WO2010130847A1

WO2010130847A1 - Seguidor solar de un solo eje e instalación de energía solar

Info

Publication number: WO2010130847A1
Application number: PCT/ES2010/000155
Authority: WO
Inventors: Thomas Grant; Raúl MORALES TORRES
Original assignee: Soltec Energías Renovables, Sl
Priority date: 2009-05-11
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2010-11-18
Also published as: KR20120015350A; EP2431683A1; CN102803863A; ES2350071A1; MX2011011998A; AU2010247286A1; CA2761770A1; ES2350071B1; US20120073565A1; CL2011002826A1

Abstract

El seguidor comprende: - una hilera H1 de paneles solares P, coplanarios y adyacentes, fijados a un eje giratorio común E1, horizontal; - una estructura de soporte en la que se encuentra montado, de manera giratoria, dicho eje giratorio común E1, - unos medios de accionamiento con un motorreductor M en conexión con una pieza P1 en forma de sector circular fijada al eje giratorio común E1, y - una base de soporte B1 unida al suelo en la cual se encuentran fijados dicha estructura de soporte y dicho motorreductor M. La instalación de energía solar comprende al seguidor solar propuesto con su mecanismo de accionamiento en conexión mecánica con una serie de mecanismos de accionamiento de otros seguidores solares incluidos en la instalación.

Description

Sequidor solar de un solo eje e instalación de energía solar

Sector de Ia técnica

La presente invención concierne en general, en un primer aspecto, a un seguidor solar de un solo eje, de los que comprenden una serie de paneles solares que se orientan respecto a Ia orientación solar pivotando alrededor de un eje común mediante un mecanismo de accionamiento que incluye un motorreductor, con el fin de obtener en todo momento Ia mayor incidencia de radiación solar posible sobre los paneles solares, y en particular a un seguidor solar cuyo motorreductor se encuentra fijado a una base de soporte del seguidor solar.

Un segundo aspecto de Ia invención concierne a una instalación de energía solar, que comprende al seguidor solar propuesto por el primer aspecto con su mecanismo de accionamiento en conexión mecánica con una serie de mecanismos de accionamiento de otros seguidores solares incluidos en Ia instalación.

Estado de Ia técnica anterior

Son conocidos diversos seguidores solares de un solo eje, con diferentes configuraciones estructurales y mecanismos de accionamiento.

En Ia patente EP1169604B1 se describe un seguidor solar de un solo eje sustentado por un pilar fijado a una primera base de soporte, y que comprende unos medios de accionamiento fijados a una segunda base de soporte distanciada de Ia primera.

En el modelo de utilidad ES-A-1046171 se describe también uno de tales seguidores solares de un solo eje, que comprende un mecanismo encargado de hacer pivotar un eje de unos paneles solares, formado por una sirga guiada por unas poleas que desplazan una pieza semicircular acoplada a dicho eje.

En dicho modelo de utilidad se describe un dispositivo que incluye un motorreductor que desplaza un actuador lineal, en el interior del cual es conducida Ia mencionada sirga cuyos extremos se encuentran fijados en dicha pieza semicircular. Tanto el motorreductor como el accionador lineal se encuentran dispuestos sobre Ia misma estructura de soporte en Ia que se encuentran montados, de manera giratoria, los paneles solares a través de un eje giratorio común.

Por otra parte también se conoce, por Ia solicitud ES-A-2308910, propiedad del presente solicitante, un seguidor biaxial que para realizar Ia inclinación de las hileras de paneles solares que soporta utiliza un mecanismo de accionamiento análogo al del modelo de utilidad ES-A-1046171 , pero con Ia diferencia de que en lugar de utilizar una sirga que discurre a Io largo de unas poleas para desplazar a Ia pieza semicircular acoplada al eje de los paneles solares, utiliza una cadena desplazada, por un correspondiente motor, a Io largo de unos engranajes o ruedas dentadas.

Los presentes inventores no conocen seguidores solares de un solo eje cuyos medios de accionamiento incluyan una pieza semicircular como las descritas en dos de los documentos de patente citados, donde el motorreductor encargado de desplazarla se encuentre fijado a Ia misma base de soporte a Ia que se encuentra fijada Ia estructura de soporte de los paneles solares.

Explicación de Ia invención

Resulta necesario ofrecer una alternativa al estado de Ia técnica que cubra las lagunas halladas en el mismo indicadas en el apartado anterior.

Para ello Ia presente invención concierne, en un primer aspecto, a un seguidor solar de un solo eje que comprende, de manera en sí conocida: - una hilera de paneles solares, coplanarios y adyacentes, fijados a un eje giratorio común, horizontal;

- una estructura de soporte en Ia que se encuentra montado, de manera giratoria, dicho eje giratorio común,

- unos medios de accionamiento para hacer girar dicho eje giratorio común con el fin de orientar a dicha hilera de paneles solares respecto a Ia posición solar, comprendiendo dichos medios de accionamiento un motorreductor en conexión con una pieza en forma de sector circular fijada a dicho eje giratorio común, coaxialmente con el mismo o con su eje geométrico ligeramente desplazado.

A diferencia de las propuestas convencionales, el seguidor solar propuesto por Ia presente invención comprende una base de soporte unida al suelo en Ia cual se encuentran fijados tanto dicha estructura de soporte como dicho motorreductor.

En general el motorreductor se encuentra fijado a Ia base de soporte de manera que el eje de rotación de salida del mismo, o de una etapa de reducción externa si es el caso, queda alineado con el eje giratorio común en un mismo plano vertical, o ligeramente desplazado.

Para unos ejemplos de realización el seguidor propuesto comprende más de una hilera de paneles solares, y más de una estructura de soporte.

En el seguidor solar propuesto por el primer aspecto de Ia invención, ventajosamente, Ia anchura de cada panel, transversalmente al citado eje giratorio común, es decir Ia anchura de Ia hilera de paneles, es superior a Ia distancia entre el eje giratorio común y Ia base de soporte que se encuentra fijada al suelo. Asimismo al no incluir, el seguidor solar propuesto por Ia invención, un accionador lineal, al contrario del seguidor del modelo de utilidad ES-A-1046171 , también se consigue reducir considerablemente el ancho ocupado por los medios de accionamiento en comparación con dicho modelo de utilidad, así como reducir las tensiones sufridas por Ia estructura de soporte, que en el caso de dicho modelo de utilidad son mucho mayores al soportar dicha estructura de soporte al motorreductor y al accionador lineal asociado al mismo.

Con tal dimensionado se consigue que el seguidor solar propuesto tenga una altura muy pequeña en comparación con los seguidores solares de un solo eje conocidos, Io que provoca una mayor compacidad, y sobre todo que el par ejercido por el motorreductor para desplazar a Ia pieza semicircular, y con ella a los paneles solares, sea asimismo muy inferior al necesitado para desplazar en inclinación a los paneles solares de los seguidores más altos convencionales.

Un segundo aspecto de Ia presente invención concierne a una instalación de energía solar, que comprende un seguidor solar como el propuesto por el primer aspecto de Ia invención, una pluralidad de seguidores solares análogos pero que carecen de un motorreductor, y unos mecanismos de transmisión del giro del motorreductor del seguidor solar de Ia presente invención a todos los demás seguidores solares. Tanto el seguidor solar propuesto por el primer aspecto como Ia instalación de energía solar propuesta por el segundo aspecto están aplicados al aprovechamiento de Ia energía solar para cualquier fin conocido, desde el referente a Ia obtención de energía eléctrica, es decir en el campo de Ia fotovoltaica, hasta el referente al calentamiento de un fluido circulante por unas tuberías calentadas por los paneles solares.

Breve descripción de los dibujos

Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de Ia siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que: las Figs. 1A y 1 B son sendas vistas en alzado lateral que muestran al seguidor solar propuesto por el primer aspecto de Ia presente invención desde dos lados opuestos, para un ejemplo de realización, así como a parte de dos bielas que forman parte de un mecanismo de transmisión previsto para interconectar mecánicamente al seguidor solar propuesto con otros dos seguidores solares; - A -

Ia Fig. 2 es una vista análoga a Ia de Ia Fig. 1 pero para otro ejemplo de realización alternativo para el que el seguidor solar propuesto tiene una estructura de soporte diferente a Ia del de Ia Fig. 1 ;

Ia Fig. 3 es una vista en alzado lateral que muestra al seguidor solar de Ia Fig. 1 con un rail fijado a Ia base de soporte de otro seguidor solar, a través del cual se ha retirado, de manera guiada, el motorreductor del seguidor solar propuesto hasta Ia posición de mantenimiento ilustrada;

Ia Fig. 4 es una vista en perspectiva que ilustra a parte de Ia instalación de energía solar propuesta por el segundo aspecto de Ia invención, incluyendo dos seguidores solares adyacentes, ilustrados en parte, uno de los cuales es el propuesto por el primer aspecto de Ia invención según el ejemplo de realización de Ia Figs. 1 y 3;

Ia Fig. 5 es una vista en alzado lateral de Ia instalación de energía solar propuesta por Ia invención, para un ejemplo de realización para el que ésta comprende cinco seguidores solares, uno de los cuales, el central, es el propuesto por el primer aspecto de Ia invención; y

Ia Fig. 6 es una vista en planta de Ia instalación de energía solar propuesta por el segundo aspecto de Ia invención, para el mismo ejemplo de realización de Ia Fig. 5, donde cada seguidor solar comprende una hilera formada por veintiséis paneles solares.

Descripción detallada de unos ejemplos de realización

Haciendo en primer lugar referencia a las Figs. 1A, 1B y 4, en ellas se aprecia en detalle el seguidor solar propuesto por el primer aspecto de Ia invención, para un ejemplo de realización para el que éste comprende: - una hilera H1 de paneles solares P, coplanarios y adyacentes, fijados a un eje giratorio común E1 , horizontal;

- una estructura de soporte en Ia que se encuentra montado, de manera giratoria, el eje giratorio común E1 , donde dicha estructura de soporte comprende una columna o viga C1 , que para el ejemplo de realización ilustrado es de sección en H, con un primer extremo C1a fijado a un elemento anular de sustentación A1, tal como un cojinete, a cuyo través se dispone, con posibilidad de giro, el eje giratorio común E1 , y un segundo extremo C1b fijado a Ia base de soporte B1 ; y

- unos medios de accionamiento para hacer girar al eje giratorio común E1 con el fin de orientar a Ia hilera H de paneles solares respecto a Ia posición solar, comprendiendo dichos medios de accionamiento un motorreductor M en conexión con una pieza P1 en forma de sector circular, en particular una pieza semicircular, fijada al eje giratorio común E1 , coaxialmente con el mismo o con su eje geométrico ligeramente desplazado respecto a E1.

En Ia Fig. 4 solamente se aprecia parte de Ia hilera H1 de paneles P, el resto no se han ilustrado con el fin de que se puedan apreciar con mayor detalle los elementos del seguidor solar S1 propuesto por el primer aspecto de Ia invención. La hilera H1 completa se aprecia en Ia Fig. 6, que ilustra una instalación de energía solar que incorpora al seguidor S1.

Según se aprecia en dichas Figs. 1A₁ 1 B y 4, el seguidor propuesto comprende una base de soporte B1 unida al suelo (no ilustrado), o a cualquier otra superficie de soporte considerada conveniente, en Ia cual se encuentran fijados Ia estructura de soporte, en particular Ia viga C1 , y el motorreductor M, mediante unos correspondientes medios de fijación, tales como unos tornillos T2 para el caso de Ia viga C1, y tornillos T1 para fijar al motorreductor M a Ia base de soporte B1.

En particular, el motorreductor M se encuentra vinculado a una etapa de reducción externa Re, ambos fijados a Ia base de soporte B1 a través de un bastidor o pieza de soporte 3.

La conexión del motorreductor M, o del conjunto motorreductor M más etapa de reducción externa Re, a Ia pieza semicircular P1 se realiza mediante un elemento flexible operado a tracción que para el ejemplo de realización de las Figs. 1A, 1B y 4 no se ha ilustrado, pero que es del mismo tipo ilustrado en Ia Fig. 2, para el ejemplo de realización alternativo allí representado, que se describirá posteriormente.

Siguiendo con Ia descripción de los medios de fijación del motorreductor M a Ia base de soporte B1 , a través del bastidor 3, éstos son unos medios de fijación liberables para fijar/liberar al motorreductor M respecto a Ia base de soporte B1 , liberación Ia cual, para el caso de que los medios de fijación sean unos tornillos T1 , se realiza simplemente desatornillándolos de Ia base de soporte B1.

Tal liberación se realiza en general para realizar tareas de mantenimiento del motorreductor M (o su substitución si es necesario). Para facilitar tales tareas de mantenimiento, el seguidor solar comprende, tal y como se aprecia en particular en las Figs. 3 y 4, un rail 2 en el que se encuentra guiado el motorreductor M, y Ia etapa de reducción externa Re junto con el bastidor 3, para retirarlos de manera guiada de Ia base de soporte B1 una vez liberados de Ia misma, llevándolos por ejemplo al espacio disponible entre dos seguidores solares, el propuesto por Ia invención, indicado como

S1 en las Figs. 3 y 4, y el adyacente indicado como S2. Para el ejemplo de realización ilustrado por dichas Figs. 3 y 4, dicho rail 2 se encuentra fijado a una viga vertical 5 fijada a Ia base de soporte B1 y a otra viga 6 fijada a una base de soporte B8 de dicho seguidor adyacente S2 (en particular el seguidor S2 comprende dos vigas 6, situadas a lado y lado de una manivela M1), aunque para otros ejemplos de realización, no ilustrados, el rail 2 puede extenderse desde S1 hasta dicho espacio disponible y fijarse al suelo sin Ia necesidad de llegar hasta el seguidor S2. Tal y como se aprecia en las Figs. 1 B y 4, Ia viga 5 se encuentra desplazada lateralmente, según Ia dirección del rail 2, respecto a Ia viga C1 , con el fin de no interferir en Ia disposición del motorreductor M en Ia base de soporte B1 , para Io cual ésta adopta una forma en planta en L, fijándose Ia viga 5 sobre una de las ramas de Ia L y Ia viga C1 sobre Ia otra rama de dicha L, en una lateral interior de Ia cual se encuentra fijado el bastidor 3.

En Ia Fig. 3 también se aprecia cómo sobre el rail 2 se encuentra fijada una pequeña porción de viga 7 fijada a un correspondiente elemento anular de sustentación A2, a cuyo través se dispone, con posibilidad de giro, el eje giratorio común E1 , con el fin de soportar mejor el peso del eje E1 , y de los elementos que éste soporta. El seguidor S1 comprende una pluralidad de estructuras de soporte adicionales, en particular unas vigas verticales, una de las cuales se ilustra en Ia Fig 4 indicada por Ia referencia numérica 11 , en las que se encuentra montado, de manera giratoria, el eje giratorio común E1 , por diferentes puntos distanciados longitudinalmente, y una pluralidad de bases de soporte B2-B7 (ver Fig. 6) en cada una de las cuales se encuentra fijada una de dichas vigas.

En Ia Fig. 2 se ilustra un ejemplo de realización alternativo para el que el seguidor solar propuesto tiene una estructura de soporte que comprende dos caballetes, paralelos, a lado y lado de Ia citada pieza P1 en forma de sector circular, cada uno de ellos formado por dos vigas que convergen por un primer extremo fijándose en un elemento anular de sustentación A1, a cuyo través se dispone, con posibilidad de giro, el eje giratorio común E1 , estando dichas vigas fijadas por unos segundos extremos en Ia citada base de soporte B1 y disponiéndose el motorreductor M entre las dos vigas de uno o ambos de dichos caballetes.

En Ia Fig. 2 solamente se ilustra uno de dichos caballetes, formado por las vigas C2 y C3, donde los citados primeros extremos con/engentes han sido indicados como C2a-C3a y los citados segundos extremos como C2b-C3b.

Puede verse en dicha Fig. 2, cómo para el ejemplo de realización allí ilustrado Ia base de soporte B1 comprende dos bloques B1a, B1b separados entre sí, estando cada uno de dichos segundos extremos C2b-C3b de dichas vigas C2-C3 fijados a un respectivo de dichos dos bloques B1a, B1b, y el motorreductor M fijado a los dos bloques B1a, B1b. En dicha Fig. 2 se aprecia cómo los medios de accionamiento del seguidor allí ilustrado comprenden un elemento flexible operado a tracción 4, indicado simbólicamente, tal como una cadena, que discurre a Io largo de unas ruedas dentadas R1 , R2, R3, una de las cuales, en particular R2, está conectada al eje Me del motorreductor M para ser desplazada por el mismo, estando dicha cadena 4 fijada por sus dos extremos a dos respectivos puntos de Ia pieza semicircular P1 , para desplazarla giratoriamente por tracción.

Un segundo aspecto de Ia invención concierne a una instalación de energía solar que comprende un seguidor solar S1 como el propuesto por el primer aspecto de Ia invención, una pluralidad de seguidores solares análogos S2, S3, S4, S5, cuyos medios de accionamiento carecen de un motorreductor, y unos mecanismos de transmisión del giro del motorreductor M a todos los seguidores solares S2-S5.

Tal como se aprecia en particular en Ia Fig. 5, dicho mecanismo de transmisión comprende una serie de bielas D1-D4 y una serie de manivelas M1-M4, cada una de ellas conectada a un respectivo eje giratorio común E2-E5 de uno de dichos seguidores solares S2-S5.

En particular dos de dichas bielas D1 , D2 se encuentran conectadas articuladamente por un extremo a Ia pieza P1 en forma de sector circular (ver en detalle en Figs. 1 B y 2), y por sus otros extremos a dos respectivas manivelas M1 , M2 de dos S2, S4 de dichos seguidores solares, tal y como se ilustra en Ia Fig. 5. El resto de bielas D3, D4 están conectadas articuladamente, por cada uno de sus extremos, a una respectiva manivela M3, M4 del resto de los seguidores solares S3, S5, interconectando a todas las manivelas M1-M4, y a dicha pieza P1 en forma de sector circular, de todos los seguidores solares S1-S5, de manera que el movimiento producido por el motorreductor M del seguidor solar S1 se transmita a las manivelas M1-M4 del resto de seguidores solares S2-S5, y a los ejes giratorios E2-E5 que se encuentran fijados a las mismas.

Un experto en Ia materia podría introducir cambios y modificaciones en los ejemplos de realización descritos sin salirse del alcance de Ia invención según está definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

Reivindicaciones

1.- Seguidor solar de un solo eje, del tipo que comprende:

- al menos una hilera (H 1) de paneles solares (P), coplanarios y adyacentes, fijados a un eje giratorio común (E1), horizontal;

- al menos una estructura de soporte en Ia que se encuentra montado, de manera giratoria, dicho eje giratorio común (E1),

- unos medios de accionamiento para hacer girar dicho eje giratorio común (E1) con el fin de orientar a dicha hilera (H1) de paneles solares respecto a Ia posición solar, comprendiendo dichos medios de accionamiento al menos un motorreductor (M) en conexión con al menos una pieza (P1 ) en forma de sector circular fijada a dicho eje giratorio común (E1), coaxialmente con el mismo o con su eje geométrico ligeramente desplazado, estando dicho seguidor solar caracterizado porque comprende al menos una base de soporte (B1) unida al suelo en Ia cual se encuentran fijados dicha estructura de soporte, que es al menos una, y dicho motorreductor (M).

2.- Seguidor solar según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque dicha estructura de soporte, que es al menos una, comprende al menos una columna (C1) con un primer extremo (C1a) fijado a un elemento anular de sustentación (A1), a cuyo través se dispone, con posibilidad de giro, dicho eje giratorio común (E1), y un segundo extremo (C 1b) fijado a dicha base de soporte (B1), que es al menos una.

3.- Seguidor solar según Ia reivindicación 2, caracterizado porque comprende una única base de soporte (B1), y porque dicho motorreductor (M) se encuentra fijado a dicha base de soporte (B1) de manera que el eje de rotación de salida del mismo queda alineado con dicho eje giratorio común (E1) en un mismo plano vertical.

4.- Seguidor solar según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque dicha estructura de soporte comprende al menos dos caballetes, paralelos, a lado y lado de Ia citada pieza (P1) en forma de sector circular, cada uno de ellos formado por dos vigas (C2-C3) que convergen por un primer extremo (C2a-C3a) fijándose en un elemento anular de sustentación (A1), a cuyo través se dispone, con posibilidad de giro, el citado eje giratorio común (E1), estando dichas vigas (C2-C3) fijadas por unos segundos extremos (C2b-C3b) en Ia citada base de soporte (B1), que es al menos una, y disponiéndose el motorreductor entre las dos vigas (C2-C3) de al menos uno de dichos caballetes.

5.- Seguidor solar según Ia reivindicación 4, caracterizado porque dicha base de soporte (B1) comprende al menos dos bloques (B1a, B1b) separados entre sí, estando cada uno de dichos segundos extremos (C2b-C3b) de dichas vigas (C2-C3) fijado a un respectivo de dichos dos bloques (B1a, B1b).

6.- Seguidor solar según Ia reivindicación 5, caracterizado porque dicho motorreductor (M) se encuentra fijado a dichos dos bloques (B1a, B1b).

7.- Seguidor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho motorreductor (M) se encuentra fijado a dicha base de soporte (B1) a través de un bastidor o pieza de soporte (3) del motorreductor (M).

8.- Seguidor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque Ia anchura de cada panel, transversalmente al citado eje giratorio común (E1), es superior a Ia distancia entre dicho eje giratorio común (E1) y dicha base de soporte (B1).

9.- Seguidor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una pluralidad de estructuras de soporte adicionales (11) en las que se encuentra montado, de manera giratoria, dicho eje giratorio común (E 1) por diferentes puntos distanciados longitudinalmente, y una pluralidad de bases de soporte (B2-B7), en cada una de las cuales se encuentra fijada al menos una de dichas estructuras de soporte (11).

10.- Seguidor solar según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque dichos medios de accionamiento comprenden un elemento flexible operado a tracción (4) que discurre a Io largo de unas ruedas dentadas (R1 , R2, R3), al menos una (R2) de las cuales en conexión con el eje (Me) de dicho motorreductor (M) para ser desplazada por el mismo, estando dicha cadena (4) fijada por sus dos extremos a dos respectivos puntos de dicha pieza semicircular (P1), para desplazarla giratoriamente por tracción.

11.- Seguidor solar según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos medios de fijación liberables para fijar/liberar dicho motorreductor (M) de Ia base de soporte (B1), y porque comprende un rail (2) en el que se encuentra guiado dicho motorreductor (M), para retirar de manera guiada el motorreductor (M) de Ia base de soporte (B1) una vez liberado de Ia misma.

12.- Instalación de energía solar que comprende un seguidor solar (S1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, una pluralidad de seguidores solares análogos (S2, S3, S4, S5), cuyos medios de accionamiento carecen de un motorreductor, y unos mecanismos de transmisión del giro del motorreductor (M) a todos los seguidores solares.

13.- Instalación de energía solar según Ia reivindicación 12, caracterizada porque dicho mecanismo de transmisión comprende una serie de bielas (D1-D4) y una serie de manivelas (M1-M4), cada una de ellas conectada a un respectivo eje giratorio común (E2-E5) de uno de dichos seguidores solares análogos (S2-S5).

14.- Instalación de energía solar según Ia reivindicación 13, caracterizada porque dos de dichas bielas (D1 , D2) se encuentran conectadas articuladamente por un extremo a dicha pieza (P1) en forma de sector circular, y por sus otros extremos a dos respectivas manivelas (M1 , M2) de dos (S2, S4) de dichos seguidores solares, y el resto de bielas (D3, D4) están conectadas articuladamente, por cada uno de sus extremos, a una respectiva manivela (M3, M4) del resto de dichos seguidores solares (S3, S5), interconectando a todas las manivelas (M1-M4), y a dicha pieza (P1) en forma de sector circular, de todos los seguidores solares (S1-S5), de manera que el movimiento producido por el motorreductor (M) del seguidor solar (S1) de acuerdo a una de las reivindicaciones 1 a 11 se transmita a las manivelas (M1-M4) del resto de seguidores solares (S2-S5), y a los ejes giratorios (E2-E5) que se encuentran fijados a las mismas.