ES2925289A1

ES2925289A1 - Seguidor solar de un eje mejorado

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Publication number: ES2925289A1
Application number: ES202130291A
Authority: ES
Original assignee: Sertech Tecnologia S L
Current assignee: Sertech Tecnologia S L
Priority date: 2021-03-31
Filing date: 2021-03-31
Publication date: 2022-10-14
Also published as: WO2022207954A1

Abstract

La invención describe un seguidor (1) solar de un solo eje mejorado, que comprende una estructura formada por un eje (2) al que están fijados una pluralidad de bastidores configurados para soportar paneles solares (4), donde el eje (2) está orientado según una dirección norte-sur apoyado sobre una hilera de postes (5). El seguidor (1) tiene la particularidad de que la longitud de poste (5) que sobresale del terreno varía progresivamente de un poste (5) a otro en postes (5) consecutivos de al menos un tramo de dicho eje (2), de manera que al menos dicho tramo del eje (2) está inclinado hacia el sur o hacia el norte con relación al terreno un ángulo mayor de 0,1°.

Description

DESCRIPCIÓN

Seguidor solar de un eje mejorado

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo de las grandes instalaciones de energía solar.

El objeto de la presente invención es un seguidor solar a un eje cuyo diseño particular permite obtener un mejor rendimiento con relación a los seguidores de un eje existentes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Tipos de seguidores solares

Un seguidor solar está formado fundamentalmente por una estructura que soporta una serie de paneles solares de acuerdo con la inclinación y orientación necesarias para generar la máxima energía posible para el tipo de seguidor empleado. La cantidad de energía generada es mayor cuanto menor es el ángulo entre la normal al panel solar y la dirección de la radiación solar recibida.

Los parámetros básicos que definen la posición de un panel solar son el ángulo de inclinación, el ángulo de acimut, y el ángulo de incidencia. A continuación, se define cada uno de ellos con mayor detalle.

Ángulo de inclinación p: Ángulo que forma la superficie del panel solar con el plano horizontal. Su valor es 0°para paneles en posición horizontal y 90° para verticales.

Ángulo de acimut a: Ángulo entre la proyección sobre el plano horizontal de la normal a la superficie del panel solar y el meridiano del lugar. Valores típicos son 0° para paneles orientados al sur, -90° para paneles orientados al este y 90° para paneles orientados al oeste.

Ángulo de incidencia: El ángulo de incidencia solar es el ángulo proyectado sobre el plano este-oeste entre la normal de la superficie del panel solar y los rayos del sol que inciden sobre la misma.

La posición del sol varía a lo largo del día y también a lo largo del año. La Fig. 1 muestra una superficie situada en el hemisferio norte, donde el sol sigue una trayectoria Este-Sur Oeste. Para un panel solar fijo, si se pretende maximizar la captación de energía solar, la superficie tendrá que seguir la trayectoria del sol. Por lo tanto, el ángulo de acimut óptimo para que una superficie fija reciba la mayor cantidad posible de energía solar debe ser cero (a = 0°). Naturalmente, si la superficie está situada en el hemisferio sur, debería orientarse hacia el norte para recibir la máxima cantidad de energía solar. Por otra parte, la inclinación óptima para que la superficie reciba la mayor radiación será la latitud del sitio geográfico donde se encuentre, para conseguir la máxima perpendicularidad a los rayos del sol.

Actualmente existen varios tipos de seguidores solares que se clasifican en función de su capacidad para modificar el ángulo de inclinación, el ángulo de acimut y el ángulo de incidencia de los paneles con el propósito de orientarlos hacia la posición del sol a lo largo del día. Los seguidores solares más empleados son los siguientes:

a) Seguidores fijos

Son estructuras que soportan los paneles solares en una posición fija e inmóvil, careciendo por tanto de función de seguimiento a la posición del sol. En este tipo de estructuras los ángulos de inclinación, acimut e incidencia se mantienen fijos en unos valores óptimos determinados por la latitud del lugar de instalación. Más concretamente, el ángulo de inclinación óptimo normalmente coincidirá con la latitud del lugar, mientras que el ángulo de acimut será normalmente de 0°.

b) Seguidores móviles

Se trata de seguidores en los que al menos alguno de los ángulos descritos varía a lo largo del día para seguir de la manera más precisa posible la posición del sol. El objetivo es minimizar el ángulo de incidencia de la radiación solar sobre los paneles, ya que cuando menor sea éste mayor es la cantidad de energía generada por el panel. Existen fundamentalmente dos tipos de seguidores móviles.

b1) Seguidores de un eje

Seguidores de eje horizontal (Fig. 2a)

Se trata de seguidores con un ángulo de acimut fijo (siempre a 0°). Están dotados de un eje horizontal en la dirección norte-sur que permite que los paneles solares giren en el sentido este-oeste para seguir la trayectoria del sol, de forma que el ángulo de inclinación sea el mínimo posible y optimizar la generación de energía solar. La finalidad del giro este-oeste es buscar la máxima perpendicularidad de la superficie de los paneles solares con los rayos del sol.

Seguidores de eje acimutal (Fig. 2b)

Son seguidores cuya inclinación es constante, normalmente coincidente con la latitud, y cuyo ángulo de acimut varía a lo largo del día. Es decir, los paneles solares tienen una inclinación fija pero giran alrededor de un eje vertical, de manera que por la mañana están orientados hacia el este, a mediodía están orientados hacia el sur, y continúan girándose hasta estar orientados al oeste por la tarde.

Seguidor de eje polar (Fig. 2c)

Un seguidor de eje polar tiene el eje de giro está orientado hacia el sur y dotado de una inclinación fija normalmente coincidente con la latitud.

b2) Seguidores de dos ejes (Fig. 2d)

Los seguidores de dos ejes permiten modificar de manera independiente tanto el ángulo de inclinación como el ángulo de acimut. Ello permite mantener los paneles solares orientados perpendicularmente a la radiación solar en todo momento, que es la orientación ideal que maximiza la cantidad de energía generada. A cambio de su elevado rendimiento, su coste de instalación y mantenimiento es mucho mayor que los de los seguidores de un eje.

Fundamentos económicos del diseño de una instalación solar

Actualmente, en el diseño de una instalación solar, el tipo de seguidor solar empleado se elige teniendo siempre por objetivo maximizar el retorno económico obtenido por la instalación. Si bien desde el punto de vista meramente energético resulta evidente que el tipo de seguidor de mayor rendimiento es el seguidor de dos ejes, a la hora de elegir un tipo de seguidor para una instalación hay que tener en cuenta también los costes asociados a la instalación y al mantenimiento.

De acuerdo con información disponible actualmente, los costes de la fabricación a gran escala de cada tipo de seguidor solar son los siguientes (se muestra el precio de la instalación por Vatio pico).

Nótese la diferencia entre las estructuras fijas y los seguidores de eje horizontal respecto al resto de estructuras debido a la alta demanda y facilidad de fabricación.

Ahora bien, a pesar de su coste superior, la producción eléctrica de los seguidores polar y de dos ejes es superior a la que se obtiene empleando seguidores fijos o de eje horizontal. A continuación, se muestra el porcentaje de energía eléctrica obtenida por cada uno de los tipos de seguidores mencionados tomando como referencia la denominada irradiación global horizontal (GHI, Global Horizontal Irradiation), que es la radiación que incide durante un periodo de tiempo sobre una superficie determinada, en términos de energía.

Así, el parámetro a maximizar es normalmente el resultante de restar los costes de instalación y mantenimiento del precio de la energía generada por la instalación. En instalaciones de gran potencia y vida útil de entre 20 y 40 años, teniendo en cuenta la reducción de costes debido a la fabricación a gran escala, la tendencia actual es el uso de seguidores solares de un solo eje horizontal. Esto se comprueba realizando un análisis comparativo de costes de los diferentes tipos de seguidores calculando el Valor Actual Neto (VAN) de instalaciones basadas en uno de los tipos de seguidores citados teniendo en cuenta el coste de inversión, los ingresos por producción de energía y los costes de mantenimiento y operación durante la vida útil de la planta.

Los parámetros considerados para este análisis son:

- Tasa de descuento: 8%

- Vida útil del proyecto: 15 años

- Proyecto de 50MWp

- Performance Ratio (PR), rendimiento de la planta. Este valor es prácticamente el mismo para todas las opciones ya que depende de las pérdidas eléctricas, eficiencia de paneles solares e inversores, pérdidas en transformadores.

En la siguiente tabla se resumen los valores considerados para la simulación en el software PVSyst, utilizado a nivel mundial por todas las compañías de desarrollo de energía solar para la estimación de la producción de energía:

Donde:

- Fabricación [€/Wp]: coste de la fabricación o adquisición del seguidor solar.

- Transporte [€/Wp]: coste del transporte de la estructura del seguidor desde fábrica hasta la ubicación del proyecto.

- Montaje [€/Wp]: coste del montaje del seguidor solar. Precios obtenidos en base a ofertas recibidas por empresas constructoras.

- Total [€/Wp]: precio total del seguidor solar, por Vatio instalado.

- Resto de inversión en la construcción (cableado, paneles solares) [€/Wp]: Es el coste que se debe sumar a la inversión del seguidor solar para construir una planta de generación solar (paneles solares, obra civil, inversores, sistemas de monitorización, interconexión a la red eléctrica, etc).

- Potencia [MWp]: Potencia o capacidad instalada. Como ejemplo, se considera un proyecto de 50 Megavatios instalados.

- Performance Ratio o Rendimiento (PR) [%], relación entre la energía real producida y la teórica, es una medida del rendimiento de la planta de generación.

- Irradiación horizontal (GHI) [kWh/m2]: Mide el recurso solar en el sitio. Para este análisis se ha considerado el recurso solar existente en Sevilla. Dato obtenido de la base de datos SolarGis.

- Ganancia del seguidor [%]: Incremento en la producción de energía que se obtiene a través del seguimiento del solar, tal y como se ha comentado en capítulos anteriores. Datos facilitados por los fabricantes.

- Irradiación en plano inclinado [kWh/m2]: Irradiación en el plano donde están situados los paneles debido al seguimiento solar. Es la Irradiación después de aplicar la ganancia del seguidor a la irradiación horizontal.

- Producción de energía [MWh]: Producción de energía neta que se inyecta a la red eléctrica considerando la ganancia del seguidor y aplicando el rendimiento de la planta.

- Degradación [%]. Disminución anual en la producción debido a la degradación de los paneles solares y resto de equipos.

- Costo de mantenimiento anual [€/MWp/año]: Coste de la operación de la planta una vez que esté inyectando energía.

- Precio de venta de energía [€/MWh]: Precio a fecha de la redacción de este informe por el cual el mercado eléctrico compra la energía a productores de electricidad.

El análisis del VAN se muestra a continuación:

Como se puede observar, el tipo de seguidor que aporta más valor a un proyecto de energía solar es el seguidor de un solo eje horizontal.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Como se ha descrito anteriormente, la mayoría de las grandes instalaciones de energía solar están basadas actualmente en seguidores de eje horizontal. Estos seguidores presentan una estructura similar a la mostrada en las Figs. 3a.3c. Como se puede apreciar, el seguidor (100) comprende un eje (102) orientado en dirección norte-sur sobre el cual se dispone una pluralidad bastidores (103) a los que están fijados los paneles solares (104). Los bastidores (103) están fijados al eje (102) de manera que giran solidariamente con el mismo. A su vez, el eje (102) se apoya en el terreno sobre varios postes (105) que sobresalen de terreno la misma longitud. Por lo tanto, el eje (102) siempre es paralelo al terreno sobre el que se asienta el seguidor (100). Una instalación solar puede comprender decenas, cientos o miles de seguidores (100) de este tipo cuya longitud puede ser de cientos de metros.

La presente invención propone mejorar el rendimiento en este tipo de instalaciones sin necesidad de realizar modificaciones sustanciales en la estructura. Puesto que esta tecnología está actualmente muy desarrollada y, como se ha descrito anteriormente, los costes de transporte, instalación y mantenimiento son bien conocidos, es especialmente ventajoso mantener la estructura prácticamente inalterada. Es más, la mejora propuesta tiene un coste residual en comparación con el coste completo de la instalación.

El seguidor solar de la presente invención, por tanto, comprende una estructura formada por un eje al que están fijados una pluralidad de bastidores configurados para soportar paneles solares, donde el eje está configurado para adoptar una orientación norte-sur apoyado sobre una hilera de postes fijados al terreno. Esta estructura corresponde esencialmente a la estructura de un seguidor de un eje convencional utilizado en instalaciones de gran potencia donde los seguidores tiene una gran longitud, por ejemplo de al menos 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 o 100 metros, y que comprende un muy elevado número de postes, por ejemplo al menos 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900 o 1000 postes.

Hasta aquí se han descrito características presentes en los seguidores solares de un eje conocidos habitualmente utilizados en grandes instalaciones. Sin embargo, el seguidor de la presente invención presenta la particularidad de que la longitud de poste que sobresale del terreno varía progresivamente de un poste a otro en postes consecutivos de al menos un tramo de dicho eje, de manera que al menos dicho tramo del eje está inclinado hacia el sur o hacia el norte con relación al terreno un ángulo mayor que 0,1°.

En efecto, si bien es conocido que una inclinación de los paneles solares en dirección norte o sur, según el hemisferio donde se encuentre la instalación, mejora el rendimiento de las placas solares, las soluciones de este tipo empleadas hasta ahora se reducen a los seguidores de tipo fijo y polar descritos más arriba en este documento. Como se aprecia en la Fig. 2c, la estructura de un seguidor polar convencional es completamente diferente de la estructura de un seguidor solar de un eje como el mostrado en la Fig. 2a o las Figs. 3a-3c. El seguidor polar tiene un árbol rotativo cuyo acimut es 0° y cuya inclinación, en dirección sur o norte según el hemisferio, es normalmente igual a la latitud del lugar donde se encuentre la instalación. Si bien este tipo de seguidores es capaz de captar más energía con relación a la Irradiación Global Horizontal (GHI), como se infiere de los datos proporcionados más arriba en este documento, su estructura resulta excesivamente compleja, y por tanto costosa. Por ese motivo, como también se ha descrito anteriormente, los seguidores de tipo polar no resultan rentables para instalaciones de gran tamaño. Por otra parte, la estructura fija ya tiene una inclinación hacia el sur o hacia el norte, aunque no tiene seguimiento solar este-oeste.

La presente invención dota a un seguidor cuya estructura corresponde a la de un seguidor solar de un eje de una pequeña inclinación con relación al terreno hacia el sur o el norte, lo que permite obtener una ganancia en la captación de energía debido a que se optimiza la producción de energía cuando el sol no está en la trayectoria más alta (es decir, en inverno). Para ello, la presente invención combina elementos de las configuraciones polar y fija. El ángulo óptimo de inclinación dependerá de las características del seguidor (longitud, tipología, fabricante), de la orografía y topografía del terreno y de la latitud del sitio donde se implemente el proyecto.

Por otra parte, cabe señalar que este concepto también es aplicable cuando el seguidor se instala en un terreno con inclinación norte-sur, tanto si tiene una pendiente norte-sur mayor a 0° como si es irregular. El concepto consiste en aplicar un incremento en el ángulo de inclinación del eje que se suma al que ya disponga el propio terreno.

Además, en función del valor de la inclinación del eje, el seguidor de la invención puede adoptar dos posibles configuraciones: una primera configuración para inclinaciones muy pequeñas y una segunda configuración para inclinaciones más grandes. Estas configuraciones se describen con mayor detalle a continuación.

Primera configuración

De acuerdo con una realización particularmente preferida del seguidor de la invención, la longitud de poste que sobresale del terreno varía progresivamente de un poste a otro para todos los postes a lo largo de la totalidad del eje, de modo que el eje se mantiene recto pero inclinado con relación al terreno hacia el sur o hacia el norte. Es decir, si se numeran los postes del seguidor polar desde un primer poste situado en un primer extremo del eje hasta un poste enésimo situado en un segundo extremo del eje opuesto al primero, y considerando que el primer poste es el más corto, los postes segundo, tercero, y sucesivos tienen longitudes progresivamente crecientes hasta el poste enésimo, que sería el poste más largo. Los extremos superiores de todo el conjunto de postes, a los que se fija el eje del seguidor, conforman una recta inclinada con relación al terreno. Dado que el seguidor solar está dispuesto con el eje siguiendo una dirección norte-sur, lo anterior implica que el eje adopta una inclinación hacia el norte o hacia el sur con relación a la propia inclinación del terreno.

Como se ha mencionado, de manera general la inclinación del eje será mayor de 0,1°, aunque esta primera configuración está dirigida a permitir ángulos muy pequeños que no provoquen una diferencia de altura muy grande entre el poste del primer extremo y el poste del segundo extremo. Por ejemplo, según realizaciones particularmente preferidas de la invención, la inclinación del eje con relación al terreno en esta primera configuración es de entre 0,1° y 2,5°, más preferentemente de entre 0,5° y 2,5°, más preferentemente de entre 1° y 2°, y aún más preferentemente de aproximadamente 1,5°. En otras realizaciones preferentes, la inclinación del eje con relación al terreno puede adoptar otros valores, como 0,2°, 0,3°, 0,4°, 0,5°, 0,6°, 0,7°, 0,8°, 0,9°, 1,0°, 1,1°, 1,2°, 1,3°, 1,4°, 1,5°, 1,6°, 1,7°, 1,8°, 1,9°, 2,0°, 2,1°, 2,2°, 2,3°, 2,4°, o 2,5°.

Esta primera configuración tiene la ventaja de que incrementa el porcentaje de energía captado por los paneles solares en relación con la Irradiación Global Horizontal (GHI) sin apenas alterar el coste de montaje y mantenimiento. En efecto, la pequeña magnitud de las inclinaciones mencionadas asegura que, aún en el caso de seguidores muy largos, no será necesario modificar la estructura del seguidor para asegurar su estabilidad y rigidez. Por lo tanto, la instalación y operación del seguidor siguen siendo similares que en un seguidor de un eje convencional. Por ejemplo, con ángulos dentro de los intervalos descritos para un seguidor de 100 metros de longitud, la altura del segundo extremo del seguidor será de no más de aproximadamente 3 metros más alta que la altura del primer extremo. Esta diferencia no constituye un importante inconveniente desde el punto de vista estructural, que por tanto puede mantenerse esencialmente inalterada.

Segunda configuración

De acuerdo con una realización particular alternativa del seguidor de la invención, la longitud de poste que sobresale del terreno varía progresivamente de un poste a otro para grupos de postes correspondientes a una pluralidad de tramos consecutivos de eje, de manera que el eje está dividido en una pluralidad de tramos consecutivos de eje inclinados con relación al terreno hacia el sur o hacia el norte. Es decir, el eje adopta un aspecto de sierra donde cada tramo de eje constituye un diente que está inclinado hacia el norte o hacia el sur, de modo que extremos contiguos de tramos adyacentes están ubicados a alturas diferentes: por ejemplo, el extremo norte de un tramo determinado está en su posición superior, mientras que el extremo contiguo del tramo siguiente, es decir, el extremo sur del tramo siguiente, está en su posición inferior. Por lo tanto, el eje deja de tener una continuidad material a lo largo de la longitud total del seguidor.

Esta segunda configuración permite inclinaciones del eje mucho mayores que las descritas con relación a la primera configuración, pudiendo llegar hasta la latitud de la instalación o incluso más. Además, no es imprescindible que la inclinación de todos los tramos sea igual, pudiendo variar en función de las necesidades. En cualquier caso, según realizaciones preferidas de la invención, la inclinación del eje con relación al terreno en esta segunda configuración es de entre 2° y 10°, más preferentemente entre 3° y 7°, aún más preferentemente entre 4° y 6°, y todavía más preferentemente de 5°. En otras realizaciones preferentes, la inclinación del eje con relación al terreno puede adoptar otros valores, como 2°, 3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, 10°, 11°, 12°, 13°, 14°, 15°, 16°, 17°, 18°, 19°, 20°, 21°, 22°, 23°, 24°, 25°, 26°, 27°, 28°, 29°, 30°, 31°, 32°, 33°, 34°, 35°, 36°, 37°, 38°, 39°, 40°, 41°, 42°, 43°, 44°, o 45°.

De acuerdo con otra realización preferida de la invención, el seguidor comprende además dispositivos de transmisión de giro vertical-horizontal que conectan extremos contiguos de tramos de eje. Estos dispositivos trasmiten el movimiento de giro del eje sucesivamente de un tramo al siguiente, asegurando así que la totalidad del eje gira al unísono de acuerdo con la posición del sol a lo largo del día. Este tipo de dispositivos de transmisión son ya conocidos en este campo, y por ese motivo no se proporciona aquí una descripción específica de los mismos.

Esta segunda configuración es ventajosa para ángulos de inclinación demasiado grandes como para mantener inalterada la estructura convencional de un seguidor solar de un eje. Es decir, si se emplea la primera configuración para un seguidor de 100 metros de longitud con un ángulo de inclinación de 5°, la altura del segundo extremo sería casi 9 metros mayor que la altura del primer extremo. Esta altura podría provocar problemas en la estructura, por lo que en esta segunda configuración se modifica dividiendo el eje en tramos inclinados sucesivos.

Justificación de actividad inventiva

En los proyectos a gran escala donde se utilizan los seguidores objeto de esta propuesta, el modelo financiero para comprobar la rentabilidad de la inversión es desarrollado por el promotor o inversor, considerando una serie de inputs tales como el coste de la implantación, los ingresos derivados de la producción, gastos de operación y mantenimiento, etc. En definitiva, es el inversor quien toma la responsabilidad de valorar el proyecto desde un punto de vista financiero para determinar la viabilidad económica del mismo y la tasa de retorno de la inversión.

Sin embargo, para la valoración de la inversión, los promotores lanzan procesos de licitación a empresas constructoras que cotizan el coste de la implementación desde un punto de vista técnico, partiendo de unas condiciones iniciales como pueden ser la ubicación del proyecto, fabricantes, etc.

Se da la circunstancia que: (i) el promotor busca un coste de implantación muy bajo en la licitación para conseguir que los resultados del modelo financiero sean los óptimos (cuanto menor sea la inversión, mejor es la rentabilidad del proyecto). El promotor no tiene la capacidad técnica suficiente para percibir que un incremento marginal en el coste del seguidor puede provocar una mejora en la producción de energía y obtener una optimización en la generación; (ii) la empresa constructora no tiene conocimientos financieros suficientes para determinar que un incremento en el coste de la construcción mejora la generación de energía y obtiene un mejor resultado en el modelo financiero. Además, le empresa constructora siempre persigue obtener un coste de implementación bajo para adjudicarse la licitación. Debido a la gran demanda de este tipo de proyectos, lo habitual y la tendencia es reducir los costos de implementación al máximo, por lo que no se plantean soluciones que encarezcan la construcción.

En definitiva, las patentes propuestas mejoran la producción de energía y la rentabilidad del proyecto en base a incrementar el coste de implantación, algo que a priori no parece lógico. Sin embargo, se ha demostrado que un pequeño incremento en la implantación consigue mejorar la producción de energía y la rentabilidad de cualquier proyecto de un solo eje, y por consiguiente, el precio final de la electricidad.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Fig. 1 muestra esquemáticamente la orientación de una placa solar y los ángulos que la caracterizan.

Las Figs. 2a-2d muestran respectivamente un seguidor solar de un solo eje horizontal, de eje vertical, de eje polar y de dos ejes.

Las Figs. 3a-3c muestran respectivamente una vista de perfil, en perspectiva y de alzado de un seguidor solar de un solo eje horizontal.

La Fig. 4 muestra una vista de alzado de un primer ejemplo de seguidor solar según la presente invención con un ángulo de inclinación de 1,5° instalado sobre terreno horizontal.

La Fig. 5 muestra una vista de alzado del primer ejemplo de seguidor solar según la presente invención con un ángulo de inclinación de 1,5° instalado sobre terreno inclinado.

La Fig. 6 muestra una vista de alzado de un segundo ejemplo de seguidor solar según la presente invención con un ángulo de inclinación de 5°.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Se describen a continuación dos ejemplos de seguidores solares (1) según la presente invención correspondientes a la primera y segunda configuración descritas anteriormente.

Primer ejemplo

La Fig. 4 muestra un ejemplo de seguidor solar (1) de acuerdo con la primera configuración donde se aprecian las diferentes partes que lo componen. Un eje (2) principal orientado en dirección norte-sur está dotado de una pluralidad de bastidores (no representados) a los que están fijados los paneles solares (4), de modo que el giro del eje (2) provoca la rotación de los paneles (4) para realizar el seguimiento solar. El eje (2) está apoyado sobre una pluralidad de postes (5) cuya longitud (es decir, la longitud que sobresalen del suelo) es progresivamente creciente desde el extremo del seguidor solar (1) situado a la izquierda de la figura hacia el extremo del seguidor (1) situado a la derecha. En este ejemplo concreto, el eje (2) del seguidor (1) está inclinado hacia el sur un ángulo de 1,5°. Como se puede apreciar, la estructura coincide casi exactamente con la de un seguidor solar de un solo eje convencional, con la única excepción de la longitud de los postes (5).

A continuación, se realiza un análisis económico completo de esta propuesta para comparar los resultados obtenidos con el seguidor (1) de este primer ejemplo con los obtenidos mediante las tecnologías convencionales que se describieron más arriba en el presente documento.

El único sobre coste que tiene el seguidor (1) de este ejemplo es el del incremento de material al utilizar postes (5) más largos. Teniendo en cuenta la inclinación del eje (2) de 1,5°, se obtiene un sobre coste de 0,00131 euros por Vatio instalado (Wp), como se desprende del siguiente cuadro.

Potencia _40.000Diferencia: 54,40 €

(wp):

80 paneles solares de

500Wp Dif. Costo (€/Wp): 0,00136

Cabe señalar que el proceso de instalación de los postes (5) no se vería afectado, dado que el precio de montaje no varía cuando los postes miden entre 3,5 metros y 4,5 metros.

Realizando un estudio de producción mediante el software PVSyst, considerando un proyecto de 50MWp, se obtiene el siguiente incremento en la producción:

Realizando la simulación en el software PVSyst de este primer ejemplo, se obtiene:

Así, considerando el ejemplo de seguidor (1) propuesto junto con los seguidores convencionales ya analizados más arriba en este documento, se obtienen las siguientes figuras económicas:

En definitiva, considerando un ángulo de inclinación de 1,5°, el seguidor solar (1) de acuerdo con el primer ejemplo de la invención aporta al proyecto un incremento del VAN del 34,27% con respecto a la mejor tecnología, el seguidor horizontal a un eje. Es decir, a los quince años de operación del proyecto el valor del proyecto se incrementa en 221.000 euros. Esto es debido al incremento de los ingresos por venta de energía debido a la optimización aplicada al seguidor para mejorar la producción de energía.

Cabe señalar que dependiendo de la latitud del sitio donde se estudie el caso, se obtendrán ganancias diferentes, ya que el ángulo de inclinación óptimo para que los paneles solares queden perpendicular al sol es diferente y depende de la latitud del sitio.

La Fig. 5 muestra un seguidor (1) de acuerdo con el primer ejemplo instalado en un terreno inclinado. Como se puede apreciar, también en este caso se consigue un incremento del ángulo de inclinación del eje que se suma a la propia inclinación del terreno.

Segundo ejemplo

La Fig. 6 muestra un ejemplo de seguidor solar (1) de acuerdo con el segundo ejemplo. Como se aprecia, el seguidor (1) está formado por dos tramos de eje (21, 22) dotados de la misma inclinación, en este ejemplo de 5°. Cada tramo de eje (21,22) está apoyado sobre un correspondiente grupo de postes (5) que tienen longitudes progresivamente crecientes. Así, los postes (5) del tramo izquierdo del eje (21) tienen una altura creciente en dirección surnorte y, similarmente, los postes (5) del tramo derecho del eje (21) tienen una altura creciente en dirección sur-norte. En consecuencia, en el punto de transición entre el tramo izquierdo (21) y el tramo derecho (22) se produce una discontinuidad en el eje dada por la diferencia de alturas entre el extremo norte del primer tramo (21), más alto, y el extremo sur del segundo tramo (22), más bajo. Con el propósito de transmitir el giro del eje a lo largo de todo el seguidor (1), en este ejemplo dicha discontinuidad se salva utilizando un sistema (6) de transmisión horizontal/vertical, que es un mecanismo conocido diseñado al efecto.

A continuación, se realiza un análisis económico completo de esta propuesta para comparar los resultados obtenidos con el seguidor (1) de este segundo ejemplo con los obtenidos mediante las tecnologías convencionales que se describieron más arriba en el presente documento.

Se considera un coste extra de 700€ por seguidor en concepto de implementar un sistema de transmisión horizontal / vertical, lo que equivale a 0,0175 €/Wp. Dado que el coste de fabricación de un seguidor (modelo SF/ 2V) es de alrededor 1.000€, se considera válida la consideración anterior.

Realizando la simulación en el software PVSyst de la propuesta del segundo ejemplo, se obtiene:

Introduciendo los datos de este segundo ejemplo en el estudio del Valor Actual Neto, obtenemos las siguientes figuras económicas:

34,27% 53,74% 220.981,72 € 346.581,63 €

En definitiva, la propuesta del segundo ejemplo consiste fundamentalmente en dividir el seguidor (1) en varios tramos (21, 22) y aplicar un ángulo de inclinación a cada uno de ellos, de forma que se consigue optimizar aún más la producción de energía. Considerando un ángulo de inclinación de 5°, la propuesta aporta al proyecto un incremento del VAN del 53,74% con respecto a la mejor tecnología, el seguidor horizontal a un eje. Es decir, a los quince años de operación del proyecto el valor del proyecto se incrementa en más de 346.000 euros. Esto es debido al incremento de los ingresos por venta de energía debido a la optimización aplicada al seguidor para mejorar la producción de energía.

Por último, al igual que ocurría con la configuración del primer ejemplo, la configuración del segundo ejemplo también es aplicable para cualquier tipo de inclinación, rugosidad o tipología del terreno.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Seguidor (1) solar de un eje mejorado, que comprende una estructura formada por un eje (2) al que están fijados una pluralidad de bastidores que soportan unos paneles solares (4), donde el eje (2) está orientado según la dirección norte-sur apoyado sobre una hilera de postes (5) fijados al terreno, caracterizado por que la longitud de poste (5) que sobresale del terreno varía progresivamente de un poste (5) a otro en postes (5) consecutivos de al menos un tramo de dicho eje (2), de manera que al menos dicho tramo del eje (2) está inclinado hacia el sur o hacia el norte con relación al terreno un ángulo mayor de 0,1°.

2. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 1, donde la longitud de poste (5) que sobresale del terreno varía progresivamente de un poste (5) a otro para todos los postes (5) a lo largo de la totalidad del eje (2), de modo que dicho eje (2) se mantiene recto pero inclinado con relación al terreno hacia el sur o hacia el norte.

3. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 2, donde la inclinación del eje (2) con relación al terreno es de entre 0,1° y 2,5°.

4. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 3, donde la inclinación del eje (2) con relación al terreno es de entre 0,5° y 2,5°.

5. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 4, donde la inclinación del eje (2) con relación al terreno es de entre 1° y 2°.

6. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 5, donde la inclinación del eje (2) con relación al terreno es de aproximadamente 1,5°.

7. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 1, donde la longitud de poste (5) que sobresale del terreno varía progresivamente de un poste (5) a otro para grupos de postes (5) correspondientes a una pluralidad de tramos consecutivos de eje (21, 22), de manera que el eje (2) está dividido en una pluralidad de tramos consecutivos de eje (21,22) inclinados con relación al terreno hacia el sur o hacia el norte.

8. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 7, donde la inclinación de los tramos de eje (21,22) con relación al terreno es de entre 2° y 10°.

9. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 8, donde la inclinación de los tramos de eje (21,22) con relación al terreno es de entre 3° y 7°.

10. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 9, donde la inclinación de los tramos de eje (21,22) con relación al terreno es de entre 4° y 6.

11. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con la reivindicación 10, donde la inclinación de los tramos de eje (21,22) con relación al terreno es de aproximadamente 5°.

12. Seguidor (1) solar de un eje mejorado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7-11, que además comprende dispositivos de transmisión de giro verticalhorizontal (6) que conectan extremos contiguos de tramos de eje (21, 22).