ES2316271A1 - Solar follower (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Seguidor solar.Solar Tracker.
La presente invención se refiere a un seguidor solar destinado a soportar el peso de elevadas áreas de captadores solares en plantas industriales de generación de energía eléctrica a partir de la energía solar.The present invention relates to a follower solar intended to support the weight of high collector areas solar in industrial power generation plants to from solar energy.
En la actualidad se conocen distintos tipos de realizaciones diferentes de seguidores solares que por lo general persiguen y tienen como mismo propósito el de mejorar el aprovechamiento de la energía solar.At present different types of different realizations of solar trackers than usually pursue and have the same purpose to improve the use of solar energy.
De hecho, recientemente se están utilizando seguidores que no tan sólo orientan los captadores solares hacia donde está en cada momento el sol, lo que se conoce como orientación por radiación solar, sino que además son capaces de orientar los citados captadores hacia donde hay más luminosidad ambiental.In fact, they are recently being used followers who not only orient solar collectors towards where the sun is at every moment, what is known as orientation by solar radiation, but they are also capable of orient the mentioned sensors towards where there is more luminosity environmental.
Como ejemplo referente del actual estado de la técnica puede citarse el modelo de utilidad U200103096, el cual describe un seguidor solar que comprende una plataforma fija dotada de un carril circular adaptada para que una plataforma giratoria, provista de ruedas, se sitúe encima y gire para orientarse al sol. Esta plataforma giratoria es portadora de una pluralidad de captadores solares dispuestos en filas y columnas sobre una superficie en rampa. Además, el citado seguidor solar prevé a su vez que los captadores solares puedan girar desde una posición vertical en la que reciben los rayos solares al amanecer, hasta una posición horizontal, en la que captan los rayos solares cuando el sol está en su cenit, y recuperar de nuevo la posición vertical al anochecer. El movimiento de giro de la citada plataforma giratoria se realiza mediante un motorreductor vinculado a unas ruedas.As a reference example of the current state of the technique can be cited utility model U200103096, which describes a solar tracker comprising a fixed platform equipped with of a circular rail adapted for a rotating platform, provided with wheels, stand on top and turn to face the sun. This turntable is a carrier of a plurality of solar collectors arranged in rows and columns on a ramp surface. In addition, the aforementioned solar tracker foresees its Once the solar collectors can rotate from a position vertical in which they receive the sun's rays at dawn, up to a horizontal position, in which they capture the sun's rays when the sun is at its zenith, and recover again the vertical position at to become night. The turning movement of the mentioned turntable It is done using a gearmotor linked to wheels.
Por otro lado, el movimiento angular de los captadores solares se realiza mediante otro motorreductor, a través de un husillo-tuerca u otro mecanismo de vaivén, como por ejemplo una biela-manivela.On the other hand, the angular movement of solar collectors is done by another gearmotor, through of a spindle-nut or other reciprocating mechanism, such as a crank-crank.
De todos modos, las realizaciones como la del modelo de utilidad U200103096 adolecen de un problema derivado de la cantidad de elementos mecánicos de los que están provistos, que se derivan en una dudosa fiabilidad de funcionamiento cuando las instalaciones deben soportar el peso de elevadas áreas de captadores solares, por ejemplo en plantas industriales de generación de energía eléctrica a partir de la energía solar, además de que comportan un mantenimiento más riguroso y constante. Por otro lado, en la realización según el modelo de utilidad U200103096, debido a que la plataforma giratoria está situada encima de una columna fija sustancialmente elevada con respecto del nivel del terreno o suelo, el seguidor está muy expuesto a las perturbaciones y problemas derivados de condiciones atmosféricas adversas, como por ejemplo corrientes de aire o vientos de fuerza elevada.Anyway, the realizations like the one of utility model U200103096 suffer from a problem derived from the amount of mechanical elements that are provided, which they result in a doubtful operating reliability when the facilities must support the weight of high areas of solar collectors, for example in industrial plants of electric power generation from solar energy, In addition to that they involve a more rigorous and constant maintenance. On the other hand, in the realization according to the utility model U200103096, because the turntable is located above of a fixed column substantially elevated with respect to the level of the land or ground, the follower is very exposed to disturbances and problems derived from atmospheric conditions adverse effects, such as drafts or winds of force high.
Otro ejemplo conocido, referente al mismo sector técnico que el objeto de la presente invención, es el modelo de utilidad U200602025 que describe un seguidor solar de dos ejes que comprende una pieza-base, una estructura inferior, unos medios motores para variar el giro norte-sur de la estructura inferior respecto a la pieza-base, un eje horizontal montado en dicha estructura inferior y provisto de dos puntos de apoyo y giro para una estructura superior, portadora de los captadores solares, y unos medios motores para variar el giro acimutal de la estructura superior respecto a la estructura inferior en torno al citado eje horizontal. Uno de los principales inconvenientes de dicho modelo de utilidad U200602025 reside en que se requiere ubicar el eje horizontal a una altura considerable respecto del suelo para permitir el vaivén de la estructura superior portadora de los captadores solares, comportando esta característica un seguidor sensible a las perturbaciones y problemas derivados de distintas condiciones adversas, como por ejemplo rachas de viento elevadas. Además, dicha realización requiere de una gran área de cimentación, tal como una zapata de hormigón, para su anclaje al suelo y estabilidad, lo que comporta necesariamente la utilización de una gran cantidad de material y en el final de su vida útil, cuando éste debe desmantelarse, comporta medioambientalmente una gran generación de residuos.Another known example, referring to the same sector technical that the object of the present invention is the model of utility U200602025 that describes a two-axis solar tracker that it comprises a base piece, a lower structure, motor means to vary the north-south turn of the lower structure with respect to the base piece, a horizontal axis mounted on said lower structure and provided with two support and turn points for a superior, carrier structure of solar collectors, and motor means to vary the azimuthal rotation of the upper structure with respect to the structure lower around the aforementioned horizontal axis. One of the main drawbacks of said utility model U200602025 is that it is required to place the horizontal axis at a considerable height with respect to the ground to allow the structure to swing superior carrier of solar collectors, behaving this feature a follower sensitive to disturbances and problems derived from different adverse conditions, such as streaks of high wind. In addition, said embodiment requires a large Foundation area, such as a concrete shoe, for your ground anchor and stability, which necessarily entails use of a large amount of material and at the end of its shelf life, when it must be dismantled, it involves Environmentally a large generation of waste.
Por todo ello, es un objetivo de la presente invención dar a conocer un seguidor solar destinado a soportar el peso de elevadas áreas de captadores solares en plantas industriales de generación de energía eléctrica a partir de la energía solar que sea capaz de superar las situaciones atmosféricas adversas sin problemas, que mejore el rendimiento de los seguidores conocidos y en la que se reduzca las operaciones de mantenimiento.Therefore, it is an objective of the present invention disclosing a solar tracker intended to support the weight of high areas of solar collectors in plants industrial power generation from the solar energy that is able to overcome atmospheric situations Adverse without problems, which improves the performance of the followers known and in which the operations of maintenance.
El seguidor solar objeto de la invención, destinado a soportar el peso de elevadas áreas de captadores solares en plantas industriales de generación de energía eléctrica a partir de la energía solar, comprende un armazón esencialmente plano adaptado para sujetar una pluralidad de captadores solares; y una estructura de soporte del armazón, provista de una pista de rodadura anclada al suelo y de un bastidor móvil deslizable por la pista de rodadura, el cual está provisto de unos medios de impulsión adaptados para provocar el desplazamiento del bastidor móvil respecto de la pista de rodadura.The solar tracker object of the invention, intended to support the weight of high areas of solar collectors in industrial power generation plants from of solar energy, it comprises an essentially flat frame adapted to hold a plurality of solar collectors; and one frame support structure, provided with a track of rolling anchored to the ground and a sliding mobile frame along the raceway, which is provided with drive means adapted to cause the moving frame to move with respect to the raceway.
En esencia, el seguidor solar se caracteriza porque el bastidor móvil comprende unos medios de abatimiento del armazón, por giro alrededor de un eje horizontal solidario del bastidor móvil y dispuesto contiguo o adyacente a un borde periférico del armazón, así como unos correspondientes medios de actuación para desplazar verticalmente al armazón y provocar su giro alrededor del citado eje horizontal en cualquier sentido.In essence, the solar tracker is characterized because the mobile frame comprises a means of abatement of the frame, by turning around a horizontal axis integral to the mobile frame and arranged adjacent or adjacent to an edge peripheral framework, as well as corresponding means of action to move the frame vertically and cause its rotation around said horizontal axis in any direction.
Ventajosamente, debido a que el seguidor solar según la invención está provisto de este tipo de medios de abatimiento, el armazón, además de ser de grandes dimensiones, puede en caso necesario colocarse en posición horizontal para evitar los sobreesfuerzos mecánicos que sufren este tipo de instalaciones cuando ocurren fenómenos meteorológicos bruscos, como pueden ser rachas de viento muy fuertes, quedando dispuestos los captadores a poca distancia del suelo.Advantageously, because the solar tracker according to the invention it is provided with this type of means of despondency, the framework, in addition to being large, if necessary, be placed horizontally to avoid the mechanical overexertions that suffer this type of facilities when sudden weather events occur, such as very strong gusts of wind, the collectors being ready to Short distance from the ground.
Según otra característica de la invención, el seguidor solar se caracteriza porque los medios de actuación están provistos de una pluralidad de elementos de longitud variable, cada uno de los cuales tiene uno de sus extremos fijado articuladamente al armazón, en tanto que el otro extremo está fijado también articuladamente al bastidor móvil.According to another feature of the invention, the solar tracker is characterized because the means of action are provided with a plurality of elements of variable length, each one of which has one of its ends fixed articulated to the frame, while the other end is also fixed articulated to the mobile frame.
De acuerdo con otra característica de la invención, el seguidor solar está dotado además de unos medios de control que comprenden al menos un circuito electrónico de control del seguidor, provisto preferentemente de una placa PCB, y unos medios sensores de posición capaces de captar la luminosidad ambiental y mover el seguidor, desplazando el bastidor móvil en cualquier sentido y girando el armazón alrededor del eje horizontal en ambos sentidos de giro, para aprovechar al máximo la luminosidad ambiental en todo momento.According to another feature of the invention, the solar tracker is also provided with a means of control comprising at least one electronic control circuit of the follower, preferably provided with a PCB board, and about position sensing means capable of capturing brightness environmental and move the tracker, moving the mobile frame in either direction and rotating the frame around the horizontal axis in both directions of rotation, to take full advantage of the luminosity Environmental at all times.
Según otra característica de la invención, el seguidor solar está dotado además de unos medios sensores de la velocidad y dirección del viento capaces de captar y distinguir qué tipo de viento hay, y en que fuerza y dirección en todo momento y que informan a los medios de control para mover el seguidor desplazando el bastidor móvil en cualquier sentido girando el armazón alrededor del eje horizontal en ambos sentidos de giro, para minimizar al máximo los posibles esfuerzos que debe soportar el seguidor solar.According to another feature of the invention, the solar tracker is also equipped with sensor means of the wind speed and direction capable of capturing and distinguishing what type of wind there is, and in what strength and direction at all times and that inform the control means to move the follower moving the mobile frame in any direction by turning the frame around the horizontal axis in both directions of rotation, to minimize the possible efforts that the Solar Tracker.
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, un modo de realización del seguidor solar de la invención. En concreto:The attached drawings illustrate, by way of non-limiting example, an embodiment of the solar tracker of the invention. Specific:
la Fig. 1 es una vista en perspectiva de un seguidor solar según la invención; yFig. 1 is a perspective view of a solar tracker according to the invention; Y
la Fig. 2 es una vista en alzado lateral del seguidor de la Fig. 1.Fig. 2 is a side elevation view of the follower of Fig. 1.
El seguidor solar 1 representado en la Fig. 1 es de los destinados a soportar el peso de elevadas áreas de captadores solares en plantas industriales de generación de energía eléctrica a partir de la energía solar. Dicho seguidor solar 1 comprende un armazón 2 plano, adaptado para sujetar una pluralidad de captadores solares 3, y una estructura de soporte 4 del armazón 2, provista de una pista de rodadura 6 anclada al suelo y de un bastidor móvil 7 deslizable por la pista de rodadura 6. El citado bastidor móvil 7 está provisto de unos medios de impulsión 9 adaptados para provocar el desplazamiento del bastidor móvil 7 respecto la pista de rodadura 6, que en el caso representado es una pista circular de 360º.The solar tracker 1 shown in Fig. 1 is of those intended to support the weight of high areas of solar collectors in industrial power generation plants electric from solar energy. Said solar tracker 1 comprises a flat frame 2, adapted to hold a plurality of solar collectors 3, and a support structure 4 of the frame 2, provided with a raceway 6 anchored to the ground and a mobile frame 7 slide down the raceway 6. The aforementioned mobile frame 7 is provided with drive means 9 adapted to cause the mobile frame to move 7 with respect to the raceway 6, which in the case represented is a 360º circular track.
De un modo característico, tal y como se observa con más detalle en la Fig. 2, el bastidor móvil 7 del citado seguidor solar 1 comprende unos medios de abatimiento 11 del armazón 2 dotados, en un extremo, de un acoplamiento rotativo alrededor de un eje horizontal 13 solidario del bastidor móvil 7 y dispuesto adyacente a un borde periférico del armazón 2 y, en el otro extremo de unos medios de actuación 12 adaptados para desplazar verticalmente al armazón 2 y provocar su giro alrededor del citado eje horizontal 13 en cualquier sentido.In a characteristic way, as observed in more detail in Fig. 2, the mobile frame 7 of said solar tracker 1 comprises abatement means 11 of the frame 2 provided, at one end, with a rotating coupling around a horizontal axis 13 integral with the mobile frame 7 and disposed adjacent to a peripheral edge of the frame 2 and, in the other end of actuation means 12 adapted to displace vertically to frame 2 and cause its rotation around the aforementioned horizontal axis 13 in any direction.
De acuerdo con esta última característica, a diferencia de los seguidores actualmente conocidos en el actual estado de la técnica, se consigue que el citado seguidor solar 1 sea menos susceptible a las perturbaciones atmosféricas bruscas, como por ejemplo las rachas de viento fuertes, ya que en ese momento puede colocarse el armazón 2 en posición horizontal a escasa altura del suelo para evitar los sobreesfuerzos mecánicos que se ocasionan en dichas circunstancias.According to this last feature, to unlike the followers currently known in the current state of the art, it is achieved that said solar tracker 1 be less susceptible to sudden atmospheric disturbances, such as strong wind gusts, since at that time frame 2 can be placed horizontally at low height from the ground to avoid mechanical overexertion that is caused in such circumstances.
En la realización representada a modo ejemplo en las Fig. 1 y 2, los medios de actuación 12 están provistos de una pluralidad de elementos 17 de longitud variable, que en el caso representado son pistones hidráulicos, cada uno de los cuales tiene uno de sus extremos unido articuladamente al armazón 2, en tanto que el otro extremo está fijado, también articuladamente, al bastidor móvil 7. Todo ello dispuesto de modo que al variar los elementos 17 sus respectivas longitudes se produce un movimiento de abatimiento del armazón 2 respecto al bastidor móvil 7.In the embodiment represented by way of example in Fig. 1 and 2, the actuation means 12 are provided with a plurality of elements 17 of variable length, which in the case represented are hydraulic pistons, each of which has one of its ends articulated jointly to the frame 2, while the other end is also fixedly attached to the frame mobile 7. All arranged so that by varying the elements 17 their respective lengths a dejection movement occurs of the frame 2 with respect to the mobile frame 7.
Mediante los medios de actuación 12 se consigue en primer lugar que durante el montaje del conjunto del seguidor solar 1 no sean necesarias elaboradas tareas ni un elevado numero de operarios, ya que una vez colocados al menos dos elementos 17 de longitud variable, éstas pueden soportar el peso del armazón 2 y se pueden controlar a distancia los mencionados elementos 17 y colocar el resto necesario de elementos 17 sin necesidad de mover ni mantener el armazón 2 con máquinas elevadoras y/o grúas. Por otro lado, a la hora de situar y montar los captadores solares 3 en el armazón 2, se puede abatir mediante los medios de abatimiento 11 dicho armazón 2 hasta una posición horizontal paralela al suelo, en la cual se puede trabajar a una altura aproximada de 2,5 metros de altura respecto del suelo sin que sea necesaria la instalación de máquinas elevadoras o grúas para soportar el armazón 2 como ocurre en seguidores solares del arte de la técnica.By means of actuation 12, it is achieved first of all that during the assembly of the follower assembly solar 1 are not necessary elaborate tasks or a large number of operators, since once placed at least two elements 17 of variable length, these can support the weight of the frame 2 and it they can remotely control the mentioned elements 17 and place the necessary rest of elements 17 without the need to move or keep the frame 2 with lifting machines and / or cranes. For another side, when placing and installing the solar collectors 3 in the frame 2, can be folded down by means of abatement 11 said frame 2 to a horizontal position parallel to the ground, in which can work at an approximate height of 2.5 meters of height from the ground without the installation of lifting machines or cranes to support the frame 2 as it happens in solar followers of the art of technique.
A parte de los medios de abatimiento 11, que son hidráulicos, los medios de impulsión 9 también son hidráulicos, y están formados por un motorreductor hidráulico que se detallará más adelante. Ambos medios de abatimiento 11 y medios de impulsión 9 están conectados con una bomba hidráulica, no representada, accionada por un motor y dos electroválvulas reduciéndose al máximo el consumo eléctrico de la instalación, exigencia constante por parte de las administraciones en este tipo de instalaciones. Además, para reducir la alimentación eléctrica externa ésta se realiza desde una fuente de energía con un consumo mínimo (aproximadamente 0,4 kw) como puede ser la aprovechada por un molino de viento.Apart from the means of dejection 11, which are hydraulic, the drive means 9 are also hydraulic, and they are formed by a hydraulic gearmotor that will be detailed more ahead. Both abatement means 11 and drive means 9 are connected to a hydraulic pump, not shown, driven by a motor and two solenoid valves reducing to the maximum the electrical consumption of the installation, constant requirement for part of the administrations in this type of facilities. In addition, to reduce the external power supply it is performed from an energy source with minimal consumption (approximately 0.4 kw) as can be used by a Windmill.
Queda claro que debido a la configuración de dicho seguidor solar 1, éste puede soportar grandes pesos a diferencia de los seguidores conocidos. A modo de ejemplo, cabe mencionar que las dimensiones aproximadas del seguidor solar 1 del ejemplo de realización de la invención descrito son de una pista de rodadura 6 de aproximadamente 10 metros de diámetro, una altura de 7 metros des de la base hasta su punto más elevado. Dicho seguidor solar 1 puede llegar a alcanzar hasta 10 Tn de peso total y a nivel energético genera hasta 33 kW de pico y 25 kW de salida neta de potencia del total del conjunto de captadores.It is clear that due to the configuration of said solar tracker 1, this can withstand heavy weights at Unlike known followers. As an example, it fits mention that the approximate dimensions of solar tracker 1 of exemplary embodiment of the invention described are of a track of rolling 6 of approximately 10 meters in diameter, a height of 7 meters from the base to its highest point. Said follower solar 1 can reach up to 10 tons of total weight and level energy generates up to 33 kW peak and 25 kW net output of total power of the set of sensors.
Según la variante representada y en combinación con la técnica conocida, para controlar los medios de impulsión 9 y los medios de actuación 12 del seguidor solar 1 representado en las Figs. 1 y 2, este último está dotado de unos medios de control, no representados, que comprenden un circuito electrónico de control del seguidor solar 1, provisto de un placa PCB, y unos medios sensores de posición capaces de captar la luminosidad ambiental y mover el seguidor solar 1, desplazando el bastidor móvil 7 en el sentido adecuado y girando el armazón 2 alrededor del eje horizontal 13 en el sentido de giro adecuado, para aprovechar al máximo la luminosidad ambiental en todo momento. Asimismo, el mencionado seguidor solar 1 está dotado de unos medios sensores de la velocidad y dirección del viento capaces de medir qué tipo de viento, en que fuerza y dirección hay en todo momento y suministrar la señal necesaria para mover el seguidor solar 1, desplazando el bastidor móvil 7 en el sentido adecuado y girando el armazón 2 alrededor del eje horizontal 13 en el sentido de giro adecuado, para evitar al máximo los posibles esfuerzos que debe soportar el seguidor solar 1 en esos casos. Evidentemente, se puede dotar al seguidor solar 1 de otros medios sensores tales como medidores de presión, temperatura, pluviómetros o de granizo que permitan actuar y/o mover el seguidor solar 1 en consecuencia para evitar cualquier desperfecto de la instalación.According to the variant represented and in combination with the known technique, to control the drive means 9 and the actuation means 12 of the solar tracker 1 represented in the Figs. 1 and 2, the latter is equipped with control means, not represented, comprising an electronic control circuit of the solar tracker 1, provided with a PCB board, and sensor means position capable of capturing the ambient brightness and moving the solar tracker 1, moving the mobile frame 7 in the direction suitable and rotating the frame 2 around the horizontal axis 13 in the right direction of rotation, to take full advantage of the ambient brightness at all times. Also mentioned solar tracker 1 is equipped with sensor means of the wind speed and direction capable of measuring what kind of wind, in what strength and direction are there at all times and supply the signal necessary to move the solar tracker 1, displacing the mobile frame 7 in the right direction and turning frame 2 around the horizontal axis 13 in the proper direction of rotation, for avoid as much as possible the efforts that the solar tracker 1 in those cases. Obviously, you can endow the solar tracker 1 of other sensor means such as pressure, temperature, rain gauges or hail that allow to act and / or move the solar tracker 1 accordingly to avoid any installation fault.
Adicionalmente, conviene mencionar que la pista de rodadura 6 del seguidor solar 1 está formada a partir de sólidos carriles del tipo Grey y que los medios de impulsión 9 están provistos de un engranaje planetario comprendido por un motor de frenado, instalado en unión positiva sobre una cadena de ancla por medio de rueda de cadena que debido a su sólida robustez durará más años que los complicados mecanismos actualmente utilizados en el arte de la técnica.Additionally, it should be mentioned that the track Roller 6 of the solar tracker 1 is formed from solids lanes of the Gray type and that the drive means 9 are provided with a planetary gear comprised of an engine of braking, installed in positive connection on an anchor chain by medium wheel chain that due to its robust robustness will last longer years that the complicated mechanisms currently used in the art of technique.
Por otro lado, la estructura de soporte 4 está galvanizada por inmersión en caliente, obteniéndose así una perfecta protección de la corrosión, y está provista de un sistema antioscilatorio 20 sobre cimientos de hormigón de aproximadamente 12 metros de diámetro y 0,65 metros de profundidad (Fig. 2), que le permite soportar grandes dimensiones de captadores solares que comportan elevados pesos. Siendo así, se consigue ventajosamente un seguidor solar 1 de elevadas dimensiones que utiliza comparativamente con los actuales seguidores solares menos cantidad de hormigón para su anclaje al suelo, cuya utilización en excesivo es de elevada trascendencia cuando se acaba la vida útil de dichos seguidores y tienen que desmontarse.On the other hand, the support structure 4 is hot dipped galvanized, thus obtaining a perfect corrosion protection, and is provided with a system 20 anti-oscillator on concrete foundations of approximately 12 meters in diameter and 0.65 meters deep (Fig. 2), which allows to support large dimensions of solar collectors that They carry high weights. Thus, advantageously a 1 large solar tracker that you use comparatively with current solar trackers less quantity of concrete for anchoring to the ground, whose excessive use It is of high importance when the useful life of these ends followers and have to disassemble.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090401 Kind code of ref document: A1 |
|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2316271B1 Country of ref document: ES |
|
| FA2A | Application withdrawn |
Effective date: 20101013 |