ES1069879U - Dispositivo para seguimiento solar. - Google Patents

Abstract

1. Dispositivo para seguimiento solar, destinado a la obtención y seguimiento de la posición solar, mediante la detección de su ángulo de incidencia, para utilización en seguidores solares a uno o dos ejes, del tipo que comprende sensores cuya información se procesa en un microcontrolador (7) y se transmite al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor solar con paneles solares, caracterizado porque comprende una matriz (2) de elementos sensibles a la luz para registrar de forma electrónica tanto la intensidad como la desviación de la luz, y que se disponen distribuidos en grupo sobre un plano (3) en el fondo de un contenedor (4), estando dicho contenedor provisto, en el extremo opuesto a la matriz (2) y sobre ella, de un sistema óptico de enfoque (5) dotado de una única ventana (6) para la entrada de la luz solar y a través del cual se enfoca la luz sobre la matriz (2), obteniéndose así unas señales eléctricas que contienen la informaciónde la situación del sol respecto al sensor en los dos ejes ortogonales entre sí (a) y (b) del sensor y el eje virtual (c) entre el sensor y el sol. 2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta un soporte flotante (9) ajustable en dos ejes, al que se fija el contenedor (4) mediante fijaciones (10) que permiten su calibración para hacer coincidir el dispositivo sensor y los paneles solares del seguidor en el mismo plano. 3. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el contenedor (4) incorpora un sistema de ventilación (11), para evitar sobrecalentamientos. 4. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor (4) incorpora una resistencia (12) calefactora para evitar condensaciones en el interior del contenedor (4). 5. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor (4) está sellado en una atmósfera de nitrógeno. 6. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque dispone de medios para controlar la desviación en el apuntamiento del seguidor respecto del sol. 7. Dispositivo, según reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios tienen un factor de precisión menor a +/- 0,003°. 8. Dispositivo, según reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios tienen un factor de precisión menor a +/- 0,002°.

Description

Dispositivo para seguimiento solar.

Objeto de la invención

La invención, dispositivo para seguimiento solar, se refiere a un dispositivo sensor cuya finalidad estriba en la obtención y seguimiento de la posición solar para aprovechamiento de seguidores solares a uno o dos ejes, presentando la particularidad de contar con una gran precisión y alta fiabilidad, así como con un diseño compacto y bajo coste de producción. El dispositivo objeto de la presente invención adicionalmente opera como equipo de medida del error de apuntamiento del seguidor, pudiendo registrar los desfases de seguimiento del seguidor en una memoria.

El campo de aplicación de la presente invención se encuadra dentro del sector técnico de la industria dedicada a la fabricación de dispositivos para seguimiento solar.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que las soluciones conocidas por el solicitante en lo que respecta a dispositivos para el seguimiento solar y de aplicación a seguidores solares, consisten:

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Por una parte, en túneles de luz, basados en elementos de forma tubular en cuyo fondo se encuentran elementos sensibles a la luz. Dichos túneles deben estar inclinados entre sí y, dependiendo de qué sensor recibe más luminosidad, se deduce la posición relativa del sol. Un ejemplo se de dicho sistema se describe en la patente número ES2307465T1.

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Otro sistema similar, que igualmente está basado en sombras, consiste en la colocación de cuatro sensores, uno por cada grado de libertad de orientación, separados dos a dos por dos superficies opacas que se extienden perpendicularmente al plano de los sensores y que son perpendiculares entre ellas, de modo que las diferencias entre las radiaciones recogidas entre dos pares, producen directamente dos señales eléctricas que determinan el sentido en que deben actuar los dos actuadores de orientación.

Por otro lado, todos los seguidores solares de precisión, ya sea por cálculo de efemérides o por sensor óptico, con el paso del tiempo adquieren deformaciones, fatigas, holguras y descalibraciones, entre otras incidencias, que provocan que el seguidor solar pierda precisión de apuntamiento, siendo esto habitualmente detectado únicamente cuando se produce una reducción sustancial de su producción.

En el estado de la técnica son conocidos dispositivos para este cometido mediante los cuales y tras su instalación en un seguidor operativo durante un periodo concreto de tiempo, se registra el desfase del seguidor con respecto al sol. Sin embargo el factor de precisión de estos dispositivos es de aproximadamente +/- 0,02°.

Dichos sistemas presentan respectivamente como inconvenientes que precisan del movimiento del sistema para obtener la información y que no proporciona directamente la orientación de la radiación solar directa.

Explicación de la invención

El dispositivo sensor objeto de la presente invención se configura, esencialmente, a partir de un sensor de ángulo de incidencia solar que consta, como elemento básico de sensado, de una matriz de elementos sensibles a la luz distribuidos en grupo sobre un plano, los cuales están capacitados para registrar de forma electrónica la intensidad y la desviación de la luz, pudiéndose variar la resolución de esta alterando el número de elementos fotosensibles que contenga.

Una de las particularidades que presenta el dispositivo de la invención viene dada por el hecho de que sobre la citada matriz se enfoca la luz solar a través de un sistema óptico, obteniéndose de dicha matriz unas señales eléctricas que contienen la información de la situación del sol respecto al sensor, la cual se obtiene en función de los dos ejes ortogonales entre sí del sensor y el eje virtual entre el sensor y el sol. Dicha información se procesa en un microcontrolador y se transmite al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor solar
que se encargarán del desplazamiento tanto del seguidor como de los paneles solares, encargados de capar la luz solar.

La citada matriz de elementos sensibles se encuentra ubicada en el fondo de un contenedor, situando preferiblemente en el lado opuesto del anteriormente citado sistema óptico de enfoque. Dicho contenedor presenta una única ventana para la entrada de la luz solar.

Así pues, los elementos sensibles a la luz o fotosensibles conforman un grupo, no filas en orientaciones distintas, que cuenta con una única entrada de luz para detectar la desviación de dicha luz tanto en azimutal como en cenital.

Por otra parte, también es importante destacar que, además de la capacidad de detección de la desviación de la luz solar respecto a sí mismo, el dispositivo sensor objeto de la presente invención detecta la variación de la intensidad lumínica.

Es importante destacar también que en el caso de que el sensor tuviera que ser montado totalmente perpendicular al plano de los paneles solares, como es requisito en la energía fotovoltaica de concentración, la invención contempla la incorporación del dispositivo sobre un soporte flotante ajustable en dos ejes para su calibración. Esto es debido a que como el sensor mide la desviación de la luz respecto a sí mismo, puede ocurrir que los paneles solares no estén en el mismo plano que el sensor, de manera que mediante el soporte ajustable es posible calibrar el sensor respecto a los paneles y así hacerlos coincidir en el mismo plano. El ángulo preferente de visión y funcionamiento es
de +/- 4°.

Adicionalmente, el citado contenedor está provisto de un sistema de ventilación para evitar sobrecalentamientos, y, en función de las necesidades climáticas debidas a la ubicación que pueda tener la instalación solar, se le puede incorporar, opcionalmente, una resistencia calefactora para evitar condensaciones en su interior. Asimismo, para este último cometido, se contempla la posibilidad de que el contenedor esté sellado con atmósfera de nitrógeno, evitando con ello tanto la necesidad de incorporar el sistema de ventilación como la resistencia calefactora.

Asimismo, el factor de precisión del dispositivo objeto de la presente invención es inferior a 0,003°, lo que permite un mayor control de las desviaciones del seguidor respecto del sol. Para controla la precisión de apuntamiento de un seguidor el dispositivo instalado en un seguidor registra los desfases de seguimiento del seguidor respecto de la posición del sol, y almacena los mismos en una memoria situada en el propio dispositivo. Dicha información es posteriormente descargada y analizada en una computadora con el fin de corregir la desviación antes de que se manifieste en una pérdida de producción.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de figuras, en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura número 1.- Muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización del dispositivo sensor para seguimiento solar objeto de la invención, en la que se aprecian su configuración externa y el soporte sobre el que se incorpora.

La figura número 2.- Muestra otra vista en perspectiva del ejemplo de realización del dispositivo mostrado en la figura 1, en la que se aprecia su configuración interior.

La figura número 3.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo en la que se han representado los ejes ortogonales del sensor y el eje virtual entre el dispositivo y el sol.

La figura número 4.- Muestra, en un diagrama de bloques en el que se aprecian los elementos internos que comprende el dispositivo sensor.

Realización preferente de la invención

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.

Así, tal como se aprecia en dichas figuras, el dispositivo sensor (1) de ángulo de incidencia solar en cuestión comprende, esencialmente, una matriz (2) de elementos sensibles a la luz, los cuales se hallan dispuestos distribuidos en grupo sobre un plano (3) en el fondo de un contenedor (4). Dichos elementos sensibles a la luz están capacitados para registrar, de forma electrónica, la intensidad y la desviación de la luz, pudiéndose variar la resolución de esta, alterando el número de elementos sensibles.

Sobre la citada matriz (2), y en el lado opuesto del contenedor (4), se dispone un sistema óptico de enfoque (5) que cuenta con una única ventana (6) para la entrada de la luz solar, y a través del cual se enfoca la luz sobre la matriz (2), obteniéndose unas señales eléctricas que contienen la información de la situación del sol respecto al sensor en los dos ejes ortogonales entre sí (a) y (b) del sensor y el eje virtual (c) entre el sensor y el sol (S). Dicha información se procesa en un microcontrolador (7) y se transmite a través del conector (8) al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor.

Asimismo, y para poder hacer coincidir el sensor y los paneles en el mismo plano, la invención contempla la incorporación del contenedor (4) sobre un soporte flotante (9) ajustable en dos ejes, mediante fijaciones (10), para su calibración.

Adicionalmente, el contenedor (4) incorpora un sistema de ventilación (11), para evitar sobrecalentamientos, que puede consistir, por ejemplo, en unas ranuras laterales, y/o una resistencia (12) calefactora para evitar condensaciones en el interior del contenedor (4). Opcionalmente, dicho contenedor (4) está sellado en una atmósfera de nitrógeno, evitando así la incorporación del sistema de ventilación y de la resistencia.

Atendiendo a la figura 4, en la que mediante un diagrama de bloques se han representado los principales elementos que incorpora el dispositivo sensor (1), se puede apreciar la incidencia de los rayos del sol (S) sobre la ventana (6) del sistema óptico de enfoque (5). Dicho sistema enfoca la luz sobre la matriz (2) cuyos elementos sensibles envían la señal eléctrica con la información obtenida sin procesar al microcontrolador (7) al que se encuentran conectados, el cual procesa dicha información y, a través del conector (8) la puede enviar ya procesada hacia los actuadores del seguidor solar.

El dispositivo sensor dispone de un factor de precisión menor a +/- 0,003°, y preferentemente menor a +/- 0,002°, para medir la desviación en el seguimiento del sol por parte del seguidor o lo que es lo mismo para medir la precisión de apuntamiento del seguidor.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims (8)

1. Dispositivo sensor para seguimiento solar, destinado, a la obtención y seguimiento de la posición solar, mediante la detección de su ángulo de incidencia, para utilización en seguidores solares a uno o dos ejes, del tipo que comprende sensores cuya información se procesa en un microcontrolador (7) y se transmite al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor solar con paneles solares, caracterizado porque comprende una matriz (2) de elementos sensibles a la luz para registrar de forma electrónica tanto la intensidad como la desviación de la luz, y que se disponen distribuidos en grupo sobre un plano (3) en el fondo de un contenedor (4), estando dicho contenedor provisto, en el extremo opuesto a la matriz (2) y sobre ella, de un sistema óptico de enfoque (5) dotado de una única ventana (6) para la entrada de la luz solar y a través del cual se enfoca la luz sobre la matriz (2), obteniéndose así unas señales eléctricas que contienen la información de la situación del sol respecto al sensor en los dos ejes ortogonales entre sí (a) y (b) del sensor y el eje virtual (c) entre el sensor y el sol.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta un soporte flotante (9) ajustable en dos ejes, al que se fija el contenedor (4) mediante fijaciones (10) que permiten su calibración para hacer coincidir el dispositivo sensor y los paneles solares del seguidor en el mismo plano.

3. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el contenedor (4) incorpora un sistema de ventilación (11), para evitar sobrecalentamientos.

4. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor (4) incorpora una resistencia (12) calefactora para evitar condensaciones en el interior del contenedor (4).

5. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor (4) está sellado en una atmósfera de nitrógeno.

6. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque dispone de medios para controlar la desviación en el apuntamiento del seguidor respecto del sol.

7. Dispositivo, según reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios tienen un factor de precisión menor
a +/- 0,003°.

8. Dispositivo, según reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios tienen un factor de precisión menor
a +/- 0,002°.