes y el panel, se evita que los extremos articulados vayan fijados directamente a una cara opuesta a las placas fotovoltaicas, superficie que suele ser grande y plana, lo cual no resulta idónea a nivel estructural. El elemento de soporte refuerza en gran medida el área sobre la que actúan los postes, repartiendo los esfuerzos de forma más equitativa en una mayor superficie, evitando así posibles roturas o doblamientos. Por otro lado, contando con este soporte, también se mejora la adaptabilidad a distintos tipos de paneles, lo que, a su vez, se facilita el mantenimiento o reparación de distintas partes del seguidor solar, pudiendo discernir de forma más clara la parte estructural del panel solar. Esto permite cambiar o reemplazar piezas estructurales, manteniendo al panel, el cual suele ser de mayor valor, o cambiar el panel de necesitarlo sin tocar la parte estructural.

[0047] Preferentemente, el seguidor solar comprende al menos dos correas fijadas al panel solar para la fijación al elemento de soporte.

[0049] De forma semejante al soporte de apoyo, la presencia de al menos dos correas entre el panel solar y el soporte de apoyo ayuda a reforzar la unión entre la parte estructural del dispositivo y el panel solar. Estas correas, se pueden fijar en zonas más resistentes del panel, como, por ejemplo, sus marcos, de forma que los esfuerzos resultantes del movimiento de la estructura se absorban mejor y puedan causar menores daños por exceso de tensión o presión. Además, pueden aportar distintas soluciones en altura o rigidez en función de las necesidades.

[0051] De acuerdo con otra característica de la invención, el dispositivo comprende un eje de fijación de al menos un panel solar, estando dicho eje fijado al soporte de apoyo que comprende una geometría de encaje para su fijación.

[0053] Mediante un eje de fijación de al menos un panel solar, se obtiene un elemento adicional de nexo entre la parte estructural y los paneles solares. Esto permite mayor robustez en la unión entre el elemento de soporte y el panel, ya sea de forma directa o a través de las correas fijadas al panel, pudiendo variar la geometría del eje con tal de conseguir un mejor encaje con los elementos a los que se une. Además, disponer de un eje de fijación también permite el encaje con más de un panel, de forma que un único actuador pueda actuar sobre varios paneles.

[0055] Preferentemente, la fijación del eje al soporte de apoyo se llevará a cabo mediante una abrazadera fijable mediante medios mecánicos de unión como atornillado, o mediante soldadura.

[0057] BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0059] La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un seguidor solar según la presente invención.

[0061] Las figuras 2 a 4 muestran una vista en alzado del seguidor solar en distintas posiciones de giro.

[0063] La figura 5 muestra una vista detalle de la unión entre los postes del seguidor solar.

[0065] La figura 6 muestra una vista detalle del actuador lineal.

[0067] La figura 7 muestra una vista detalle de la unión del soporte de apoyo y el panel solar a rotar.

[0069] REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

[0071] A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.

[0073] En la figura 1 se puede ver una realización practica de un seguidor solar (1) de acuerdo con la invención, que comprende un panel solar (10) con unas correas (60) fijadas en un lado opuesto a la superficie destinada a enfrentarse al sol. Dichas correas (60) están fijadas a un eje (70) que, a su vez, se encuentra fijado a un soporte de apoyo (40). Se pueden ver también un primer poste (20) y un segundo poste (30) que se cruzan en un punto intermedio de su dimensión longitudinal. El primer poste (20) y el segundo poste (30) están unidos mediante un saliente, preferentemente un bulón de articulación (31) que pasa a través de un agujero pasante del segundo poste (30), quedando así fijado a este, y pasa atraviesa un carril de guiado longitudinal (21) ubicado en una zona intermedia del primer poste (20).

[0075] Mediante esta unión se consigue que el primer poste (20) y el segundo poste (30) queden unidos con libertad de rotación y desplazamiento relativa entre ellos, siendo dicha libertad de desplazamiento de longitud igual a la longitud del carril de guiado longitudinal (21) que definirá las posiciones extremas de rotación del seguidor solar (1).

[0077] Por otro lado, se puede apreciar como el primer y segundo poste (20) y (30) están unidos a al soporte de apoyo (40) mediante respectivas articulaciones superiores (22) y (32) en sus extremos superiores, mientras que, en sus extremos inferiores, el primer poste (20) se encuentra unido mediante una articulación (23) a una placa de sujeción (24) fijada al suelo o terreno, y el segundo poste (30) está fijado de forma deslizante a una carrilera (53) mediante un bulón de deslizamiento (34). Dicha carrilera (53) sirve como guía de un actuador lineal (50). El actuador lineal (50) actúa sobre el bulón de deslizamiento (34) desplazando el extremo inferior del segundo poste (30) en la dirección de actuación del actuador lineal (50) definida por la carrilera (53).

[0079] En la figura 2 se puede ver el seguidor solar (1) en una posición de funcionamiento en la que el panel solar (10) se encuentra completamente horizontal, es decir, justo en un punto medio de su recorrido rotacional. En esta figura 2 también se pueden apreciar algunos elementos que no eran visibles en la anterior figura, como por ejemplo una abrazadera (80) de fijación del eje (70) al soporte de apoyo (40). También se puede ver la articulación (32) entre el soporte de apoyo (40) y el segundo poste (30). En esta figura 2 se puede apreciar cómo, tanto el bulón de articulación (31) como el bulón de deslizamiento (34), se encuentran en el punto medio de sus respectivos carriles de guiado (21) y guía (51) de la carrilera (53), significando que el seguidor solar (1) se encuentra en su punto medio, pudiendo rotar el panel solar hacia cualquier lado dependiendo del movimiento del actuador lineal (50).

[0080] En la figura 3 se puede ver el seguidor solar (1) en una posición de rotación máxima tras la extensión del actuador lineal (50). Comparando con la figura anterior, donde el seguidor solar (1) se encuentra en su punto medio, el actuador lineal (50) se ha extendido, empujando el bulón de deslizamiento (34). Con esta acción, se mueve el extremo inferior del segundo poste (30) de forma lineal acercándolo al extremo inferior del primer poste (20), mientras se le permite cierta rotación, esto hace que el bulón de articulación (31) actúe sobre el primer poste (20), recorriendo el carril de guiado (21) y ejerciendo cierta fuerza en una componente perpendicular al primer poste (20), de forma que lo hace rotar respecto a su articulación (23) alejándolo del actuador (50). Esta combinación de movimientos hace que los extremos superiores de ambos postes (20, 30) se muevan, estando condicionados a estar siempre a una misma distancia de separación dada por el soporte de apoyo (40), de forma que lo que hacen es rotar cada uno respecto a dicho soporte de apoyo (40) y empujarlo en distintas direcciones. El soporte de apoyo (40) se ve obligado a rotar, lo que, a su vez, hace rotar el panel solar (10). Asimismo, debido a la configuración del seguidor solar (1), el conjunto solidario formado por el soporte de apoyo (40), el eje (70), las correas (60) y el panel solar (10), no solamente rota, sino que también se desplaza, siguiendo así un recorrido similar a un arco.

[0082] En esta figura 3 se puede apreciar como el bulón de articulación (31) se encuentra en un punto final del carril de guiado (21). En este punto, el carril de guiado (21) termina haciendo de tope de desplazamiento del bulón de articulación (31). Esto marca el fin de la rotación en este sentido, lo cual puede coincidir con el tope de extensión del actuador (50) o el tope de la guía (51) de la carrilera (53), pero no es condición necesaria para su funcionamiento.

[0084] En la figura 4, se puede ver el seguidor solar (1) en una posición de rotación máxima tras contracción del actuador lineal (50). Comparando con la figura 2, donde el seguidor solar (1) se encuentra en su punto medio, el actuador lineal (50) se ha contraído, tirando del bulón de deslizamiento (34). Con esta acción, se mueve el extremo inferior del segundo poste (30) de forma lineal alejándolo del extremo inferior del primer poste (20), mientras se le permite cierta rotación, esto hace que el bulón de articulación (31) actúe sobre el primer poste (20), recorriendo el carril de guiado (21) y ejerciendo cierta fuerza en una componente perpendicular al primer poste (20), de forma que lo hace rotar respecto a su articulación inferior (23) acercándolo al actuador (50). Esta combinación de movimientos hace que los extremos superiores de ambos postes (20, 30) se muevan, estando condicionados a estar siempre a una misma distancia marcada por el soporte de apoyo (40), de forma que lo que hacen es rotar cada uno respecto a dicho soporte de apoyo (40) y empujarlo en distintas direcciones, de forma que dicho soporte de apoyo (40) se ve obligado a rotar, lo que, a su vez, hace rotar el panel solar (10). Asimismo, igual que en la figura anterior, el conjunto solidario formado por el soporte de apoyo (40), el eje (70), las correas (60) y el panel solar (10), no solamente rota, sino que también se desplaza, siguiendo así un recorrido similar a un arco y acabando situándose encima del actuador (50). En esta figura 4, también se puede apreciar como el bulón de articulación (31) se encuentra en un punto final del carril de guiado (21) opuesto al de la figura anterior, lo que, de la misma forma que se ha detallado anteriormente, también marca el tope de la rotación en el sentido opuesto.

[0086] En la figura 5, se puede ver en mayor detalle la unión entre el primer y segundo poste (20) y (30), mediante el bulón de articulación (31) y el carril de guiado longitudinal (21). Se puede ver como el bulón de articulación (31) atraviesa ambos postes, pudiendo desplazarse a lo largo del carril de guiado longitudinal (21). Dicho bulón de articulación (31) no se puede mover en su dirección axial al contar con una cabeza (311) de diámetro más ancho en un extremo y comprender un tope (312) en el extremo opuesto, el cual se ha puesto tras su la instalación del bulón de articulación (31). El tope (312) podrá ser de la forma de elementos como aros, hembras de tornillo, arandelas, capuchones, entre otros.

[0088] En la figura 6 se muestra el actuador lineal (50) en detalle, comprendiendo un vástago (52) capaz de entrar y salir de una camisa (54). El vástago (52) está unido de forma articulada, mediante el bulón de deslizamiento (34), al extremo inferior del segundo poste (30), el cual comprende una horquilla (33) a través de la que pasa dicho bulón de deslizamiento (34). La camisa (54) tiene sección conjugada con la carrilera (53), y se fija dentro de esta, de forma que el vástago (52) queda rodeado por la carrilera (53) al realizar su recorrido de entrada y salida de la camisa (54) durante el funcionamiento del actuador (50). El bulón de deslizamiento (34) se sitúa dentro de la guía (51), por lo que atraviesa la carrilera (53) sobresaliendo por cada lado. De esta forma se consigue un mejor guiado del extremo del vástago (52), y por consiguiente del extremo inferior del segundo poste (30). Esto reduce en gran medida esfuerzos de flexión o torsión que pueda sufrir el vástago (52), mejorando la eficacia y durabilidad del actuador (50).

[0090] La figura 7 muestra en mayor detalle el conjunto solidario que conforman el panel solar (10), las correas (60), el eje (70) y el soporte de apoyo (40). En esta figura se pueden ver ambas correas (60) en costados opuesto de un marco (11) del panel solar (10). Dichas correas (60) se encuentran fijadas al marco (11) y a su vez al eje (70). En esta representación, se representa sólo un panel solar, pero el eje (70) podría ser más largo de forma que se pudieran fijar más paneles solares a lo largo del eje (70). Por otro lado, el eje (70) se encuentra solidario al soporte de apoyo (40). Debido a los elevados esfuerzos de torsión a los que el eje es sometido, la unión entre el eje (70) y el soporte de apoyo (40) comprende unos nervios (81) en la abrazadera (80) a cada lado del eje (70) con tal de fortalecer dicha unión. Por otro lado, también se pueden observar las uniones mediante las articulaciones (22) y (32) entre el soporte de apoyo (40) y respectivos primer poste (20) y segundo poste (30).

[0092] Cabe mencionar que los ejemplos de bulones (31) y (34) mostrados en las figuras 5 y 6 y demás articulaciones en general son meramente una de muchas posibilidades de realización representadas, pero el uso de todo tipo de bulones y articulaciones simples es sobradamente conocido y resulta obvio para un experto en la materia el uso de cualquier tipo de bulón y/o articulación que permita rotación y/o desplazamiento en sentido perpendicular a su eje longitudinal pero que no permita desplazamiento en sentido axial.

[0094] Las figuras corresponden a un ejemplo no limitativo de realización práctica, pudiéndose dar variantes en la conformación del complemento siempre que no se altere la esencia del mismo.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

1.- Seguidor solar (1) con al menos un mecanismo de rotación de al menos un panel solar (10), que comprende un primer poste (20) con un extremo inferior fijado al terreno mediante una articulación inferior (23), y un segundo poste (30) que se conecta con el primer poste (20) formando un aspa, estando conectados ambos postes (20, 30), en el punto donde se cruzan, mediante una unión que permite una rotación y un desplazamiento relativo entre ambos postes (20, 30), estando el panel solar (10) fijado a sendos extremos superiores de ambos postes (20, 30) mediante articulación, y con un extremo inferior del segundo poste (30) fijado mediante una articulación inferior (33) a un actuador lineal (50) que desplaza dicho extremo inferior del segundo poste (20) produciendo un movimiento relativo entre los dos postes (20, 30) que genera la rotación del panel (10).

2.- Seguidor solar (1) según la reivindicación anterior, donde el actuador lineal (50) se dispone fijado en el terreno de forma que su dirección de actuación es paralela a dicho terreno.

3.- Seguidor solar (1), según la reivindicación anterior, donde el segundo poste (30) comprende un saliente en una zona intermedia que encaja de forma deslizante en un carril de guiado (21) longitudinal del primer poste (20) para la unión en articulación entre ambos postes (20, 30) en el punto donde se cruzan.

4.- Seguidor solar (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el actuador lineal (50) comprende una carrilera (53) sobre la que desliza un bulón de deslizamiento (34) conectado a un vástago de actuación del actuador lineal (50), fijándose a dicho bulón de deslizamiento (34) el extremo inferior del segundo poste de forma articulada.

5.- Seguidor solar (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos un soporte de apoyo (40) fijado al panel solar (10), estando el primer poste (20) y el segundo poste (30) fijados mediante articulación en extremos opuestos de dicho soporte de apoyo (40).

6.- Seguidor solar (1), según la reivindicación anterior, que comprende al menos dos correas (60) fijadas al panel solar (10) para la fijación al soporte de apoyo (40).

7.- Seguidor solar (1), según la reivindicación anterior, que comprende un eje (70) de fijación de al menos un panel solar (10), estando dicho eje (70) fijado al soporte de apoyo (40).

8.- Seguidor solar (1), según la reivindicación anterior, que comprende al menos una abrazadera de fijación (80) para la fijación del eje (70) al soporte de apoyo (40).