WO2012117142A1 - Seguidor solar - Google Patents

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WO2012117142A1
WO2012117142A1 PCT/ES2012/070126 ES2012070126W WO2012117142A1 WO 2012117142 A1 WO2012117142 A1 WO 2012117142A1 ES 2012070126 W ES2012070126 W ES 2012070126W WO 2012117142 A1 WO2012117142 A1 WO 2012117142A1
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WO
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fixed
solar tracker
base
tracker according
cylinder
Prior art date
Application number
PCT/ES2012/070126
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English (en)
French (fr)
Inventor
Francisco Jose CERON GARCIA
Emiliano Cornago Ramirez
Original Assignee
Abengoa Solar New Technologies, S.A.
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Filing date
Publication date
Application filed by Abengoa Solar New Technologies, S.A. filed Critical Abengoa Solar New Technologies, S.A.
Priority to US14/001,949 priority Critical patent/US20130333690A1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F24S30/45—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes
    • F24S30/458—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement with two rotation axes with inclined primary axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/10—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface
    • F24S25/12—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules extending in directions away from a supporting surface using posts in combination with upper profiles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the present invention is included within the field of solar trackers for thermoelectric and photovoltaic applications, and more specifically, solar trackers for solar thermal applications (heliostats, stirling discs, etc.) of rotation in one or two axes: azimuthal and / or of elevation.
  • the solar thermal plants are destined to! use of solar energy from the heating of a fluid through solar radiation, and its use in a conventional thermodynamic cycle, for the generation of electrical energy.
  • Heliostats are large mirrored surfaces generally shaped with a certain curvature that follow the sun at all times, so that the rays reflected by them, affect at any moment on one or several fixed foci, located on top of a tower, where a receiver is placed, which heats the heat transfer fluid.
  • the use of solar trackers in the production of photovoltaic solar energy consists of a supporting structure where flat photovoltaic panels are installed. These panels must at all times be oriented perpendicular to the sun's rays for which the follower needs the ability to rotate in e! space following the position of the sun.
  • the photovoltaic cells convert the energy of the sun into electricity which, through wiring and current inverters, directs the energy for industrial or commercial use.
  • the structure is provided with a double circular rail through which the structure is moved and thus achieves the desired orientation
  • the utility model ES1050814 discloses a solar tracker for photovoltaic power plant, which consists of a fixed platform defined by a circular rail supported by pillars that raise it from the ground and keep it level to allow a rotating platform located above and provided with wheels, to rotate to be oriented in azimuth.
  • This turntable is a carrier of a plurality of solar panels arranged in rows and columns on a ramp surface.
  • each of the rows of solar panels is rotating around an axis common to all of them, to orient from a vertical position in which they receive the sun's rays at dawn, until it acquires the most angled position at noon when the sun is higher.
  • the azimuth rotation of the mobile platform simultaneous with the angulation of the plates, is carried out when one of the wheels has a gearmotor coupled, turning up to 210 ° equivalent to fourteen hours of the apparent solar path, from the exit of the star until he fell.
  • a rotating base for solar panel installations is proposed, formed by a circular U-shaped rail, on a fixed platform or bench supported by pillars that place it level according to the orography of the zone to be installed and, defined on the rail, a mobile inclined structure with a plurality of solar panels arranged in rows and columns on this ramp surface.
  • This inclined structure is attached and coupled to the fixed circular rail by means of perpendicular bearings, which give it angular mobility, in addition to serving as a guide to the rotating movement.
  • US6123067 discloses a solar tracker with an azimuthal rotation system by means of two hydraulic cylinders arranged perpendicularly and a lifting system by means of a hydraulic cylinder.
  • US4459972 discloses a heliostat comprising means of rotation of the reflector arranged on the pedestal and fixed at a fixed or variable distance of the reflector, being used for the case of means of rotation of variable distance to the reflector, a hydraulic cylinder.
  • the problem detected in the rotation systems of the aforementioned solar trackers is that, in the case of heliostats, the focal length is hundreds of meters, so if known rotation systems are applied to heliostats, it obtains a low capacity to obtain a precise position, that is to say, a low precision, which means that there is a need to develop a specific heliostat turning system with great precision in the movements throughout the day.
  • the invention relates to a solar tracker, of those referred to in the section on antecedents as of type ", which includes a pedestal, cylindrical or parallelepiped, on which a supporting structure or structural support of mirrors or photovoltaic modules is fixed, which solves the aforementioned problems by:
  • an azimuthal rotation actuator cylinder of the structural support comprising a first end fixed to the ground by an anchoring means and a second end fixed to the rotating mechanical element by fixing means, the rotating mechanical element being configured such that when the actuator cylinder executes its movement, the rotating mechanical element transmits the rotational movement of the second end of the actuator cylinder, to the pedestal
  • the solar tracker of the invention comprises:
  • a fixed base anchored to the ground which may comprise at least one side opening and a flat top surface with an opening
  • a rotating vertical axis mechanical element arranged in the opening of the flat surface of the fixed base, comprising a fixed ring fixed to the fixed base and a movable ring on whose upper face the lower end of the pedestal is fixed,
  • an oleohydraulic cylinder azimuthal rotation actuator which. it comprises a first end fixed to the ground or to the fixed base of the follower by anchoring means and a second end fixed tangentially to the lower face of the moving ring of the mechanical element by fixing means. This, through a common hydraulic switchboard, transforms the linear movement, lengthening or shrinking, into a rotating movement of the pedestal greater than 120 °,
  • a second cylinder can be used comprising a first end fixed to the ground or the fixed base of the follower by means of anchoring and a second end tangentially fixed to the lower face of the moving ring of the mechanical element by a mobile fixing means to which the second end of the first cylinder is also anchored, so that an azimuthal rotation of 315 ° is obtained.
  • Pedestal is understood as a solid body, cylindrical or rectangular parallelepiped, which supports a structure. Understanding by body solid to a firm body not necessarily solid.
  • the means for anchoring the first end of each cylinder to the ground comprise:
  • anchoring such as anchor bolts, with a circular opening or drill
  • a vertical fixing axis such as a bolt, which crosses the holes or openings, of the base and [a parallel piece, and the ball joint.
  • the azimuthal movement of solar trackers with a cylinder takes place because the cylinder extends or retracts, causing a rotating movement of its second end fixed to the rotating mechanical element.
  • Said circular movement has as its center the axis of rotation of the rotating mechanical element, which can be a bearing or a crown of rotation, and as a radius the distance from this point to the center of the rod or piston of the cylinder integral with the pedestal.
  • the circular path is in a horizontal plane.
  • the cylinder will therefore have a rotational movement of the second end of the axis and a rotational movement of the axial line of the cylinder around the mooring point to the ground to absorb the previous movement. In this case, a turning capacity greater than 120 ° is achieved.
  • the azimuthal movement with two cylinders takes place because the two cylinders are anchored at their second end to an anchoring means fixed to the rotating mechanical element such that the line joining these two points, corresponding to the second ends of each cylinder, passes through the center of rotation of the pedestal.
  • Hydraulic cylinders when extended or retracted, cause a rotating movement of its end, forced by the rotating mechanical element.
  • Said circular movement has as its center the axis of rotation of the rotating mechanical element and as a radius the distance from this point to the center of the rod integral with the pedestal.
  • the circular path is in a horizontal plane.
  • the solar tracker of the invention comprises a system of elevation of the structural support fixed to the upper end of the pedestal, comprising:
  • a support element or upper bench comprising two joints for the lifting movement of the structural support, which supports the reflective surfaces or photovoltaic panels,
  • a lifting cylinder anchored to the pedestal by a first end by means of a fixed anchor comprising a kneecap, and anchored by a second end to the arm or mobile structural support! of support of the reflective surfaces or photovoltaic modules, by means of an anchor point to the patella of the second end of the cylinder
  • the lifting cylinder through its line! Movement of elongation or retraction, causes the rotary movement of the mobile structural support with respect to the pedestal.
  • the mobile structural support includes the mirrors or photovoltaic panels to be oriented.
  • the lifting movement takes place when the hydraulic lifting cylinder extends or retracts, causing a rotating movement of its end, forced by the spindle-type clamping of the support element of the mobile structural support with respect to the pedestal.
  • Said circular movement occurs in a vertical plane that passes through the anchor point of the first end of the cylinder. Its center is the point of intersection of the axis of rotation or horizontal line that passes through the centers of the previous kneecaps with the vertical plane defined above.
  • the turning radius of the movable kneecap of the lifting cylinder will be the distance between the anterior center and the movable anchor point.
  • anterior vertical plane is not fixed, together with the pedestal, and the plane of mirrors or plates, revolves around the vertical axis of the base bearing thanks to the azimuth rotation mechanism explained above.
  • Hydraulic cylinders can be optimized using cylinders with a diameter range between 120-240 mm.
  • the rotating mechanical element can be optimized using a rotating mechanical element with a radius greater than 700mm.
  • the solar tracker of the invention comprises in e! pedestal: a hydraulic switchboard or oil supply system to the cylinders, comprising a motor-pump group that confers pressure on the hydraulic system, an oil reservoir to admit the loading and unloading of oil from the cylinders hydraulic, a braking and blocking block to regulate the speed of the cylinders, a maneuvering block to handle the mechanism, pressure accumulators for a rapid response of the system; and pressure switches, solenoid valves, special vanities, hoses and traverses, whose mission is to supply oil under pressure to the cylinder chambers.
  • a hydraulic switchboard or oil supply system to the cylinders comprising a motor-pump group that confers pressure on the hydraulic system, an oil reservoir to admit the loading and unloading of oil from the cylinders hydraulic, a braking and blocking block to regulate the speed of the cylinders, a maneuvering block to handle the mechanism, pressure accumulators for a rapid response of the system; and pressure switches, solenoid valves, special vanities,
  • the follower comprises a control system that feeds the pump, orders the opening and closing of the oil circuits, captures the position and status information of the follower, communicates it with the centralized control and enables local control
  • the system comprises an external box that has a console inside for the configuration, calibration, monitoring and diagnosis of the system; a keypad for maintenance and cleaning functions of the follower, a power block to manage the power supply of the electric group, and a communications block to manage all the information that comes from the centralized control, the keypad and the status of the follower.
  • the solar tracker of the invention comprises a mechanism of azimuthal rotation and elevation of the structural support of the mirrors or photovoltaic panels that are to be oriented, with great advantages over the known mechanisms since:
  • the bearing on the base does not entail extra cost because it gives the system the precision necessary for its orientation, and the diameter is not greater than the dimensions of the elements that it joins.
  • Another advantage of the invention is that space is freed around the lifting cylinder for its operation and maneuverability, as well as for accommodating limit switches, position measuring devices ...
  • the cylinders can be oleohydraulic or also mechanically driven, in which case the hydraulic power plant installed on the pedestal would not be necessary.
  • Figure 1 shows a diagram of a solar tracker with a single azimuthal hydraulic actuator cylinder.
  • Figure 2 shows a diagram of a solar tracker with two hydraulic cylinders azimuthal rotation actuator.
  • FIG. 3 shows a perspective detail of the solar tracker pedestal with the hydraulic control equipment and the oil supply equipment
  • Figure 4 shows a perspective view of a detail of the upper bench.
  • Figure 5 shows a bottom view of Figure 1
  • Figure 6 shows a bottom view of figure 2.
  • Figure 7 shows a perspective detail of the fixed anchorage of the oleohydraulic cylinder of azimuthal rotation drive.
  • Figure 8 shows a side scheme of the lower part of the solar tracker with an oleohydraulic cylinder and U-arm fixed to the base of the pedestal.
  • Figure 9 shows a section on IX-IX of Figure 8.
  • the solar tracker of the invention is a heliostat comprising:
  • azimuthal rotation actuator comprising a first end fixed to the ground by an anchoring means (16) and a second end fixed tangentially to the underside of the inner moving ring (9) of the bearing by fixing means .
  • an upper bed (12) comprising two joints (19, 19 ') for the lifting movement of the structural support or arm (10) that supports the reflective surfaces or photovoltaic panels,
  • Figures 2 and 6 show another preferred embodiment in which the fixed base (2) of the hauostat comprises two lateral openings (6, 6 ') faced with two hydraulic cylinders of azimuthal rotation (4, 4') so that the second end of each cylinder (4, 4 ') is fixed tangentially to the underside of the mobile inner ring (9) of the bearing by a movable anchoring piece (5) as a movable fixing means, so that an azimuthal rotation of 315 °.
  • Figures 8 and 9 show a preferred embodiment in which the fixed base (2) anchored to the ground also comprises a U-arm (26) to which the end of the cylinder (4) is fixed, two U-arms being able to comprise when the base (2) comprises two openings (6, 6 ') and two cylinders (4, 4').
  • FIGS 1-3, 5 and 6 show embodiments in which the anchoring means (16, 16 ') of the first end of each oleohydraulic cylinder of azimuthal rotation to the ground, as shown in Figure 7, comprises :
  • the parallel piece as can be seen in Figure 7, is fixed to an H-profile perpendicular to the base, although it could have any profile capable of fixing the piece parallel to the desired distance from said base.
  • the solar tracker of the invention comprises on the pedestal a pressurized oil supply system (21) to the hydraulic cylinders (4, 4 'and 1 1) in diameter in the range of 120-240 mm comprising a motorcycle group -Pump, an oil tank, cylinder speed regulating means and oil supply means.
  • the follower includes a control equipment
  • FIG 3 a detail of the pedestal of the follower of the invention can be seen with the oil supply system (21) and the control equipment (20).
  • FIG 4 a detail of the upper bench (12) can be seen in which it can be seen that it comprises two articulations (19, 19 ') each comprising two swiveling brackets (17, 17') attached to the arm or support structural (10) with a fixed support (22, 22 ') arranged between them and joined to them by a horizontal axis of rotation (18, 18') of the structural support

Abstract

Seguidor solar que comprende un pedestal (1) sobre el que se fija un soporté estructural (10) de una superficie reflectante (15), y que comprende: - una base fija (2) anclada al suelo, que comprende una superficie plana (7) superior con una abertura, - un elemento mecánico giratorio (3) de eje vertical dispuesto en la abertura de la superficie plana (7) de la base fija (2) y fijado al pedestal (1), y - un cilindro (4) accionador de giro azimutal del soporte estructural (10), que comprende un primer extremo fijado al suelo por un medio de anclaje (16, 2) y un segundo extremo fijado al elemento mecánico giratorio (3) por medios de fijación, estando configurado el elemento mecánico giratorio de tal manera que cuando el cilindro accionador ejecute su movimiento, el elemento mecánico giratorio transmita el movimiento de giro del segundo extremo del cilindro accionador, al pedestal (1)

Description

SEGUIDOR SOLAR
Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de los seguidores solares para aplicaciones termoeléctricas y fotovoltaicas, y mas en concreto, seguidores > solares para aplicaciones termosolares (helióstatos, discos stirling, etc.) de giro en uno o dos ejes: azimutal y/o de elevación.
Antecedentes de la invención
Las plantas termosolares están destinadas a! aprovechamiento de la energía solar a partir del calentamiento de un fluido mediante la radiación solar, y su uso en un ciclo termodinámico convencional, para la generación de energía eléctrica.
La captación y concentración de los rayos solares se hace mediante los helióstatos. Los helióstatos son grandes superficies espejadas generalmente conformados con una determinada curvatura que siguen en todo momento al sol, de manera, que los rayos reflejados por éstos, inciden en cualquier instante sobre uno o varios focos fijos, situados en lo alto de una torre, dónde se sitúa un receptor, que calienta el fluido caloportador.
El uso de seguidores solares en la producción de energía solar fotovoltaica consiste en una estructura portante donde se instalan paneles fotovoltaicos planos. Estos paneles deben estar en todo momento orientados perpendicularmente a los rayos del sol para lo cual el seguidor necesita la capacidad de rotar en e! espacio siguiendo la posición del sol. Las células fotovoltaicas convierten la energía del sol en electricidad que mediante cableado e inversores de corriente se dirige la energía para su uso industrial o comercial.
Los distintos mecanismos existentes hasta ahora para dotar a la estructura portante de movilidad azimutal (con eje de giro vertical) y de elevación (con eje de giro horizontal) son los siguientes:
- Modelo carrusel: se dota a la estructura de un doble carril circular por el que se traslada la estructura y así consigue la orientación deseada
- Modelo "T". Existen distintos modelos usando para los giros un mecanismo sin fin-corona en giro azimutal y un husillo electromecánico para la elevación.
También, se usa para seguidores de tamaños reducidos, husillos electromecánicos para los dos movimientos.
El modelo de utilidad ES1050814 divulga un seguidor solar para central eléctrica fotovoltaica, el cual consta de una plataforma fija definida por un carril circular sustentado por pilares que lo elevan del suelo y lo mantienen a nivel para permitir que una plataforma giratoria situada encima y provista de ruedas, gire para orientarse en azimut. Esta plataforma giratoria es portadora de una pluralidad de placas solares dispuestas en filas y columnas sobre una superficie en rampa. A su vez, cada una de las filas de placas solares es giratoria alrededor de un eje común a todas ellas, para orientarse desde una posición vertical en la que reciben los rayos solares al amanecer, hasta que adquiere la posición más angulada a mediodía cuando el sol está más alto. Por su parte, el giro en azimut de la plataforma móvil, simultáneo con el de angulación de las placas, se lleva a cabo al tener acoplado una de las ruedas un motorreductor, girando hasta 210° equivalente a catorce horas del recorrido solar aparente, desde la salida del astro hasta él ocaso.
En el modelo de utilidad ES-A-1059027 se propone una base giratoria para instalaciones de placas solares, formada por un carril circular en forma de U, sobre una plataforma fija o bancada sostenida por pilares que lo sitúan a nivel según la orografía de la zona a instalar y, definida sobre el carril una estructura inclinada móvil con una pluralidad de placas solares dispuestas en filas y columnas sobre esta superficie en rampa. Esta estructura inclinada se une y acopla al carril circular fijo mediante unos rodamientos perpendiculares, que le confieren movilidad angular, además de servir de guía al movimiento giratorio.
Así mismo la patente US6123067 divulga un seguidor solar con un sistema de giro azimutal mediante dos cilindros hidráulicos dispuestos perpendicularmente y un sistema de elevación mediante un cilindro hidráulico
US4459972 divulga un helióstato que comprende medios de giro del reflector dispuestos sobre el pedestal y fijados a una distancia fija o variable del reflector, utilizándose para el caso de medios de giro de distancia variable al reflector, un cilindro hidráulico.
El problema que se detecta en los sistemas de giro de los seguidores solares anteriormente mencionados es que, en el caso de los helióstatos, la distancia focal es de centenas de metros, por lo que si se aplican los sistemas de giro conocidos a helióstatos, se obtiene una baja capacidad para obtener una posición precisa, es decir, una baja precisión, lo que hace que se tenga la necesidad de desarrollar un sistema de giro para helióstatos específico de gran precisión en los movimientos a lo largo del día.
Descripción de la invención
La invención se refiere a un seguidor solar, de los referidos en el apartado de antecedentes como de tipo ", que comprende un pedestal, cilindrico o paralelepípedo, sobre el que se fija, por su extremo superior, una estructura portante o soporte estructural de espejos o módulos fotovoltaicos, que soluciona los problemas anteriormente mencionados mediante:
- una base fija anclada al suelo, que comprende una superficie plana superior con una abertura,
- un elemento mecánico giratorio de eje vertical dispuesto en la abertura de la superficie plana de la base fija y fijado al pedestal, y
- un cilindro accionador de giro azimutal del soporte estructural, que comprende un primer extremo fijado al suelo por un medio de anclaje y un segundo extremo fijado ai elemento mecánico giratorio por medios de fijación, estando configurado el elemento mecánico giratorio de tal manera que cuando el cilindro accionador ejecute su movimiento, el elemento mecánico giratorio transmita el movimiento de giro del segundo extremo del cilindro accionador, al pedestal (1)
Específicamente, el seguidor solar de la invención comprende:
- una base fija anclada al suelo, que puede comprender al menos una abertura lateral y una superficie plana superior con una abertura,
- un elemento mecánico giratorio de eje vertical, dispuesto en la abertura de la superficie plana de la base fija, que comprende un anillo fijo fijado a la base fija y un anillo móvil sobre cuya cara superior se fija el extremo inferior del pedestal,
- un cilindro oleohidráulico accionador de giro azimutal que. comprende un primer extremo fijado al suelo o a la base fija del seguidor por medios de anclaje y un segundo extremo fijado tangencialmente a la cara inferior del anillo móvil del elemento mecánico por medios de fijación. Éste, a través de una centralita hidráulica común, transforman el movimiento lineal, alargándose o encogiéndose, en un movimiento giratorio del pedestal mayor de 120°,
- opcionalmente se puede utilizar un segundo cilindro que comprende un primer extremo fijado al suelo o la base fija del seguidor por medios de anclaje y un segundo extremo fijado tangencialmente a la cara inferior del anillo móvil del elemento mecánico por un medio de fijación móvil al que también está anclado el segundo extremo del primer cilindro, de manera que se permite obtener un giro azimutal de 315°.
Se entiende por pedestal a un cuerpo sólido, de forma cilindrica o de paralelepípedo rectangular, que sostiene una estructura. Entendiéndose por cuerpo sólido a un cuerpo firme no necesariamente macizo.
Los medios dé anclaje del primer extremo de cada cilindro al suelo comprenden:
- una base fijada al suelo, o a la base fija del seguidor, mediante medios de anclaje, como pernos de anclaje, con una abertura circular o taladro,
- una pieza, paralela a dicha base, con una abertura circular coaxial y concéntrica a la abertura o taladro de la base,
- una pieza situada entre la base fijada al suelo y la pieza paralela a dicha base, perpendicular a ambas, estando la pieza paralela a la base a una distancia tal que permita situar, entre la base y la pieza paralela, la rótula del cilindro hidráulico, y
- un eje vertical de fijación, como por ejemplo un perno, que atraviesa los taladros o aberturas, de la base y [a pieza paralela, y la rótula.
El movimiento azimutal de seguidores solares con un cilindro tiene lugar por que el cilindro se extiende o retrae, provocando un movimiento giratorio de su segundo extremo fijado al elemento mecánico giratorio. Dicho movimiento circular tiene como centro el eje de giro del elemento mecánico giratorio, que puede ser un rodamiento o una corona de giro, y como radio la distancia desde este punto hasta el centro del - vástago o pistón del cilindro solidario al pedestal. La trayectoria circular se encuentra en un plano horizontal. El cilindro tendrá por tanto un movimiento de rotación del segundo extremo dei eje y otro de rotación de la línea axial del cilindro alrededor del punto de amarre al suelo para absorber el movimiento anterior. En este caso se consigue una capacidad de giro mayor de 120°.
El movimiento azimutal con dos cilindros tiene lugar por que los dos cilindros se encuentran anclados por su segundo extremo a un medio de anclaje fijado al elemento mecánico giratorio de tal _ forma que ia línea que une esos dos puntos, correspondientes a los segundos extremos de cada cilindro, pasa por el centro de giro del pedestal. Los cilindros hidráulicos al extenderse o retraerse, provocan un movimiento giratorio de su extremo, forzado por el elemento mecánico giratorio. Dicho movimiento circular tiene como centro el eje de giro del elemento mecánico giratorio y como radio la distancia desde este punto hasta el centro del vástago solidario al pedestal. La trayectoria circular se encuentra en un plano horizontal. Al extenderse o retraerse los cilindros provocan el giro de la estructura con una capacidad de 315°. Ambos cilindros deben estar sincronizados de manera que e! sentido de giro que provocan coincida en cada momento.
Por otro lado el seguidor solar de la invención comprende un sistema de elevación del soporte estructural fijado al extremo superior del pedestal, que comprende:
- Un elemento de apoyo o bancada superior que comprende dos articulaciones para eí movimiento de elevación del soporte estructural, que soporta las superficies reflectantes o paneles fotovoltaicos,
un cilindro de elevación anclado al pedestal por un primer extremo mediante un anclaje fijo que comprende una rótula, y anclado por un segundo extremo al brazo o soporte estructural móvi! de soporte de las superficies reflectantes o módulos fotovoltaicos, por medio de un punto de anclaje a la rótula del segundo extremo del cilindro
El cilindro de elevación, mediante su movimiento linea!, de elongación o retracción, provoca el movimiento giratorio del soporte estructural móvil respecto al pedestal. '
El soporte estructural móvil comprende los espejos o paneles fotovoltaicos que se quieren orientar.
Así, el movimiento de elevación tiene lugar cuando el cilindro hidráulico de elevación se extiende o retrae, provocando un movimiento giratorio de su extremo, forzado por la fijación tipo eje-rótulas del elemento de apoyo del soporte estructural móvil respecto al pedestal. Dicho movimiento circular se produce en un plano vertical que pasa por el punto de anclaje del primer extremo del cilindro. Tiene como centro el punto de intersección del eje de giro o línea horizontal que pasa por los centros de las rótulas anteriores con el plano vertical definido anteriormente. El radio de giro de la rótula móvil del cilindro de elevación será la distancia entre el centro anterior y el punto de anclaje móvil.
Es evidente que el plano vertical anterior no es fijo, junto con el pedestal, y el plano de espejos o placas, gira alrededor del eje vertical del rodamiento de la base gracias al mecanismo de giro de azimut explicado anteriormente.
Los cilindros hidráulicos pueden ser optimizados utilizando cilindros con un rango de diámetro entre 120-240 mm.
El elemento mecánico giratorio puede ser optimizado utilizando un elemento mecánico giratorio con un radio mayor de 700mm.
Adicionalmente, el seguidor solar de la invención comprende en e! pedestal: una centralita hidráulica o sistema suministrador de aceite a los cilindros, que comprende un grupo moto-bomba que confiere presión al sistema hidráulico, un depósito de aceite para admitir la carga y descarga de aceite de los cilindros hidráulicos, un bloque de frenado y bloqueo para poder regular la velocidad de los cilindros, un bloque de maniobra para manejar el mecanismo, acumuladores a presión para una rápida respuesta del sistema; y presostatos, electroválvulas, vaivulería especial, latiguillos y recorrería, que tiene como misión suministrar aceite a presión a las cámaras de los cilindros.
Así mismo, fijo sobre el pedestal, el seguidor comprende un sistema de control que alimenta la bomba, ordena la apertura y cierre de ios circuitos de aceite, capta la información de posición y estado del seguidor, lo comunica con el control centralizado y posibilita el control local. El sistema comprende una caja externa que dispone en su interior de un consola para la configuración, calibración, monitorización y diagnóstico del sistema; una botonera para funciones de mantenimiento y limpieza del seguidor, un bloque de potencia para gestionar la alimentación del grupo eléctrico, y un bloque de comunicaciones para gestionar toda la información que llega del control centralizado, de la botonera y del estado del seguidor.
■ El seguidor solar de la invención comprende un mecanismo de giro azimutal y de elevación del soporte estructural de los espejos o paneles fotovoltaicos que se quieren orienta, con grandes ventajas frente a los mecanismos conocidos ya que:
- Al colocar el mecanismo de giro en la base del pedestal se dispone de un radio de giro mayor lo que se traduce en gran precisión y obtenemos gran calidad en el apunte del seguidor.
- Al situar el sistema de giro azimutal en la base se consigue también gran ahorro de- material al no necesitar estructura portante compleja para ía sustentación del sistema de giro en altura.
- Al trasladar el giro azimutal a la base de la estructura se disminuye la altura de un peso descentrado con lo que se ahorra en el dimensionado de la cimentación.
- El rodamiento en ia base no supone coste extra pues confiere al sistema de la precisión necesaria para su orientación, y el diámetro no es superior a las dimensiones de los elementos que une.
- Otra ventaja de la invención es que se libera espacio alrededor del Cilindro de elevación para su operación y maniobrabilidad, así como para alojar finales de carrera, aparatos de medida de posición...
- Así se consigue que el radio de giro del vástago o pistón del cilindro de elevación sea mayor y conseguir así mayor precisión en el movimiento vertical. - En la relación coste-calidad se consigue una mayor calidad por los puntos señalados anteriormente con una considerable disminución del coste de fabricación y una mayor fiabilidad.
- El empleo de cilindros hidráulicos en un rango de diámetro optimizado para esta invención, supone una mejora en el seguimiento al sol, puesto que se consiguen movimientos muy pequeños y precisos
Adicionalmente destacar que los cilindros pueden ser de accionamiento oleohidráulico o también mecánico, en cuyo caso no sería necesaria la central hidráulica instalada en el pedestal.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
La Figura 1 muestra un esquema de un seguidor solar con un solo cilindro hidráulico accionador de giro azimutal.
La Figura 2 muestra un esquema de un seguidor solar con dos cilindros hidráulicos accionador de giro azimutal.
La Figura 3 muestra un detalle en perspectiva del pedestal del seguidor solar con el equipo de control hidráulico y el equipo suministrador de aceite
La Figura 4 muestra una vista en perspectiva de un detalle de la bancada superior.
La Figura 5 muestra una vista inferior de la figura 1 ,
La Figura 6 muestra una vista inferior de la figura 2.
La figura 7 muestra un detalle en perspectiva del anclaje fijo del cilindro oleohidráulico de accionamiento de giro azimutal.
La figura 8 muestra un esquema lateral de la parte inferior del seguidor solar con un cilindro oleohidráulico y brazo en U fijado a la base del pedestal.
La figura 9 muestra una sección por IX-IX de la figura 8.
En las figuras anteriormente citadas se identifican una serie de referencias que corresponden a los elementos indicados a continuación, sin que ello suponga carácter limitativo alguno:
1.- Pedestal
2 - Base fija
3.- rodamiento 4 - cilindro hidráulico de giro azimutal
5. - anclaje móvil
6. - aberturas laterales
7. - superficie plana de la base fija
8. - anillo exterior fijo del rodamiento
9. - anillo interior móvil del rodamiento
10. - brazo soporte de superficies reflectantes
1 1. - cilindro hidráulico de elevación
12. - bancada superior
13. - primer anclaje del primer extremo del cilindro de elevación
14. - segundo anclaje del segundo extremo del cilindro de elevación
15. - superficie reflectante
16. - anclaje fijo de cilindro de giro azimutal
17. - cartela
18. - eje de giro horizontal de la superficie reflectante
19. - articulación de la bancada superior
20. - equipo de control hidráulico
21. - sistema suministrador de aceite a presión a los cilindros
22. - apoyo fijo
23. - base del anclaje fijo del cilindro de giro azimutal
24. - pieza paralela del anclaje fijo del cilindro de giro azimutal
25. - pieza perpendicular de perfil en H
26. - Brazo en U
Descripción detallada de un modo de realización
Tal y como puede verse en las figuras 1 , 3, 4 y 5, el seguidor solar de la invención es un heliostato que comprende:
- una base fija (2) anclada al suelo, que comprende una abertura lateral (6) y una superficie plana (7) superior con una abertura,
- un rodamiento (3) como elemento mecánico giratorio de eje vertical, preferentemente de radio mayor de 700mm, dispuesto en la abertura de la superficie plana de la base del pedestal, que comprende un anillo exterior (8) fijado a la base fija y un anillo interior (9) móvil,
- un pedestal (1 ) fijado a la cara superior del anillo interior móvil (9) del rodamiento, y sobre el que se fija un brazo (10) como soporte estructural de superficies reflectantes
- un cilindro oleohidráulico (4) accionador de giro azimutal que comprende un primer extremo fijado al suelo por un medio de anclaje (16) y un segundo extremo fijado tangenciaimente a la cara inferior del anillo interior móvil (9) del rodamiento por medios de fijación.
- una bancada superior (12) que comprende dos articulaciones (19, 19') para el movimiento de elevación del soporte estructural o brazo (10) que soporta las superficies reflectantes o paneles fotovoltaicos,
- un cilindro oleohidráulico de elevación (11 ) anclado al pedestal (1 ) por un primer extremo mediante un primer anclaje (13) que comprende una rótula, y anclado por un segundo extremo al brazo (10) de las superficies reflectantes (15) por medio de un segundo anclaje (14) a la rótula de dicho extremo del cilindro.
- un sistema suministrador (21 ) de aceite a presión al cilindro oleohidráulico (4, 11)
- un equipo de control (20) de la presión del sistema de suministro de aceite a presión (21 ).
Las figuras 2 y 6 muestran otra realización preferida en la que la base (2) fija del heüostato comprende dos aberturas laterales (6, 6') enfrentadas con dos cilindros hidráulicos de giro azimutal (4, 4') de manera que el segundo extremo de cada cilindro (4, 4') está fijado tangenciaimente a la cara inferior del anillo interior móvil (9) del rodamiento por una pieza de anclaje móvil (5) como medio de fijación móvil, de manera que se permite obtener un giro azimutal de 315°.
Las figuras 8 y 9 muestran una realización preferida en la que base fija (2) anclada al suelo además comprende un brazo en U (26) al que se fija el extremo del cilindro (4), pudiendo comprender dos brazos en U cuando la base (2) comprende dos aberturas (6, 6') y dos cilindros (4, 4').
Las figuras 1-3, 5 y 6 muestran realizaciones en las que el medio de anclaje (16, 16') del primer extremo de cada cilindro oleohidráulico de accionamiento de giro azimutal al suelo, tal y como se muestra en la figura 7, comprende:
- una base (23) fijada al suelo, mediante pernos, con una abertura circular o taladro,
- una pieza (24), paralela a dicha base, con una abertura circular coaxial y concéntrica a la abertura o taladro de la base, - una pequeña pieza de calderería situada entre la base (25) y la pieza paralela a ésta, con perfil en H, permitiendo así que exista una distancia entre ambas tal que permita situar, entre la base y la pieza paralela, la rótula del cilindro hidráulico, y
- un perno de fijación que atraviesa los taladros o aberturas, de la base y la pieza paralela, y la rótula.
La pieza paralela, tal y como puede verse en la figura 7, está fijada a un perfil en H perpendicular a la base, aunque podría tener cualquier perfil capaz de fijar la pieza paralela a la distancia deseada respecto a dicha base.
Adicionalmente, el seguidor solar de la invención comprende en el pedestal un sistema suministrador de aceite a presión (21) a los cilindros oieohidráulicos (4, 4' y 1 1) de diámetro en el rango de 120-240 mm que comprende un grupo moto-bomba, un depósito de aceite, medios reguladores de velocidad de los cilindros y medios suministradores de aceite.
Así mismo fijo sobre el pedestal el seguidor comprende un equipo de control
(20) del sistema suministrador de aceite (21 ), que comprende medios de configuración, calibración, monitorización, diagnóstico y gestión de los parámetros de actuación del sistema suministrados de aceité (21 )
En la figura 3 se puede ver un detalle del pedestal del seguidor de la invención con el sistema de suministro de aceite (21 ) y el equipo de control (20). En la figura 4 se puede ver un detalle de la bancada superior (12) en la que se puede ver que comprende dos articulaciones (19, 19') que comprende cada una dos cartelas (17, 17') giratorias fijadas al brazo o soporte estructural (10) con un apoyo fijo (22, 22') dispuesto entre ambas y unido a ellas por un eje de giro horizontal (18, 18') del soporte estructural

Claims

REIVINDICACIONES
1- Seguidor solar que comprende un pedestal (1) sobre el que se fija un soporte estructural (10) de una superficie reflectante (15), caracterizado por que comprende:
- una base fija (2) anclada al suelo, que comprende una superficie plana (7) superior con una abertura,
- un elemento mecánico giratorio (3) de eje vertical dispuesto en la abertura de la superficie plana (7) de la base fija (2) y fijado al pedestal ( ), y
- un cilindro (4) accionador de giro azimutal del soporte estructural (10), que comprende un primer extremo fijado al suelo por un medio de anclaje (16, 2) y un segundo extremo fijado al elemento mecánico giratorio (3) por medios de fijación,
estando configurado el elemento mecánico giratorio de tal manera que cuando el cilindro accionador ejecute su movimiento, el elemento mecánico giratorio transmita el movimiento de giro del segundo extremo del cilindro accionador, al pedestal (1).
2.- Seguidor solar según reivindicación 1 caracterizado por que el elemento mecánico giratorio comprende un anillo fijo (8) fijado a la base fija (2) y un anillo móvil (9) que comprende una cara superior a la que está fijada el extremo inferior del pedestal (1 ), y una cara inferior a la que está fijada ai segundo extremo de cilindro accionador (4).
3. - Seguidor solar según reivindicación 2 caracterizado por que la base fija (2) anclada al suelo comprende una abertura lateral (6).
4. - Seguidor solar según reivindicación 3 caracterizado por que el cilindro accionador está dispuesto bajo la superficie plana (7) de la base fija (2) anclada al suelo y atravesando la abertura lateral (6).
5. - Seguidor solar según reivindicación 4 caracterizado por que la base fija (2) comprende una segunda abertura (6') lateral enfrentada a la primera abertura (6).
6. - Seguidor solar según reivindicación 5 caracterizado por que comprende un segundo cilindro (4') dispuesto bajo la superficie plana (7) de la base fija (2) anclada al suelo y atravesando la segunda abertura lateral (6'), que comprende un primer extremo fijado al suelo por un medio de anclaje (16', 2) y un segundo extremo fijado tangencialmente a la cara inferior del anillo móvil (9) del elemento mecánico (3) por una pieza de anclaje móvil (5) al que también está anclado el segundo extremo del primer cilindro (4).
7 - Seguidor solar según reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende un cilindro de elevación (11 ) anclado al pedestal (1 ) por un primer extremo mediante un primer anclaje (13), y anclado por un segundo extremo al soporte estructural (10) de las superficies reflectantes (15) mediante un segundo anclaje (14).
8. - Seguidor solar según reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende una bancada superior (12) fijada al extremo superior del pedestal (1 ) que comprende un sistema giratorio respecto a un eje horizontal (18, 18'), fijado al soporte estructural (10), accionable por el segundo extremo del cilindro de elevación (1 1).
9. - Seguidor solar según reivindicación 8 caracterizado por que el sistema giratorio comprende dos articulaciones (19, 19') que comprende cada una dos cartelas (17, 17') giratorias fijadas al soporte estructural (10) con un apoyo fijo (22, 22') dispuesto entre ambas y unido a ellas por un eje de giro horizontal (18, 18') del soporte estructural (10).
10. - Seguidor solar según reivindicaciones anteriores caracterizado por que los cilindros son cilindros oleohidráulicos.
11. - Seguidor solar según reivindicación 10 caracterizado por que comprende un sistema suministrado (21 ) de aceite a presión a los cilindros oleohidráulicos (4, 4' y 11 ) que comprende un grupo moto-bomba, un depósito de aceite, medios reguladores de velocidad de los cilindros y medios suministradores de aceite.
12. - Seguidor solar según reivindicación 11 caracterizado por que comprende un equipo de control (20) de la presión del sistema de suministro dé aceite a presión (21 ) que comprende medios de configuración, calibración, monitorización, diagnóstico y gestión de los parámetros de actuación del sistema suministrados de aceite (21)
13. - Seguidor solar según reivindicaciones anteriores caracterizado por que el medio de anclaje (16, 16') comprende:
- una base (23) fijada al suelo por medios de anclaje, con una abertura circular o taladro,
- una pieza (24), paralela a dicha base, con una abertura circular coaxial y concéntrica a la abertura o taladro de la base,
- una pieza perpendicular a la base (25) y a la pieza paralela a la base situada entre ambas, sobre la que se fija la pieza paralela a la base, a una distancia tal que permita situar, entre la base y la pieza paralela, la rótula del cilindro hidráulico, y
- un eje vertical de fijación que atraviesa los taladros o aberturas, de la base y la pieza paralela, y la rótula.
14. - Seguidor solar según reivindicaciones 1-12 caracterizado por que el medio de anclaje al suelo comprende la base fija (2) anclada al suelo.
15.- Seguidor solar según reivindicación 14 caracterizado por que la base fija (2) comprende al menosun brazo en U (26).
16.- Seguidor solar según reivindicaciones anteriores caracterizado por que el elemento mecánico giratorio es un elemento seleccionado entre rodamiento o corona de giro.
17.- Seguidor solar según reivindicaciones antenores caracterizado por que los cilindros hidráulicos tienen un diámetro entre 120-240 mm.
18.- Seguidor solar según reivindicaciones anteriores caracterizado por que el radio del elemento mecánico giratorio es mayor de 700mm.
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