Sistema modular autónomo e interactivo de producción de energia solar.
OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención tiene por objeto un sistema modular autónomo e interactivo de producción de energia solar.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a los aparatos, instalaciones y sistemas para captar la energia solar, que constituye una energia alternativa prácticamente inagotable, limpia y no contaminante y que en muchos sectores intenta rivalizar con las energías convencionales que progresivamente se están acabando.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Existen diferentes disposiciones para captar la energia solar, entre las cuales se pueden citar varios documentos de patente, como la patente de Canadá n° CA 2139251 de MACPHEE, que consiste en un aparato para la captación de energia solar que comprende un panel solar inclinado que cierra superiormente un recinto esencialmente circular inferior y combinado con un generador. La patente japonesa n° 10-205892 de ARUMO KK consiste en un elemento solar que está constituido por una lente que concentra el calor y cuya energia es recogida en forma apropiada.
La patente alemana n° DE 19536087 de SEIFERT consiste en un panel inclinado soportado sobre una base discoidal que es giratoria respecto a un zócalo.
La patente de modelo de utilidad español n° ES 1 061 185 de SOTEL, S. L. consiste en un panel giratorio respecto un eje horizontal de un armazón provisto de ruedas y que gira sobre un eje central. La patente española n° 200000039 de Francesc SUREDA también se refiere a un sistema de captación de energía solar, que en esencia comprende en combinación un campo fotovoltaico, térmico y/o mixto de silicio que constituye un captador de energía, un seguidor azimutal y cenital para orientar perpendicularmente durante el dia el campo fotovoltaico, térmico y/o mixto de silicio con respecto a los rayos del sol correspondiente al ángulo de máximo rendimiento, un acumulador de energía para almacenarla y subministrarla durante la noche y/o en condiciones climáticas adversas, un generador de seguridad y soporte que actúa de grupo electrógeno para producir energía en picos de consumo altos y que actúa de sistema de seguridad, una conexión en paralelo a la red pública para recibir/transferir energía, y medios informáticos que proporcionan la información de las variaciones del consumo de los distintos aparatos de la instalación, de la producción de energía, y que determina automáticamente y en forma interactiva de suministro de energía a los distintos aparatos .
Las patentes anteriores presentan el inconveniente de que en zonas en que se producen vientos muy fuertes, los aparatos correspondientes son inestables y pueden ser dañados por el fuerte viento.
La citada patente n° 200000039 de Francesc SUREDA se refiere a un sistema autónomo e interactivo cuyo campo fotovoltaico sigue la trayectoria del sol, pero no minimiza la acción del viento fuerte cualquiera que sea su dirección. SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Los citados inconvenientes han sido totalmente eliminados mediante el sistema objeto de la presente invención, que comprende un bastidor oblongo que sustenta las placas del campo fotovoltaico que recibe la energía solar, un seguidor azimutal y cenital para su orientación , y medios informáticos de control.
La presente invención se caracteriza esencialmente porque la base del bastidor está apoyada giratoria sobre un eje fijado sólidamente en el terreno y está soportada por unos medios de rodadura, que son desplazables sobre el terreno realizando el giro del bastidor con respecto a dicho eje fijo, cuyos medios de rodadura durante el giro se adaptan al terreno por medios de basculación asociados al eje fijo que permiten el balanceo del bastidor, cuya base está acoplada a dicho eje fijo en posición descentrada y los medios de rodadura están montados en la base en posición descentrada y opuesta a la del eje fijo, cuya disposición permite que el bastidor se oriente respecto al viento a modo de veleta en el que el eje fijo constituye el eje de la veleta y los medios de rodadura orientan el bastidor ofreciendo la minima resistencia al viento.
Según la invención, el eje fijo es un eje robusto saliente superiormente de un bloque de hormigón.
Según la presente invención, el bastidor consiste en una pluralidad de módulos acoplados entre si en sucesión, que están provistos de las correspondientes placas fotovoltaicas, que constituyen el campo fotovoltaico, y que permiten acoplar cualquier número igual y/o distinto de módulos en cada extremo del bastidor.
Según la invención, la base del bastidor está provista de medios de ajuste para modificar la posición descentrada de la propia base y/o de los medios de rodadura respecto del eje fijo. Según una primera forma de realización preferida de la presente invención, el bastidor está constituido por una serie de marcos yuxtapuestos en posición espaciada que están unidos entre si mediante una serie de barras longitudinales, que inferiormente constituyen la base del bastidor y superiormente constituyen apoyos de respectivos orificios de paso de un eje longitudinal sobre el que se apoya y oscila cenitalmente el campo fotovoltaico que está constituido por la pluralidad de módulos que están constituidos por pares sucesivos de armaduras aplanadas unidas por travesanos y que soportan la serie de placas respectivas que en conjunto constituyen el campo fotovoltaico.
Según la invención, la serie de marcos presentan una configuración en triángulo isósceles con un vértice situado superiormente y con los lados mayores
iguales contiguos a dicho vértice, mientras que el lado menor constituye un travesano de la base del bastidor, estando unidos longitudinalmente los tres vértices de cada marco por las barras respectivas, de las cuales las dos barras inferiores que unen los vértices del lado menor de la sucesión de marcos forman la base del bastidor en combinación con la sucesión de travesanos constituidos por los lados menores, y la barra superior se une a la sucesión de vértices superiores de los marcos, los cuales en correspondencia con dichos vértices presentan unas pletinas provistas de orificios de paso que soportan el eje de giro longitudinal esencialmente horizontal de la pluralidad de módulos acoplados entre si en sucesión que soportan la serie de placas respectivas que en conjunto constituyen el campo fotovoltaico, y porque la sucesión de módulos que soportan las placas constitutivas del campo fotovoltaico, comprenden una estructura que está constituida por una sucesión de armaduras aplanadas de configuración triangular alargada e invertida que están unidas entre si por una serie de travesanos, en las que la sucesión de vértices con orificios que están posicionados inferiormente y centrados, constituyen el eje de giro de la sucesión de armaduras aplanadas que constituyen el campo fotovoltaico, cuya disposición proporciona las orientaciones óptimas azimutal y cenital del campo fotovoltaico con respecto al viento al cual el bastidor ofrece resistencia prácticamente nula. Según esta primera realización, el eje fijo fijado al terreno presenta una configuración
cilindrica y/o cónica que en el extremo superior libre presenta la disposición de giro y de apoyo del bastidor.
Los medios de basculación consisten en un coliso en el que está ensartado el eje fijo al terreno, cuyo coliso está previsto en una posición del eje fijo separada del terreno (T) y permite la oscilación del bastidor durante su giro azimutal, según la dirección del eje mayor del coliso. El sistema de la invención está provisto de medios de accionamiento correspondientes para hacer oscilar el campo fotovoltaico, para su orientación cenital respecto al sol y al viento y de los medios de desplazamiento mediante los medios de rodadura para su orientación azimutal respecto al viento.
Según una segunda forma de realización preferida de la invención, el bastidor consiste en un receptáculo prismático alargado y abierto inferiormente, de sección triangular y cuya cara mayor está inclinada y es fija, y está constituida por el campo fotovoltaico, cuya base del bastidor es rectangular y está constituida por dos largueros laterales y dos travesanos extremos.
Asimismo, el bastidor comprende el campo fotovoltaico inclinado en posición fija, en el que la base del bastidor comprende los dos largueros laterales y los dos travesanos extremos, a partir de los cuales presenta perfiles y pletinas que fijan las paredes vertical longitudinal y las dos extremas con un borde inclinado en correspondencia con el campo fotovoltaico, y permite el montaje de la sucesión de
módulos provistos de las placas constitutivas del campo fotovoltaico, cuya base presenta medios de apoyo y acoplamiento para el giro azimutal del bastidor respecto al eje fijo en posición descentrada, y presenta medios para el montaje de los medios de rodadura posicionados descentrados y en posición opuesta al citado eje fijo, efectuando el apoyo del bastidor en relación con el eje fijo de configuración cilindrica y/o cónica, mediante las citadas pequeñas ruedas posicionadas transversalmente al bastidor y diametralmente opuestas a ambos lados del eje fijo y apoyadas sobre el bloque, cuyas pequeñas ruedas permiten adaptar los medios de rodadura al terreno produciendo el balanceo del bastidor durante su giro.
Estas y otras características se desprenderán mejor de la descripción detallada que sigue, para facilitar la cual se acompaña de cuatro láminas de dibujos en las que se ha representado un caso práctico de realización que se cita solamente a titulo de ejemplo no limitativo del alcance de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En dichos dibujos: La figura 1 es una vista en planta esquemática de la base del bastidor del sistema modular de la invención.
La figura 2 es una vista en alzado lateral extremo de la primera forma de realización preferida de la invención.
La figura 3 es una vista en perspectiva posterior de la figura 2.
La figura 4 es una vista en perspectiva ligeramente superior de la armazón de un módulo del panel fotovoltaico de la primera realización y las placas fotovoltaicas debidamente posicionadas pero separadas de la armazón.
La figura 5 es una vista en perspectiva frontal del aparato resultante constitutivo de la primera realización del sistema de la invención.
La figura 6 es una vista en alzado extremo de la primera realización similar a la figura 2, pero con el campo fotovoltaico posicionado horizontalmente.
La figura 7 es una vista en perspectiva ligeramente superior de la primera realización.
La figura 8 es una vista en perspectiva posterior de uno de los módulos del sistema que comprende únicamente la disposición de apoyo respecto al eje fijo y presenta un solo panel en posición inclinada.
La figura 9 es una vista en perspectiva ligeramente superior que ilustra el coliso que constituye los medios de basculación de la primera realización. La figura 9A es una vista que representa esquemáticamente en planta la disposición del coliso con el eje fijo ensartado, que se ilustra en la figura 9.
La figura 10 es una vista en perspectiva y fragmentada del eje fijo con las disposiciones del coliso intermedio y el apoyo superior y el bastidor.
La figura 11 es una vista en perspectiva extrema del aparato resultante constitutivo de la segunda realización preferida del sistema de la invención.
La figura 12 es una vista esencialmente frontal de la figura 11.
Las figuras 13a y 13b son sendas vistas interiores extremas del aparato constitutivo de la segunda realización de las figuras 11 y 12, que ilustran, en esencia, los medios de apoyo y acoplamiento para el giro azimutal de la base del bastidor con respecto al eje fijo de hormigón y los medios de rodadura, respectivamente, estando ambos en posición descentrada.
La figura 14 ilustra un detalle del apoyo oscilante de la base del bastidor respecto al bloque de hormigón del propio eje fijo, mediante pequeñas ruedas .
La figura 15 es una vista en perspectiva y fragmentada de los medios de basculación para el balanceo de la figura 14.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN
De conformidad con los dibujos, el sistema modular autónomo e interactivo de producción de energía solar de la presente invención comprende un bastidor oblongo -1-, -1'-, que soporta las placas
-2- del campo fotovoltaico -C- que recibe la energía solar, en el que la base -3- del bastidor -1-, -1'- está apoyada giratoria sobre un eje -7-, -4- fijado sólidamente en el terreno -T- y asociada a dicho eje por medios de acoplamiento -5-, y está soportada por
unos medios de rodadura -6- desplazables sobre el terreno -T- que permiten el giro -Ga- del bastidor -1- con respecto a dicho eje fijo -7-, -4-, cuyo giro -Ga- permite la orientación azimutal adecuada del campo fotovoltaico -C-, y los medios de acoplamiento -5- y los medios de rodadura -6- están montados en la citada base -3- o en el propio bastidor en posición descentrada y opuesta a la del eje fijo -7-, -4-, cuya disposición permite que el bastidor -1-, -1'- se pueda orientar respecto al viento a modo de veleta, cuyo eje de la veleta lo constituye el citado eje fijo -7-, -4- y los medios de rodadura -6- permiten el desplazamiento giratorio azimutal -Ga- del bastidor -1-, -1'- sobre el terreno -T-, de manera que el bastidor ofrece la minima resistencia al viento.
Durante el giro del bastidor -1-, -1'- los medios de rodadura se adaptan al terreno -T- normalmente irregular, gracias a un balanceo -B- del bastidor proporcionado por unos medios de basculación -23a-, -23b- asociados al eje fijo -7-, -4-, que se describirán más adelante.
Según la invención, el eje fijo -7-, -4- es un eje robusto, preferentemente de hormigón -7- saliente superiormente de un bloque de hormigón -8- anclado en el terreno -T-.
El bastidor -1-, -I1- de la invención consiste en una pluralidad de módulos -9- acoplados entre si en sucesión, que están provistos de las correspondientes placas fotovoltaicas -2-, y que permiten acoplar cualquier número apropiado de
módulos -9- en cada extremo del bastidor -1- en igual o distinto número.
La invención comprende un generador -no ilustrado- que recibe la energía producida y que activa los medios accionadores en general y que realizan, entre otros, los giros azimutal y cenital del bastidor y del campo fotovoltaico.
En la primera forma de realización ilustrada en las figuras 2 a 10, el bastidor -1- soporta el campo fotovoltaico -C- que es oscilante cenitalmente según un eje -10- de giro longitudinal esencialmente horizontal, cuyo bastidor -1- comprende una sucesión de marcos -11- en forma de triángulo isósceles (ver especialmente las figuras 2, 6, 7 y 8) con el vértice -12- situado superiormente y con los lados mayores -Li-, -L2- iguales contiguos a dicho vértice -12-. La sucesión de marcos -11- están yuxtapuestos en posición espaciada y están unidos por una serie de barras longitudinales. El lado menor -L3- constituye un travesano de la base -3- del bastidor -1-, los tres vértices superior -12- e inferiores -12a- y -12b- de cada marco -11- están unidos longitudinalmente por respectivas barras -13- superior y -13a- y -13b- inferiores, de las cuales las dos barras inferiores -13a- y -13b- que unen los vértices -12a- y -12b- del lado menor -La- de la sucesión de marcos -11- forman la base -3- del bastidor -1- en combinación con la sucesión de travesanos constituidos por los lados menores -L3-. El bastidor -1- como se ilustra principalmente en las figuras 6, 7 y 8, en cada vértice superior
-12- está provisto de una pletina -18- que presenta un orificio de paso -10A- respectivo, cuya sucesión de orificios -10A- soportan el eje de giro -10- longitudinal de soporte de los módulos -9- que incorporan las placas -2- y constituyen el campo fotovoltaico -C-. El eje de giro -10- está situado sobre la barra superior -13-, la cual une la sucesión de vértices superiores -12- de los marcos -11- de la pluralidad de módulos -9- acoplados entre si en sucesión.
Los módulos -9-, acoplados en sucesión, están constituidos por una estructura, ilustrada en la figura 4 y esquemáticamente en las figuras 2 a 8, la cual está constituida por una sucesión de armaduras -16- aplanadas de configuración triangular alargada e invertida que están unidas entre si por una serie de travesanos -17-, cuyas armaduras aplanadas -16- en correspondencia con el vértice -16a- del triángulo invertido presentan una placa -18- saliente que presenta el orificio -10A- de paso para el soporte del eje de giro -10-, de modo que la sucesión de orificios -10A- previstos en los vértices -16a- posicionados inferiormente y centrados, constituyen el eje de giro -10- de la sucesión de armaduras aplanadas -16- que constituyen el campo fotovoltaico -C-. Dicha disposición permite el giro -Gc- cenital para conseguir la orientación óptima cenital, esencialmente horizontal según las figuras 6 y 7, del campo fotovoltaico -C- con respecto al viento, lo cual se realiza mediante la articulación -24- cuyos brazos son accionados por los medios accionadores -no
ilustrados-. Además, la disposición del eje fijo -7- y los medios de rodadura -6- proporciona la orientación azimutal, a modo de veleta con respecto al viento como se ha descrito previamente, cuya combinación de ambas orientaciones azimutal y cenital, consiguen una resistencia al viento prácticamente nula.
Asimismo, el eje fijo -7- robusto, preferentemente de hormigón fijado al terreno -T- presenta una configuración cilindrica (ver figuras 6, 7, 8, 9, 9A y 10) o cónica (ver figuras 2 y 3) , que en el extremo superior libre presenta la disposición -18'- de giro y acoplamiento del bastidor -1-.
Análogamente, como se ha descrito el bastidor -1- está provisto de los medios de accionamiento convencionales -no ilustrados- para hacer oscilar el campo fotovoltaico -C- mediante el eje de giro -10-, para su correcta orientación cenital respecto al sol y al viento, mediante la articulación -24-, y desplazar el bastidor a modo de veleta, para su correcta orientación azimutal respecto al eje fijo -7-.
Cabe señalar que el bastidor -1- constituido por la sucesión de marcos -11-, permite el paso libre del viento, con lo cual la resistencia que ofrece corresponde prácticamente al conjunto de la superficie del campo fotovoltaico -C-.
Los medios de basculación -23a- consisten en un coliso -25- en el que está ensartado el eje fijo -7- (ver figuras 9, 9A y 10 especialmente) , el coliso -25- está previsto en los medios de acoplamiento -5-
de la base -3- del bastidor -1-, en una posición del eje fijo -7- separada del terreno -T-, permitiendo la oscilación o balanceo -B- (ver figuras 9 y 9A) del bastidor -1- durante el giro -Ga-, según la dirección -D- del eje mayor del coliso.
Como se ilustra con detalle en la figura 9, los citados medios de basculación -23a- consisten en sendas pletinas de hierro -26- laterales al coliso -25- provistas interiormente de respectivas pastillas de nylon -27-, que dan solución de continuidad entre el eje -7- y la pletinas -26-, cuyas pletinas laterales fijan la trayectoria del eje -7- en la oscilación del bastidor -1-, puesto que no hay holgura. El bastidor -1- puede incorporar, si interesa, puntales -14- y tornapuntas -15- de refuerzo.
Por su parte, en la segunda forma de realización ilustrada en las figuras 11, 12, 13a, 13b, 14 y 15, el bastidor -1'- comprende un campo fotovoltaico -C- inclinado en posición fija, en el que la base -3- del bastidor -1'- presenta una configuración esencialmente rectangular (ver figuras 11 a 14) que está constituida por dos largueros laterales -19- y dos travesanos extremos -20-, a partir de los cuales presenta perfiles y pletinas -21- que fijan las paredes vertical longitudinal -22a- y las dos paredes extremas -22b- con un borde inclinado en correspondencia con la pared mayor inclinada y fija que constituye el campo fotovoltaico -C-, presentando una configuración paralelepipédica de sección triangular. Sobre los bordes de las paredes se montan
la sucesión de módulos -9- provistos de las placas -2- constitutivas del citado campo fotovoltaico -C-, cuya base -3- presenta medios de apoyo y acoplamiento -5- para el giro azimutal -Ga- del bastidor -I1- respecto al eje fijo -4- y diametraímente a ambos lados del mismo, y presenta medios para el montaje de los medios de rodadura -6-. Los medios de apoyo y acoplamiento -5- y los medios de rodadura -6- están posicionados descentrados y en posición opuesta al citado eje fijo -4-. Además, el apoyo del bastidor -I1- sobre el eje fijo -4- se realiza mediante unas pequeñas ruedas -23b- que constituyen los medios de basculación, ver figuras 14 y 15, y que están posicionadas transversalmente al bastidor -1'- en correspondencia con el eje fijo -4- y que se apoyan directamente en el bloque de hormigón -8- del que sobresale el citado eje fijo -4-, cuyo apoyo con las citadas pequeñas ruedas -23- transversales al bastidor, permite el citado balanceo -B- del bastidor -I1- durante el giro azimutal -Ga- del mismo mediante los medios de rodadura -6-.
En el eje fijo -4- ó -7- está montado un colector eléctrico -28- que está provisto de escobillas para captar la energía solar, el cual presenta una toma de tierra, dos entradas y dos salidas, y una toma para datos informáticos, de modo que informáticamente se puede actuar sobre el sistema a conveniencia por el técnico correspondiente.
La energía captada por el sistema lo hace autónomo y los medios informáticos lo hacen interactivo, con lo cual se pueden accionar, como se
ha indicado, los medios convenientes para efectuar el giro azimutal del conjunto respecto al eje fijo, al objeto de orientarse a modo de veleta en ambas formas de realización, y para efectuar el giro cenital del campo fotovoltaico respecto a su eje de giro intermedio e inferior para conseguir la orientación óptima respecto al viento, en la primera forma de realización.
Por su parte, la base -3- del bastidor -I1- está provista de medios de ajuste -no ilustrados- que permiten modificar las posiciones descentradas de los medios de apoyo/acoplamiento -5- del bastidor (que soportan las pequeñas ruedas -23a-) y/o de los medios de rodadura -6- respecto al citado eje fijo -7-, -4-, cuyos medios de ajuste pueden desplazar los citados medios -5- y/o -6- a lo largo de la base -3- del bastidor -1-, -1'- para ajustar el descentrado de unos medios u otros, o de ambos.
Por supuesto, la invención prevé que en ambas formas de realización se pueden acoplar el número de módulos que se desee a uno u otro extremo del bastidor, cuyo número puede ser cualquiera conveniente igual o distinto, como se ilustra en la figura 8 que muestra unos módulos que incorporan el eje fijo -7-, mientras en la figura 7 se ilustran los otros módulos que incorporan los medios de rodadura -6-.