WO2008084121A1

WO2008084121A1 - Seguidor solar bidireccional

Info

Publication number: WO2008084121A1
Application number: PCT/ES2007/000761
Authority: WO
Inventors: Carlos María CARRASCO MARTÍNEZ
Original assignee: Hispanotracker, S.L.
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-07-17
Also published as: MA31114B1; EP2098806A1; MX2009006999A; US20100095955A1; AU2007343224A1; CA2673989A1; CN101680686A

Abstract

Es del tipo de los formados por una estructura (3) de soporte de una plataforma (1) portadora de las placas solares (2) variando su orientación tanto en azimut como en elevación para hacer un seguimiento del sol. Se consigue realizar este movimiento a través de dos actuadores (4) conectados respectivamente a sendos puntos fijos (P1°, P2°) del suelo y otros tantos vértices (Pl, P2) de la plataforma (1), haciendo que ésta pueda rotar alrededor de un punto central 'O' de apoyo de la misma. Las distancias (Dl, D2) entre los puntos que unen los actuadores (4) guardan una relación biunívoca con los ángulos (β, α) de giro de la plataforma (1) alrededor de sendos ejes perpendiculares: un eje oblicuo (O-Cl) fijo y otro eje (0-Az) que varía angularmente su inclinación respecto del primero. Figura 2.

Description

SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención, según lo expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un seguidor solar bidireccional , el cual aporta notables características relevantes y ventajas técnicas frente a los que existen actualmente para producción de energía eléctrica mediante placas solares .

El principal objeto de la invención es ofrecer una estructura de soporte de una plataforma portadora de las placas solares, de manera que esta plataforma se vaya orientando hacia el sol según una nueva forma de movimiento, con un funcionamiento suave y sencillo pero eficaz . En el ámbito actual de aprovechamiento de energías renovables, existe un gran aumento a escala mundial de instalaciones de energía solar mediante placas fotovoltáicas (placas solares) que la transforman en energía eléctrica. La instalación de estas placas se viene haciendo normalmente en estructuras fijas orientadas al sur, con un grado de inclinación sobre el horizonte, en función de la latitud del lugar.

La producción de energía eléctrica de una placa está en función de las características propias de la misma y de la radiación recibida del sol, y ésta es igual a la radiación solar de ese momento, multiplicada por el coseno formado por la perpendicular a la superficie de la placa con la dirección de los rayos solares, siendo la dirección de éstos variable según la hora y día del año, y la latitud del lugar.

En las instalaciones de placas solares en estructuras fijas a tierra, el aprovechamiento de la radiación solar no es el máximo que se podría obtener, pues la dirección de la perpendicular a la placa en pocos momentos coincide con IA de los rayos solares . Para optimizar el máximo rendimiento energético de las placas, se hace necesario el montaje de las mismas en estructuras móviles que constantemente las posicionan perpendicularmente al sol .

Estas estructuras móviles se conocen con el nombre de seguidores solares.

Es también objeto de la invención, dotar al seguidor solar de la invención de un dispositivo para la prevención de daños ocasionados por el viento y evitar con ello que se origen desperfectos o daños en el seguidor solar.

También es objeto de la invención dotar al seguidor solar de un dispositivo que permite regular la presión en los actuadores hidráulicos y conseguir con ello modificar periódicamente la posición de la plataforma y por lo tanto de las placas solares, para obtener permanentemente una orientación perpendicular de dichas placas solares respecto de los rayos solares, permitiendo obtener una máxima potencia solar en cada momento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Dentro de los tipos de seguidores solares actuales, existen principalmente dos modelos conocidos como "monodireccionales" y "bidireccionales" .

Los seguidores solares monodireccionales se caracterizan por tener un ángulo fijo de elevación sobre el horizonte, y variar al cabo de las horas del día el ángulo azimutal para el seguimiento del sol , mientras que los seguidores solares bidireccionales varían, durante el recorrido del sol diario, tanto el ángulo azimutal como el de elevación, posicionando continuamente la placa solar o fotovoltáica en una dirección perpendicular a los rayos solares, consiguiendo de esta forma unos rendimientos netos anuales de alrededor de un 20-30% más que las instalaciones fijas (función de la latitud del lugar y las horas del sol anuales en el mismo) . Para el movimiento de estos seguidores solares bidireccionales, existen en el mercado diversos tipos, siendo el más utilizado el que tiene un giro alrededor de un eje vertical para orientación azimutal, y otro giro alrededor de un eje horizontal para la orientación de elevación.

El movimiento de estos giros se efectúa normalmente : - el azimutal, por hacer giros de unos 180° mediante corona y piñón, o sinfín, moviendo estos últimos por accionamiento eléctrico o hidráulico. - el de elevación, por husillo o actuador hidráulico o bien, también por corona con piñón o sinfín.

Por otro lado, para prevenir los efectos de viento fuertes o incluso huracanados en los seguidores solares, se hace necesario colocar anemómetros, de forma que cuando el viento supera una velocidad de seguridad se pone en marcha una acción de emergencia en el sistema de movimiento del seguidor, que actúa sobre el mismo de forma que la plataforma soporte de las placas solares quede en posición horizontal, pues cerca del suelo la dirección del viento es sensiblemente también horizontal y de esta forma la resistencia al viento es la menor posible, evitando así posibles daños o la rotura de determinadas partes o elementos de la instalación.

Aunque los sistemas referidos y basados en el concepto anteriormente comentado, resultan eficaces funcionalmente, sin embargo presentan una serie de inconvenientes que pueden resumirse en los siguientes : No es posible realizar cálculos aerodinámicos exactos, ya que las formas del seguidor no se parecen en nada a perfiles normalizados, así como que los datos que se obtuviesen de un ensayo en túnel aerodinámico diferirían de las condiciones en campo, donde es imposible simular las turbulencias de la orografía de cada campo concreto. En todo caso, los cálculos son siempre orientativos y obligan a reducir la velocidad de emergencia, con el consiguiente perjuicio energético. - En aquellos casos en que la dirección del viento sea paralela a las placas solares, el sistema se pondrá en horizontal aunque ello no sea necesario, reduciendo el rendimiento energético.

- Incluso en el caso de instalar un anemómetro por seguidor solar, existe el riesgo de torbellinos verticales producidos por diferencias térmicas que, de atacar a la superficie del seguidor en uno de sus extremos, puede no ser detectado por el anemómetro, lo que produciría un par o torsión grande por carga simétrica que daría lugar a serios desperfectos en el seguidor solar.

Asimismo, hay que tener en cuenta que los seguidores solares ante los efectos de los vientos fuertes, racheados e incluso huracanados, aún en el caso de que por prevención del sistema solar a partir de una velocidad determinada y considerada como de emergencia, posicione las placas solares en horizontal, se producen unas fuerzas de pico elevadas en los puntos de unión entre las partes móvil y fija. Además, en el caso de vientos turbulentos y racheados se puede producir el denominado efecto "Flutter" o flameo, existiendo incluso una velocidad del viento a partir de la cual el sistema entra en resonancia, con el correspondiente colapso en estructura.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En líneas generales, el seguidor solar bidireccional que la invención propone, consigue la orientación de la plataforma portadora de las placas solares al quedar dispuesta en una estructura de soporte, de forma que pueda rotar y se oriente con movimientos combinados de giro alrededor de dos ejes: uno de ellos oblicuo y fijo a tierra formando un ángulo determinado con el eje de coordenadas OY paralelo a la superficie del terreno y que apunta a la dirección sur; y el otro eje perpendicular al anterior, contenido en el plano de la plataforma y que varía angularmente su inclinación al hacerlo ésta alrededor del eje oblicuo fijo.

Este movimiento se realiza con dos actuadores conectados respectivamente a sendos puntos fijos del suelo y otros tantos vértices de la plataforma, haciendo que ésta pueda rotar alrededor de un punto central de apoyo de la misma en la estructura de soporte y desde una posición inicial a otra final, teniendo dos grados de libertar al estar determinada la posición final de dichos dos vértices de la plataforma con los dos ángulos de giro de la misma. Esto determina que la distancia de los aludidos vértices a los respectivos puntos fijos del suelo, guarden una relación biunívoca con los ángulos de giro de la plataforma alrededor de ambos ejes perpendiculares, lo que determina que para cada par de ángulos solo exista un par de dichas distancias y viceversa. Las distancias se calculan para un valor determinado de los ángulos descritos dependiendo de las coordenadas de lugar, época - S -

del año y momento del día, efectuándose el ajuste con los actuadores .

Dichos actuadores, gracias a los cuales se consigue adecuar las distancias correctas entre los respectivos puntos que unen, pueden ser cilindros hidráulicos, husillos, o cualquier otro elemento mecánico adecuado, siendo preferentemente sistemas hidráulicos.

También es posible la orientación de la plataforma mediante dispositivos de seguimiento con realimentación de punto luminoso, ya que con incrementos de signo opuesto de las distancias entre los puntos considerados, se consigue variar el ángulo alrededor del eje fijo (con una variación muy pequeñas del ángulo girado alrededor del eje angulable perpendicular al anterior) y con incrementos iguales del mismo signo para variación angular de la plataforma alrededor del eje angulable perpendicular al anterior y que se realiza con mucha menor variación del otro ángulo (para pequeños movimientos) . Según esto, en pocos movimientos alternativos reiterados se consigue centrar la plataforma al punto luminoso .

Una forma de conseguir el anclaje de la plataforma portadora de las placas solares a la estructura fija al suelo, para obtener movimientos suaves alrededor de los aludidos dos ejes y funcionando como una rótula, se basa en utilizar un bastidor de largueros y travesanos que puede girar alrededor de un eje transversal que pasa longitudinalmente por el travesano correspondiente a un soporte en "T" que se encuentra anclado a dos puntales emergentes de la estructura de fijación al suelo, para que la plataforma quede a cierta altura y pueda bascular y girar para realizar el seguimiento solar, como se ha dicho anteriormente . El soporte en "T" se sujeta rotativamente mediante un eje pasante longitudinal a su alma o tramo vertical de esta forma en "T". Los extremos del eje, o respectivos semiejes, se anclan en los extremos de los puntales fijos. Esta disposición permite que la plataforma pueda girar alrededor de este último eje mediante los actuadores, y también que una vez alcanzada esta posición angular, o simultáneamente a ella, pueda girar la plataforma alrededor del primer eje, sin más que acortar o alargar la amplitud de los actuadores en magnitud y sentido adecuados, realizados por control automático, electrónico o mecánico.

El seguidor solar se complementa además con un dispositivo conectado al sistema hidráulico de los actuadores, dispositivo que está basado en uno o más presostatos instalados de forma adecuada, los cuales en virtud de la relación concreta que existe entre la presión y el esfuerzo, proporcionan una señal que indicará el momento exacto en que la plataforma del seguidor solar se tiene que situar horizontalmente, para que ofrezca una mínima resistencia al viento y se evite con ello posibles daños o roturas de la instalación, que pudieran producirse por los efectos del viento fuerte y/o huracanado . El presostato o presostatos irán conectados al sistema hidráulico correspondiente con el fin de detectar el aumento de presión y actuar en consecuencia, enviando una señal u orden a los actuadores que producen el movimiento de la plataforma para que se actúe y se disponga la plataforma del seguidor solar en posición horizontal .

Mediante dicho dispositivo se consigue que ante eventualidades como las referidas con anterioridad, el sistema se ponga en posición horizontal cuando se llega a una fuerza real establecida como la de seguridad, de acuerdo con el cálculo correspondiente de la estructura, y no de una forma estimada como sería en el caso de utilizar anemómetros para la misma finalidad.

Asimismo, en base a dicho dispositivo el sistema

(plataforma del seguidor solar) mantendrá su posición de seguimiento al sol, aún en caso de velocidades altas del viento cuando éste sople en direcciones paralelas a las placas solares, con el consiguiente aumento de rendimiento energético.

Igualmente, en base al dispositivo se generará una señal de emergencia que preservará la seguridad del seguidor solar, aún en caso de torbellinos verticales y en cuanto éstos afecten a una superficie parcial .

En base a dicho dispositivo se consigue una serie de ventajas entre las que pueden destacarse las siguientes:

I^a Ahorro económico, ya que el coste de un presostato es inferior al de un anemómetro . 2^a.- Mayor vida útil del sistema, al no existir partes móviles que giran constantemente siempre que exista viento.

3^a.- Mayor fiabilidad.

También se ha previsto un dispositivo para regular la presión de trabajo del sistema hidráulico propiamente dicho, en base al cual se establece el movimiento de la plataforma al seguidor solar.

Concretamente, el dispositivo regulador tiene por finalidad que la plataforma con las placas solares o fotovoltáicas, adquiera en cada momento la orientación apropiada para que los rayos del sol incidan perpendicularmente sobre dichas placas solares y obtener con ello el máximo aprovechamiento de la energía solar, en definitiva el máximo rendimiento del seguidor solar en cuestión.

Concretamente, el dispositivo regulador está previsto para regular la presión de trabajo del sistema hidráulico que efectúa el movimiento de la plataforma del seguidor solar, regulación que se realizará en todos aquellos casos en los que por diversas causas o circunstancias se produzca un incremento repentino de la presión hidráulica del sistema, produciéndose una descarga momentánea de dicha sobrepresión en base al propio dispositivo regulador.

En tal sentido, ese dispositivo regulación está constituido mediante una pareja de depósitos oleoneumáticos de expansión, constitutivos de sendos amortiguadores oleoneumáticos conectados a la propia instalación del sistema hidráulico, en paralelo con las líneas de fluido hidráulico. Dichos depósitos amortiguadores oeloneumáticos incluyen una membrana interior como elemento regulador de la presión, en base a la cual se consigue, cuando exista una sobrepresión en el sistema, llevar a cabo una descarga de fluido a través de un orificio calibrado previsto en el propio amortiguador o depósito en el que se establecen dos cámaras, una de gas y otra de, por ejemplo, aceites, de manera que a través de ese orificio calibrado se evacúa el aceite que se origine en la sobrepresión producida por el sistema hdiráulico.

En base al dispositivo regulador que se está describiendo, se consigue una reducción sensible de las fuerzas que se ejercen sobre la estructura fija del seguidor solar, por ejemplo, en el caso de fuertes vientos o en el caso de parada del movimiento de la estructura móvil con las placas solares, ya que la parada no es instantánea, habiéndose igualmente reducido los fenómenos de flameo y resonancia que se pueden y suelen producirse por efecto del viento.

Finalmente, decir que en las líneas de fluido a las que están conectados los amortiguadores oleoneumáticos del dispositivo regulador, se incluyen sendas válvulas anti-retorno pilotadas que comandan la entrada del fluido al correspondiente cilindro hidráulico de actuación del sistema hidráulico correspondiente. Mediante dicho dispositivo regulador, las ventajas obtenidas son numerosas, pudiendo citar como más importantes las siguientes :

1.- Reducción sensible de las fuerzas sobre la estructura fija del seguidor, tanto en el caso de parada de movimiento de la estructura móvil o plataforma con las placas solares, como en el caso de una ráfaga de viento que permite una pequeña deformación hasta que pase éste, ya que en el caso de parada de movimiento de la estructura la parada propiamente dicha no es instantánea. 2.- Reducción prácticamente total de los fenómenos de flameo y resonancia por efecto del viento del sistema, al disipar la energía cinética que adquiere en forma de calor el aceite hidráulico, evitando esfuerzos innecesarios de la estructura, como el peligro de entrar en resonancia que destruiría la instalación o seguidor solar propiamente dicho.

3. - Al estar el amortiguador oleoneumático en movimiento, la velocidad crítica de "Flutter" o flameo aumenta sensiblemente. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para facilitar la comprensión de las características de la invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se acompañan unas hojas de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra un esquema del sistema de movimiento del seguidor solar bidireccional , objeto de la invención.

Figura 2. - Muestra una vista similar a la de la figura 1, incluyendo los cilindros constitutivos de los actuadores para variar las distancias de dos de los vértices de la plataforma a los respectivos puntos fijos del suelo.

Figura 3. - Muestra una vista en perspectiva del seguidor solar bidireccional de la invención, según un ejemplo de realización práctica.

Figura 4,- Muestra una vista en alzado del conjunto representado en la figura 3.

Figura 5.- Muestra una vista parcial y en perspectiva de la conexión de la plataforma portadora de las placas solares a la correspondiente estructura de soporte fijada al suelo. Figura 6.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de un bastidor sobre el que se situará la plataforma con las placas solares, apoyado ese bastidor sobre una estructura fija de soporte de forma que pueda girar con dos grados de libertad, estando el bastidor en posición prácticamente horizontal (cuando el sol está arriba) .

Figura 7.- Muestra una vista como la de la figura 6, en una posición girada del bastidor, alrededor del travesano del soporte en "T" de anclaje a los puntales de la estructura fija.

Figura 8.- Muestra una vista como la de la figura 6, en posición girada alrededor del alma o travesano vertical del soporte en "T" . Figura 9.- Muestra una vista como la de la figura 8, una vez que el bastidor ha girado, primero sobre un eje y después sobre el otro eje perpendicular.

Figura 10.- Muestra una vista esquemática correspondiente al dispositivo que incorpora el seguidor solar de la invención, para la prevención de daños ocasionados por el viento.

Figura 11. - Muestra el esquema correspondiente al dispositivo regulador de la presión en el sistema hidráulico del movimiento del seguidor solar objeto de la invención.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN Haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras, y en especial con relación a las figuras 3 a 5, se puede ver una plataforma 1 portadora de las placas solares 2, conectada a una estructura de soporte 3 fija al suelo.

En la figura 1 se muestra esquemáticamente la plataforma 1 definida por cuatro vértices de la misma, o cuatro puntos fijos de ella en el entorno del punto "O" en el que puede rotar tal plataforma 1, estando dicho punto "O" ubicado a una altura "h" del suelo.

Los ejes X, Y, Z son los ejes de coordenadas locales, siendo: - OX, el eje paralelo a la superficie del terreno que apunta a la dirección del ocaso desde el origen 0 de coordenadas, siendo éste el punto elevado del terreno como cúspide de una estructura rígida de soporte donde apoya, rota y se orienta la plataforma 1. - OY, el eje paralelo a la superficie del terreno que apunta a la dirección sur.

OZ, el eje perpendicular a la superficie del terreno en dirección vertical . Es de hacer notar que la posición inicial (antes de girar ningún eje) de dicha plataforma 1, corresponde, en las figuras 1 y 2, al romboide representado en línea continua. La plataforma 1, una vez girada, es la definida por los puntos Pl, P2 , P3 , P4 en dichas figuras 1 y 2.

Para llegar a esta posición:

- Primero se efectúa un giro de ángulo β alrededor del eje fijo o tierra 0-G1 (es en dirección al sur formando un ángulo Φ con el eje 0-Y) .

- Después gira un ángulo a alrededor del eje O-Az (este eje gira según se efectúa el giro anterior) .

Es importante destacar el hecho de que el sistema solo tiene dos grados de libertad, lo que significa que los puntos Pl y P2 están perfectamente determinados (para dimensiones fijas geométricas) con los dos ángulos de giro.

Esto implica que existe entre las distancias Dl (del punto Pl al punto fijo PIo) , D2 (del punto P2 al punto fijo P2o) , y los ángulos a y β, una relación biunívoca, y por lo tanto para cada par de ángulos OÍ y β, solo existe un par de distancias Dl y D2 , y viceversa.

Por supuesto, existen unas limitaciones geométricas que confinan a unas regiones del espacio donde es posible el movimiento de los puntos Pl y P2 (por ejemplo, no existe ninguna combinación de ángulos que nos posicionen dichos puntos a 1 Km del seguidor) .

Con la correcta elección de las dimensiones geométricas es posible optimizar tanto el correcto seguimiento del sol, como la reducción de los esfuerzos de los distintos elementos mecánicos del sistema.

Según lo anterior, es posible el seguimiento del sol de forma bidireccional con dicho movimiento de seguidor. Para conseguir unos ángulos α y β, que orientan la plataforma perpendicular hacia el sol, bastará con calcular las distancias Dl (desde uno de los vértices de la plataforma rectangular o de un punto seleccionado de su periferia hasta un punto fijo del terreno o suelo) y D2 (desde otro vértice o punto elegido hasta el otro punto fijo del suelo) que nos dan esos ángulos, y una vez determinadas éstas, basta con situar un actuador o dispositivo, que puede ser un cilindro hidráulico, un husillo o cualquier otro elemento mecánico que nos determine una distancia, para fijar las distancias Dl y D2.

También es posible la orientación de la plataforma al sol mediante dispositivos, ya existentes en el mercado, de seguimiento con realimentación de punto luminoso, ya que con incrementos de signo opuesto de las distancias Dl y D2 se consigue variar el ángulo β (con una variación muy pequeña del ángulo a) y con incrementos iguales del mismo signo ocurre lo mismo con el ángulo α, como sea que la variación del otro ángulo correspondiente se puede considerar mucho menor (para pequeños movimientos) en pocos movimientos alternativos reiterados centran la placa al punto luminoso.

Para conseguir la variación deseada de la plataforma 1, se pueden emplear como se ha dicho anteriormente actuadores constituidos por cilindros hidráulicos, husillos u otros elementos mecánicos para fijar y controlar la distancia entre dichos puntos (vértice de la plataforma y punto de anclaje en el suelo, existiendo otro actuador idéntico entre otro vértice contiguo y otro punto fijo del suelo) . Al variar las distancias de forma combinada en valores positivos y negativos, según proceda, se alcanzan perfectamente y con precisión todas las posiciones deseadas en cada momento para la plataforma.

En la figura 2 se ve la misma plataforma 1 de la figura 1, pero incluyendo los actuadores constituidos por sendos cilindros hidráulicos 4, que están tendidos entre los vértices Pl y P2 de la plataforma 1 y respectivos puntos fijos del suelo referenciados con PIo y P2o distantes éstos una magnitud "e" . La línea de unión de tales puntos PIo y P2o queda dispuesta a una distancia "d" de la vertical del punto "O".

En un ejemplo práctico se han obtenido los siguientes resultados :

Datos día, lugar y dimensiones

Latitud 40 ⁰N

Día 12-may

Hora local 8 :48

Fi 50

R 1000 mm.

L 1000 mm. h 1451 mm. d 1186 mm. e 150 mm.

Resultados

Azimut Sol 104.0 °

Elevación sol 44.2 °

Ec . Tiempo 3.7 Min.

α 25.0 ° β 50.1 °

Dl 1499.7 Mm

D2 2775.2 Mm De acuerdo con una de las formas de conseguir el anclaje de la plataforma 1, tal y como se representa en las figuras 6 a 9, cabe decir que tal plataforma 1 donde están montadas las placas solares, se constituye a partir de un bastidor 5 con un apoyo, sobre la estructura 3', tipo rótula, permitiendo una orientación adecuada con dos grados de libertad en un apoyo central situado en la parte alta de la estructura fija 3' del soporte de toda la plataforma 1.

Como puede verse, el bastidor 5 presenta largueros 6 y travesanos 7 y 8 , pudiendo girar alrededor del ej e 9 que es pasante por el travesano 10' de un soporte en "T"

10, como elemento de anclaje entre la plataforma 1 y la estructura fija 3'.

Los extremos del eje 9 están anclados a los refuerzos 6 ' de los largueros 6.

El soporte en "T" 10 puede girar alrededor del eje

11 que recorre el interior del alma o tramo vertical 12 de ese soporte 10, al tener los extremos del eje 11 anclados a los puntales 13 y 14 que emergen de la estructura fija 3'. Este eje 11, referenciado en su eje geométrico, puede estar materializado por dos semiejes 15 de anclaje a los respectivos puntales 13 y 14 de los que solo se ve el vinculado al soporte 13 de la figura 6.

Con esta disposición, el bastidor 5 puede orientarse en cualquier dirección y angulación para efectuar el seguimiento solar.

Partiendo de la posición mostrada en la figura 6, el bastidor 5 puede girar en el sentido de las flechas 16 sin que el soporte en "T" se mueva, alrededor del eje geométrico 9, alcanzado por ejemplo la posición de la figura 7. Si partiendo de la misma posición de la figura 6 se girara alrededor del eje geométrico 11 en el sentido de la flecha 17, el bastidor 5 adquiriría la posición de la figura 8. Estos giros en dos ejes determinan movimientos combinados con dos grados de libertad, funcionando el conjunto como si el bastidor 5 estuviera conectado en una rótula. En la figura 9 se observa una posición por giro combinada alrededor de los dos ejes 9 y 11.

Los movimientos se consiguen solamente con los dos cilindros o actuadores 4 ' conectados por sus extremos inferiores a sendos puntos fijos de la estructura 3 ' y por sus extremos superiores a los anclajes 18, del tipo también de rótula para poder adoptar cualquier angulación. Dependiendo de la extensión o recogida de los actuadores 4 ' (cilindros hidráulicos en este caso) variando las distancias entre los puntos que unen, tanto en valores positivos como negativos, según proceda, se alcanza la posición deseada en cada momento para la plataforma 1. En la figura 10 puede observarse un esquema correspondiente al dispositivo para prevención de daños ocasionados por el viento, dispositivo que incluye un presostato 19 conectado a una de las líneas 20 correspondientes al sistema hidráulico previsto para la alimentación de los actuadores 4 ó 4' aplicados en el seguidor solar de la invención, concretamente para llevar a cabo el cambio de posición de las placas solares situadas sobre la plataforma en situación horizontal cuando existen fuertes vientos, es decir vientos por encima de un valor preestablecido.

En esas líneas de fluido hidráulico 20 van montadas correspondientes válvulas ani-retorno 21, contando el propio sistema hidráulico con un cilindro 22 y su correspondiente pistón 23 desplazable en su interior, y vinculado al respectivo vastago 24, utilizando dicho cilindro los actuadores 4 ó 4 ' a través de los cuales se llevará a cabo la transmisión del movimiento correspondiente .

El dispositivo descrito y mostrado en esas figuras 6 a 9, está previsto para que en determinadas circunstancias en las que la fuerza del viento sea superior a una preestablecida que pudiera dañar a los mecanismos del seguidor solar, actúe para que el sistema hidráulico sitúe en posición horizontal la plataforma y por lo tanto las placas solares del propio seguir solar, operación que se realiza tras la recepción de la correspondiente señal enviada por el presostato o presostatos 19, indicando el momento exacto en que la plataforma de las placas solares se tiene que situar horizontalmente y así ofrecer una mínima resistencia al viento, evitando con ello posibles daños o roturas de los mecanismos del seguidor solar. En la figura 11 se muestra finalmente el dispositivo para regulación de la presión en el sistema hidráulico de accionamiento de la plataforma portadora de las placas solares del seguidor solar de la invención, incluyendo el sistema hidráulico propiamente dicho las correspondientes líneas de fluido hidráulico 19', así como un cilindro de aceite 22 ' con el pistón 23 ' y el vastago 24 ' para transmitir la fuerza al correspondiente mecanismo de actuación sobre la plataforma del seguir solar.

Pues bien, el dispositivo regulador propiamente dicho se constituye mediante una pareja de amortiguadores oleoneumáticos 25 determinados por sendos depósitos oleoneumáticos de expansión, en los que se establece una cámara de gas 26 y una cámara de aceite 27 con la interposición de una membrana deformable 28, constituyendo ésta en cada caso el elemento regulador de la presión interior del depósito o amortiguador oleoneumático 25, habiéndose previsto en cada uno de esos amortiguadores oleoneumáticos 25 un orificio calibrado 29 de descarga del fluido, en este caso aceite, correspondiente a la cámara 27.

Las líneas del fluido hidráulico 19 ', a la que están conectados los amortiguadores oleoneumáticos 25, incluyen respectivas válvulas ani-retorno 30.

Los amortiguadores oleoneumáticos 25 están montados en paralelo con las líneas de fluido hidráulico 19', estando el orificio calibrado 29 previsto para el llenado y vaciado, de manera que en caso de un incremento repentino de la presión en el sistema hidráulico correspondiente, es posible una descarga momentánea a través de ese orificio calibrado 29 de cada amortiguador oleoneumático 25, todo ello permitiendo llevar a cabo una regulación de la presión de trabajo en el sistema hidráulico de movimiento del seguidor solar de que se trate, llevando a efecto el movimiento de la plataforma y por lo tanto de las placas solares para modificar periódicamente la posición de éstas y conseguir la máxima potencia solar en cada momento.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, del tipo de los formados por una estructura soporte (3 ó 3') de una plataforma (1) con placas solares (2) que transforman la energía solar en eléctrica, variando la orientación de la plataforma (1) tanto en azimut como en elevación para ofrecer constantemente su superficie en una dirección perpendicular a los rayos solares, caracterizado porque el movimiento para variar la orientación de la plataforma (1) se consigue a través de dos actuadores (4 ó 4') conectados respectivamente a sendos puntos fijos (PIo, P2o) del suelo y otros tantos vértices (Pl, P2) de la plataforma (1) , haciendo que ésta pueda rotar alrededor de un punto central "0" de apoyo de la misma, desde una posición inicial a otra final, con dos grados de libertad al estar relacionados dichos dos vértices (Pl, P2) de la plataforma (1) con dos ángulos α, β de giro de la misma: uno de ellos β alrededor de un eje oblicuo (0-G1) fijo a tierra y que forma un ángulo Φ con el eje de coordenadas (OY) paralelo a la superficie del terreno y que apunta a la dirección sur, y otro ángulo α alrededor de un eje (0-Az) perpendicular al anterior, contenido en el plano de la plataforma 1 y que varía angularmente su inclinación al hacerlo ésta alrededor del eje oblicuo (0- Gl) fijo.

2.- SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicación 1, caracterizado porque las distancias

(Dl, D2) de los vértices (Pl, P2) a los respectivos puntos fijos (PIo, P2o) del suelo, guardan una relación biunívoca con los ángulos (α, β) de giro de la plataforma

(1) alrededor de sus ejes perpendiculares (0-G1, O-Az) , lo que determina que para cada par de ángulos (α, β) , solo existe un par de dichas distancias (Dl, D2) y viceversa.

3.- SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las distancias (Dl, D2) se calculan y determinan por los dos ángulos (α, β) deseados, según las coordenadas del lugar, época del año y momento del día, ajustándolas y variándolas con los actuadores (4) .

4.- SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicación 3, caracterizado porque los actuadores (4) son cilindros hidráulicos, husillos, o cualquier otro elemento mecánico que pueda fijar las distancias (Dl, D2) .

5.- SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicación 3, caracterizado porque los actuadores son dispositivos de seguimiento con realimentación de punto luminoso, con los que se consigue variar el ángulo (β) alrededor del eje fijo (0-G1) con incrementos de signos opuestos de las distancias (Dl, D2) , con una variación pequeña del otro ángulo (α) , y con incrementos iguales del mismo signo para variación del ángulo (α) alrededor del eje angulable (0-G1) perpendicular al anterior y que se realiza con menor variación del otro ángulo (β) para pequeños movimientos, lo que determina que en pocos movimientos alternativos reiterados se centre la plataforma (1) al punto luminoso.

6.- SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicación 1, caracterizado porque la plataforma se constituye a partir de un bastidor (5) que va montado de forma basculante sobre un soporte (10) , estando los actuadores (4 ' ) conectados a sendos puntos del propio bastidor (5) , estableciendo una rotación de tal bastidor

(5) y por lo tanto la plataforma en un punto central, girando con dos grados de libertad; con la particularidad de que la orientación de la correspondiente plataforma a modo de rótula, se efectúa a través del soporte (10) en forma de "T", por cuyo travesano (10 ') es pasante un eje transversal (9) perteneciente al bastidor (5) , pudiendo girar con un grado de libertad alrededor de él; habiéndose previsto que el alma o tramo vertical (12) de dicho soporte en "T" (10) , esté atravesado longitudinalmente por un eje (11) anclado entre dos puntales (13, 14) de la respectiva estructura fija (3') de soporte de la plataforma, girando con el segundo grado de libertad.

7.- SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque el correspondiente sistema hidráulico de accionamiento de los actuadores (4 ó 4 ' ) incorporan un dispositivo de prevención de daños contra el viento, estando el dispositivo constituido mediante uno o más presostatos

(19) montados en la línea o líneas (20) de fluido hidráulico correspondientes al sistema hidráulico, en el que participa un cilindro (22) con su pistón (23) , estando dicho presostato o presostatos (19) instalados en orden a proporcionar una señal indicadora del momento exacto en el que debe realizarse, de forma automática, el movimiento de la plataforma portadora de las placas solares hacia la posición horizontal y de mínima resistencia al fuerte viento de dicha plataforma con las placas solares.

8. -SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicaciones 1 y 4, caracterizado porque el correspondiente sistema hidráulico de accionamiento de los actuadores (4 ó 4 ' ) incorpora un dispositivo regulador de presión, constituido mediante una pareja de amortiguadores oleoneumáticos (25) con facultad de regular las cargas bruscas a que es sometida la estructura fija (3 ó 3') del seguidor solar por efecto de agentes externos; con la particularidad de que dichos amortiguadores oleoneumáticos (25) están conectados en paralelo a las líneas de fluido (19') correspondientes al sistema hidráulico (22 ' -23 ' ) .

9.- SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicación 8, caracterizado porque los amortiguadores oleoneumáticos (25) están constituidos preferentemente por respectivos depósito oleoneumáticos de expansión.

10.- SEGUIDOR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicaciones 8 ó 9, caracterizado porque cada depósito de expansión constitutivo del respectivo amortiguador oleoneumático (25) , incluye una membrana interna (28) como elemento regulador de la presión en el interior del depósito, contando éste con un orificio calibrado (28) de descarga del fluido.

11.- SEGUIR SOLAR BIDIRECCIONAL, según reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque en las líneas de fluido hidráulico (19¹), a las que están conectados los amortiguadores oleoneumáticos (25) , van montadas respectivas válvulas ani-retorno pilotadas (30) .