WO2015059331A1 - Seguidor solar de barra central - Google Patents

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WO2015059331A1
WO2015059331A1 PCT/ES2014/070791 ES2014070791W WO2015059331A1 WO 2015059331 A1 WO2015059331 A1 WO 2015059331A1 ES 2014070791 W ES2014070791 W ES 2014070791W WO 2015059331 A1 WO2015059331 A1 WO 2015059331A1
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WO
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bar
solar tracker
tracker according
central bar
axis
Prior art date
Application number
PCT/ES2014/070791
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English (en)
French (fr)
Inventor
Francisco Ceron Garcia
Francisco Manuel Gomez Martinez
Rafael Morillo Morales
Frank BURKHOLDER
Original Assignee
Abengoa Solar New Technologies, S.A.
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Publication date
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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
    • F24S30/452—Vertical primary axis
    • 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
    • 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
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention falls within the field of solar trackers, more specifically the lifting and azimuthal mechanism.
  • the application of this invention applies to both thermosolar plant heliostats and two-axis orientators, stirling discs or photovoltaic plants.
  • WO2012117142 stands out, which discloses a movement mechanism that is formed by linear actuators in different planes. This mechanism achieves azimuthal movement through a complex and expensive system.
  • WO2007108976 discloses a solar tracker that has a mechanism with linear actuators in different planes using a mechanism different from that of WO20121 17142 but which presents a similar problem.
  • the invention relates to a central bar solar tracker comprising a base on which a linear motion system is available.
  • the linear motion system can comprise two hydraulic cylinders, two pneumatic cylinders, two magnetic motors or two spindles.
  • the linear motion system comprises two linear actuators that move in the X and Y directions of the same plane.
  • This bar in its lower part, can have a lateral break. From its middle part to the top it is straight. At the top of the bar, there is a connection with a biarticulate top piece.
  • the connection between the upper part of the bar and the upper biarticulate piece allows the bar to slide into the upper biarticulated piece; in other words, during the movement of the bar, there is a sliding movement between the bar and upper biarticulate piece, there being a sliding of the bar inside the biarticulated piece according to the direction of the longitudinal axis of the bar.
  • the bar When the bar has the lateral break and is in an upright position, the lower part of the bar is displaced laterally with respect to the axis of the bar thanks to the lateral break. Therefore, the projection of the upper end of the bar and the lower end of the bar will never coincide in the plane.
  • the bar transforms a movement of the plane to a superior biarticulate piece.
  • the upper biarticulate part is connected to the azimuth bearing.
  • the azimuth bearing comprises a rotating crown and preferably first means of rotation around the axis of elevation.
  • the upper biarticulate part is configured to rotate around the axis of elevation thanks to a few second means of rotation.
  • the upper biarticulate piece may be connected to the support of an element to be oriented, for example, to the support of a heliostat mirror.
  • the advantage of this mechanism is that a position x, and in the plane of the actuators, corresponds to a single position of the elevation angles a, and azimuth ⁇ and vice versa.
  • Figure 1 shows a perspective view of the solar tracker of the invention.
  • Figure 2 shows a breakdown of the transmission busbar.
  • Figure 3 shows a plan view of the solar tracker of the invention.
  • Figure 4 shows an elevation view of the solar tracker of the invention.
  • Figure 5 shows a detail of the upper biarticulate piece.
  • a first aspect of the invention refers to a central bar solar tracker configured to be oriented around an azimuth axis (EA) and around a lifting axis (EE ).
  • the central bar solar tracker comprises several elements: a base (1), a linear movement system (200), a bar (4), a lower bi-articulated part (3), an azimuth bearing (16) and an upper bi-articulated part (5).
  • the base (1) defines two directions (x, y) of a plane (X, Y).
  • the first positioning box (151) is configured to be moved in a first direction (DS), selected between one of the two directions (x, y), and in a second remaining direction (DI) of the two directions (x, Y).
  • the ends of the rails that define the first direction (DS) are displaced on rails (13).
  • the second positioning box (152) is configured to be moved in a single second direction (DI). That is, that the first positioning box (151) is displaced in the two directions (x, y) because on the one hand it is displaced in the first direction (DS) and because it is connected with the second positioning box (152), which is displaced in the second direction (DI).
  • the linear movement system (200) is configured to move the first positioning box (151) and to move the second positioning box (152).
  • the linear motion system (200) is configured so that a combination of a first displacement in the first direction (DS) and a second displacement in the second direction (DI) allows the entire plane (X, Y) to be traversed by the first positioning box (151).
  • the bar (4) comprises a first free end (41) and a second end (42), opposite the first end (41).
  • the lower biarticulate piece (3) comprises a first joint (32) connected to the second end (42) and a second joint (31), opposite the first joint (32) and connected to the first positioning box (151).
  • the lower bi-articulated part (3) is configured to be dragged by the first positioning box (151) and to transmit a movement of the linear movement system (200) to the bar (4).
  • the azimuth bearing (16) comprises a rotating crown (161) around the azimuth axis (EA) and preferably first turning means (162) around the elevation axis (EE).
  • the upper bi-articulated part (5) comprises a first connection (51) connected to the bar (4) and second turning means (52), connected to the first turning means (162).
  • the connection between the second turning means (52) and the first turning means (162) allows the upper biarticulate part (5) to rotate around the elevation axis (EE).
  • the biarticulate upper part (5) is configured to transmit a movement of the bar (4) to a support (8) of an element to be oriented.
  • the second joint (31) is configured to rotate around a first axis (31 1) parallel to the azimuth axis (EA).
  • the first joint (32) is configured to rotate around a second axis (321) parallel to the elevation axis (EE).
  • the first connection (51) is configured as a sliding-sliding mechanism between the bar (4) and the upper bi-articulated part (5), along a longitudinal axis (EL) of the bar (4).
  • the second turning means (52) are configured to rotate around a lifting axis (EE).
  • the second end (42) is displaced laterally at a distance of uncertainty (R) from a longitudinal axis (EL) of the bar (4).
  • the bar (4) comprises:
  • a position (P) in the plane (X, Y) corresponds to a tracking position (S) defined by an elevation angle (a) and an azimuth angle ( ⁇ ) and vice versa.
  • the uncertainty distance (R) is configured to prevent the second end (42) from going through a position of uncertainty (14).
  • the uncertainty position (14) is a central position in azimuth and elevation of the central bar solar tracker defined by:
  • the linear movement system (200) comprises a drive system selected from two hydraulic cylinders, two pneumatic cylinders, two linear actuators (21, 22).
  • - Linear actuators (21, 22) include:
  • a first linear actuator (21) comprising two first guide shafts (121) and a first rotating screw (1 1 1);
  • a second linear actuator (22) comprising two second guide shafts (122) and a second rotating screw (1 12).
  • the guide shafts (121, 122) and the rotating screw (1 1 1, 1 12) pass through the positioning boxes (151, 152).
  • the first positioning box (151) comprises:
  • the second positioning box (152) comprises:
  • the non-threaded holes (181, 182) are on both sides of the threaded hole (171, 172).
  • the guiding axes (121, 122) prevent the positioning box (151, 152) of the actuator from rotating, thus ensuring that the movement is performed only linearly in the x or y direction depending on the actuator.
  • the second positioning box (152) moves on the axis according to the direction and dragged by the second actuator linear (22), and vice versa.
  • the movement is carried out thanks to two motors not shown, preferably located at the ends of the actuators.
  • the second linear actuator (22) is fixed at its two ends to the base (1), and in a lower position relative to the first actuator (21), while the first linear actuator (21), in a superior position with respect to the second actuator (22), it moves on rails (13). This option is illustrated in Figure 1.
  • the reverse option that is, the first linear actuator (21), in a superior position with respect to the second actuator (22), fixed at its ends to the base (1) and second linear actuator ( 22), in a lower position with respect to the first linear actuator (21), movable on rails (13) is also possible.
  • the upper biarticulate piece (5) has a cross section configured to guide a slide of the bar (4) through the inside of the upper biarticulate piece (5).
  • the bar (4) and the upper bi-articulated part (5) preferably have a square cross-section. The square cross-section of the two elements prevents one from rotating relative to the other in the relative sliding movement they have when configured as a sliding mechanism.
  • the invention also relates to a heliostat comprising a central bar solar tracker as described above.
  • a second aspect of the invention consists in the method of orientation of a heliostat with the solar tracker described above around an azimuth axis (EA ) and around an axis of elevation (EE).
  • the orientation method comprises moving a drive system in two directions (x, y) to obtain a rotation movement of an upper bi-articulated part (5) around the azimuth axis (EA) and around the elevation axis (EE ).
  • the linear actuators (21, 22) move a lower bi-articulated part (3) that transmits the movement to a bar (4).
  • Figures 1, 2 and 4 show the relationship between the lower biarticulate piece (3), the bar (4) and the upper biarticulate piece (5).
  • the bar (4) can be moved in elevation thanks to the movement of the upper biarticulate piece (5), configured so that the bar (4) is displaced by the inside of the upper biarticulated piece (5).
  • the bar (4) may have a lateral break (4 ') in a middle part.
  • the lateral break (4 ') could also be at the top of the bar (4). Due to the lateral break (4 '), a projection of the first end (41) or upper point of the bar (4) in the plane (X, Y) of the base (1), will never coincide with the point of uncertainty (14), which would be the intersection of the longitudinal axis (EL) of the bar (4) with the plane (X, Y). This is illustrated in Figure 2.
  • the bar (4) transmits the movement of the lower plane (X, Y) to the upper biarticulate piece (5).
  • the upper biarticulate piece (5) allows the lifting movement of the bar (4).
  • the upper biarticulate piece (5) is attached to the heliostat (10) by a support structure (8) through any appropriate means of connection such as welding or screws.
  • the bar (4) slides inside the biarticulate upper part (5).
  • the oscillation of the bar (4) causes the upper bi-articulated part (5) to rotate around the lifting axis (EE) thanks to the first turning means (162), as illustrated in Figure 1.
  • the azimuth bearing (16) comprises a rotating crown (161) around the azimuth axis (EA) and preferably first turning means (162) around the elevation axis (EE).
  • the azimuth bearing (16) is elevated with respect to the base (1) and held by one or more legs (9).
  • the advantage of this mechanism is that a position (P) in the plane (X, Y) of the actuators corresponds to a single position of the elevation angles (a) and azimuth ( ⁇ ) and vice versa.
  • the second end (42) of the bar (4) thanks to the lateral break (4 ') of the bar (4), describes in its azimuthal motion a circumference with a radius called, distance of uncertainty (R) , which allows to avoid going through the point or position of uncertainty (14), represented in figure 2, and thus avoiding problems of errors in the positioning of the heliostat.
  • R distance of uncertainty
  • Another advantage of the mechanism is that it also allows a complete 360 ° rotation, without having to go back to position itself in the initial position.
  • This mechanism is also a simple solution for monitoring heliostats or photovoltaic modules, or, in general, any device that requires an orientation around an azimuth axis and around an elevation axis, such as solar tracking equipment .

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Abstract

Mecanismo para seguidor solar que a partir de dos movimientos lineales en un plano horizontal genera un giro azimutal y un giro de elevación. El mecanismo tiene una barra central unida a dos actuadores y a un sistema de rotación azimutal móvil. Dos movimientos lineales son convertidos en dos movimientos angulares: un movimiento angular en torno a un eje de elevación y otro movimiento angular en torno a un eje azimutal.

Description

SEGUIDOR SOLAR DE BARRA CENTRAL Sector técnico de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de los seguidores solares, más en concreto del mecanismo de elevación y azimutal. La aplicación de esta invención aplica tanto a heliostatos de plantas termosolares como a orientadores en dos ejes, discos stirling o plantas fotovoltaicas.
Antecedentes de la invención
En la actualidad, son conocidos numerosos mecanismos de soportes y giro de estructuras de soporte de paneles solares.
Los sistemas conocidos tienen unos giros limitados en azimut debido a su diseño por su cableado o tuberías, en el caso de actuadores hidráulicos. Estas limitaciones no permiten hacer giros mayores a 360°, es decir, los seguidores, según el estado actual de la técnica, al sobrepasar los 360° del recorrido total se ven obligados a retroceder para posicionarse de nuevo en la posición inicial.
Los sistemas conocidos precisan de un enclavamiento con cimentación y un ensamblaje posterior que debe ser realizado en el campo dando lugar a una serie de errores de ensamblaje que necesitan una posterior corrección de éstos. Además, estos sistemas deben ser orientados a la hora de su emplazamiento en una posición determinada (posición y punto de partida) que no se puede modificar de manera sencilla.
De entre los mecanismos conocidos destaca WO2012117142, que divulga un mecanismo de movimiento que está formado por actuadores lineales en diferentes planos. Este mecanismo consigue el movimiento azimutal mediante un complejo y costoso sistema.
WO2007108976 divulga un seguidor solar que tiene un mecanismo con actuadores lineales en diferentes planos utilizando un mecanismo diferente al de WO20121 17142 pero que presenta un problema similar.
Descripción de la invención
La invención se refiere a un seguidor solar de barra central que comprende una base sobre la que se dispone de un sistema de movimiento lineal. El sistema de movimiento lineal puede comprender dos cilindros hidráulicos, dos cilindros neumáticos, dos motores magnéticos o dos husillos. En otras palabras, el sistema de movimiento lineal comprende dos actuadores lineales que se desplazan en las direcciones X e Y de un mismo plano.
Estos dos actuadores desplazan una pieza biarticulada inferior que transmite el movimiento a una barra.
Esta barra, en su parte inferior, puede tener un quiebro lateral. Desde su parte media hasta la parte superior es recta. En la parte superior de la barra, hay una conexión con una pieza biarticulada superior. La conexión entre la parte superior de la barra y la pieza biarticulada superior permite que la barra deslice dentro de la pieza biarticulada superior; en otras palabras, durante el movimiento de la barra, hay un movimiento de corredera entre la barra y pieza biarticulada superior, existiendo un deslizamiento de la barra por el interior de la pieza biarticulada según la dirección del eje longitudinal de la barra.
Cuando la barra tiene el quiebro lateral y se encuentra en posición vertical, la parte inferior de la barra está desplazada lateralmente respecto al eje de la barra gracias al quiebro lateral. Por tanto, la proyección del extremo superior de la barra y del extremo inferior de la barra nunca coincidirán en el plano. La barra transforma un movimiento del plano a una pieza biarticulada superior.
La pieza biarticulada superior está conectada al rodamiento acimutal. El rodamiento acimutal comprende una corona giratoria y preferentemente unos primeros medios de giro en torno al eje de elevación. La pieza biarticulada superior está configurada para girar en torno al eje de elevación gracias a unos segundos medios de giro. La pieza biarticulada superior puede estar conectada con el soporte de un elemento a ser orientado, por ejemplo, con el soporte de un espejo de un heliostato.
La ventaja de este mecanismo es que una posición x, y en el plano de los actuadores, se corresponde con una sola posición de los ángulos de elevación a, y de azimut Θ y viceversa. Además, en caso de que la barra tenga quiebro lateral y gracias a este quiebro lateral, la barra nunca pasa por la posición central en azimut y elevación del seguidor, denominada posición de incertidumbre y que corresponde a un ángulo de elevación α = 45° donde la barra está en posición vertical y un azimut Θ que podría tomar cualquier valor entre 0 y 360° y donde un error de miliradianes podría suponer una enorme incertidumbre en el posicionamiento en azimut del heliostato.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra una vista en perspectiva del seguidor solar de la invención.
La figura 2 muestra un detalle del quiebro de la barra de transmisión.
La figura 3 muestra una vista en planta del seguidor solar de la invención.
La figura 4 muestra una vista en alzado del seguidor solar de la invención.
La figura 5 muestra un detalle de la pieza biarticulada superior.
EA eje de azimut ES eje de soporte
EE eje de elevación
X, Y Plano
x, y Direcciones en el plano
P Posición en el plano
S Posición de seguimiento
α Ángulo de elevación
Θ Ángulo de azimut
1 Base
200 Sistema de movimiento lineal
21 Primer actuador lineal
22 Segundo actuador lineal
3 Pieza biarticulada inferior
32 primera articulación
311 primer eje
31 segunda articulación
321 segundo eje
4 Barra
EL Eje longitudinal
4' Quiebro lateral
4" Tramo recto
41 primer extremo
42 segundo extremo
5 Pieza biarticulada superior
51 Primera conexión
52 Segunda conexión
8 Soporte de un elemento a ser orientado
9 Patas de fijación
10 Heliostato
1 11 Primer tornillo giratorio
1 12 Segundo tornillo giratorio
121 Primeros ejes de guiado
122 Segundos ejes de guiado
13 Railes
14 Punto o posición de incertidumbre 151 Primera caja de posicionamiento
152 Segunda caja de posicionamiento
DS Primera dirección
DI Segunda dirección
16 Rodamiento acimutal
161 Corona giratoria
162 Primeros medios de giro
171 Primer orificio roscado
172 Segundo orificio roscado
181 Primeros orificios no roscados
182 Segundos orificios no roscados
R Distancia de incertidumbre
Descripción de una realización preferente
Un primer aspecto de la invención cuya realización se ilustra en las figuras 1 y 2, se refiere a un seguidor solar de barra central configurado para ser orientado en torno a un eje de azimut (EA) y en torno a un eje de elevación (EE). El seguidor solar de barra central comprende varios elementos: una base (1), un sistema de movimiento lineal (200), una barra (4), una pieza biarticulada inferior (3), un rodamiento acimutal (16) y una pieza biarticulada superior (5). La base (1) define dos direcciones (x, y) de un plano (X, Y). La primera caja de posicionamiento (151) está configurada para ser desplazada en una primera dirección (DS), seleccionada entre una de las dos direcciones (x, y), y en una segunda dirección (DI) restante de las dos direcciones (x, y). Los extremos de los carriles que definen la primera dirección (DS) son desplazados sobre unos railes (13). La segunda caja de posicionamiento (152) está configurada para ser desplazada en una sola segunda dirección (DI). Es decir, que la primera caja de posicionamiento (151) es desplazada en las dos direcciones (x, y) porque por un lado es desplazada en la primera dirección (DS) y porque está conectada con la segunda caja de posicionamiento (152), que es desplazada en la segunda dirección (DI). El sistema de movimiento lineal (200) está configurado para desplazar la primera caja de posicionamiento (151) y para desplazar la segunda caja de posicionamiento (152). El sistema de movimiento lineal (200) está configurado de manera que una combinación de un primer desplazamiento en la primera dirección (DS) y un segundo desplazamiento en la segunda dirección (DI) permite que todo el plano (X, Y) sea recorrido por la primera caja de posicionamiento (151). La barra (4) comprende un primer extremo (41) libre y un segundo extremo (42), opuesto al primer extremo (41). La pieza biarticulada inferior (3) comprende una primera articulación (32) conectada al segundo extremo (42) y una segunda articulación (31), opuesta a la primera articulación (32) y conectada a la primera caja de posicionamiento (151). La pieza biarticulada inferior (3) está configurada para ser arrastrada por la primera caja de posicionamiento (151) y para transmitir un movimiento del sistema de movimiento lineal (200) a la barra (4). El rodamiento acimutal (16) comprende una corona giratoria (161) en torno al eje de azimut (EA) y preferentemente primeros medios de giro (162) en torno al eje de elevación (EE). La pieza biarticulada superior (5) comprende una primera conexión (51) conectada a la barra (4) y segundos medios de giro (52), conectados a los primeros medios de giro (162). La conexión entre los segundos medios de giro (52) y los primeros medios de giro (162) permite el giro de la pieza biarticulada superior (5) en torno al eje de elevación (EE). La pieza biarticulada superior (5) está configurada para transmitir un movimiento de la barra (4) a un soporte (8) de un elemento a ser orientado.
- La segunda articulación (31) está configurada para girar en torno a un primer eje (31 1) paralelo al eje de azimut (EA).
- La primera articulación (32) está configurada para girar en torno a un segundo eje (321) paralelo al eje de elevación (EE).
- La primera conexión (51) está configurada como un mecanismo deslizadera-corredera entre la barra (4) y la pieza biarticulada superior (5), según un eje longitudinal (EL) de la barra (4).
- Los segundos medios de giro (52) están configurados para girar en torno a un eje de elevación (EE).
- El segundo extremo (42) está desplazado lateralmente a una distancia de incertidumbre (R) respecto de un eje longitudinal (EL) de la barra (4).
- La barra (4) comprende:
+ un quiebro (4') en una parte media;
+ un tramo recto (4") en una parte superior; configurado para ser deslizado en la pieza biarticulada superior (5).
- Una posición (P) en el plano (X, Y), se corresponde con una posición de seguimiento (S) definida por un ángulo de elevación (a) y un ángulo de azimut (Θ) y viceversa.
- La distancia de incertidumbre (R) está configurada para evitar que el segundo extremo (42) pase por una posición de incertidumbre (14).
- La posición de incertidumbre (14) es una posición central en azimut y elevación del seguidor solar de barra central definida por:
+ un ángulo de elevación a= 45°, que corresponde con una posición vertical de la barra (4); + un ángulo de azimut Θ comprendido entre 0 y 360°.
- El sistema de movimiento lineal (200) comprende un sistema de accionamiento seleccionado entre dos cilindros hidráulicos, dos cilindros neumáticos, dos actuadores lineales (21 , 22). - Los actuadores lineales (21 , 22) comprenden:
+ un primer actuador lineal (21) que comprende dos primeros ejes de guiado (121) y un primer tornillo giratorio (1 1 1);
+ un segundo actuador lineal (22) que comprende dos segundos ejes de guiado (122) y un segundo tornillo giratorio (1 12).
Los ejes de guiado (121 , 122) y el tornillo giratorio (1 1 1 , 1 12) atraviesan las cajas de posicionamiento (151 , 152).
- La primera caja de posicionamiento (151) comprende:
+ un primer orificio roscado (171) configurado para ser atravesado por el primer tornillo giratorio (1 11);
+ dos primeros orificios no roscados (181) configurados para ser atravesados por los primeros ejes de guiado (121).
- La segunda caja de posicionamiento (152) comprende:
+ un segundo orificio roscado (172) configurado para ser atravesado por el segundo tornillo giratorio (1 12);
+ dos segundos orificios no roscados (182) configurados para ser atravesados por los segundos ejes de guiado (122).
- Los orificios no roscados (181 , 182) están a ambos lados del orificio roscado (171 , 172).
Los ejes de guiado (121 , 122) evitan que la caja de posicionamiento (151 , 152) del actuador gire, consiguiendo así que el movimiento se realice únicamente de forma lineal en la dirección x o y dependiendo del actuador.
Si la primera caja de posicionamiento (151) se mueve en el eje según la dirección x arrastrada por el primer actuador lineal (21), la segunda caja de posicionamiento (152) se mueve en el eje según la dirección y arrastrada por el segundo actuador lineal (22), y viceversa. El movimiento se realiza gracias a dos motores no representados, situados preferentemente en los extremos de los actuadores. En una realización de la invención, el segundo actuador lineal (22) está fijado en sus dos extremos a la base (1), y en una posición inferior respecto al primer actuador (21), mientras que el primer actuador lineal (21), en una posición superior respecto al segundo actuador (22), se mueve sobre unos railes (13). Esta opción se ilustra en la figura 1. La opción inversa, esto es, primer actuador lineal (21), en una posición superior respecto al segundo actuador (22), fijado en sus extremos a la base (1) y segundo actuador lineal (22), en una posición inferior respecto al primer actuador lineal (21), desplazable sobre unos raíles (13) también es posible.
- La pieza biarticulada superior (5) tiene una sección transversal configurada para guiar un deslizamiento de la barra (4) por el interior de la pieza biarticulada superior (5). - La barra (4) y la pieza biarticulada superior (5) tienen preferentemente una sección transversal cuadrada. La sección transversal cuadrada de los dos elementos evita que uno gire respecto del otro en el movimiento relativo de deslizamiento que tienen al estar configurados como un mecanismo de deslizadera.
- La invención también se refiere a un heliostato que comprende un seguidor solar de barra central según se ha descrito anteriormente.
Una vez definidos los componentes del seguidor solar de barra central de la invención, se describe a continuación un segundo aspecto de la invención que consiste en el método de orientación de un heliostato con el seguidor solar anteriormente descrito en torno a un eje de azimut (EA) y en torno a un eje de elevación (EE). El método de orientación comprende desplazar un sistema de accionamiento en dos direcciones (x, y) para obtener un movimiento de rotación de una pieza biarticulada superior (5) en torno al eje de azimut (EA) y en torno al eje de elevación (EE). Los actuadores lineales (21 , 22) desplazan una pieza biarticulada inferior (3) que transmite el movimiento a una barra (4). Las figuras 1 , 2 y 4, muestran la relación entre la pieza biarticulada inferior (3), la barra (4) y la pieza biarticulada superior (5). La barra (4) puede moverse en elevación gracias al movimiento de la pieza biarticulada superior (5), configurada para que la barra (4) sea desplazada por la parte interior de la pieza biarticulada superior (5).
Como se ha indicado anteriormente, la barra (4), puede tener un quiebro lateral (4') en una parte media. El quiebro lateral (4') también podría estar en la parte superior de la barra (4). Debido al quiebro lateral (4'), una proyección del primer extremo (41) o punto superior de la barra (4) en el plano (X, Y) de la base (1), nunca va a coincidir con el punto de incertidumbre (14), que sería la intersección del eje longitudinal (EL) de la barra (4) con el plano (X, Y). Esto se ilustra en la Figura 2.
La barra (4) transmite el movimiento del plano inferior (X, Y) a la pieza biarticulada superior (5). La pieza biarticulada superior (5) permite el movimiento en elevación de la barra (4).
La pieza biarticulada superior (5) se une al heliostato (10) mediante una estructura soporte (8) a través de cualquier medio de unión apropiado como soldadura o tornillos. Por otra parte, la barra (4) desliza por el interior de la pieza biarticulada superior (5). La oscilación de la barra (4) hace que la pieza biarticulada superior (5) gire en torno al eje de elevación (EE) gracias a los primeros medios de giro (162), como se ilustra en la figura 1.
Como se ha indicado anteriormente, el rodamiento acimutal (16) comprende una corona giratoria (161) en torno al eje de azimut (EA) y preferentemente primeros medios de giro (162) en torno al eje de elevación (EE). El rodamiento acimutal (16) se encuentra elevado con respecto a la base (1) y sujeto mediante una o varias patas (9). La ventaja de este mecanismo es que una posición (P) en el plano (X, Y) de los actuadores, se corresponde con una sola posición de los ángulos de elevación (a) y de azimut (Θ) y viceversa. De esta manera, el segundo extremo (42) de la barra (4), gracias al quiebro lateral (4') de la barra (4), describe en su movimiento azimutal una circunferencia con un radio denominado, distancia de incertidumbre (R), que permite evitar pasar por el punto o posición de incertidumbre (14), representado en la figura 2, y evitando por tanto problemas de errores en el posicionamiento del heliostato. Otra ventaja del mecanismo, es que permite también un giro completo de 360°, sin necesidad de retroceder para posicionarse en la posición inicial.
Este mecanismo es además una solución sencilla para el seguimiento de heliostatos o módulos fotovoltaicos, o, en general, cualquier dispositivo que precise de una orientación en torno a un eje de azimut y en torno a un eje de elevación, como los equipos de seguimiento solar.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Seguidor solar de barra central configurado para ser orientado en torno a un eje de azimut (EA) y en torno a un eje de elevación (EE) caracterizado por que comprende: una base (1) que define dos direcciones (x, y) de un plano (X, Y);
un sistema de movimiento lineal (200) dispuesto sobre la base (1) donde el sistema de movimiento lineal (200) comprende un sistema de accionamiento que se desplaza en las dos direcciones (x, y);
una barra (4) que tiene un primer extremo (41) y un segundo extremo (42);
una pieza biarticulada inferior (3) en conexión con el sistema de movimiento lineal (200), donde la pieza biarticulada inferior (3) está conectada con el segundo extremo (42) de la barra (4), y donde la pieza biarticulada inferior (3) está configurada para transmitir un movimiento la barra (4);
un rodamiento acimutal (16);
una pieza biarticulada superior (5) conectada con la barra (4) donde la pieza biarticulada superior (5) está conectada con el rodamiento acimutal (16) y donde la pieza biarticulada superior (5) está configurada para transmitir un movimiento de la barra (4) a un soporte (8) de un elemento a ser orientado.
2. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el sistema de accionamiento comprende:
2a) una primera caja de posicionamiento (151) configurada para ser desplazada en una primera dirección (DS), seleccionada entre una de las dos direcciones (x, y) y en una segunda dirección (DI) restante de las dos direcciones (x, y);
2b) y una segunda caja de posicionamiento (152) configurada para ser desplazada en una segunda dirección (DI);
3. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 2 caracterizado por que la pieza biarticulada inferior (3):
3a) comprende una primera articulación (32) conectada al segundo extremo (42) de la barra (4);
3b) comprende una segunda articulación (31), opuesta a la primera articulación
(32), conectada a la primera caja de posicionamiento (151);
3c) está configurada para: 3c1) ser arrastrada por la primera caja de posicionamiento (151);
3c2) transmitir un movimiento del sistema de movimiento lineal (200) a la barra (4).
4. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el rodamiento acimutal (16) comprende:
4a) una corona giratoria (161) en torno al eje de azimut (EA);
4b) primeros medios de giro (162) en torno al eje de elevación (EE).
5. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el rodamiento acimutal (16) se encuentra elevado con respecto a la base (1) y sujeto mediante al menos al menos una pata (9).
6. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 5 caracterizado por que la pieza biarticulada superior (5):
5a) comprende una primera conexión (51) conectada a la barra (4);
5b) comprende segundos medios de giro (52), conectados a los primeros medios de giro (162).
7. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que está configurado para orientar un heliostato (10).
8. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 3 caracterizado por que la segunda articulación (31) está configurada para girar en torno a un primer eje (311) paralelo al eje de azimut (EA).
9. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 3 caracterizado por que la primera articulación (32) está configurada para girar en torno a un segundo eje (321) paralelo al eje de elevación (EE).
10. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 6 caracterizado por que la primera conexión (51) comprende un mecanismo deslizadera-corredera entre la barra (4) y la pieza biarticulada superior (5), según un eje longitudinal (EL) de la barra (4).
1 1. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 6 caracterizado por que los segundos medios de giro (52) están configurados para girar en torno a un eje de elevación (EE).
12. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el segundo extremo (42) está desplazado lateralmente una distancia de incertidumbre (R) respecto de un eje longitudinal (EL) de la barra (4).
13. Seguidor solar de barra central según reivindicación 1 caracterizado por que el primer extremo (41) es libre y el segundo extremo (42) es opuesto al primer extremo
(41) .
14. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que la barra (4) comprende:
14a) un quiebro (4') en una parte media;
14b) un tramo recto (4") en una parte superior;
14b1) configurado para ser deslizado en la pieza biarticulada superior (5).
15. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 12 caracterizado por que una posición (P) en el plano (X, Y), se corresponde con una posición de seguimiento (S) definida por un ángulo de elevación (a) y un ángulo de azimut (Θ) y viceversa.
16. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 12 caracterizado por que la distancia de incertidumbre (R) está configurada para evitar que el segundo extremo
(42) pase por una posición de incertidumbre (14).
17. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 16 caracterizado por que la posición de incertidumbre (14) es una posición central en azimut y elevación del seguidor definida por:
17a) un ángulo de elevación a= 45°, que corresponde con una posición vertical de la barra (4);
17b) un ángulo de azimut Θ comprendido entre 0 y 360°.
18. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el sistema de accionamiento está seleccionado entre dos cilindros hidráulicos, dos cilindros neumáticos, dos actuadores lineales (21 , 22).
19. Seguidor solar de barra central según las reivindicaciones 2 y 18 caracterizado por que los actuadores lineales (21 , 22) comprenden:
19a) un primer actuador lineal (21) que comprende:
19a1) dos primeros ejes de guiado (121);
19a2) un primer tornillo giratorio (1 1 1);
19b) un segundo actuador lineal (22) que comprende:
19b1) dos segundos ejes de guiado (122);
19b2) un segundo tornillo giratorio (1 12).
20. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 19 caracterizado por que las cajas de posicionamiento (151 , 152) están configuradas para ser atravesadas por los ejes de guiado (121 , 122) y por el tornillo giratorio (1 11 , 112).
21. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 20 caracterizado por que la primera caja de posicionamiento (151) comprende:
21a) un primer orificio roscado (171) configurado para ser atravesado por el primer tornillo giratorio (1 11);
21 b) dos primeros orificios no roscados (181) configurados para ser atravesados por los primeros ejes de guiado (121).
22. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 20 caracterizado por que la segunda caja de posicionamiento (152) comprende:
22a) un segundo orificio roscado (172) configurado para ser atravesado por el segundo tornillo giratorio (1 12);
22b) dos segundos orificios no roscados (182) configurados para ser atravesados por los segundos ejes de guiado (122).
23. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 21 y 22 caracterizado por que los orificios no roscados (181 , 182) están a ambos lados del orificio roscado (171 , 172).
24. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 6 caracterizado por que la pieza biarticulada superior (5) tiene una sección transversal configurada para guiar un deslizamiento de la barra (4) en el interior de la pieza biarticulada superior (5).
25. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que la barra (4) y la pieza biarticulada superior (5) tienen una sección transversal cuadrada.
26. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 18 caracterizado por que 26a) el segundo actuador lineal (22):
26a1) está fijado en sus dos extremos a la base (1); y
26a2) está en una posición inferior respecto al primer actuador lineal (21); y 26b) el primer actuador lineal (21):
26b1) está en una posición superior respecto al segundo actuador lineal (22); y 26b2) está configurado para ser desplazado sobre railes (13).
27. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 18 caracterizado por que 27a) el primer actuador lineal (21):
27a1) está en una posición superior respecto al segundo actuador lineal (22); y 27a2) está fijado en sus extremos a la base (1); y
27b) el segundo actuador lineal (22):
27b1) está en una posición inferior respecto al primer actuador lineal (21); y 27b2) está configurado para ser desplazado sobre railes (13).
28. Heliostato (10) caracterizado por que comprende un seguidor solar de barra central según cualquiera de las reivindicaciones anteriores..
29. Método de orientación de un heliostato en torno a un eje de azimut (EA) y en torno a un eje de elevación (EE) con un seguidor solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27 caracterizado por que comprende desplazar un sistema de accionamiento en dos direcciones (x, y) para obtener un movimiento de rotación de una pieza biarticulada superior (5) en torno al eje de azimut (EA) y en torno al eje de elevación (EE).
30. Método de orientación de un heliostato según la reivindicación 29 caracterizado por que comprende:
30a) desplazar una pieza biarticulada inferior (3) por medio de actuadores lineales (21 , 22); y
30b) transmitir un movimiento a una barra (4) por medio de una pieza biarticulada inferior (3); y
c) deslizar la barra (4) por la parte interior de una pieza biarticulada superior (5);d) oscilar la barra (4);
e) girar la pieza biarticulada superior (5) en torno al eje de elevación (EE) gracias a los primeros medios de giro (162)).
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