WO2010007193A1 - Sistema de accionamiento múltiple para seguidores solares - Google Patents

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Javier Francisco PÉREZ BERNABE
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-drive system for solar trackers, the purpose of which is to provide a simple and efficient system that allows a plurality of solar panels to be oriented simultaneously, facilitating variations in their elevation, azimuth or both angles.
  • the invention is based on distributing the followers in a straight line and interconnecting them by means of a cable hooked at its ends to a motor and a pulley, so that before the motor is activated, the cable pulls all the followers by determining their movement.
  • a solar tracker consists of a device for moving solar panels so that said panels receive maximum solar radiation at all times, thus optimizing the corresponding energy collection. It is usual that the engines and mechanisms that determine the variation in the orientation of the panels present schedules for different times of the day and for different times of the year.
  • any solar tracker where the followers are arranged in at least a plurality, distributed in a straight line and interconnected by at least one cable for each type of rotation, so that each cable is joined in its extreme areas to a motor and a pulley to provide by a single motor, a simultaneous rotation of a plurality of solar panels in a simple and efficient way, according to the system of the present invention.
  • the invention consists of a multi-drive system for solar trackers, where each solar tracker has a solar panel attached to a support by means of an axis that allows panel turns. to vary your elevation angle, azimuth or both.
  • the followers are arranged in at least one plurality, distributed in a straight line and interconnected by at least one cable for each type of rotation, also connecting each cable in its extreme areas with a motor and a pulley respectively, of so that when the motor is activated, the cable pulls all the followers of said plurality by determining a type of simultaneous rotation in all of them.
  • each support of each follower of said plurality has two radially opposite arms whose outermost ends connect with a first cable that connects through its end areas with motor arms and with a first pulley respectively, of such that these radially opposite arms rotate with respect to a vertical axis before the activation of the motor, determining variations of the azimuth angle in the panels of said plurality.
  • the supports of the followers of said plurality also have horizontal free-rotating discs with respect to the axis of the support and connected eccentrically by means of respective connecting rods to rear areas of the respective panels; meeting helically wound at the edges of each disc a second cable that connects its two extreme zones with a second pulley and the motor respectively so that when the motor is activated, the discs rotate with respect to a vertical axis, determining variations in the angle of inclination of the corresponding connecting rods and consequently variations in the elevation angle of the panels.
  • the said second pulley is capable of having a change in height level of said second cable so that it returns to the motor in its return path by independent discs and parallel to the said horizontal discs; there being in this case a change in height level opposite to the one mentioned above in the vicinity of said motor.
  • the advantage is presented that with a single motor and two cables a simultaneous rotation in a plurality of panels is provided, said rotation being a combination of the elevation of the panel and its change in the azimuth angle
  • the elevation angle could be provided by a screw-type actuation system.
  • Figure 1. Represents an elevation view of a solar panel with a determining support of a follower that employs the preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 2. Represents a profile view of the panel and the support of the previous figure 1.
  • Figure 3. Represents a perspective view of the panel and the support of the previous figures.
  • Figure 4.- represents a perspective view of the panel and the support in a second embodiment in which the elevation angle is provided with a screw-type actuator system.
  • Figure 5. Represents an elevation view of a detail of the support of the previous figure 1.
  • Figure 6. Represents a perspective view of the detail of the previous figure 5.
  • Figure 7. Represents a plan and schematic view of a system made according to the present invention, showing a cable determining the azimuth angle variation of a plurality of panels.
  • Figure 8. Represents a plan and schematic view of a system made according to the invention, showing a cable determining the variation of the angle of elevation of a plurality of panels belonging to the system.
  • Figure 9. Represents a perspective and schematic view of a system realized according to the present invention in which the combined use of the cables referred to in the previous figures 7 and 8 is shown.
  • each solar tracker has a solar panel 2 attached to a support 3 by means of an axis 11 that allows turns of the panel 2 to vary its elevation angle, azimuth or both.
  • FIGS 1 to 3 and 5 to 8 you can see the details of a real prototype corresponding to the said solar panel 2 with its support 3 to use the system schematically seen in figure 9.
  • the followers are arranged in at least one plurality, distributed in a straight line and interconnected by a cable, 4 or 5 for each type of rotation.
  • Each cable 4 or 5 connects in its extreme zones with a motor 1 and a pulley 6 or 7 respectively.
  • motor 1 when motor 1 is activated, cable 4 and / or 5 pulls all followers of said plurality, determining a type of simultaneous rotation in all of them.
  • a first cable 4 determining variations in the azimuthal angle of the solar panels 2 is used, also using a second cable 5 determining variations in the elevation angle of the panels solar 2, as can be seen in figure 9.
  • disregarding the said second cable 5 would only give azimuthal turns in the panels, and dispensing with the first cable 4 would only give rise turns of the panels 2, as shown in FIGS. 7 and 8 respectively.
  • the first cable 4 and the second cable 5 are used in combination, so that when the motor 1 is activated, a rotation is made in the solar panels 2 which is a combination of the variation of the elevation angle and the variation of the azimuthal angle.
  • the ends of the cables 4, 5 connect at their end areas with a single motor 1 and a pulley 6 or 7 for each cable, as shown in Figure 9, so that when the motor 1 is activated cables 4 and 5 pull all solar trackers of the plurality that has been established, determining a turn Simultaneous in all of them.
  • Each support 3 has two radially opposite arms 8 whose outermost ends are the connection points with said first cable 4, which connects in its extreme areas, as shown in Figure 7, with motor motor arms 1 and with a first pulley 6 respectively, so that those radially opposite arms 8 rotate with respect to a vertical axis before the activation of the motor 1 determining variations of the azimuth angle in the panels 2 of said plurality.
  • the supports 3 have horizontal disks 9 of free rotation with respect to the axis 11 of the support 3 and connected eccentrically by means of respective connecting rods 10 to rear areas of the respective panels 2, being helically wound at the edges of each disk 9, as appreciate in figure 8, a second cable 5 that connects through its extreme areas with a second pulley 7 and with the motor 1 respectively, so that the same activation of the motor 1 that moved the arms 8 also causes the disks 9 to rotate with respect to a vertical axis determining variations in the angle of inclination of the corresponding connecting rods 10 and consequently variations in the angle of elevation of the panels 2.
  • a change in height level of said second cable 5 can be available so that it returns to the motor 1 in its return path by means of independent disks and parallel to the referred horizontal disks 9, ex with a change in height level opposite to the one mentioned above in the vicinity of the motor 1 in said case.
  • Figure 4 shows an alternative system to that of the preferred embodiment described above to provide the angle of elevation of the solar panel, this system is characterized in that it comprises an actuator of the screw type (12).
  • the actuator is coupled to the support structure (15) of the panel (2), rotatingly connecting to a horizontal beam of the support structure of the panel by means of vertical extensions (16).
  • the screw-type actuator can be an electric linear actuator with a jack (13) and spindle (14), including a motor-reducer group.
  • the lifting movement is transmitted to the solar panel by the action of the spindle (14) of the auger which, as a consequence of its displacement, tilts the panel rotatably connected to the spindle at its end.

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Abstract

Cada seguidor solar dispone de un panel solar (2) unido a un soporte (3) mediante un eje (11) que permite giros del panel (2) para variar su ángulo de elevación, de azimut o ambos. Los seguidores se disponen en al menos una pluralidad, distribuidos en linea recta e interconectados por al menos un cable (4, 5) para cada tipo de giro, conectando además cada cable (4, 5) en sus zonas extremas con un motor (1) y una polea (6, 7) respectivamente, de manera que al activarse el motor (1) el cable (4, 5) tracciona a todos los seguidores de la referida pluralidad determinando un tipo de giro simultáneo en todos ellos.

Description

SISTEMA DE ACCIONAMIENTO MÚLTIPLE PARA SEGUIDORES SOLARES
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención, se refiere a un sistema de accionamiento múltiple para seguidores solares, cuya finalidad consiste en proporcionar un sistema sencillo y eficaz que permita orientar una pluralidad de paneles solares de manera simultánea, facilitando variaciones en sus ángulos de elevación, de azimut o ambos. Para ello, la invención se basa en distribuir los seguidores en linea recta e interconectarlos mediante un cable enganchado en sus extremos a un motor y a una polea, de manera que ante la activación del motor el cable tracciona a todos los seguidores determinando su movimiento.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Son conocidos diversos registros referidos a seguidores solares, como por ejemplo la Patente con número de solicitud 200401895 y enunciada como "SEGUIDOR SOLAR EN DOS EJES", o como los Modelos de Utilidad con números de solicitud U 200701823 y U 2008702536 enunciadas respectivamente como "SEGUIDOR SOLAR MECÁNICO" y "SEGUIDOR SOLAR".
Los inconvenientes de los seguidores solares que conocemos en el estado actual de la técnica se refieren principalmente a que requieren elementos motores independientes para cada panel solar a mover. Otros inconvenientes de los seguidores solares que conocemos consisten en su excesiva complejidad y facilidad de deterioro .
En general, un seguidor solar consiste en un dispositivo para mover unos paneles solares de manera que dichos paneles reciban una radiación solar máxima en todo momento, optimizándose asi la captación correspondiente de energía. Es habitual que los motores y mecanismos que determinan la variación en la orientación de los paneles presenten programaciones para distintas horas del día y para distintas épocas del año.
No conocemos en el estado actual de la técnica ningún seguidor solar donde los seguidores se dispongan en al menos una pluralidad, distribuidos en linea recta e interconectados por al menos un cable para cada tipo de giro, de manera que cada cable se una en sus zonas extremas a un motor y una polea para proporcionar mediante un único motor un giro simultáneo de una pluralidad de paneles solares de forma sencilla y eficaz, según lo hace el sistema de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Para lograr los objetivos y evitar los inconvenientes indicados en anteriormente, la invención consiste en un sistema de accionamiento múltiple para seguidores solares, donde cada seguidor solar dispone de un panel solar unido a un soporte mediante un eje que permite giros del panel para variar su ángulo de elevación, de azimut o ambos.
Novedosamente, según la invención, los seguidores se disponen en al menos una pluralidad, distribuidos en linea recta e interconectados por al menos un cable para cada tipo de giro, conectando además cada cable en sus zonas extremas con un motor y una polea respectivamente, de manera que al activarse el motor el cable tracciona a todos los seguidores de la referida pluralidad determinando un tipo de giro simultáneo en todos ellos.
Según una realización preferente de la invención, cada soporte de cada seguidor de dicha pluralidad cuenta con dos brazos radialmente opuestos cuyos extremos más externos conectan con un primer cable que conecta por sus zonas extremas con unos brazos del motor y con una primera polea respectivamente, de manera que esos brazos radialmente opuestos giran respecto de un eje vertical ante la activación del motor, determinando variaciones del ángulo de azimut en los paneles de la referida pluralidad.
En la realización preferente, los soportes de los seguidores de dicha pluralidad presentan además unos discos horizontales de giro libre respecto del eje del soporte y unidos excéntricamente mediante respectivas bielas a zonas posteriores de los respectivos paneles; encontrándose arrollado helicoidalmente en los bordes de cada disco un segundo cable que conecta por sus dos zonas extremas con una segunda polea y con el motor respectivamente de manera que ante la activación del motor los discos giran respecto de un eje vertical determinando variaciones en el ángulo de inclinación de las correspondientes bielas y consecuentemente variaciones en el ángulo de elevación de los paneles.
La referida segunda polea es susceptible de contar con un cambio de nivel de altura del referido segundo cable para que éste vuelva hacia el motor en su recorrido de retorno por unos discos independientes y paralelos a los referidos discos horizontales; existiendo en este caso un cambio de nivel de altura opuesto al aludido anteriormente en proximidad del referido motor.
Asi, en la referida realización preferente de la invención, se presenta la ventaja de que con un único motor y dos cables se proporciona un giro simultáneo en una pluralidad de paneles, siendo dicho giro una combinación de la elevación del panel y su cambio en el ángulo de azimut.
Según otras realizaciones, por ejemplo si se prescinde del referido segundo cable, se obtendrá únicamente un giro que varia el ángulo de azimut en los paneles solares. En una realización particular para este caso, el ángulo de elevación podría ser proporcionado por un sistema de actuación de tipo tornillo sinfín.
En otra realización que prescindiera del aludido primer cable se tendría únicamente un giro de elevación en los referidos paneles. Otras ventajas de la invención consisten en que se emplean unos medios sencillos de gran facilidad constructiva y gran duración temporal, constituyendo un sistema muy fiable, sencillo y de bajo coste .
Se acompañan unas figuras en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la invención. Seguidamente se describen las figuras que se acompañan . BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Figura 1.- Representa una vista en alzado de un panel solar con un soporte determinante de un seguidor que emplea la realización preferente de la presente invención. Figura 2.- Representa una vista de perfil del panel y el soporte de la anterior figura 1.
Figura 3.- Representa una vista en perspectiva del panel y el soporte de las anteriores figuras.
Figura 4.- Representa una vista en perspectiva del panel y el soporte en una segunda realización en la que el ángulo de elevación se proporciona con un sistema actuador de tipo tornillo sinfín.
Figura 5.- Representa una vista en alzado de un detalle del soporte de la anterior figura 1. Figura 6.- Representa una vista en perspectiva del detalle de la anterior figura 5.
Figura 7.- Representa una vista en planta y esquemática de un sistema realizado según la presente invención, mostrando un cable determinante de la variación del ángulo de azimut de una pluralidad de paneles.
Figura 8.- Representa una vista en planta y esquemática de un sistema realizado según la invención, mostrando un cable determinante de la variación del ángulo de elevación de una pluralidad de paneles pertenecientes al sistema.
Figura 9.- Representa una vista en perspectiva y esquemática de un sistema realizado según la presente invención en el que se muestra la utilización combinada de los cables referidos en las anteriores figuras 7 y 8. DESCRIPCIÓN DE UN EJEMPLO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN
Seguidamente se realiza una descripción de un ejemplo de la invención haciendo referencia a la numeración adoptada en las figuras.
Así, el sistema de accionamiento múltiple para seguidores solares de este ejemplo de la invención puede apreciarse esquemáticamente en la figura 9, donde cada seguidor solar dispone de un panel solar 2 unido a un soporte 3 mediante un eje 11 que permite giros del panel 2 para variar su ángulo de elevación, de azimut o ambos. En las figuras 1 a 3 y 5 a 8 pueden verse los detalles de un prototipo real correspondiente al referido panel solar 2 con su soporte 3 para utilizar el sistema que esquemáticamente se aprecia en la figura 9.
Como puede verse en esa figura 9 los seguidores se disponen en al menos una pluralidad, distribuidos en linea recta e interconectados por un cable, 4 ó 5 para cada tipo de giro.
Cada cable 4 ó 5 conecta en sus zonas extremas con un motor 1 y una polea 6 ó 7 respectivamente. Asi, al activarse el motor 1 el cable 4 y/o 5 tracciona a todos los seguidores de la referida pluralidad, determinando un tipo de giro simultaneo en todos ellos.
En el presente ejemplo, tal y como se refleja en la figura9, se utiliza un primer cable 4 determinante de variaciones en el ángulo azimutal de los paneles solares 2, empleándose además un segundo cable 5 determinante de variaciones en el ángulo de elevación de los paneles solares 2, tal y como puede verse en la figura 9.
En otras realizaciones de la invención, prescindiendo del referido segundo cable 5 se darían solamente giros azimutales en los paneles, y prescindiendo del primer cable 4 se darían solamente giros en elevación de los paneles 2, tal y como representan respectivamente las figuras 7 y 8.
No obstante, en el presente ejemplo se utilizan combinadamente el primer cable 4 y el segundo cable 5, de manera que al activarse el motor 1 se da un giro en los paneles solares 2 que es combinación de la variación del ángulo de elevación y la variación del ángulo azimutal.
En cualquier caso, los extremos de los cables 4, 5 conectan por sus zonas extremas con un único motor 1 y una polea 6 ó 7 por cada cable, tal y como se representa en la figura9, de manera que al activarse el motor 1 los cables 4 y 5 traccionan a todos los seguidores solares de la pluralidad que se haya establecido, determinando un giro simultáneo en todos ellos.
Cada soporte 3 cuenta con dos brazos radialmente opuestos 8 cuyos extremos más externos son los puntos de conexión con el referido primer cable 4, el cual conecta en sus zonas extremas, según se aprecia en la figura 7, con unos brazos del motor del motor 1 y con una primera polea 6 respectivamente, de manera que esos brazos radialmente opuestos 8 giran respecto de un eje vertical ante la activación del motor 1 determinando variaciones del ángulo de azimut en los paneles 2 de la referida pluralidad.
Además, los soportes 3 cuentan con unos discos horizontales 9 de giro libre respecto del eje 11 del soporte 3 y unidos excéntricamente mediante respectivas bielas 10 a zonas posteriores de los respectivos paneles 2, encontrándose arrollado helicoidalmente en los bordes de cada disco 9, según se aprecia en la figura 8, un segundo cable 5 que conecta por sus zonas extremas con una segunda polea 7 y con el motor 1 respectivamente, de manera que esa misma activación del motor 1 que hacia mover los brazos 8 también hace que los discos 9 giren respecto de un eje vertical determinando variaciones en el ángulo de inclinación de las correspondientes bielas 10 y consecuentemente variaciones en el ángulo de elevación de los paneles 2. En la segunda polea 7 se puede disponer de un cambio de nivel de altura del referido segundo cable 5 para que éste vuelva hacia el motor 1 en su recorrido de retorno mediante unos discos independientes y paralelos a los referidos discos horizontales 9, existiendo un cambio de nivel de altura opuesto al aludido anteriormente en proximidad del motor 1 en dicho caso.
En la figura 4 se muestra un sistema alternativo al de la realización preferente antes descrita para proporcionar el ángulo de elevación del panel solar, este sistema se caracteriza porque comprende un actuador de tipo tornillo sinfín (12) . El actuador se acopla a la estructura de soporte (15) del panel (2), conectándose giratoriamente a una viga horizontal de la estructura de soporte del panel por medio de unas extensiones verticales (16) . El actuador de tipo tornillo sinfín puede ser un actuador lineal eléctrico con un gato (13) y husillo (14), incluyendo un grupo motor-reductor. El movimiento de elevación se transmite al panel solar por la actuación del husillo (14) del tornillo sinfín que como consecuencia de su desplazamiento inclina el panel conectado giratoriamente al husillo por el extremo de éste.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- SISTEMA DE ACCIONAMIENTO MÚLTIPLE PARA SEGUIDORES SOLARES, donde cada seguidor solar dispone de un panel solar (2) unido a un soporte (3) mediante un eje (11) que permite giros del panel (2) para variar su ángulo de elevación, de azimut o ambos; caracterizado porque los seguidores se disponen en al menos una pluralidad, distribuidos en linea recta e interconectados por al menos un cable (4, 5) para cada tipo de giro, conectando además cada cable (4, 5) en sus zonas extremas con un motor (1) y una polea (6, 7) respectivamente, de manera que al activarse el motor (1) el cable (4, 5) tracciona a todos los seguidores de la referida pluralidad determinando un tipo de giro simultaneo en todos ellos.
2.- SISTEMA DE ACCIONAMIENTO MÚLTIPLE PARA SEGUIDORES SOLARES, según la reivindicación 1, caracterizado porque cada soporte (3) de cada seguidor de dicha pluralidad cuenta con dos brazos radialmente opuestos (8) cuyos extremos más externos conectan con un primer cable (4) que conecta por sus zonas extremas con unos brazos del motor (1) y con una primera polea (6) respectivamente, de manera que esos brazos radialmente opuestos (8) giran respecto de un eje vertical ante la activación del motor (1), determinando variaciones del ángulo de azimut en los paneles (2) de la referida pluralidad.
3.- SISTEMA DE ACCIONAMIENTO MÚLTIPLE PARA SEGUIDORES SOLARES, según la reivindicación 2, caracterizado porque los soportes (3) de los seguidores de dicha pluralidad comprenden adicionalmente unos discos horizontales (9) de giro libre respecto del eje (11) del soporte (3) y unidos excéntricamente mediante respectivas bielas (10) a zonas posteriores de los respectivos paneles (2); encontrándose arrollado helicoidalmente en los bordes de cada disco (9) un segundo cable (5) que conecta por sus dos zonas extremas con una segunda polea (7) y con el motor (1) respectivamente, de manera que ante la activación del motor (1) los discos (9) giran respecto de un eje vertical determinando variaciones en el ángulo de inclinación de las correspondientes bielas (10) y consecuentemente variaciones en el ángulo de elevación de los paneles (2) .
4.- SISTEMA DE ACCIONAMIENTO MÚLTIPLE PARA SEGUIDORES
SOLARES, según la reivindicación 3, caracterizado porque dicha segunda polea (7) es susceptible de contar con un cambio de nivel de altura del referido segundo cable (5) para que éste vuelva hacia el motor (1) en su recorrido de retorno por unos discos independientes y paralelos a los referidos discos horizontales (9); existiendo un cambio de nivel de altura opuesto al aludido anteriormente en proximidad del motor (1) .
5.- SISTEMA DE ACCIONAMIENTO MÚLTIPLE PARA SEGUIDORES SOLARES, según la reivindicación 2, caracterizado porque comprende un actuador de tipo tornillo sinfín (12) para proporcionar el ángulo de elevación del panel (2); el actuador conectándose giratoriamente a la estructura de soporte (15) del panel.
6.- SISTEMA DE ACCIONAMIENTO MÚLTIPLE PARA SEGUIDORES SOLARES, según la reivindicación 5, caracterizado porque el actuador comprende un husillo (14) conectado giratoriamente al panel (2), de manera que la inclinación del panel se proporciona al desplazar el husillo respecto a la estructura de soporte (15) .
7.- SISTEMA DE ACCIONAMIENTO MÚLTIPLE PARA SEGUIDORES SOLARES, según la reivindicación 6, caracterizado porque el actuador comprende un grupo motor-reductor (13) eléctrico para desplazar el husillo (14) .
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