WO2018135934A1 - Systeme rotatif de poursuite de l'elevation du soleil - application: energie solaire photovoltaique - Google Patents

Systeme rotatif de poursuite de l'elevation du soleil - application: energie solaire photovoltaique Download PDF

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WO2018135934A1
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electronic card
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Radouan AJDID
Mohammed OUASSAID
Mohamed MAAROUFI
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Ajdid Radouan
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the invention relates to a mechanical and electronic system for fixing photovoltaic panels.
  • Said system allows a panel arrangement a continuous revolution and enslaved about a vertical axis. It also allows solar tracking at the level of sun rise during the day by following an astronomical algorithm. With this arrangement, the panels are found self-cleaned and operate at a moderate temperature. These advantages make the system operate in a range around the NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) which allows optimal production of electrical energy.
  • NOCT Nominal Operating Cell Temperature
  • the power output is maximum only in the middle of the day. This is because the panel is almost perpendicular to the sun's rays only at solar noon.
  • the present invention provides a solution to the problem of temperature and dust, qualified as very important by scientists. These two phenomena are ranked first in terms of performance degrading parameters. Said invention follows the rise of the sun along the day thanks to a first degree of freedom, then provides a continuous rotation of 3 panels shifted by 120 ° each depending on the temperature measured on the cells.
  • the invention is composed of the following elements:
  • Rotor A moving or rotating part (hereinafter referred to as "rotor")
  • RTS RotaryTracking System
  • the rotor of the RTS consists of 3 fixed stages and stacked one on the other with a spacing allowing the setting up of the components. They are described as follows:
  • the first floor houses a mechanical system based on a "cam” and positioning axes of the panels relative to the vertical plane.
  • the cam being driven by a fixed “servomotor” in the stage below, makes it possible to transform the rotation of the servomotor into rectilinear movement of three axes. oriented towards the panels.
  • the translation of these three axes makes it possible to position the solar panels which are fixed in "pivot” connection with the support of the first stage.
  • the rectilinear displacement of these three axes is calculated so that the pitch of rotation of the servomotor results in a portion of angle of inclination of the three panels at a time.
  • an electronic card that serves CPU (Central Process Unit) rotor (It is described in another section).
  • the second floor (the floor in the middle) is the seat of the engine controlling the displacement of the inclination of the solar panels as described in the previous paragraph (Stage one).
  • This motorization is only a servomotor chosen for its significant torque and for its pitch (the smallest angle of rotation) it provides. It is powered by a rechargeable battery attached in the same floor (Floor 2).
  • the third floor (the floor below) is dedicated to an electronic card centralizing the different electrical outputs of the solar panels. A protection of each panel against the reverse currents is provided in this card so as to convey each time the total power extracted by the panels.
  • This stage allows two-wire routing of the power through the axis of rotation fixed in turn to this stage.
  • This whole structure consisting of three floors, rests on a hollow axis of rotation.
  • This axis is guided in rotation relative to the "stator" by two bearings.
  • the bearings do not only provide rotational guidance but also support the weight of the structure and make it stable in rotation.
  • the axis of rotation is manufactured so that the power wires are connected to two rings allowing the transfer of energy through two collectors connected to the stator.
  • the rotor components are controlled, managed and monitored by an electronic card housing a CPU.
  • the electronic board is based around an ATMEL processor and uses an chicken system for processing and executing the program.
  • the memory of the arduino card houses the program allowing the operation of the rotor. It should be noted that the electronic card provides the following features:
  • the fixed part of said invention allows to receive all of the rotating part or rotor.
  • a hollow support receives the two outer rings of the two bearings intended for rotating guidance. One of these two bearings (the one below) ensures the installation of the entire weight of the rotor. This arrangement allows stability of the entire mechanism.
  • the hollow support also acts as a connecting part between rotational shaft rings, connected to the power wires, and the collectors for collecting power extracted for end use.
  • the support or frame is secured to a base large enough to support all the weight and ensure balance to the twisted system of rotation. Said base is placed on the ground.
  • the rotation of the rotor is ensured by a gear system controlled by a DC motor fixed to the base. This is done through a toothed wheel secured to the axis of rotation, driven in turn by a worm whose motor provides continuous rotation.
  • the design of the stator took into account the ratio of transmission between worm and gear so as to have a rotational speed range suitable for the system.
  • Said stator - base - in turn houses an electronic card dedicated to the management and processing of data received.
  • This CPU is formed around another PC board with dedicated modules and has the following features:
  • the card can control the DC motor.
  • the rotational speed of the rotor being ensured and controlled by the control of the DC motor.
  • the mechanical system is based on two programs developed in C language, compiled and then embedded in the electronic card for managing the rotor and in the electronic card of the stator.
  • the details of the features provided by the programs are as follows:
  • the program calculates the julien day, the sunset, the sunrise and the solar noon. - Once the previous parameters are determined, the program positions the panels in sunrise position.
  • the program sets intervals taking measurements of solar panel temperatures. These intervals will also be used to position the panels at an angle gradient fixing the pitch of the servomotor movement.
  • the program provides Gradient Increment at each interval until solar noon. At this time, the program changes its behavior by adopting a positioning for the afternoon. This consists in decrementing the maximum angle of inclination reached during the morning.
  • the program measures the temperature of the panels by means of a probe attached to one of the three rotating panels.
  • the program provides radio transmission to the stator electronic card of all data collected, measured and calculated.
  • This program is a complement of the main program embedded in the rotating part. Indeed, it allows to receive the data transmitted by the electronic card of the rotor (Temperature, Date, Operating Parameters) and at the same time it ensures the rotation of the rotor by acting on the DC motor. With radio reception, the stator program calculates the rotational speed of the rotor;
  • All collected data can be communicated to a computer connected via USB to the stator PCB.
  • the stator program provides communication as well as display on the target computer.
  • Figure 1 shows 3 perspective global views of the subject invention (1A, 1b and 1c).
  • FIG. 2 shows 3 views of the new system (Top view 2.a, Bottom view 2.b, Side view 2, c).
  • FIG. 3 illustrates a perspective view indicating most of the elements constituting said invention. These elements are described in the description of the invention above and they are marked as follows:
  • Mark 1 Photovoltaic panel.
  • Mark 2 The base on which the stator rests (the fixed part ⁇ .
  • Reference 3 Servomotor ensuring the rotation of the cam 14.
  • Marker 4 Axis of the pivot link that allows the inclination of the panels according to the astronomical algorithm.
  • Mark 5 Rod for rotating the solar panel around axis 4.
  • Reference 6 Part ensuring the straight translation of the axis 4 (sliding connection)
  • Reference 7 The top stage (first stage), receiving the cam system and the electronic card.
  • Reference 8 Second stage receiving the servomotor and the rechargeable battery.
  • Reference 9 Third floor housing an electronic board dedicated to the connection of the power wires coming from the solar panels as well as protection against reverse currents.
  • Mark 10 hollow support, attached to the base and forming part of the stator. Its role is to house the rotating axis 13 with rotating guide bearings. It also shelters the brushes that stay on the collectors of the axis in order to transmit the energy for final use.
  • Reference 11 Gear wheel, integral with the axis of rotation of the rotor.
  • Mark 12 Solidary support at the base and forming part of the stator (frame). Its role is to maintain the axis of rotation 13 in the vertical position and to receive one of the outer rings of one of the two bearings.
  • Reference 13 The axis of rotation of the rotor.
  • Reference 15 DC motor providing rotation of the rotor by the worm 16.

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Abstract

Système pour la poursuite du soleil, en altitude tout en assurant une rotation continue pour prévenir l'effet de la température et dé la poussière. Le système assure l'inclinaison continue des panneaux (1) afin de poursuivre l'élévation du soleil en suivant un algorithme astronomique embarqué, L'ensemble des panneaux photovoltaïques (1) effectuent une rotation continue, asservie et régulée en fonction de la température mesurée. Un ensemble de cartes électroniques sont embarquées dans la partie rotative (7) et dans la partie, statique (2, 10, 12) afin de contrôler les différents mouvements et d'assurer le fonctionnement de l'algorithme astronomique.

Description

SYSTEME ROTATIF DE POURSUITE DE L'ELEVATION DU SOLEIL - APPLICATION : ENERGY SOLAIRE PHOTOVOLTAIQUE
DESCRIPTION
I- INTRODUCTION
L'invention concerne un système mécanique et électronique pour fixation de panneaux photovoltaïque. Ledit système permet à un arrangement de panneaux une révolution continue et asservie autour d'un axe vertical. Il permet également la poursuite solaire au niveau de l'élévation du soleil durant la journée en suivant un algorithme astronomique. Grâce à cette disposition, les panneaux se retrouvent auto-nettoyés et fonctionnent à une température modérée. Ces avantages font que le système fonctionne dans une plage avoisinant le NOCT (Nominal Operating Cell Température) ce qui permet une production optimale de l'énergie électrique.
Il- ETAT DE L'ART
L'exploitation de l'énergie solaire issue des panneaux photovoltaïques impose une méthode de fixation de ces derniers suivant une certaine disposition. Ceci vient du fait que les panneaux photovoltaïques ont un design de forme rectangulaire et plane et qu'ils doivent être orientés face aux rayons solaires. Plusieurs recherches scientifiques ont établi un lien direct entre l'orientation des panneaux et le sens de la direction du rayonnement solaire direct. Plus précisément, il s'agit de l'angle incident des rayons solaires. Par conséquent, et par définition, les systèmes photovoltaïques solaires ont pour objectif de diminuer ledit angle incident du rayonnement afin de maximiser le rendement énergétique. A partir de ce fait, plusieurs travaux scientifiques ont été élaborés afin de proposer des systèmes et des méthodes efficaces et optimales pour se disposer d'un maximum de puissance électrique à la sortie de l'ensemble des panneaux misent en évidence. Ces propositions peuvent se classer comme suit :
* Systèmes à panneaux fixes inclinés suivant un angle précis.
- Système à un seul degré de liberté ou un seul axe.
- Système à deux degrés de liberté ou deux axes. 11.1· Systèmes à panneaux fixes
Les systèmes fixes ont fait l'objet de la littérature scientifique depuis les années 50. Les scientifiques ont essayé en premier lieu de quantifier le rayonnement reçu par les panneaux inclinés et par la suite proposer un optimum à cet angle d'inclinaison. Cette proposition de mise en place de panneaux solaire fait encore l'objet d'investigation scientifique et même de concrétisation dans des projets de fermes solaires. Les scientifiques proposent une structure métallique fixe afin de fixer les panneaux solaires de façon inclinée par rapport au plan horizontal mais orienté toujours vers le sud lorsqu'on est à l'hémisphère nord. Ils proposent des angles avoisinant la latitude du site en question pour atteindre le maximum possible de la puissance électrique disponible à extraire. D'autre scientifique propose des structures permettant un réglage de cet angle d'inclinaison des panneaux aux alentours de la valeur de la latitude. Un réglage qui peu se faire suivant le mois et la saison de l'année.
11.2- Structures de poursuite solaire à un seul axe
Les panneaux fixes, tel que décrit dans le paragraphe précédent, permettent d'extraire de la puissance électrique à moindre coût mais d'un autre coté ce type de système présente plusieurs inconvénients :
- Le rendement de puissance est maximal uniquement au milieu de la journée. Ceci est dû au fait que le panneau n'est presque perpendiculaire aux rayons solaire qu'au midi solaire.
- Dépôt très significatif de poussière dégradant ainsi le rendement total des panneaux au fils des jours de fonctionnement.
- Ne permet pas un suivi et une gestion du parc de panneaux à distance.
Ces lacunes énumérées ci-dessus ont poussé les scientifiques à penser à un autre type de système ; les systèmes de tracking ou de poursuite solaire. En premier lieu, le tracking à un seul axe est très répandu. Il consiste à incliner les panneaux suivant un angle bien précis {comme pour les panneaux fixe) ensuite faire pivoter un axe central, supportant l'ensemble des panneaux, afin de suivre le soleil depuis le lever jusqu'au coucher du soleil. De cette manière les panneaux restent, en continue, orientés vers le soleil. Cette disposition a permis de gagner en puissance en comparaison avec les systèmes à panneaux fixes selon plusieurs articles scientifiques. Toutefois, vu que les panneaux sont inclinés de façon définitive à une inclinaison donnée, leur rendement est encore affecté aux heures du lever du jour et du coucher du soleil. Le dépôt de poussière leur fait défaut également.
11.3* Structures de poursuite solaire à deux axes
En partant encore des inconvénients des systèmes à un seul axe, les chercheurs ont proposé un système basé sur deux axes. Il consiste à suivre la trajectoire du soleil que ce soit par rapport à l'azimut ou par rapport à son altitude ou élévation par rapport à ('horizon. C'est ce qu'on appelle les systèmes à deux degrés de liberté. Les panneaux photovoltaïques sont toujours, depuis le lever du soleil jusqu'au coucher du soleil; orientés de façon perpendiculaire aux rayons solaires directs. Ce concept a permis d'atteindre jusqu'à 45% de plus d'énergie en comparaison par rapport aux systèmes à panneaux fixes. li est vrai que l'apport en énergie de ces systèmes est très considérable et même très attrayant. Néanmoins, ces systèmes ne sont pas dépourvus d'inconvénient ; nous pourrons citer :
- Se positionner face aux rayons solaires le long de la journée fait que la température des cellules photovoltaïques augmente jusqu'à dégrader le rendement même des panneaux.
- L'élévation de la température de la jonction diminue la durée de vie des cellules.
- Dépôt de poussière dégradant encore le rendement du système.
Il est à noter que l'ensemble des systèmes de poursuite solaire reposent généralement sur un système à base de LDRs (Résistance variable sous l'effet de la lumière) pour leur guidage. Les capteurs, à base de LDR, sont dotés de cartes électroniques pour réguler la position suivant la réception des rayons lumineux. Ce dispositif est très efficace quand le ciel es dégagé et qu'il y a réception des rayons directs. Une fois le ciel couvert, le système perd l'orientation.
III- DESCRIPTION DE L'INVENTION
La présente invention apporte une solution au problème de température et poussière, qualifiés de très important par les scientifiques. Ces deux phénomènes sont classés au premier rang quant aux paramètres dégradant le rendement. Ladite invention suit l'élévation du soleil le long de la journée grâce à un premier degré de liberté, ensuite, assure une rotation en continue de 3 panneaux décalés de 120° chacun en fonction de la température mesurée sur les cellules.
Ladite invention se compose des éléments suivants :
- Une partie mobile ou tournante (appelé dans ce qui suit « rotor »)
- Une partie statique ou fixe (appelé dans ce qui suit « stator »)
L'invention a été baptisée: « RotaryTracking System » abrégé dans ce qui suit « RTS ». IIl.l- Le rotor du RTS
Le rotor du RTS se compose de 3 étages fixés et empilé l'un sur l'autre avec un espacement permettant la mise en place des composants. Ils sont décrits comme suit:
- Le premier étage (l'étage en dessus) abrite un système mécanique à base d'une « came » et des axes de positionnement des panneaux par rapport au plan vertical. La came étant entraînée par un « servomoteur » fixe dans l'étage en dessous, permet de transformer la rotation du servomoteur en mouvement rectiligne de trots axes orientés vers les panneaux. La translation de ces trois axes (liaison glissière) permet de positionner les panneaux solaires qui sont fixés en liaison « pivot » avec le support du premier étage. Le déplacement rectiligne de ces trois axes est calculé afin que le pas de rotation du servomoteur se traduit en une portion d'angle d'inclinaison des trois panneaux à la fois. Au dessus des mécanismes vient se loger une carte électronique qui fait office de CPU (Central Process Unit) du rotor (Elle est décrite dans une autre section).
- Le deuxième étage (l'étage au milieu) est le siège de la motorisation pilotant le déplacement de l'inclinaison des panneaux solaires telle que c'est décrit dans le paragraphe précédent (Etage premier). Cette motorisation n'est qu'un servomoteur choisis pour son couple important et pour son pas (le plus petit angle de rotation) qu'il fournit. Il est alimenté par une batterie rechargeable fixée dans le même étage (Etage 2).
- Le troisième étage (l'étage en dessous) est dédié à une carte électronique centralisant les différentes sorties électriques des panneaux solaires. Une protection de chaque panneau contre les courants inverses est assurée dans cette carte de manière à véhiculer à chaque fois le total de la puissance extraite par les panneaux. Cet étage permet l'acheminement en deux fils de la puissance à travers l'axe de rotation fixé à son tour à cet étage.
Toute cette structure, composée de trois étages, repose sur un axe creux de rotation. Cet axe est guidé en rotation par rapport au « stator » grâce à deux roulements. En fait les roulements n'assurent pas seulement le guidage en rotation mais également supporte le poids de la structure et la rendre stable en rotation. L'axe de rotation est fabriqué en sorte que les fils de puissance sont connectés à deux bagues permettant le transfert de l'énergie à travers deux collecteurs reliés au stator.
Les composants du rotor sont pilotés, gérés et suivis par une carte électronique abritant une CPU. La carte électronique est basée autour d'un processeur ATMEL et utilise un système Arduino pour le traitement et l'exécution du programme. La mémoire de la carte arduino abrite le programme permettant le fonctionnement du rotor. Il est à noter que la carte électronique assure les fonctionnalités suivantes :
- Abrite le programme de gestion et de poursuite solaire.
- Reçoit les fils de liaison d'un capteur de température fixé sur un des trois panneaux.
- Reçoit les fils de commande du servomoteur.
- Assure l'exécution du programme astronomique pour la gestion des panneaux solaire.
- Fixe la date, l'heure, la minute et la seconde pour rendre efficace le programme astronomique.
- Transmets via des ondes radio l'ensemble des informations vers la carte électronique du Stator. IlI.2- Le stator du RTS
La partie fixe de ladite invention, appelée « stator », permet de recevoir l'ensemble de la partie rotative ou rotor. Un support creux reçoit les deux bagues extérieures des deux roulements destinés au guidage en rotation. L'une de ces deux roulements (celle du dessous) assure la pose de tout le poids du rotor. Cette disposition permet une stabilité de tout le mécanisme. Le support creux fait office également de partie de connexion entre bagues de l'axe de rotation, connectées aux fils de puissance, et les collecteurs permettant la collecte de ia puissance extraite en vue d'une utilisation finale. Le support ou bâti est solidaire à une base suffisamment large afin de supporter tout le poids et assurer l'équilibre au système tors de la rotation. Ladite base est posée au sol.
La rotation du rotor est assurée par un système d'engrenage piloté par un moteur à courant continu fixé à la base. Ceci se fait grâce à une roue dentée solidaire à l'axe de rotation, entraînée à son tour par une vis sans fin dont le moteur assure la rotation en continu. La conception du stator a tenu en compte le rapport de transmission entre vis sans fin et roue dentée de telle sorte à se disposer d'une plage de vitesse de rotation convenable pour le système.
Ledit stator - base - abrite à son tour une carte électronique dédiée à la gestion et traitement des données reçues. Cette CPU est formée autour d'une autre carte Arduino équipées de modules dédiés et a les fonctionnalités suivantes :
- Abrite le programme qui suit un algorithme de gestion du rotor et des données reçu du rotor.
- Grâce à un étage de pilotage de moteurs, la carte permet de piloter le moteur à courant continu. La vitesse de rotation du rotor étant assurée et commandée par le pilotage du moteur à courant continu.
- Elle permet la réception des données transmises de la carte électronique du rotor.
Comme la température, la date et le temps relatif au fonctionnement et aux prises des mesures.
- Assure le transfère pour utilisation de ia puissance extraite des panneaux solaires et collectée par les balais au niveau du stator.
III.3- L'algorithme astronomique
Le système mécanique repose sur deux programmes élaboré en langage C, compilés ensuite embarqués dans la carte électronique de gestion du rotor et dans la carte électronique du stator. Le détail des fonctionnalités assurées par les programmes est le suivant :
Programme embarqué dans la carte électronique du rotor (ou partie rotative)
- A partir de la date fournie par la CPU de la carte électronique, la latitude et la longitude du lieu, le programme calcule le julien jour, le coucher du soleil, le lever du soleil et le midi solaire. - Une fois les paramètres précédents sont déterminés, le programme positionne les panneaux en position lever du soleil.
- Une fois l'initialisation est faite, le programme fixe des intervalles prélèvement des mesures de températures des panneaux solaire. Ces intervalles serviront également à positionner les panneaux suivant un gradient d'angle fixant le pas du déplacement du servomoteur.
- Le programme assure l'Incrémentation en gradient d'angle à chaque intervalle jusqu'au midi solaire. A ce moment fà, le programme change de comportement en adoptant un positionnement pour l'après midi. Cela consiste à décrémenter l'angle maximal d'inclinaison atteint pendant la matinée.
- Le programme assure la mesure de la température des panneaux grâce à une sonde fixé sur l'un des trois panneaux en rotation.
- Le programme assure la transmission radio à la carte électronique du stator de toutes les données collectées, mesurées et calculées.
De cette manière, l'algorithme suit l'élévation du soleil sans que ce soit nécessaire que le ciel soit dégagé ou couvert. Ce qui pallie au problème de guidage assuré par les systèmes classiques utilisant les LDR.
Programme embarqué dans la carte électronique du stator (ou partie Immobile)
Ce programme est un complément du programme principal embarqué dans la partie rotative. En effet, il permet de recevoir les données transmises par la carte électronique du rotor (Température, Date, Paramètres de fonctionnement) et même temps il assure la rotation du rotor en agissant sur le moteur à courant continue. Grâce à la réception radio, le programme du stator calcule la vitesse de rotation du rotor;
Toutes les données collectées peuvent être communiquées à un ordinateur connecté via une prise USB à la carte électronique du stator. Le programme du stator assure la communication ainsi que l'affichage sur l'ordinateur cible.
IV- DESCRIPTION DES DESSINS
Les dessins accompagnant la description de ladite invention d'une manière non limitative sont présentés ci-dessous afin de faciliter la compréhension du système en question :
- La figure 1 montré 3 vues globales en perspective de l'invention en question (1A, lb et le).
- La figure 2 illustre 3 vues du nouveau système (Vue de dessus 2.a, Vue de dessous 2.b, Vue de profil 2,c).
- La figure 3 illustre une vue en perspective indiquant la plupart des éléments constituant ladite invention. Ces éléments sont décrits dans le descriptif de l'invention ci-dessus et ils sont repérés comme suit :
• Repère 1 : Panneau photovoltaïque. Repère 2 : La base sur laquelle repose le stator (la partie fixe}.
Repère 3 : Servomoteur assurant la rotation de la came 14.
Repère 4 : Axe de la liaison pivot qui permet l'inclinaison des panneaux en suivant l'algorithme astronomique.
Repère 5 : Tige permettant de faire pivoter le panneau solaire autour de l'axe 4.
Repère 6 : Pièce assurant la translation rectiligne de l'axe 4 (liaison glissière) Repère 7 : L'étage du dessus (Premier étage), recevant le système à came et la carte électronique.
Repère 8 : Deuxième étage recevant le servomoteur et la batterie rechargeable.
Repère 9 : Troisième étage abritant une carte électronique dédiée à la connexion des fils de puissance issus des panneaux solaire ainsi que la protection contre les courants inverses.
Repère 10 : support creux, fixé à la base et faisant partie du stator. Son rôle est d'abriter Taxe de rotation 13 avec roulements de guidage en rotation. Il permet également d'abriter les balais qui se maintiennent sur les collecteurs de l'axe afin de transmettre l'énergie pour utilisation finale.
Repère 11 : Roue dentée, solidaire à l'axe de rotation du rotor.
Repère 12 : Support solidaire à la base et faisant partie du stator (bâti). Son rôle est de maintenir l'axe de rotation 13 en position vertical et de recevoir l'une des bagues extérieure d'une des deux roulements.
Repère 13 : L'axe de rotation du rotor.
Repère 14 : La came permettant de transformer le mouvement de rotation du servomoteur 3 en mouvement rectiligne.
Repère 15 : Moteur à courant continu assurant la rotation du rotor grâce à la vis sans fin 16.
Repère 16 : Vis sans fin.

Claims

REVENDICATIONS
1- Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif caractérisé en ce qu'il comprend :
a. Partie mobile tournante ou rotor permettant la fixation de trois panneaux {1) décalés de 120° par rapport à l'axe centrale de rotation (13) et réalisant une liaison pivot (4) avec un plateau horizontal solidaire au rotor (8).
b. Axe de rotation (13) solidaire au rotor et permettant de véhiculer la puissance à travers de bagues ou collecteurs.
c. Roulement de guidage en rotation et de support de poids de la structure rotative.
d. Partie fixe ou stator réalisant un bâti immobile (2+10+12) permettant, grâce à un support (10) creux doté de balais, de recevoir l'axe de rotation (13) et de fixer les bagues extérieures des roulements.
e. Moteur à courant continu (15) fixé à la base du stator permettant, grâce à un engrenage à vis sans fin, de faire tourner le rotor suivant une vitesse donnée, calculée par le programme embarqué dans la carte électronique du stator.
2- Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif selon revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un système mécanique à came (14) permettant de transformer la rotation d'un servomoteur (3) en déplacement rectiligne pour faire incliner les panneaux solaires en reposant sur une liaison pivot (4).
3- Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif selon revendication 1 et 2 caractérisé en ce que la carte électronique, embarquée dans le rotor, permet de piloter le servomoteur (3) suivant un programme astronomique se référant aux coordonnées géographique du lieu considéré de l'installation.
4- Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif selon revendication 1, 2 et 3 caractérisé en ce que la carte électronique repose sur une architecture ATMEL permettant de recevoir le programme astronomique et effectuer les mesures de température des panneaux solaires (1).
5- Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif selon revendication 1, 2, 3 et 4 caractérisé en ce que la carte électronique permet de centraliser les données pour les transmettre par onde radio à la carte électronique du stator.
6· Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif selon revendication 1 à 5 caractérisé en ce que le stator abrite un support (10) creux recevant le roulement de guidage en rotation et supportant le poids de toute la structure rotative. 11 est doté de balais se positionnant sur deux collecteurs (bagues) fixés à l'axe de rotation (13).
7- Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif selon revendication 1 à 6 caractérisé en ce que l'axe de rotation (13) est creux et permet le passage des fils de puissance issues des panneaux solaire (1). 8- Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif selon revendication 1 à 7 caractérisé en ce que le stator abrite un système mécanique à base d'un moteur à courant continu (15) entraînant une vis sans fin (16).
9- Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif selon revendication 1 à 8 caractérisé en ce que le moteur à courant continu (15) pilotant le rotor est commandé par une carte électronique, basée sur une architecture ATM EL et embarquée dans la base du stator.
10- Système de poursuite solaire en élévation journalière, tournant ou rotatif selon revendication 1 à 9 caractérisé en ce que la carte électronique du stator permet de recevoir par ondes radio les données transmises par la carte électronique du rotor pour traitement et offre ta possibilité de les transmettre via USB à un ordinateur de supervision.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109866637A (zh) * 2019-02-26 2019-06-11 北京华材中泰科技有限公司 一种太阳能移动发电充电桩
CN111446912A (zh) * 2020-05-06 2020-07-24 郑州盆源新能源科技有限公司 一种可自调整倾斜角和间距的光伏板保护装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29707201U1 (de) * 1997-04-22 1997-06-12 Miels, Reinhard, 23560 Lübeck Sonnenstand nachgeführte zylindrische Drehvorrichtung zur Aufnahme, Halterung und Drehung mindestens eines Solarmoduls oder Solargenerators
FR2743870A1 (fr) * 1996-01-24 1997-07-25 Gallois Montbrun Roger Capteur solaire a dispositif pyramidal orientable
KR100804508B1 (ko) * 2006-08-09 2008-02-20 주식회사 한국썬파워 추적식 태양열 발전 시스템의 동력전달장치
CN101881973A (zh) * 2010-06-30 2010-11-10 上海理工大学 太阳主动跟踪仪
US20130240018A1 (en) * 2010-11-26 2013-09-19 Raon Tech Co., Ltd. Robotic sunlight tracking apparatus
WO2014189179A1 (fr) * 2013-05-24 2014-11-27 조선대학교산학협력단 Dispositif de poursuite de module photovoltaïque utilisant une photodiode
US20150229264A1 (en) * 2014-02-12 2015-08-13 The University Of Scranton Celestial body digital tracking system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2743870A1 (fr) * 1996-01-24 1997-07-25 Gallois Montbrun Roger Capteur solaire a dispositif pyramidal orientable
DE29707201U1 (de) * 1997-04-22 1997-06-12 Miels, Reinhard, 23560 Lübeck Sonnenstand nachgeführte zylindrische Drehvorrichtung zur Aufnahme, Halterung und Drehung mindestens eines Solarmoduls oder Solargenerators
KR100804508B1 (ko) * 2006-08-09 2008-02-20 주식회사 한국썬파워 추적식 태양열 발전 시스템의 동력전달장치
CN101881973A (zh) * 2010-06-30 2010-11-10 上海理工大学 太阳主动跟踪仪
US20130240018A1 (en) * 2010-11-26 2013-09-19 Raon Tech Co., Ltd. Robotic sunlight tracking apparatus
WO2014189179A1 (fr) * 2013-05-24 2014-11-27 조선대학교산학협력단 Dispositif de poursuite de module photovoltaïque utilisant une photodiode
US20150229264A1 (en) * 2014-02-12 2015-08-13 The University Of Scranton Celestial body digital tracking system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE EPODOC [online] EUROPEAN PATENT OFFICE, THE HAGUE, NL; XP002782725, Database accession no. KR-20060075403-A *
DATABASE EPODOC [online] EUROPEAN PATENT OFFICE, THE HAGUE, NL; XP002782726, Database accession no. CN-201010215233-A *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109866637A (zh) * 2019-02-26 2019-06-11 北京华材中泰科技有限公司 一种太阳能移动发电充电桩
CN111446912A (zh) * 2020-05-06 2020-07-24 郑州盆源新能源科技有限公司 一种可自调整倾斜角和间距的光伏板保护装置
CN111446912B (zh) * 2020-05-06 2020-12-11 国网福建省电力有限公司宁德供电公司 一种可自调整倾斜角和间距的光伏板保护装置

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