WO2013178850A1 - Seguidor solar con mecanismo de giro azimutal - Google Patents

Seguidor solar con mecanismo de giro azimutal Download PDF

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Francisco José CERON GARCIA
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Abengoa Solar New Technologies, S.A.
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    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the present invention encompasses within the field of solar trackers, and more specifically, T-shaped solar trackers, comprising a pedestal, cylindrical or parallelepiped, on which a bearing structure or support is fixed on its upper end structural mirrors or photovoltaic modules, two-axis rotation: azimuthal and elevation.
  • the followers of the state of the art when exceeding 360 ° of total travel, and having their end of career at this point, are forced to go back, that is, turn in the opposite direction to the daily follow-up, to position themselves in the new starting position corresponding to the next day.
  • This causes the solar reflection time to be lost to the tower, with the subsequent loss of energy and production time, during repositioning. of the solar tracker.
  • it causes the danger of the rays moving randomly losing energy and time of production as it stops reflecting on the tower during the positioning of the solar tracker.
  • US 6,123,067 discloses an azimuthal rotation mechanism of solar tracker support structures by means of two hydraulic cylinders, capable of rotating without the need to back off.
  • This mechanism achieves this effect, by means of a complex and expensive system comprising a large rotating frame that rotates around the pedestal, operated by two cylinders comprising a first end fixed to a vertex of the frame and a second end fixed to an axis of turn, turn the axis of rotation of each different and close end of each cylinder fixed to a piece fixed to the pedestal by means of a cylinder, both bolted to the pedestal.
  • This mechanism has the problem of large clearances and risk of friction of the frame with the pedestal.
  • the invention relates to a solar tracker comprising a pedestal, cylindrical or parallelepiped, on which, at its upper end, a supporting structure or structural support of mirrors or photovoltaic modules is fixed, with an azimuthal rotation mechanism comprising:
  • a fixed base comprising a support plate fixed to a cylindrical piece of diameter equal to the pedestal (upper end of the pedestal) by support ribs and a hollow cylinder of diameter equal to or less than the fixed pedestal on the support plate,
  • a hollow cap preferably cylindrical, on which the bearing structure or structural support is fixed, arranged on the fixed base such that the hollow cylinder of the fixed base is arranged inside the cap and comprising:
  • a rotating mechanical element arranged between the cap and the fixed base, comprising an inner ring fixed to the support plate and a rotating outer ring fixed to the bottom cap of the cap,
  • the piston ends of the first and second cylinders being arranged inside the cap one on top of the other and connected by the same fixed axis of rotation perpendicular to the cylinders fixed to the hollow cylinder of the fixed base of the mechanism by a connecting piece, on which the cap rotates with the supporting structure it supports, actuated by the cylinders to which the cap is fixed.
  • the two hydraulic cylinders are at different height, uneven, that is, one above the other to allow the crossing and avoid the collision between them.
  • Figure 1 shows a side view of the solar tracker of the invention
  • Figure 2 shows a section on ll-ll of Figure 1
  • Figure 3 shows the cap of the azimuthal rotation mechanism.
  • Figure 4 shows the fixed base of the azimuthal rotation mechanism.
  • Figure 5 shows a detail of the cylinders fixed to the hollow cylinder of the fixed base of the mechanism of the invention.
  • The. Figure 6 shows a perspective view of the cap with the cylinders and the fixed base of the blasting azimuthal rotation mechanism.
  • FIG 1 shows a solar tracker comprising a supporting structure 2 on the pedestal 1, in which an azimuthal rotation mechanism is arranged at the upper end of the pedestal 1 comprising, as seen in Figures 3-6 :
  • a fixed base 10 as can be seen in Figure 4, comprising:
  • upper 15 ' , 15' and lower 16, 16 'for fixing hydraulic cylinders 6, 6' which may be extensions of the upper or lower covers or of the lateral surface, being in.
  • the hydraulic cylinders 6, 6 ' are connected, by the end of their piston by means of the same fixed vertical axis of rotation 7, perpendicular to the cylinders, fixed to the hollow cylinder 13 by a connecting element 8 This allows the turn to exceed 360 ° without any impediment, so that the solar tracker does not have to go back to position itself at the beginning of each race.
  • each cylinder 6, 6 ' is at a different height through a first and second opening 9, 9' of the surface side of the cap 3.
  • the fixing of the cylinders 6, 6 'to the cap is by means of a clamp 14, 14' each, such that when the cylinders 6, 6 'are operated, the pistons thereof rotate with respect to the fixed vertical axis of rotation 7 and drive the rotation of the cap on which the bearing structure 2 is anchored.
  • This tracking system is specially designed for application in solar trackers, but its extension to other fields of the industry that require similar azimuthal tracking characteristics is not ruled out.

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Abstract

Seguidor solar con mecanismo de giro azimutal dispuesto en el extremo superior del pedestal ('1 ) qué comprende una base fija (10), un sombrerete hueco (3) de soporte de la estructura portante dispuesto sobre la base fija (10), un elemento mecánico giratorio (17) dispuesto entre el sombrerete (3) y la base fija (10) y dos cilindros hidráulicos (6, 6') dispuestos a distinta altura respecto al eje vertical del sombrerete (3) y fijados por un extremo al sombrerete (3), y por el otro unidos por un mismo eje fijo (7) fijado a la base fija (10) de manera que cuando los pistones de los cilindros (6, 6') se accionan, impulsan el giro del sombrerete (3) al que están fijos los cilindros (6, 6'), girando los cilindros (6, 6') respecto a un mismo eje (7), que está fijado a la base (10).

Description

SEGUIDOR SOLAR CON MECANISMO DE GÍRO AZIMUTAL
Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de los seguidores solares, y más en concreto, seguidores solares en forma de T, que comprenden 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, de giro en dos ejes: azimutal y de elevación.
Antecedentes de la invención
En la actualidad son conocidos numerosos mecanismos de soporte y giro de estructuras soporte de paneles solares, entendiéndose como paneles solaces tanto los colectores solares como las células fotovoltaicas.
Estos sistemas de giro azimutal conocidos tienen el problema de que durante su seguimiento diario, van cambiando su posición angular inicial, día tras día (llegando en algunos casos a superar los 40° de diferencia entre la posición inicial de un día y, el siguiente). Cuando en una jornada diaria es necesario un recorrido angular diario grande (330° por ejemplo), para adoptar la posición inicial del siguiente día, deberían ser capaces de recorrer, los 330° del seguimiento diario, más los 40° que les separan , de la nueva posición inicial, es decir, un total de 370°. Sin embargo, los seguidores del estado del arte, al superarse los 360° de recorrido total, y tener su final de carrera en este punto, se ven obligados a retroceder, esto es, girar en sentido contrario al del seguimiento diario, para posicionarse en la nueva posición inicial correspondiente al siguiente día. Esto provoca que se pierda un tiempo de reflexión solar a la torre, con la subsecuente pérdida de energía y tiempo de producción, durante el reposicionamiento . del seguidor solar. Además, hace que exista el peligro de que los rayos se muevan de manara aleatoria perdiendo energía y tiempo dé producción ya que deja de reflejar en la torre durante el posicionamiento del seguidor solar.
Entre los mecanismos de giro azimutal conocidos, destaca US 6,123,067 que divulga un mecanismo de giro azimutal de estructuras soporte de seguidores solares mediante dos cilindros hidráulicos, capaz de girar sin la necesidad de retroceder. Este mecanismo consigue dicho efecto, mediante un complejo y caro sistema que comprende un marco giratorio de grandes dimensiones que gira entorno al pedestal, accionado por dos cilindros que comprenden un primer extremo fijado a un vértice del marco y un segundo extremo fijado a un eje de giro, sierjdo el eje de giro de cada extremo de cada cilindro diferentes y cercanos fijados a una pieza fijada al pedestal mediante un cilindro, ambos atornillados al pedestal. Este mecanismo tiene el problema de grandes holguras y riesgo de rozamiento del marco con el pedestal.
Descripción de la invención
La invención se refiere a un seguidor solar 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, con un mecanismo de giro azimutal que comprende:
una base fija que comprende una plancha de apoyo fijada a una pieza cilindrica de diámetro igual al pedestal (extremo superior del pedestal) por nervios de apoyo y un cilindro hueco de diámetro igual o inferior al pedestal fijo sobre la plancha de apoyo,
un sombrerete hueco preferiblemente cilindrico, sobre el que está fijada la estructura portante o soporte estructural, dispuesto sobre la base fija de manera tal que el cilindro hueco de la base fija queda dispuesta en el interior del sombrerete y que comprende:
o una tapa superior y una tapa inferior con aberturas centrales, y o una superficie lateral con al menos dos aberturas dispuestas a distintas alturas,
- un elemento mecánico giratorio dispuesto entre el sombrerete y la base fija, que comprende un aro interior fijado a la plancha de apoyo y un aro exterior giratorio fijado a la tapa inferior del sombrerete,
- un primer cilindro hidráulico dispuesto atravesando una primera abertura de la superficie lateral del sombrerete y fijado al sombrerete por una abrazadera unida a unas prolongaciones exteriores superior e inferior del sombrerete,
- un segundo cilindro hidráulico dispuesto atravesando una segunda abertura de la superficie lateral del sombrerete y fijado al sombrerete por una abrazadera unida a unas prolongaciones exteriores superior e inferior del sombrerete,
estando los extremos de los pistones de los cilindros primero y segundo dispuestos en el interior del sombrerete uno sobre otro y unidos por un mismo eje de giro fijo perpendicular a los cilindros fijado al cilindro hueco de la base fija del mecanismo por una pieza de unión, sobre el que gira el sombrerete con la estructura portante que soporta, accionado por los cilindros a los que está fijo el sombrerete. Los dos cilindros hidráulicos están a distinta altura, desnivelados, esto es, uno sobre otro para permitir l cruce y evitar el choque entre ambos.
; La ventaja de este mecanismo de giro azimutal de estructuras portantes de seguidores solares dispuesto sobre un pedestal, es que permite el giro respecto a un solo eje de 360° o más, sin tener que retroceder para continuar el giro durante la siguiente jornada completa, y sin que se interponga ningún elemento.
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 una vista lateral del seguidor solar de la invención
La Figura 2 muestra una sección por ll-ll de !a figura 1
La figura 3 muestra ei sombrerete del mecanismo de giro azimutal.
La figura 4 muestra la base fija del mecanismo de giro azimutal.
La Figura 5 muestra un detalle de los cilindros fijados al cilindro hueco de la base fija del mecanismo de la invención.
La. Figura 6 muestra una perspectiva del sombrerete con los cilindros y la base fija del mecanismo de giro azimutal en explosión.
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 1.- pedestal
2. - estructura portante o soporte estructural
3. - sombrerete
4. - tapa superior
5. - tapa inferior
6. - cilindro hidráulico
7. - eje vertical de giro
8. - elemento de fijación del eje al cilindro hueco.
9. - abertura lateral del sombrerete
10. - base fija .
11. - plancha de apoyo
12. - nervio de apoyo
13. - cilindro hueco - 14 - abrazadera
15. - prolongación superior de fijación del cilindro
16. - prolongación inferior de fijación del cilindro
17. - elemento mecánico giratorio
18.- aro interior fijo
19. - aro exterior giratorio
20. - pieza cilindrica de diámetro igual al pedestal
21. - junta
Descripción detallada de un modo de realización
La figura 1 muestra un seguidor que solar comprende una estructura portante 2 sobre el pedestal 1 , en el que se ha dispuesto un mecanismo de giro azimutal en el extremo superior del pedestal 1 que comprende, tal y como se ve en las figuras 3-6:
una base fija 10, tal y como puede verse en la figura 4, que comprende:
o una pieza cilindrica 20 de diámetro igual ai pedestal 1 , unida por una junta 21 al extremo superior del pedestal 1 ,
o una plancha de apoyo 11 , fijada a la pieza cilindrica 20 por nervios de apoyo 12 y
o un cilindro hueco 13, de diámetro inferior o igual al pedestal 1, fijado sobre la plancha de apoyo 11 ,
- un sombrerete hueco 3 al que está fijada la estructura portante 2 por elementos de unión, dispuesto sobre la base fija 10, que comprende, tal y como puede verse en la figura 3:
o una tapa superior 4 y una tapa inferior 5 con aberturas centrales, o una superficie lateral que comprende al menos dos aberturas laterales primera 9 y segunda 9' dispuestas en los laterales del sombrerete a diferentes alturas, y
o prolongaciones exteriores superior 15', 15' e inferior 16, 16' de fijación de cilindros hidráulicos 6, 6', que pueden ser prolongaciones de las tapas superior o inferior o de la superficie lateral, estando en. este caso la prolongación superior 15 de fijación de uno de los cilindros formando parte de la tapa superior 4 del sombrerete 3, - un elemento mecánico giratorio 17 dispuesto entre el sombrerete 3 y la base fija 10, que comprende un aro interior fijo 18 fijado a la plancha de apoyo 11 y un aro exterior giratorio 19 fijado a la tapa inferior 5 del sombrerete 3, dos cilindros hidráulicos 6, 6',. como puede verse en las figuras 1, 2, 5 y 6, dispuestos a distinta altura respecto al eje vertical del pedestal y fijados por un extremo al sombrerete 3, mediante las abrazaderas 14, 14', y por el otro unidos por un mismo eje fijo 7 fijado al cilindro hueco 13 de la base fija 10 por un elementó de fijación 8, como puede verse en la figura 5. " Con esta configuración cuando los pistones de los cilindros 6, 6' se accionan, impulsan el giro del sombrerete 3 al que está fijada la estructura portante 2. Los cilindros están. fijados por !as abrazaderas 14, 14' a las prolongaciones superior 15, 5' e inferior 16, 16' del sombrerete 3. Los cilindros 6, 6' giran respecto a un mismo eje 7, que á su vez está fijado al cilindro hueco 13, de la base 10. De esta forma gira el sombrerete 3 junto con la estructura portante 2 de manera azimutal sobre el pedestal fijo 1.
Como se ha mencionado anteriormente, los cilindros hidráulicos 6, 6' están unidos, por el extremo de su pistón por medio de un mismo eje fijo vertical de giro 7, perpendicular a los cilindros, fijado al cilindro hueco 13 por un elemento de unión 8. Esto permite que el giro pueda superar los 360° sin ningún tipo de impedimento, de manera que el seguidor solar no tenga que retroceder para posicionarse al comienzo de cada carrera.
Los extremos de los pistones están dispuestos uno sobre el otro, evitando que uno impida el movimiento de giro del otro, de manera que cada cilindro 6, 6' está a distinta altura atravesando una primera y una segunda abertura 9, 9' de la superficie lateral del sombrerete 3.
La fijación de los cilindros 6, 6' al sombrerete es mediante una abrazadera 14, 14' cada uno, de tal manera que cuando se accionan los cilindros 6, 6', los pistones de los mismos giran respecto al eje vertical fijo de giro 7 e impulsan el giro del sombrerete sobre el que está anclada la estructura portante 2.
Este sistema de seguimiento se diseña especialmente para su aplicación en seguidores solares, pero no se descarta su extensión a otros campos de la industria que requieran características similares de seguimiento azimutal.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Seguidor solar con mecanismo de giro azimutal de la estructura portante (2) dispuesto en el extremó superior del pedestal (1) que comprende:
- un sombrerete hueco (3) al que está fijada la estructura portante (2) por elementos de unión que comprende:
o una tapa superior (4). y una tapa inferior (5) con aberturas centrales, y
o una superficie lateral que comprende al menos dos . aberturas laterales primera (9) y segunda (9') dispuestas en los laterales del sombrerete, y
dos cilindros (6, 6') de accionamiento de giro azimutal del sombrerete (3), caracterizado por que comprende:
una base fija (10) fijada al pedestal (1),
- un elemento mecánico giratorio (17) dispuesto entre el sombrerete (3) y la base fija (10), que comprende un aro interior fijo (18) fijado a la base fija
(10) y un aro exterior giratorio (19) fijado a Ja tapa, inferior (5) del sombrerete (3),
- un primer cilindro hidráulico (6) dispuesto atravesando una primera abertura (9) de la superficie lateral del sombrerete (3) y fijado al, sombrerete (3) por medios de unión,
un segundo cilindro hidráulico (6') dispuesto atravesando una segunda abertura (9') de la superficie lateral del sombrerete (3) y fijado al sombrerete (3) por medios de unión,
estando los extremos de ios pistones de los cilindros primero (6) y segundo (6') dispuestos en el interior del sombrerete (3) uno sobre otro y unidos por un mismo eje (7), fijado a la base fija (10) por un elemento de fijación (8), que actúa de eje de giro de los cilindros (6, 6') de accionamiento del giro del sombrerete (3) respecto a la base fija (10) fijada al pedestal (1).
2. - Seguidor solar según reivindicación 1 caracterizado por que la base fija (10) comprende una pieza cilindrica (20) de diámetro igual al pedestal (1 ), unida por una
■■ junta (21 ) ai extremo superior del pedestal (1) , una plancha de apoyo (11 ), fijada a la pieza cilindrica (20) por nervios de apoyo (12) y un cilindro hueco (13), fijado sobre la . plancha de apoyo (11),
3. - Seguidor solar según reivindicación 2 caracterizado por que eí cilindro hueco (13) está dispuesto en el interior del sombrerete (3) y es al que se fijan los medios de fijación (8) del eje (7) de unión de los extremos de los pistones de los cilindros (6, 6').
4. - Seguidor solar según reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de unión de los cilindros al sombrerete (3) son una abrazadera (14, 14') para cada cilindro, unida a prolongaciones exteriores superior (15, 15') e inferior (16, 16') del sombrerete (3), para cada cilindro.
5. - Seguidor solar según reivindicación 4 caracterizado por que la prolongación superior (15) de uno de los cilindros forma parte de la tapa superior (4) del sombrerete (3).
6. - Seguidor solar según reivindicaciones anteriores caracterizado por que el elemento mecánico giratorio (17) es un rodamiento.
7. - Seguidor solar según reivindicaciones anteriores caracterizado por que las aberturas laterales (9, 9') del sombrerete (3) están a distintas alturas.
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