SEGUIDOR SOIAR DE DOBLE EJE
DESCRIPCIÓN
OBJETO DE IA INVENCIÓN
Es objeto de la presente invención un seguidor solar de doble eje que permite la actuación sobre los paneles o módulos solares fotovoltaicos, de modo que puedan ser orientados de acuerdo a la radiación solar máxima.
Caracteriza a la presente invención la especial configuración y diseño de los elementos que conforman el conjunto seguidor objeto de la invención, de manera que permitan por un lado la orientación y actuación de los módulos solares fotovoltaicos .
Igualmente caracteriza a la presente invención, la disposición del centro de gravedad del conjunto de la estructura principal, de las subestructuras secundarias y de los paneles captadores o módulos, muy próximo y por debajo de la linea principal de giro con el objetivo de que las fuerzas que haya que aplicar para conseguir el giro sean muy pequeñas .
También caracteriza a la presente invención el hecho de que gracias a la configuración con la que cuenta su sensibilidad al viento es claramente menor, lo que implica por un lado que la fuerza necesaria a aplicar para su correcto posicionamiento es claramente menor, mientras que por otro lado el hecho de soportarse sobre varios apoyos presenta importantes ventajas estructurales.
ANTECEDENTES DE IA INVENCIÓN Hasta el momento los seguidores solares pueden
presentar un grado de libertad como dos grados de libertad, conocidos en el sector como seguidores de un solo eje o de doble eje. Los sistemas seguidores de doble eje permiten un seguimiento de este a oeste (seguimiento azimutal) y un seguimiento en elevación, esto permite capturar hasta un 30% más de energia respecto de las instalaciones fijas.
Los sistemas seguidores de doble eje que se conocen disponen los paneles fotovoltaicos agrupados en grandes superficies, siendo sustentados por un único pilar, que está dotado de los medios necesarios para proporcionar dos grados de libertad a la superficie conformada por todos los paneles agrupados, permitiendo la orientación acimutal y en elevación del conjunto de la superficie.
Esta configuración del seguidor conformada por un pilar dotado de un doble grado de libertad sobre cuyo extremo superior se dispone de manera agrupada y conformando una superficie una serie de paneles fotovoltaicos agrupados, presenta no obstante una serie de inconvenientes .
Por un lado, en general, con el objetivo de maximizar el seguidor de doble eje, la superficie a controlar suele ser relativamente grande, desde varias decenas de m2 en adelante, hasta casi 100 m2. Esto implica que la superficie resistente al viento es muy grande, lo que obliga a sobredimensionar la estructura con objeto de dotarla de la resistencia necesaria que soporte no solamente la fuerza del viento sino también los momentos de giro que resultan de las asimetrias en la distribución de presiones, lo que también obliga a un sobredimensionamiento de los actuadores para poder controlar el posicionamiento del conjunto.
Dado que la superficie suele ser relativamente grande, con objeto de poderla orientar convenientemente, los pilares
deben contar con cierta altura, lo que implica dificultades en el montaje de cada uno de los seguidores, además de suponer un claro impacto visual
La disposición de paneles en estructuras monoposte dificulta la implementación de algoritmos de control que permitan disminuir el impacto de las sombras proyectadas por estructuras cercanas lo que implica una mayor separación entre seguidores .
Este distanciamiento entre seguidores con el objetivo de evitar que se den sombra entre si, implica un menor aprovechamiento del terreno, en cuanto a potencia instalada por metro cuadrado.
Por otro lado, este tipo de seguidores de doble eje monoposte o montados sobre un pilar único, exigen en el proceso de montaje un grado de especialización importante tanto de mano de obra como de maquinaria, que implica un coste adicional de materiales y tiempo, redundando en un coste claramente superior.
Por lo tanto, es objetivo de la presente invención superar los anteriores inconvenientes, desarrollando un seguidor de doble eje, que por un lado, presente una escasa sensibilidad al viento, que su estructura de montaje precise unos requisitos resistivos estructurales minimos, que su montaje se vea facilitado al contar con un cierto grado de tolerancia, y que permite un mejor aprovechamiento del terreno al poderse disponer mayor potencia instalada por metro cuadrado.
DESCRIPCIÓN DE IA INVENCIÓN
La invención de seguidor solar de doble eje objeto de la invención, básicamente consiste en una estructura móvil de seguimiento solar con dos grados de libertad. La estructura consta de una subestructura principal con capacidad de giro respecto de un eje longitudinal respecto del conjunto de la estructura. También consta de unas subestructuras secundarias que actúan como bastidores sobre los que se fijan solidariamente los paneles o módulos fotovoltaicos . Las estructuras secundarias o bastidores se unen a la subestructura principal y pueden girar cada una de ellas respecto de un eje transversal al eje longitudinal por medio de una biela.
Las bielas de actuación del giro de las subestructuras secundarias o bastidores quedan unidas por su extremo inferior a una deslizadera común de modo que mediante un único actuador que actúa sobre dicha deslizadera se logre el mismo giro para todos los paneles o módulos fotovoltaicos .
Por lo tanto, la superficie captadora queda dividida en una configuración a modo de persiana veneciana, es decir cada panel o módulo fotovoltaico gira de manera sincronizada, lo que permite la reducción de los momentos de actuación hasta valores muy manejables.
La subestructura principal está conformada por una serie de pilares fijados al terreno y regularmente distribuidos entre cuyos extremos se disponen unos tramos de viga, unidos entre si mediante ejes intermedios, o unido a las vigas extremas mediante eje extremos.
Los ejes intermedios que unen los tramos de viga consecutivos, están fijados a los extremos superiores de las vigas y soportados sobre una pieza antifricción, esta disposición permite un montaje con cierto grado de
tolerancia en el sentido longitudinal, lo que redunda en reducción de costes tanto de las piezas utilizadas como de la mano de obra necesaria para el montaje, a diferencia de otros seguidores de doble eje, que precisan un alto grado de precisión.
La disposición de los tramos de vigas de la subestructura principal está relativamente descolgada con relación al eje de giro longitudinal, con el objetivo de que el centro de gravedad del conjunto, es decir de las subestructuras principal y secundaria quede lo más relativamente próximo al eje principal de giro, de modo que el par de giro necesario a aplicar sea lo menor posible.
Por otro lado, también se busca que el centro de gravedad además de quedar próximo al eje de giro longitudinal, quede por debajo de dicho eje de modo de durante el montaje de las subestructuras secundarias o bastidores no se produzca par de giro alguno que produzca el vuelco de todo el conjunto.
Para producir el giro de la subestructura principal respecto del eje longitudinal, se puede realizar bien mediante un único actuador fijado uno de sus extremos sobre uno de los pilares, mientras que el otro extremo del actuador se fija a una estructura dispuesta sobre los extremos de dos tramos consecutivos de vigas, o bien alternativamente dicho giro de la subestructura principal se puede realizar mediante un doble juego de actuadores dispuestos en "V" accionando una estructura de transmisión de esfuerzos dispuesta de manera transversal al eje longitudinal de la estructural y sobre uno de los ejes intermedios de unión entre dos tramos consecutivos de vigas .
Por otro lado, para producir el giro de cada uno de los paneles o módulos fotovoltaicos, se dispone de un segundo
actuador fijado sobre la anterior estructura de transmisión de esfuerzos sobre la viga, de manera que dicho segundo actuador su extremo quede fijado sobre la deslizadera que discurre paralela a todo el conjunto del seguidor.
Gracias a las caracteristicas constructivas expuestas se consiguen los siguientes beneficios :
Por un lado, el conjunto cuenta con un cierto grado de tolerancia longitudinal, lo que favorece el montaje y reduce el costo de las piezas que en caso contrario fueran necesarias .
Por otro lado, la estructura final obtenida es un conjunto seguidor con una reducida sensibilidad frente a velocidades altas del viento, lo que implica un conjunto estructural con menores requisitos resistivos. Los momentos o pares de actuación sobre la superficie captadora están claramente reducidos al presentar una configuración veneciana.
Se consigue un mayor aprovechamiento superficial, al poder instalar una mayor potencia por metro cuadrado, lo que implica un ahorro en el costo del terreno. El conjunto seguidor no precisa de grandes esfuerzos para poder lograr el giro del conjunto respecto del eje longitudinal al presentar el centro de gravedad al eje de giro longitudinal de la subestructura principal.
También se facilita el montaje al disponer el centro de gravedad por debajo del eje longitudinal de giro, evitándose el posible vuelco del conjunto de la estructura.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a
realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus caracteristicas, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos en cuyas figuras, de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más significativos de la invención.
La figura 1, muestra una representación en perspectiva de un seguidor solar de doble eje como el que es objeto de la presente invención.
La figura 2, muestra una representación en perspectiva y detalle de un eje intermedio de unión entre dos tramos consecutivos de viga de la subestructura principal.
Las figuras 3 y 4 muestran respectivamente un detalle de una vista frontal y lateral del detalle del eje intermedio de unión representado en la figura 2.
La figura 5, muestra un detalle de la subestructura secundaria o bastidor de fijación de los paneles o módulos, en su unión con la subestructura principal, asi como los medios de accionamiento.
La figura 6, muestra un detalle de los medios de actuación empleados para lograr el giro de la subestructura principal .
La figura 7, muestra un detalle de unos segundos medios de actuación para lograr el giro individualizado pero simultáneo de los paneles o módulos fotovoltaicos .
Las figuras 8 a 10 muestran con diferente grado de detalle el accionamiento de la subestructura principal mediante un doble juego de actuadores dispuestos en forma de "V" sobre uno de los pilares .
REALIZACIÓN PREFERENTE DE IA INVENCIÓN
A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta.
En la figura 1, podemos observar cómo el seguidor solar de doble eje objeto de la invención, consta de una subestructura principal con capacidad de giro respecto de un eje longitudinal respecto del conjunto de la estructura. También consta de unas subestructuras secundarias que actúan como bastidores sobre los que se fijan solidariamente los paneles o módulos fotovoltaicos . Las estructuras secundarias o bastidores se unen a la subestructura principal y pueden girar cada una de ellas respecto de un eje transversal al eje longitudinal por medio de una biela.
La subestructura principal está conformada por una serie de pilares (1) fijados al suelo y distanciados entre si regularmente, sobre los que se disponen unos tramos de viga (3) unidos entre si por medio de unos ejes intermedios (4) .
Sobre los pilares (1) extremos las vigas (4) quedan fijadas por unos ejes extremos (21) .
La subestructura secundaria consta de unos bastidores (5) de soporte y fijación de cada panel o módulo fotovoltaico (2) .
Dichos bastidores (5) se fijan sobre la subestructura principal por medio de una pieza de soporte (17) (figura 5) en "U".
Todos los bastidores son accionados de manera individualizada y simultánea por medido de una deslizadera (7) .
También en esta primera figura, puede observarse un primer actuador (8) de accionamiento del giro de parte de la subestructura principal, asi como un segundo actuador (9) de deslizamiento de la deslizadera (7) .
En las figuras 2 a 4, podemos observar en detalle, un eje intermedio (4) de unión entre dos tramos consecutivos de viga (3) . Como puede observarse las vigas están ligeramente descolgadas con relación al eje longitudinal de giro, esto es debido a que se busca disponer el centro de gravedad de toda la estructura lo más próximo a dicho eje, de manera que la fuerza requerida para lograr el giro del conjunto sea lo menor posible. Por otro lado, y como ya hemos comentado anteriormente se busca que dicho centro de gravedad quede por debajo del eje de giro longitudinal a efectos de montaje para evitar el vuelco de las subestructuras secundarias .
La unión entre los tramos de viga (3) consecutivos con el eje intermedio (4) se realiza por medio de piezas terminales (10) verticales, quedando reforzada dicha unión por medio de unas cartelas (11) .
Sobre el extremo superior de los pilares se dispone una plancha de fijación (22) sobre la que se fija otra antifricción (13) , que puede ser por ejemplo de teflón o similar. Sobre dicha plancha antifricción (13) reposa y fija el eje intermedio (4) por medio de unos abarcones (12) fijado mediante tornillos (16) a la plancha de fijación (22) .
Sobre los costados laterales del pilar y en su extremo superior se disponen unas abrazaderas (15) de fijación de unos rodillos (14) limitadores del desplazamiento, permitiendo no obstante cierto grado de tolerancia en sentido longitudinal.
En la figura 5, se representa la subestructura secundaria, que está formada por un bastidor (5) de soporte y fijación de cada uno de los paneles o módulos fotovoltaicos . Dicho bastidor (5) queda articulado sobre los extremos de un conjunto de soporte (17) en forma de "U", que por otro lado queda fijado sobre los tramos de viga (3) .
Sobre cada uno de los bastidores (5) se fija el extremo de una biela (6) , mientras que el otro extremo de la biela (6) queda unido de manera articular sobre una deslizadera (7) , de modo que el desplazamiento de dicha deslizadera (7) produce el giro de todos y cada uno de los bastidores (5) de manera individualizada pero simultánea.
En la figura 6, se observa un primer modo en el que se lleva a cabo el giro de parte de la subestructura principal, por medio de un primer actuador (8) . Este primer actuador (8) queda fijado sobre el pilar (1) por medio de una abrazadera (18) , estando el extremo de actuación fijado sobre una estructura de transmisión de esfuerzos (19) para producir el giro.
La estructura de transmisión de esfuerzos (19) está conformada por un par de barras transversales (20) fijadas sobre los extremos de las vigas (3) consecutivas y dispuestas a ambos lados del eje intermedio, estando unidas entre si por otro par de barras (21) de unión de las barras transversales (20) , estando fijado de manera articular el extremo de actuación del actuador (8) sobre una de las barras de unión (21) de las barras transversales (20) .
Finalmente en la figura 7, podemos observar cómo se lleva a cabo la actuación de un segundo actuador (9) sobre la deslizadera (7) .
Este segundo actuador (9) está fijado por medio de una abrazadera (23) a la estructura de transmisión de esfuerzos (19) , y tiene su extremo de actuación unido de manera articular en la deslizadera (7) .
La deslizadera (7) por otro lado queda suspendida de la estructura de transmisión de esfuerzos (19) por medio de una horquilla (24) que le permite el movimiento lineal a la deslizadera (7) .
En las figuras 8 a 10 se muestra como anteriormente habiamos comentado, una forma alternativa de producir el giro de la subestructura principal respecto del eje longitudinal, estando basada en el empleo de un doble juego de actuadores (26) dispuestos en "V", y de una estructura de transmisión de esfuerzos (25) .
Tanto los actuadores en "V" (26) como la estructura de transmisión de esfuerzos (25) están contenidos en un plano perpendicular al plano que contiene el eje longitudinal del conjunto, y dispuesto sobre un tramo de eje intermedio (4) que uno dos tramos consecutivos de viga (3) .
Los actuadores en "V" en una forma de realización preferida pero no limitadora, son hidráulicos con las cámaras interconectadas, y en donde la bomba aunque no representada, va instalada en la misma "V". Otra posibilidad alternativa es contar con un sistema hidráulico centralizado de todos los posibles actuadores dispuestos en "V".
La estructura de transmisión de esfuerzos (25) emerge transversalmente de eje longitudinal quedando fijada a las piezas terminales (10) que hay fijadas sobre los extremos de los tramos de las vigas (3) . Cada uno de los actuadores del
doble juego de actuadores (26) en "V" está unido en su extremo inferior a los pilares (1) mediante una unión articular (27), mientras que el extremo superior de cada uno de los actuadores (26) está unido a la estructura de transmisión de esfuerzos (25) mediante una unión articular (28) .
Como puede mejor observarse en la figura 9, cada una de las uniones articulares (27) está conformada por un doble juego de pletinas (29) que emergen lateralmente de las vigas, dispuestas de forma paralela y que están atravesadas por un pasador (30) que atraviesa el extremo inferior de cada uno de los actuadores.
Por otro lado, y de manera similar, las uniones articulares (28) están conformadas por sendas pletinas paralelas (31) que emergen inferiormente de los extremos de la estructura de transmisión de esfuerzos (25) , quedando atravesadas por un pasador (32) que también atraviesa los extremos superiores de los actuadores (26) .
También en esta figura 9 como en la 10, puede observarse adicionalmente los medios empleados para lograr el giro de cada uno de los paneles fotovoltaicos (2) mediante un único actuador (9) , que desplaza la deslizadera (7) a la que están unidas las bielas (6) de cada una de las subestructuras secundarias (5) , todo exactamente igual a como habia sido descrito. No altera la esencialidad de esta invención variaciones en materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos componentes, descritos de manera no limitativa, bastando ésta para su reproducción por un experto.