GR2003213Y

GR2003213Y - Horizontal uniaxial solar radiation tracker with independent spherical sliding bearing

Info

Publication number: GR2003213Y
Application number: GR20210200391U
Authority: GR
Inventors: Ιωαννης Κουκουλης; Θεοφανης Γαρδικης; Ευριδικη Δημητροπουλου; Ραφαηλ Δουλαμης; Αναστασια Ζαφειριαδη; Κωνσταντινα Κυριακογκωνα; Χρηστος Σκουλαριγκης; Χρηστος Τσαρτσαλης; Θοδωρης Κοτιτσας; Ιακωβος Παπαδοπουλος; Δημητριος Ροδοπουλος; Γεωργιος Καλογηρος; Σπυριδωνας Πετσας; Αλεξανδρα Καρακιτσιου; Αγγελικη Πετροπουλου; Νικολαος Αθανασιαδης; Ιουσσεφ Αχμαντ Αλιουσσεφ; Ιωαννης Κασαπογλου; Χρηστος Καλαφατης
Original assignee: Μεταλουμιν Α.Ε.Β.Ε.,
Priority date: 2021-10-06
Filing date: 2021-10-06
Publication date: 2022-03-10

Abstract

It is disclosed a horizontal uniaxial hydraulic solar radiation tracker provided with an independent spherical sliding bearing (3: 4, 6: 4) ) which is placed inside the simple (3) and main joints (6) in order to allow the independent movement of each array of the photovoltaic collectors. The inner part of the bearing consists of a properly shaped sphere which is surrounded by a steel nest. The two joints are supported on C-type poles with the horizontal axle being placed on top of them. Each main joint has a hydraulic piston which transmits the motion to the axle according to the path of the sun. The simple joint (Figure 3) achieves the additional support of the horizontal axle. Due to its independent movement, the invention can be installed on ground slopes in the direction North-South up to 25% (13 °), what leads to the optimal absorption of solar radiation by collectors.

Description

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΕΥΡΕΣΙΤΕΧΝΙΑΣ PATENT DESCRIPTION

ΤΊΤΛΟΣ: ΟΡΙΖΌΝΤΙΌΣ ΜΟΝΟΑΞΟΝΙΚΟΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΌΣ ΙΧΝΗΛΑΤΗΣ ΗΛΙΑΚΗΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΊΑΣ ΜΕ TITLE: HORIZONTAL SINGLE AXIS HYDRAULIC SOLAR IRRADIATION TRACKER WITH

ΑΝΕΞΑΡΤΗΤΟ ΣΦΑΙΡΙΚΟ ΕΔΡΑΝΟ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ INDEPENDENT Spherical SLIDING BEARING

Η εφεύρεση αναφέρεται σε σύστημα οριζόντιου μονοαξονικού ιχνηλάτη ηλιακής ακτινοβολίας, το οποίο περιστρέφεται μέσω ανεξάρτητου σφαιρικού εδράνου ολίσθησης. The invention relates to a horizontal uniaxial solar radiation tracker system, which rotates by means of an independent spherical sliding bearing.

Ο όρος οριζόντιος μονοαξονικός υδραυλικός ιχνηλάτης αναφέρεται σε σύστημα βάσης φωτοβολταϊκών συλλεκτών, η οποία περιστρέφεται γύρω από άξονα παράλληλο στο έδαφος κατά τη διεύθυνση Βορράς-Νότος. Ο σκοπός ενός τέτοιου συστήματος αφορά στη μέγιστη εκμετάλλευση της ηλιακής ακτινοβολίας. The term horizontal uniaxial hydraulic tracker refers to a solar panel base system that rotates around an axis parallel to the ground in a north-south direction. The purpose of such a system concerns the maximum exploitation of solar radiation.

Με τη χρήση κατασκευών βάσεων φωτοβολταϊκών συλλεκτών με σύστημα ιχνηλάτησης της ηλιακής ακτινοβολίας, επιτυγχάνεται μεγαλύτερη εκμετάλλευση της ηλιακής ενέργειας, καθώς τέτοιου είδους συστήματα δύνανται να παρουσιάζουν καθετότητα με τις ακτίνες του ηλίου πολλές ώρες μέσα στην ημέρα. Η απόδοση των φωτοβολταϊκών συλλεκτών μεγιστοποιείται όταν επιτυγχάνεται καθετότητα της επιφάνειάς τους με τις ηλιακές ακτίνες, οπότε γίνεται κατανοητό πως με την επίτευξη καθετότητας σε παραπάνω από μία θέσεις, αυξάνεται κατά πολύ η απόδοση του συστήματος· η παραγωγή δηλαδή ηλεκτρικής ενέργειας. By using photovoltaic collector base constructions with a solar radiation tracking system, a greater exploitation of solar energy is achieved, as such systems can be perpendicular to the sun's rays for many hours during the day. The performance of photovoltaic collectors is maximized when their surface is perpendicular to the sun's rays, so it is understandable that by achieving verticality in more than one position, the efficiency of the system is greatly increased; that is, the production of electricity.

Όσον αφορά το συγκεκριμένο υδραυλικό σύστημα, ανά σειρά συστοιχιών των φωτοβολταϊκών συλλεκτών και επί του κέντρου κατά μήκους αυτής τοποθετείται μοχλοβραχίονας. Ο μοχλοβραχίονας επεκτείνεται στο κέντρο του συνόλου των συστοιχιών καθέτως αυτών και παράλληλα στο έδαφος. Στο κέντρο της κάθε συστοιχίας τοποθετείται κάθετος μηχανισμός κίνησης, οποίος συνδέεται με το μοχλοβραχίονα και τον οριζόντιο άξονα, μεταφέροντας την κίνηση σε αυτόν. Η κίνηση περιορίζεται από την κλίση του εδάφους του εδάφους στην κατεύθυνση Βορράς-Νότος λόγω της ανάγκης επίτευξης απόλυτης ευθυγράμμισης των συστοιχιών. With regard to the specific hydraulic system, a lever arm is placed per row of arrays of photovoltaic collectors and on the center along its length. The lever arm extends to the center of the set of arrays perpendicular to them and parallel to the ground. In the center of each array is placed a vertical movement mechanism, which is connected to the lever arm and the horizontal axis, transferring the movement to it. Movement is limited by the slope of the ground floor in the North-South direction due to the need to achieve absolute alignment of the arrays.

Με το ανεξάρτητο σφαιρικό έδρανο ολίσθησης επιτυγχάνεται μεγάλη ανεξαρτησία στην κίνηση των συστοιχιών. Επιπλέον, επιτυγχάνεται η απρόσκοπτη λειτουργία των οριζόντιων μονοαξσνικών ιχνηλατών σε μεγάλες κλίσεις εδάφους στην κατεύθυνση Βορράς-Νότος(έως και 25% (13°)), λόγω της θέσης τοποθέτησης του εδράνου σε κάθε συστοιχία, χωρίς να περιορίζεται από σύνδεση της με κάποια άλλη συστοιχία. With the independent spherical sliding bearing, great independence is achieved in the movement of the arrays. In addition, the seamless operation of the horizontal uniaxial trackers is achieved on large ground slopes in the North-South direction (up to 25% (13°)), due to the mounting position of the bearing in each array, without being limited by its connection to any other array .

Η ανωδομή* της κατασκευής στηρίζεται σε πασσάλους (2: 1) διατομής C, οι οποίοι διακρίνονται σε κύριους και απλούς. Η διαφορά μεταξύ τους έγκειται στο ότι οι κύριοι πάσσαλοι(2: 1) φέρουν υποδοχές για τη στήριξη των υδραυλικών εμβόλων (7: 3,4), τα οποία στηρίζουν και περιστρέφουν ολόκληρη την κατασκευή. ;;Στην κορυφή των πασσάλων (2: 1 ) συνδέονται χαλύβδινα εξαρτήματα (Simple Hinge(3)/ Torque Hinge (6)), τα οποία φέρουν σφαιρικό έδρανο ολίσθησης προς δημιουργία αρθρώσεως. ;;Όπως προαναφέρθηκε, με το ανεξάρτητο σφαιρικό έδρανο ολίσθησης (3: 4, 6: 7) επιτυγχάνεται μεγάλη ανεξαρτησία στην κίνηση των συστοιχιών, ακόμη και σε μεγάλες κλίσεις εδάφους στην κατεύθυνση Βορράς-Νότος. ;;Επάνω στα προαναφερθέντα εξαρτήματα (Simple Hinge (3)/ Torque Hinge (6)) εφαρμόζονται, με κοχλιωτές συνδέσεις, οι «κεφαλές» ( Torque Head (1: 2)1 Simple Head (4)), οι οποίες και εφαρμόζουν στην άτρακτο (1: 1), προσδίδοντας στήριξη στην ανωδομή. Η σύνδεση της ανωδομής με τις «κεφαλές» πραγματοποιείται, επίσης, με κοχλιωτές συνδέσεις. ;;Τα έμβολα (7: 3,4) τοποθετούνται στους κύριους πασσάλους (2: 1) μέσω αρθρώσεων στα δύο άκρα τους. Στο άνω άκρο συνδέονται με το Torque Head (1: 1), ενώ στο κάτω άκρο με το Bottom Torque Joint (2: 2). Οι συνδέσεις μεταξύ εμβόλου (7: 3,4) και των δύο προαναφερθέντων εξαρτημάτων πραγματοποιούνται με κοχλιωτές συνδέσεις. Ο μεγάλος αριθμός οπών στο κάτω μέρος του κύριου πασσάλου (2: 1) εξυπηρετεί την εφαρμογή του Bottom Torque Joint (2: 2) σε διαφορετικά σημεία, αναλόγως με την κλίση του εκάστοτε εδάφους. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η οριζόντια θέση της κατασκευής, χωρίς την ανάγκη αλλαγής του σταθερού μήκους του εμβόλου (7: 3,4). ;;Η εφαρμογή της ατράκτου (1: 1) στις «κύριες κεφαλές» (Torque Head (1: 2)), πραγματοποιείται μέσω κοχλιωτών συνδέσεων μεταξύ των δύο εξαρτημάτων που τις απαρτίζουν. Με τον τρόπο αυτό προσδίδεται στιβαρότητα στο σύστημα. Όσον αφορά τις «απλές κεφαλές» (Simple Head (4)), η εφαρμογή τους στην άτρακτο πραγματοποιείται μέσω κοχλιωτών συνδέσεων μεταξύ αυτών και άλλων χαλύβδινων εξαρτημάτων τύπου “U” (U support (5: 5)). ;;Κάθε κατασκευή αποτελείται από περισσότερες της μίας ατράκτου (1: 1). Η σύνδεση μεταξύ των συνεχόμενων ατράκτων μίας κατασκευής επιτυγχάνεται με τα «Shaft Connectors» (8: 2), τα οποία «αγκαλιάζουν» την άτρακτο (1: 1) και συνδέονται με κοχλίες μεταξύ τους. ;;Τα υδραυλικά έμβολα (7: 3,4) των κατασκευών ομαδοποιούνται και διαχειρίζονται από Μονάδες Ισχύος, οι οποίες διοχετεύουν το υδραυλικό έλαιο μέσω σωληνώσεων υψηλής πίεσης για την επίτευξη αυξομειώσεων στο μήκος τους. Μέσω αυτών των αυξομειώσεων, καθίσταται δυνατή η περιστροφή της κατασκευής γύρω από τον άξονα περιστροφής της και προς τις δύο διευθύνσεις (Ανατολή → Δύση, Δύση → Ανατολή). Το ηλεκτρονικό σήμα για την κίνηση των εμβόλων δίνεται από έναν κεντρικό υπολογιστή (Master Controller). Η περιστροφική κίνηση της κατασκευής γίνεται με τέτοιο τρόπο, ώστε να επιτυγχάνεται καθετότητα με την ηλιακή ακτινοβολία για μεγίστη απορρόφησή της, και άρα βέλτιστη απόδοση. ;;Για τον έλεγχο της θέσης του κάθε εμβόλου, αλλά και την ακριβή περιστροφή της ατράκτου (1 : 1) τοποθετούνται πάνω στις «κύριες κεφαλές» (Torque Head (1: 2)) κλισιόμετρα συνδεδεμένα ενσύρματα με τις Μονάδες Ισχύος. Τα κλισιόμετρα καταγράφουν την κλίση του κάθε εμβόλου (7: 3,4) την εκάστοτε στιγμή, ώστε να παρασχεθεί ή να αφαιρεθεί η κατάλληλη ποσότητα ελαίου για την επίτευξη της σωστής θέσης της κατασκευής. ;;*ανωδομή: το σύνολο ατράκτων (1,1), τεγίδων και φωτοβολτάίκών συλλεκτών της εκάστοτε κατασκευής. The superstructure* of the structure rests on piles (2: 1) of cross-section C, which are divided into main and simple ones. The difference between them is that the main piles (2: 1) have sockets for supporting the hydraulic pistons (7: 3,4), which support and rotate the entire structure. ?;At the top of the piles (2: 1 ) are connected steel components (Simple Hinge(3)/ Torque Hinge (6)), which carry a spherical sliding bearing to create articulation. ??As mentioned above, with the independent spherical sliding bearing (3: 4, 6: 7) a great independence is achieved in the movement of the arrays, even on large ground slopes in the North-South direction. ?;On top of the aforementioned parts (Simple Hinge (3)/ Torque Hinge (6)) are applied, with screw connections, the "heads" (Torque Head (1: 2)1 Simple Head (4)), which also apply to fuselage (1: 1), giving support to the superstructure. The connection of the superstructure to the "heads" is also carried out with screw connections. ;;The pistons (7: 3,4) are mounted on the main piles (2: 1) by means of joints at their two ends. At the upper end they are connected to the Torque Head (1: 1), while at the lower end to the Bottom Torque Joint (2: 2). The connections between piston (7: 3,4) and the two aforementioned parts are made with screw connections. The large number of holes in the bottom part of the main pile (2: 1) serves the application of the Bottom Torque Joint (2: 2) in different places, depending on the slope of the ground. In this way, the horizontal position of the structure is achieved, without the need to change the fixed length of the piston (7: 3,4). ;;The application of the spindle (1: 1) to the "main heads" (Torque Head (1: 2)), is carried out through screw connections between the two components that make them up. In this way robustness is given to the system. As for the "simple heads" (Simple Head (4)), their application to the fuselage is carried out through screw connections between them and other "U" type steel parts (U support (5: 5)). ;;Each structure consists of more than one spindle (1:1). The connection between the consecutive spindles of a construction is achieved with the "Shaft Connectors" (8: 2), which "hug" the spindle (1: 1) and are connected with screws to each other. ??The hydraulic pistons (7: 3,4) of the structures are grouped and managed by Power Units, which channel the hydraulic oil through high pressure pipes to achieve fluctuations in their length. Through these fluctuations, it becomes possible to rotate the structure around its axis of rotation in both directions (East → West, West → East). The electronic signal for the movement of the pistons is given by a central computer (Master Controller). The rotational movement of the structure is done in such a way as to achieve verticality with the solar radiation for maximum absorption, and therefore optimal performance. ??In order to control the position of each piston, but also the exact rotation of the spindle (1:1), inclinometers connected by wires to the Power Units are placed on the "main heads" (Torque Head (1:2)). The inclinometers record the inclination of each piston (7:3.4) at any given time, so that the proper amount of oil is supplied or removed to achieve the correct position of the structure. ;;*superstructure: the set of spindles (1,1), girders and photovoltaic collectors of each construction.

Claims

1. Horizontal uniaxial hydraulic tracker with independent spherical sliding bearing, which is characterized in that the joint points of the structure carry a spherical sliding bearing (3: 4, 6: 4), which gives independence of rotational movement to each of the points support. Each of the main joints carries a hydraulic piston (7: 3,4), and in this way independent movement of the main joints is achieved. The construction is also characterized by a number greater than one spindle and by a connection between them with a "shaft connector" (8: 2).

2. The horizontal uniaxial hydraulic tracker with independent spherical sliding bearing (3:

4, 6: 4), according to claim 1, characterized by independence of joint movement, achieved by the reciprocating movement of the piston (7: 3, 4), which results from the pressure of the hydraulic oil through high pressure piping, the which are connected to the control unit of each array.

3. The horizontal uniaxial hydraulic tracker with independent spherical sliding bearing (3:

4, 6: 4), according to claims 1 and 2, characterized by the transmission of movement in the horizontal axis of each array of photovoltaic collectors through the simple (5) and main joints (7), which constitute the main part of the movement.

4. The horizontal uniaxial hydraulic tracker with independent spherical sliding bearing (3:

4, 6: 4), according to claims 1 to 3, characterized by wear resistance due to the reduction of frictional loads obtained through the use of the independent spherical sliding bearing (3: 4, 6: 4). This is because of the material from which the spherical plain bearing is made, which is phosphor brass, and also because of its housing (cage (3: 3, 6: 5)), which is made of high-strength stainless steel.

5. The horizontal uniaxial hydraulic tracker with independent spherical sliding bearing (3:

4, 6: 4), according to claim 1, characterized by an increase in the length of the arrays of photovoltaic elements, which is achieved by connecting them with a connector - shaft connector (8: 2) which ensures the maintenance of the strength properties of the spindle, through of the behavior of the various parts as a body.

6. The horizontal uniaxial hydraulic tracker with independent spherical sliding bearing (3:

4, 6: 4), according to claims 1 to 4, characterized by independent movement which is achieved by the movement of the hydraulic piston which is connected at the bottom with the triangular base (Bottom Torque joint (2: 2)) and in upper part with the main head (Torque Head (1: 2)) and by extension the main joint (Torque Hinge (6)).