WO2010035212A2

WO2010035212A2 - Estructura de soporte de paneles fotovoltaicos con eje de rotación polar

Info

Publication number: WO2010035212A2
Application number: PCT/IB2009/054142
Authority: WO
Inventors: Francisco Civit Vidal; Oscar Serret Sans
Original assignee: Solid Enginyeria, S. L.
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2010-04-01
Also published as: CN102187163A; US20110174748A1; ES1068787Y; WO2010035212A3; ES1068787U; IL211927A0; EP2339262A2

Abstract

Estructura de soporte para paneles solares, con al menos un eje de rotación polar para un panel solar, comprendiendo la base de dicha estructura dos perfiles de apoyo paralelos, caracterizada por el hecho de que dicho eje de rotación polar está montado en un bastidor abatible alrededor de un eje de rotación que une a los perfiles de apoyo paralelos, de modo que en posición abatida el eje de rotación polar queda en el plano determinado por los perfiles de apoyo paralelos con sus extremos contiguos a cada uno de los perfiles y en posición alzada queda inclinado respecto al plano horizontal y en un plano perpendicular al eje longitudinal de los perfiles de apoyo paralelos, lo cual la hace ligera y de montaje fácil y rápido, especialmente adaptada para su instalación en tejados de edificios.

Description

ESTRUCTURA DE SOPORTE DE PANELES FOTOVOLTAICOS CON EJE DE

ROTACIÓN POLAR

La presente invención se refiere a una estructura de soporte para paneles solares de gran simplicidad estructural, ligera y de montaje fácil y rápido, especialmente adaptada para su instalación en tejados de edificios .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidas las estructuras de soporte de paneles solares del tipo basados en dos perfiles que forman una base, los cuales soportan mediante otros perfiles uno o más ejes polares de rotación, y que permiten por lo tanto orientar los paneles con un único grado de libertad de modo que se mejora considerablemente el ángulo de incidencia de los rayos solares sobre los paneles y por lo tanto elevando su rendimiento. Por lo general dichos otros perfiles se disponen formando triángulos con los perfiles de la base, cuyos vértices superiores soportan los extremos del eje de rotación polar.

Este tipo de estructura, de la cual constituye un ejemplo el modelo de utilidad ES 1 061 938 U, es de montaje sencillo, pero implica ajustes en el montaje de los perfiles que pueden plantear dificultades al instalador final, en especial debido a que el tipo de estructura que se propone no es autoportante, lo cual supone un incremento del tiempo de montaje y ajuste y por lo tanto de los costes. Además, este tipo de estructura precisa del montaje independiente de cada uno de los ejes polares .

Por otro lado, es cada vez más habitual en todo tipo de instalaciones suministrar el máximo de componentes montados de fábrica, para mejorar la calidad del producto y evitar la dependencia de la calidad del producto final a la casualidad de la obra y a la destreza del instalador.

Asimismo, muy especialmente en el sector de la energia solar, debido al gran número de estructuras que se instalan actualmente, es una gran ventaja competitiva fabricar productos fáciles de embalar, transportar e instalar .

Finalmente, la integración en una única estructura permite un importante incremento de la rigidez y por lo tanto una reducción del peso, condición imprescindible por ejemplo cuando los paneles solares deben ser montados en tej ados .

Por lo tanto, es necesario poder disponer de estructuras de soporte de paneles que den respuesta a todos estos requisitos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Para ello, la presente invención propone una estructura de soporte para paneles solares, del tipo que soporta al menos un eje de rotación polar para al menos un panel solar, comprendiendo la base de dicha estructura dos perfiles de apoyo paralelos, que se caracteriza por el hecho de que dicho eje de rotación polar está montado en un bastidor abatible alrededor de un eje de rotación que une a dichos perfiles de apoyo paralelos, de modo que en posición abatida dicho eje de rotación polar queda en el plano determinado por dichos perfiles de apoyo paralelos con sus extremos contiguos a cada uno de dichos perfiles y en posición alzada dicho eje de rotación polar queda inclinado respecto al plano horizontal y en un plano perpendicular al eje longitudinal de los perfiles de apoyo paralelos . Esta estructura da solución a los inconvenientes mencionados, puesto que:

- en forma plegada, adopta una forma plana que permite su manipulación y transporte.

- el hecho de utilizar perfiles en los extremos evita altos esfuerzos y permite el uso de perfiles delgados y por lo tanto un menor peso y coste. Además, es especialmente adecuada para terrados en edificios, donde el peso de las instalaciones condiciona considerablemente su disposición y orientación final, dos factores fundamentales para optimizar el rendimiento y la rentabilidad de una instalación de producción de energía solar . el montaje es muy simple, puesto que es suficiente con hacer pivotar los bastidores y arriostrarlos en su posición más elevada, donde quedan con la inclinación predeterminada. Esto evita errores de posicionamiento, porqué el montaje de los bastidores en fábrica permite suministrarlos con la inclinación correcta . - puede prescindir de operaciones de soldadura durante su fabricación en, y en su montaje.

En especial, permite el montaje de toda la instalación en unos 10 minutos.

Preferentemente, el bastidor abatible es un armazón trapezoidal cuya base corresponde a su eje de rotación, el lado opuesto a la base de la armazón trapezoidal es el eje de rotación polar y los lados restantes son dos perfiles abatibles de diferente longitud, de modo que se pueden realizar dichos bastidores a partir de perfiles.

Más preferentemente, la estructura de la invención comprende un perfil de unión entre el extremo más elevado, en posición desplegada, de dicho eje de rotación polar con el perfil de apoyo del mismo lado, de modo que constituye una riostra de dicha estructura en su posición desplegada. Ventajosamente, la estructura de la invención comprende una pluralidad de ejes de rotación polar y una pluralidad de bastidores abatibles, de modo que se puede suministrar una estructura con varios ejes. Más ventajosamente, los extremos superiores y/o inferiores de dichos ejes de rotación polar están unidos mediante vastagos con los ejes de rotación polar contiguos. Esta opción permite prescindir de riostras en todos los bastidores, y también alzar con una sola operación todos los ejes de rotación polar de la estructura .

Preferentemente, la estructura de la invención comprende cuatro o cinco (dependiendo de las medidas de los módulos FV) ejes de rotación polar para cuatro o cinco paneles solares y sus bastidores respectivos. Este número de ejes es óptimo, puesto que permite soportar un número elevado de paneles con una estructura de tamaño manipulable y transportable.

También se pueden unir una pareja de las estructuras descritas en el párrafo anterior, la segunda de ellas sin motor, de tal manera que el motor de la primera estructura accione a su vez la segunda estructura por medio de un empalme, que puede ser rígido (si las dos estructuras se apoyan sobre la misma base) o articulado (si se apoyan en superficies con una inclinación relativa) .

Ventajosamente, la estructura de la invención comprende un accionamiento común de dichos ejes de rotación polar y, más preferentemente, dicho accionamiento común es un accionamiento lineal.

Preferentemente, cada eje de rotación polar comprende en su extremo inferior medios para el enlace con dicho accionamiento, los cuales comprenden una polea solidaria de dicho eje de rotación polar por su extremo inferior, estando dicha polea enlazada por su perímetro, mediante un cable, con dicho motor.

Ventajosamente, cada eje de rotación polar comprende medios en su extremo inferior para el enlace con un accionamiento motor dispuesto en uno de los ejes, estando dichos medios para el enlace constituidos por al menos una biela de unión dispuesta a distancia de los ejes. Los ejes se pueden ir enlazando con distintas bielas, o bien se puede disponer una única biela que accione simultáneamente a todos los ejes. Según una variante de realización de la invención, el accionamiento motor está constituido por un mecanismo escocés. Este mecanismo escocés comprende un actuador lineal solidario del eje de rotación del panel, en el cual este actuador desplaza relativamente a él una guia perpendicular a dicho actuador, guia en la cual va encajado un eje fijo dispuesto bajo el eje de rotación. La cinemática de este sistema se ha mostrado especialmente adecuada para el movimiento de seguimiento solar requerido en este tipo de instalaciones. Más ventajosamente, dicha biela está enlazada mediante un amortiguador a un punto fijo de la estructura, por ejemplo un punto dispuesto en un eje de rotación, de modo que permite absorber y evitar que se transmitan a la estructura las vibraciones originadas por el viento sobre las placa.

Ventajosamente, la inclinación de dicho eje de rotación polar es inferior a 40°.

Más ventajosamente la altura máxima en posición de plegado no supera los 1,2 m sobre la cubierta. Preferentemente, los perfiles que la componen son de aleación de aluminio, con recubrimiento anticorrosión adecuados para su colocación en terrados o de acero, que en este caso son más adecuados para su disposición en suelo . Más preferentemente, los paneles son de generación de energía eléctrica, térmica o híbrida.

Más ventajosamente, todas las uniones de la estructura son atornilladas, lo cual permite un montaje y una instalación simples y rápidas con las herramientas mínimas .

Preferentemente el sistema motor va instalado aproximadamente en la parte central del modulo, a fin de reducir los esfuerzos de transmisión sobre poleas o bielas . Preferentemente, la estructura de la invención comprende un mecanismo de fijación de las placas a los ejes que comprende una grapa de fijación superior y una grapa de fijación inferior.

Ambas grapas pueden ser correderas sobre el eje, o bien puede ser suficiente que lo sea una de ellas, y comprenden por el lado enfrentado al canto de la placa unos bordes de apoyo inclinados para presionar a la placa contra el eje. Este sistema de grapas permite con unas simples operaciones de apriete de tornillos, presionar inferior y superiormente a la placa contra el eje, de modo que está queda fuertemente fijada contra el eje por agarrotamiento. Preferentemente, las inclinaciones de ambas grapas están calculadas para garantizar una idéntica fuerza lateral de fricción en las partes superior e inferior de la placa, para evitar así cualquier desalineación de su posición óptima de las placas.

Finalmente, la estructura de la invención es modular y comprende medios de ensamblado en sus extremos, de modo que se pueden montar a partir del módulo básico estructuras de gran longitud.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización de la estructura de la invención .

La figura 1 es una vista en perspectiva de la estructura de soporte de paneles solares de la invención en posición desplegada.

La figura 2 es una vista en perspectiva de la estructura de soporte de paneles solares de la invención en posición plegada. La figura 3 es una vista detallada en perspectiva del accionamiento de los ejes polares de la estructura.

La figura 4 es una vista en perspectiva que muestra una variante de realización en la que los medios de accionamiento de la rotación de los ejes están constituidos por una biela común. Asimismo, se aprecia en esta realización el emplazamiento de los medios de accionamiento motor del sistema de seguimiento.

La figura 5 es una sección del sistema de accionamiento basado en yugo escocés. La figura 6 es una perspectiva en la que se muestra la disposición de las grapas de fijación.

La figura 7 es una perspectiva del accionamiento con yugo escocés especialmente concebido para la invención . La figura 8 es un detalle de la grapa inferior, que en la variante de realización es la que está fija con respecto al eje polar.

La figura 9 es un detalle de la grapa superior, dispuesta corredera con respecto al eje polar.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA

Tal como se ilustra en las figuras 1 y 2, según una realización preferida, la estructura 1 de soporte para paneles solares 2 de la invención es del tipo que soporta al menos un eje de rotación polar 3 para al menos un panel solar 2, en el que la base 1 está formada por dos perfiles de apoyo paralelos 4, 5.

Concretamente, en la estructura de la invención, el eje de rotación polar 3 está montado en un bastidor abatible 6 alrededor de un eje de rotación 7 que une a dichos perfiles de apoyo paralelos 4, 5, de modo que:

- en posición abatida, tal como se aprecia en la figura 2, el eje de rotación polar 3 queda en el plano determinado por los perfiles de apoyo paralelos 4, 5 con sus extremos contiguos a cada uno de ellos y,

- en posición alzada, tal como se aprecia en la figura 1, el eje de rotación polar 3 queda inclinado respecto al plano horizontal y en un plano perpendicular al eje longitudinal de los perfiles de apoyo paralelos 4, 5.

El mencionado bastidor abatible 6 es una armazón trapezoidal cuya base corresponde a su eje de rotación 7, el lado opuesto a dicha base es el eje de rotación polar 3 y los lados restantes son dos perfiles abatibles 8, 9 de diferente longitud cuya posición alzada se puede fijar mediante un perfil 10 entre el extremo más elevado 11, en posición desplegada, de dicho eje de rotación polar 3 con el perfil de apoyo 4 del mismo lado, de modo que constituye una riostra de dicha estructura en su posición desplegada. Es decir, una vez desplegada la estructura, es suficiente atornillar los extremos de estas riostras para fijar la posición de uso de la estructura.

La estructura de la invención puede dar soporte a una pluralidad de ejes de rotación, por ejemplo cinco, montados en sus bastidores respectivos, y los extremos superiores y/o inferiores de dichos ejes de rotación polar 3 se pueden unir mediante vastagos 12 con los ejes de rotación polar contiguos. De esta manera, se pueden desplegar y fijar todos los ejes de rotación con un único movimiento y arriostrando solamente algunos de ellos, por ejemplo dos.

Una vez desplegada la estructura, se puede proceder a fijar los paneles solares y los accionamientos en rotación de los ejes polares.

Para simplificar dichos accionamientos, tal como se aprecia en la figura 3, como ya es conocido en la técnica, se puede recurrir a un único accionamiento 13 común de dichos ejes de rotación polar 7, que a su vez se puede implementar con un motor lineal.

El enlace entre el motor y los extremos inferiores de los ejes se puede realizar con poleas 15 solidarias de cada eje de rotación polar 7 por su extremo inferior 14, las cuales son accionadas mediante un cable 16, con dicho motor 13. Dichas poleas pueden también ser sustituidas por un sistema de biela, como en la realización que se describirá a continuación con más detalle.

Según otra variante de realización ilustrada en la figura 4 el accionamiento en rotación de los ejes puede implementarse de modo que cada eje de rotación polar 3 comprende medios 19 en su extremo inferior 20 para el enlace con un accionamiento motor 21 dispuesto en uno de los ejes 14, estando dichos medios 19 para el enlace constituidos por al menos una biela 22 de unión. Obviamente, esta biela está dispuesta a distancia de los ejes y para hacerlos girar. Los ejes se pueden ir enlazando con distintas bielas 19, o bien se puede disponer una única biela 19 que accione simultáneamente a todos los ejes 3, si las tensiones y las deformaciones lo permiten.

Según una variante de realización especialmente preferida, y tal como se aprecia en las figura 5 y 7, el accionamiento motor 21 está constituido por un mecanismo de yugo escocés 23, consistente en un actuador lineal 24 solidario del eje de rotación 3 del panel, en el cual este actuador lineal 24 desplaza relativamente a él, mediante un tornillo sin fin 24a una guia perpendicular 25 a dicho actuador 24, guia 25 por la cual se desliza un eje solidario 26 de la estructura 1 dispuesto bajo el eje polar 3.

Para minimizar la transmisión de vibraciones originadas en las placas y absorberlas, en una variante de realización de la invención representada en se prevé que la biela de accionamiento esté enlazada mediante un amortiguador 27 a un punto fijo de la estructura 1, por ejemplo un punto dispuesto en un eje de rotación.

Otra novedad de la invención, que también contribuye a minimizar el tiempo de montaje y a asegurar una colocación sólida y correcta de cualquier tipo de placa, independientemente de su grosor y longitud, es que incorpora un mecanismo de fijación de las placas a los ejes provisto de una grapa de fijación superior 29 y una grapa de fijación inferior 30.

En este mecanismo ambas grapas 29, 30 son correderas sobre el eje 3, o bien solamente una de ellas 29 ó 30, como se aprecia en las figuras 8 y 9, y comprenden por el lado enfrentado al canto de la placa 2 unos bordes 31 de apoyo inclinados, tal como se aprecia en las figuras 8 y 9, para presionar a la placa 2 contra el eje 3.

Para evitar asi cualquier desalineación de su posición óptima de las placas 2, ambas grapas 29, 30 están calculadas para garantizar una idéntica fuerza lateral de fricción en las partes superior e inferior de la placa 2. La estructura descrita puede soportar tanto paneles de energía eléctrica, en especial paneles fotovoltaicos, como paneles de generación de energía térmica o híbrida, para lo cual se adaptarán las secciones de los perfiles a los pesos soportadas por cada bastidor. Finalmente, la estructura de la invención es modular y comprende medios de unión con una estructura idéntica, estando estos medios de unión dispuestos en los extremos de los perfiles que constituyen la base de la estructura. En este caso, se prevé que el motor lineal esta instalado sensiblemente en el extremo de la estructura, de modo que al juntar dos estructuras, el motor queda en la parte central que conforma la unión de dos módulos, por ejemplo de 10 paneles, con el fin de reducir las cargas sobre el mecanismo de la transmisión de rotación.

Por lo tanto, con la estructura de la invención se consigue reducir los costes de fabricación, de transporte de montaje, lográndose al mismo tiempo una gran simplicidad, un peso reducido (del orden de unos 50 Kg para una estructura de cinco ejes para cinco paneles) y un montaje controlado respecto a las inclinaciones finales de los paneles.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Estructura (1) de soporte para paneles solares (2), del tipo que soporta al menos un eje de rotación polar (3) para al menos un panel solar (2), comprendiendo la base de dicha estructura (1) dos perfiles de apoyo paralelos (4, 5), caracterizada por el hecho de que dicho eje de rotación polar (3) está montado en un bastidor abatible (6) alrededor de un eje de rotación (7) que une a dichos perfiles de apoyo paralelos (4, 5), de modo que en posición abatida dicho eje de rotación polar (3) queda en el plano determinado por dichos perfiles de apoyo paralelos (4, 5) con sus extremos contiguos a cada uno de dichos perfiles (4, 5) y en posición alzada dicho eje de rotación polar (3) queda inclinado respecto al plano horizontal y en un plano perpendicular al eje longitudinal de dichos perfiles de apoyo paralelos (4, 5) .

2. Estructura (1) según la reivindicación 1, en la que dicho bastidor abatible (6) es una armazón trapezoidal cuya base corresponde a su eje de rotación (7), el lado opuesto a dicha base es dicho eje de rotación polar (3) y los lados restantes son dos perfiles abatibles (8, 9) de diferente longitud.

3. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un perfil (10) de unión entre el extremo más elevado (11), en posición desplegada, de dicho eje de rotación polar (3) con el perfil de apoyo (4) del mismo lado, de modo que constituye una riostra de dicha estructura en su posición desplegada.

4. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de ejes de rotación polar (3) y una pluralidad de bastidores abatibles (6).

5. Estructura (1) según la reivindicación anterior, en la que los extremos superiores y/o inferiores de dichos ejes de rotación polar (7) están unidos mediante vastagos (12) con los ejes de rotación polar contiguos.

6. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, que comprende cinco ejes de rotación polar (7) para cinco paneles solares (2) y sus bastidores (6) respectivos.

7. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un accionamiento (13) común de dichos ejes de rotación polar (7) .

8. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho accionamiento (13) común es un motor lineal.

9. Estructura (1) según la reivindicación anterior, en la que cada eje de rotación polar (7) comprende en su extremo inferior (14) medios para el enlace con dicho accionamiento (13).

10. Estructura (1) según la reivindicación anterior, en la que dichos medios para el enlace con ducho accionamiento comprenden una polea (15) solidaria de dicho eje de rotación polar (7) por su extremo inferior (14), estando dicha polea enlazada por su perímetro, mediante un cable (16), con dicho motor (13).

11. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la inclinación de dicho eje de rotación polar (7) es inferior a 50°.

12. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que los perfiles que la componen son de aleación de aluminio o de acero con tratamiento anticorrosión.

13. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dichos paneles son de generación de energía eléctrica, térmica o híbrida.

14. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que todas las uniones son atornilladas.

15. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que es modular y comprende medios de ensamblado en sus extremos.

16. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el motor lineal esta instalado sensiblemente en el extremo de dicha estructura, de modo que al juntar dos estructuras, el motor queda en la parte central que conforma la unión de dos módulos .

17. Estructura (1) según la cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que cada eje de rotación polar (3) comprende medios (19) en su extremo inferior (20) para el enlace con un accionamiento motor (21) dispuesto en uno de los ejes (14), estando dichos medios (19) para el enlace constituidos por al menos una biela (22) de unión dispuesta a distancia de los ejes para hacerlos girar.

18. Estructura (1) según la reivindicación anterior, en la que los ejes se pueden ir enlazando con distintas bielas (19), o bien se puede disponer una única biela (19) que accione simultáneamente a todos los ejes (3) .

19. Estructura (1) según cualquiera de las dos reivindicaciones anteriores, en la que el accionamiento motor (21) está constituido por un mecanismo escocés (23).

20. Estructura (1) según la reivindicación anterior, que comprende un actuador lineal (24) solidario del eje de rotación (3) del panel, en el cual este actuador lineal (24) desplaza relativamente a él una guia perpendicular (25) a dicho actuador (24), guia (25) por la cual se desliza un eje solidario (26) de la estructura (1) dispuesto bajo el eje polar (3) .

21. Estructura según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha biela (19) está enlazada mediante un amortiguador (27) a un punto fijo (28) de la estructura (1), por ejemplo un punto dispuesto en un eje de rotación, de modo que permite absorber y evitar que se transmitan a la estructura las vibraciones originadas por el viento sobre las placas.

22. Estructura (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un mecanismo de fijación de las placas a los ejes provisto de una grapa de fijación superior (29) y una grapa de fijación inferior (30) .

23. Estructura según la reivindicación anterior, en la que ambas grapas (29, 30) son correderas sobre el eje (3), o bien solamente una de ellas (29 ó 30), y comprenden por el lado enfrentado al canto de la placa (2) unos bordes (31) de apoyo inclinados para presionar a la placa (2) contra el eje (3) .

24. Estructura según la reivindicación anterior, en la que las inclinaciones de ambas grapas (29, 30) están calculadas para garantizar una idéntica fuerza lateral de fricción en las partes superior e inferior de la placa (2), para evitar asi cualquier desalineación de su posición óptima de las placas (2) .