JP2019537405A

JP2019537405A - 太陽光パネル追跡システム

Info

Publication number: JP2019537405A
Application number: JP2019507864A
Authority: JP
Inventors: コヘイア，ヌーノ; ゴメス，カルラ; ピント，リカルド; ピナ，ルイス; モイタ，ヌーノ; ダシウバ，ジョルジテイシェイラ
Original assignee: ソラリスフロート，エルディーアー．
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-12-19
Also published as: EP3516309A1; CO2019002375A2; US20190170402A1; KR20190087401A; EA037100B1; MX2019002762A; US11035590B2; EP3516309B1; CN110036563B; EA201990417A1; CU20190026A7; CL2019000633A1; CN110036563A; ZA201901290B; WO2018055469A1

Abstract

本特許出願は、太陽光パネル（２）を移動制御する追跡システム（１）を開示する。本出願の目的上、太陽光パネル（２）及びその各回転軸の個々の作動を可能にする単軸太陽光追跡ソリューションが開示されている。現在開発されている追跡システム（１）は、個々の太陽光パネル（２）に適用され、ローカル制御ユニット、電動機（１０）、追跡アクチュエータ機構（５）、ブロックユニット、及び追跡支持機構（３，４，６，７，８，９）を備えている。ここで開示されているアプローチは、でこぼこな地面、水環境のように不安定な場所、又は様々な傾斜といった現地条件のために個々のパネル追跡が有利となる場所での太陽光プラントの据え付けに有用である。

Description

本特許出願は、太陽光パネル追跡システムを開示する。

米国特許出願公開公報第２０１０／０１８０８８３号は、支持構造（サブフレーム支持）に取り付けられたダブル追跡システムを開示する。当該システムは、少なくとも２つの線形アクチュエータにより少なくとも１つの太陽光パネルを移動させることができる。

欧州特許出願公開公報第２７０８８３１号は二軸追跡システムを開示する。当該二軸追跡システムは、２４時間に亘って太陽の動きをシミュレートしつつ、時間の経過に伴い方位角を調整することができる。また、当該二軸追跡システムは、季節に応じて垂直角を調整する。当該公報に開示された追跡システムは、３つの別個のステムによって構成されている。１つのステムは固定されパネルを支持する。一方、他の２つのステムは、可動シリンダであり、パネルの位置調整に用いられる。

中国実用新案出願２０４８８８６８２４号は、追跡ソリューションシステムとして、太陽光パネルを有する回転プラットフォームを開示する。ここでの回転は、２つの別個のエンジン、ギアグループ、支持ピボット、及びブロッキングピンの使用により実現される。第１エンジンは太陽の位置に従ってパネルの位置を調整し、第２エンジンはシステムの移動を停止する。

本願は、太陽光パネル追跡システムを開示する。当該太陽光パネル追跡システムは、リモート中央制御ユニットとの間で通信ネットワークを確立するローカル制御ユニットと、追跡アクチュエータ機構と、ブロックユニットと、支持構造、パネル構造、及び２つのヒンジアセンブリを備えた追跡支持機構と、を備え、前記パネル構造は、２つの下方半クランプと２つのトップ半クランプとにより前記追跡機構を固定する２つの水平ビームを備え、前記支持構造は、前記パネル構造を固定する２つの垂直ビームを備え、前記垂直ビームは前記２つのヒンジアセンブリに接続されており、各ヒンジアセンブリは、円形孔又は長穴を有するヒンジ支持部を備えている。

上記システムに係る一実施形態では、前記ローカル制御ユニットは、通信モジュールと、前記リモート中央制御ユニットによって送信された起動メッセージを受信して処理すると、前記追跡アクチュエータ機構を作動させるプロセッサユニットと、を備えている。

上記システムに係る他の実施形態では、前記追跡アクチュエータ機構は、電動機と、前記ブロックユニットに取り付けられているネジ軸と、ロックピンと、フランジベアリングと、を備え、前記電動機は、前記ロックピンと前記フランジベアリングとにより前記ネジ軸を回転させる。

上記システムに係るさらに他の実施形態では、前記電動機は、ベアリングジョイントを用いて前記ネジ軸に接続されている。

上記システムに係るさらに他の実施形態では、前記ブロックユニットは、前記ネジ軸の移動をブロックするナット機構を備え、前記ナット機構は、ベースプラットフォームに前記ブロックユニットを固定するナットロッキングキャップに取り付けられた２つの半ナット支持部を備えている。

上記システムに係るさらに他の実施形態では、各ヒンジアセンブリは、さらに、前記支持構造の一方の垂直ビームを固定する２つの半クランプを有するヒンジ部と、前記追跡アクチュエータ機構の移動限界を規定する、各半クランプに取り付けられた少なくとも２つのスイッチと、前記ヒンジアセンブリをベースプラットフォームに固定する２つの半ヒンジコネクタと、を備えている。

＜概要＞
本特許出願は、太陽光パネルを移動制御するための追跡システムを説明する。

ここで開示されているアプローチは、でこぼこな地面、水環境のように不安定な場所、又は様々な傾斜といった現地条件ゆえに個々のパネル追跡が有利となる場所で太陽光プラントを据え付けるのに役立つ。実際に、単一の太陽光パネルで太陽高度を追跡することが可能であり、隣接パネル間での完璧なアラインメントを配慮しなければならない従来の追跡ソリューションを据え付けできない場合には、個々のパネル追跡は特に関心を持たれる。

この解決方法により、そして上述の太陽光プラントの据え付けのシナリオを考慮すると、それぞれの太陽光パネルが隣接する太陽光パネルから独立して動くことにより、起伏によってパネル間に相対移動が常に生ずる僻地（激しい傾斜地又は水地等）において太陽光発電プラントを取り付けることが可能となる。

現在開発されている追跡システムは、個々の太陽光パネルに適用され、そして、ローカル制御ユニット、追跡アクチュエータ機構、ブロックユニット、及び追跡支持機構を備えている。

太陽光パネル構造動は、太陽光パネル追跡システムの外部にある中央制御ユニットによって移動が制御される。中央制御ユニットは、あるエリアにおいて登録された放射方向に従って、各太陽光パネルの追跡システムに指示してその位置を調整する。具体的に、中央制御ユニットにより送られた起動メッセージは、追跡システムのローカル制御ユニットに受信され、これに伴い、太陽光パネル構造を移動するために追跡アクチュエータ機構を作動させる。

追跡システムのローカル制御ユニットは通信モジュールに備えられ、中央制御ユニットとの間で有線／無線リンク通信を確立する。また、ローカル制御ユニットは、作動手順において中央制御ユニットに受信された起動メッセージを追跡アクチュエータ機構のために変換するプロセッサユニットを備えている。

追跡アクチュエータ機構は電動機によって構成されている。電動機は、例えば２方向モータであり、半ベアリングジョイントを用いてネジ軸に接続され、０°と６０°との間の無限範囲において太陽光パネルを位置決めする。２方向モータによって、太陽光パネルは上下方向０°と６０°との間の移動が可能となる。

ブロックユニットは、太陽光パネルを正確に位置決めする。当該ユニットは、ネジ軸の移動を停止するナット機構を備えている。ナットは、このサブアセンブリをプラットフォームに固定するナットロッキングキャップに取り付けられた２つの半ナット支持部に結合する。

追跡支持機構は、支持構造、パネル構造、及び２つのヒンジアセンブリを備えている。支持構造及びパネル構造は、強固に接続された１組のビームによって構成されている。当該１組のビームは、太陽光パネルを固定し、かつ、この解決手段に係る構造を安定させる。従って、パネルの一体性は、限定されるわけではないが、追跡機構による動き、あるいは、本解決方法に対するあらゆる外部の事象（風又は起伏）に起因する、パネル支持部及び／又は支持部と構造により受けるあらゆる動きの影響を受けない。

パネル構造は、２つの構造的な水平ビームにより構成されている。２つの構造的な水平ビームは、２つの下方半クランプ及び２つのトップ半クランプの組によって追跡機構に接続される。これらは、半ベアリングジョイントがパネル構造に接続される追跡アクチュエータ機構の回転軸になる。パネル構造はまた、支持構造における２つの構造的な垂直ビームに強固に固定され、続いて２つの垂直ビームは、各端部において、２つのヒンジアセンブリの一部である２つのヒンジ部に接続する。

ヒンジアセンブリはそれぞれ、ヒンジ部と２つの半クランプ、及び２つの半ヒンジコネクタから構成されている。ヒンジ部と２つの半クランプは支持構造の垂直ビームを固定するためのものである。２つの半ヒンジコネクタは、ヒンジ支持部を介してベースプラットフォームに接続するためのものである。ヒンジ支持部は、円形孔又は長穴によって形成されてよい。好適な実施形態では、一方のヒンジ支持部が１つの孔を有し（円形孔を有するヒンジ支持部）、他方のヒンジ支持部が長穴を有している（長穴を有するヒンジ支持部）。両ヒンジは各側のコンポーネントを接続するが、システムは、長穴を有するヒンジにより隙間を有しうる。これにより、取り付け中の位置ずれが補償され、システムの可動中に、システム全体が有限範囲で移動可能となる。そして、例えばシステムの動き又は強風などのあらゆる外部の誘因に起因する、あらゆる任意の構造的誘因を調整することが可能となる。

少なくとも２つの複数のスイッチは、各半クランプに取り付けられ、パネルの移動限界（０°及び６０°）の進行端限界（end-of-course limits）として機能する。システムが、移動中であり、２つの最端位置（０°及び６０°）の一方に到達すると、これらのスイッチは押下されてシステムが停止する。

太陽発電プラントにおいて、このシステムは、あらゆる個々の太陽光パネルに対して複製される。パネルは、据え付け可能なエリアを最適化する非画一的な構成で取り付けられうる。

構造／プラットフォームに支持された太陽光パネルに適用される一軸追跡システムの略図である。追跡システムのオペレーションの略図である。個々のコンポーネントを示す切断面における、追跡アクチュエータ機構の略図である。円形孔を有するヒンジ、及び長穴を有するヒンジの略図である。

本出願の理解容易化のために、ここで開示された技術を限定する意図はないが、実施の好適な形態を示す付属書類として図面が添付されている。

図１は、構造／プラットフォームに支持された太陽光パネルに適用される一軸追跡システムの略図であり、参照番号は以下の通り示される。
１太陽光パネル追跡システム
２太陽光パネル
３支持構造
４パネル構造
５追跡アクチュエータ機構
６下方半クランプ
７トップ半クランプ
８円形孔を有するヒンジ支持部を有するヒンジアセンブリ
９長穴を有するヒンジ支持部を有するヒンジアセンブリ
２５プラットフォーム
図２は、追跡システムのオペレーションの略図であり、参照番号は以下の通り示される。
２太陽光パネル
５追跡アクチュエータ機構
８円形孔を有するヒンジ支持部を有するヒンジアセンブリ
９長穴を有するヒンジ支持部を有するヒンジアセンブリ
図３は、個々のコンポーネントを示す切断面における、追跡アクチュエータ機構の略図であり、参照番号は以下の通り示される。
５追跡アクチュエータ機構
１０電動機
１１ネジ軸
１２ナット
１３電動機支持ベアリング
１４半ベアリングジョイント（Half bearing joint）
１５ロックピン
１６フランジベアリング
１７半ナット支持部
１８ナットロッキングキャップ（Nut locking cap）
図４は、円形孔を有するヒンジ、及び長穴を有するヒンジの略図であり、参照番号は以下の通り示される。
８円形孔を有するヒンジ支持部を有するヒンジアセンブリ
９長穴を有するヒンジ支持部を有するヒンジアセンブリ
１９ヒンジ部
２０半クランプ
２１円形孔を有するヒンジ支持部
２２半ヒンジコネクタ（Half hinge connector）
２３長穴を有するヒンジ支持部
２４スイッチ。

＜実施形態の説明＞
本出願の理解容易化のために、ここで開示された技術を限定する意図はないが、実施の好適な形態を示す付属書類として図面が添付されている。

本特許出願は、構造／プラットフォームに支持された太陽光パネル（２）に適用される一軸追跡システム（１）を開示する。この追跡システムは、以下の構成を含む。

追跡システムは、支持構造（３）を備える。支持構造（３）では、太陽光パネル（２）がパネル構造（４）により固定される。パネル構造（４）は、４つの半クランプ（２つの下方半クランプ（６）及び２つの上方半クランプ（７））によって追跡アクチュエータ機構（５）に接続（連結）される。支持構造（３）は、２つのヒンジアセンブリを用いてプラットフォーム（２５）に接続されており、各アセンブリは、一方（８）が円形孔を有し、もう一方（９）が長穴を有するという、異なるヒンジ支持部を有している。

中央制御ユニットが電動機（１０）に動作命令すると、追跡アクチュエータ機構（５）は、太陽光パネル（２）を上方又は下方へ移動させる。電動機（１０）はネジ軸（１１）に接続されており、ネジ軸（１１）はナット（１２）に取り付けられている。ナット（１２）は、作動命令がないときに、システムを位置決めし固定する。

この機構では、電動機（１０）は、電動機支持ベアリング（１３）に接続されており、半ベアリングジョイント（１４）に取り付けられて回転軸となる。ネジ軸（１１）は、ロックピン（１５）及びフランジベアリング（１６）により回転が促進される。ロックピン（１５）及びフランジベアリング（１６）は、これらの部材間での摩擦を減少させる。

ナット（１２）は２つの半ナット支持部（１７）とナットロッキングキャップ（１８）とに結合し、これにより、この機構をあらゆるプラットフォームに取り付けることが可能となる。

円形孔を有するヒンジ（８）は、ヒンジ部（１９）、２つの半クランプ（２０）、円形孔を有するヒンジ支持部（２１）、及び２つの半ヒンジコネクタ（２２）によって構成されている。

長穴を有するヒンジ（９）は、ヒンジ部（１９）、２つの半クランプ（２０）、長穴を有するヒンジ支持部（２３）、及び２つの半ヒンジコネクタ（２２）によって構成されている。

両ヒンジは、ヒンジ部（１９）及び長穴を有するヒンジ支持部（２３）によって支持構造（３）に取り付けられている。長穴を有するヒンジ支持部（２３）は、パネル（２）構造の一体性を損なうことなく構造的な移動を補償する。

少なくとも２つのスイッチ（２４）は、半クランプ（２０）に取り付けられており、システムの稼働中に進行端限界（end-of-course limits）として機能する。ヒンジ部（１９）が回転して最大下方位置（０°）又は最大トップ位置（６０°）に到達すると、ヒンジ部（１９）がスイッチを押し、それが電動機（１０）を停止するトリガーとなる。

本発明は、太陽発電プラントに適用され、好ましくは、水の移動及び風によって構造に負荷を生じさせる水環境に適用される。各々の太陽光パネルに上記個々の追跡システムを適用することにより、太陽光パネルは、プラットフォーム及び隣接する太陽光パネルから独立した動きを実現することができる。

本実施形態は、当然ながら、ここで開示された実施形態に限定されるものでは無く、当業者が、特許請求の範囲において定義された発明の一般的な概念から逸脱することなく、そこに多くの改良の余地を与えることが可能であろう。

上述した本実施形態は、互いに組み合わせることが可能であることは明らかである。以降の特許請求の範囲は、更に好適な実施形態を定義する。

Claims

リモート中央制御ユニットとの間で通信ネットワークを確立するローカル制御ユニットと、
追跡アクチュエータ機構と、
ブロックユニットと、
支持構造、パネル構造、及び２つのヒンジアセンブリを備えた追跡支持機構と、を備え、
前記パネル構造は、２つの下方半クランプと２つのトップ半クランプとを用いて前記追跡機構を固定する２つの水平ビームを備え、
前記支持構造は、前記パネル構造を固定する２つの垂直ビームを備え、前記垂直ビームは前記２つのヒンジアセンブリに接続されており、
各ヒンジアセンブリは、円形孔又は長穴を有するヒンジ支持部を備えている、太陽光パネル追跡システム。
前記ローカル制御ユニットは、
通信モジュールと、
前記リモート中央制御ユニットによって送信された起動メッセージを受信して処理すると、前記追跡アクチュエータ機構を作動させるプロセッサユニットと、を備えている、請求項１に記載の太陽光パネル追跡システム。
前記追跡アクチュエータ機構は、
電動機と、
前記ブロックユニットに取り付けられているネジ軸と、
ロックピンと、
フランジベアリングと、を備え、
前記電動機は、前記ロックピンと前記フランジベアリングとにより前記ネジ軸を回転させる、請求項１又は２に記載の太陽光パネル追跡システム。
前記電動機は、ベアリングジョイントを用いて前記ネジ軸に接続されている、請求項３に記載の太陽光パネル追跡システム。
前記ブロックユニットは、前記ネジ軸の移動をブロックするナット機構を備え、前記ナット機構は、ベースプラットフォームに前記ブロックユニットを固定するナットロッキングキャップに取り付けられた２つの半ナット支持部を備えている、請求項１から４の何れか１項に記載の太陽光パネル追跡システム。
各ヒンジアセンブリは、さらに、
前記支持構造の一方の垂直ビームを固定する２つの半クランプを有するヒンジ部と、
前記追跡アクチュエータ機構の移動限界を規定する、各半クランプに取り付けられた少なくとも２つのスイッチと、
前記ヒンジアセンブリをベースプラットフォームに固定する２つの半ヒンジコネクタと、を備えている、請求項１に記載の太陽光パネル追跡システム。