ES1265150U - Sistema fotovoltaico en configuracion de envolvente e inclinacion adaptado a la estacion del ano - Google Patents

Abstract

Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año caracterizado por su configuración formada por varios paneles en torno a un panel central al que se unen solidariamente por sus dos lados paralelos longitudinales, según una disposición simétrica respecto a un plano perpendicular al referido panel central por el segmento longitudinal que lo divide en dos mitades, así como por su estructura de fijación al piso o cubierta según sus dos soportes delanteros fijos provistos movimiento angular libre, en combinación con sendos soportes traseros a fijar a la misma altura entre las alturas disponibles en los correspondientes pilares de elevación sobre el piso o cubierta.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema de energía solar en configuración de envolvente formada por tres o cinco paneles fotovoltaicos montados sobre una estructura de ángulo de inclinación ajustable según varias posiciones en función de la estación de año, con el que se consigue aumentar la producción de energía eléctrica generada por la radiación lumínica del sol que incide sobre unas células fotovoltaicas.

CAMPO DE APLICACIÓN

La presente invención se engloba dentro del campo de la energía solar fotovoltaica. En concreto, se incluye en el sector de las estructuras utilizadas para la captación de la energía solar fotovoltaica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la actualidad son conocidos distintos sistemas para producir energía eléctrica, entre los que cabe destacar los sistemas de energía solar y entre éstos a su vez los que comprenden paneles solares que integran células fotovoltaicas que reciben la radiación lumínica del sol para generar energía eléctrica, de manera que cuando tales células fotovoltaicas reciben perpendicularmente la radiación lumínica del sol, se obtiene el mayor rendimiento, mientras que cuando la dirección de la radiación lumínica forma un ángulo diferente a la dirección perpendicular con respecto a las células fotovoltaicas, el rendimiento disminuye, destacándose que la perpendicularidad de la radiación lumínica solamente se produce normalmente en un corto espacio de tiempo, a no ser que el panel sea móvil y siga la orientación relativa del sol a lo largo del día.

Por otro lado, a continuación, se especifica el rendimiento de un panel solar normalizado en las diferentes estaciones del año. Así, en la época de verano, un panel solar tendrá una capacidad de producción diaria en horario solar entre el 90% y el 100% de su capacidad. En cambio, en la época primavera/otoño en el mismo espacio de tiempo, la capacidad será entre un 50 y un 70% de capacidad. Por último, en invierno, en el mismo espacio de tiempo, el rendimiento será entre un 20 y un 35%.

A partir de las circunstancias anteriormente expuestas, las instalaciones fotovoltaicas han evolucionado en los últimos años de una forma acelerada, de tal modo que las primeras instalaciones de paneles solares fijos han dado paso en pocos años a las actuales instalaciones con posibilidad de orientación de los paneles en función de Ia posición del sol, para Io que los paneles se montan sobre diferentes tipos de estructuras movibles mediante accionamiento manual o motorizado, denominadas genéricamente seguidores solares, que pueden modificar Ia orientación de los paneles moviéndolos alrededor de un eje vertical (giro azimutal) y variando la inclinación de su plano respecto a Ia horizontal (giro cenital).

Así respecto, atendiendo al estado de la técnica en la materia, se identifican las siguientes invenciones identificadas por su número de publicación y título, respectivamente;

• WO2012146817A1, “Sistema de energía solar”.

• WO2009121977A1, “Seguidor solar”.

• WO2014118394A1, “Estructura con deflectores para la captación de energía solar”.

• ES2716850T3, “Soporte para colectores de energía solar”.

• ES2492697T3, “Instalación con una estructura de alojamiento regulable en un eje alrededor de un eje horizontal para el alojamiento de uno o varios paneles solares o módulos fotovoltaicos o similares”

A partir de los antecedentes descritos, las “Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año”, aporta respecto al estado de la técnica, las siguientes ventajas;

• Reduce los costes de la instalación, respecto a instalaciones con seguidores a uno o dos ejes.

• Simplifica la instalación y su mantenimiento posterior respecto a una instalación equivalente con seguidores a uno o dos ejes.

• Mejora el rendimiento energético respecto a una instalación solar fija.

• Proporciona una solución sencilla para su uso en cubiertas que optimiza la generación de energía tanto en las estaciones de menor producción fotovoltaicas como en las franjas horarias donde la incidencia de los rayos de sol es menor; al alba o durante el ocaso, actuando precisamente en las temporadas donde el sol sube menos y sale en un intervalo más corto.

• La estructura de ángulo de inclinación ajustable según varias posiciones en función de la estación año que determina la altura del sol, se puede adaptar a la región del mundo en la que se va a llevar a cabo la instalación a fin de optimizar el rendimiento energético de la misma.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

Con el fin de alcanzar los objetivos y evitar los inconvenientes mencionados en los apartados anteriores, la invención de título “Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año” propone un sistema de energía solar conformado según un conjunto de células fotovoltaicas que reciben la radiación lumínica del sol para generar y producir energía eléctrica.

La misma, se caracteriza por que comprende una estructura envolvente formada por tres o cinco paneles de configuración plana que integran en sus caras internas un conjunto de piezas independientes que soportan las células fotovoltaicas que reciben directamente la radiación lumínica del sol.

La estructura envolvente citada se caracteriza por conformarse según un panel central, más uno o dos paneles laterales contiguos respecto a cada uno de sus dos lados paralelos longitudinales, que le proporciona un mayor aprovechamiento del sol en función de la variación de su ángulo de acimut a lo largo del día, según una configuración simétrica respecto a un plano perpendicular al propio panel central por el segmento longitudinal que lo divide en dos mitades, donde el ángulo formado entre paneles adyacentes es un ángulo fijo comprendido entre 15° y 45°.

Más concretamente, respeto a la distribución de superficies en torno a tres o cinco paneles y el ángulo entre los mismos, en una configuración a tres paneles, la superficie del panel central sería del 40%, mientras que el ángulo entre paneles adyacentes estaría comprendido entre 20° y 30°.

Mientras en el caso de que se haga uso de una disposición en cinco paneles, la superficie del panel central sería del 40%, cada panel de sendos extremos tendría una superficie del 10%, siendo el resto a distribuir en sendos paneles laterales centrales, mientras que el ángulo entre paneles adyacentes laterales estaría comprendido entre 30° y 45°, y de estos con el panel central entre 15° y 25°.

Otra característica de la invención, es que la estructura de base en la que se asienta el sistema fotovoltaico unitario presenta un conjunto de posiciones discretas como medio para adaptar su ángulo de inclinación respecto al suelo en función de la estación del año, según dos soportes delanteros fijos provistos movimiento angular libre, en combinación con sendos soportes traseros a fijar a la misma altura entre las alturas disponibles en los pilares de elevación sobre el piso o cubierta.

El sistema de la invención así descrito proporciona un aumento de la capacidad productiva de los paneles que componen el sistema de la invención, precisamente en los momentos en los que la producción es más crítica para satisfacer la demanda energética.

Por último, el sistema propuesto hace uso de la tecnología presente en el estado de la técnica para completar el resto de la instalación fotovoltaica para la generación de energía eléctrica, tales como células fotovoltaicas, sistema de anclaje a la cubierta, conexiones, cableado, baterías, conversores si es el caso, así como el resto de elementos que conforman el conjunto de la instalación.

El sistema fotovoltaico propuesto verá su mayor rendimiento en bases fijas como son en colegios municipales, polideportivos, piscinas cubiertas, hospitales, ayuntamientos, residencias de ancianos, casas de campo, naves industriales, naves ganaderas, tejados y paredes de nuevos parques tecnológicos, alumbrado de ciudades con diodos led de bajo consumo, paneles informativos, señalización luminosa de semáforos, señalización luminosa en ciudades y carreteras, postes informativos, etc.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Vista en perspectiva principal de “Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año” en su configuración en tres planos. Figura 2.- Vista en perspectiva principal de “Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año” en su configuración en cinco planos.

Figura 3.- Vista en perspectiva principal de detalle del pilar de elevación sobre el piso o cubierta provistos de tres alturas disponibles en su unión con el soporte trasero.

En las citadas figuras se pueden destacar los siguientes elementos constituyentes;

1. Panel fotovoltaico central.

2. Paneles fotovoltaicos laterales contiguos al anterior.

3. Perfilería de amarre y fijación.

4. Ángulo fijo entre paneles laterales respecto al panel central.

5. Soportes delanteros de anclaje al piso o cubierta provistos movimiento angular de regulación de inclinación.

6. Soportes traseros.

7. Pilares de elevación sobre el piso o cubierta provistos de varias alturas disponibles.

8. Angulo de inclinación en tres posiciones del sistema fotovoltaico.

9. Paneles fotovoltaicos laterales extremos contiguos a sendos paneles laterales. 10. Ángulo fijo entre paneles laterales extremos respecto a los paneles laterales intermedios.

EJEMPLO DE REALIZACIÓN PREFERENTE

A modo de realización preferente del “Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año” a la vista de las Figuras1-2 comentadas, puede observarse, como sendas configuraciones se puede llevar a cabo haciendo uso de un panel fotovoltaico central (1) en combinación con sendos paneles fotovoltaicos laterales contiguos al anterior (2) tal y como se muestra en la Figura 1, incluso dándoles continuidad en sendos paneles fotovoltaicos laterales extremos (9) contiguos a sendos paneles laterales (2) en el caso de la configuración en cinco paneles descrita en la Figura 2.

Para el montaje de cada módulo fotovoltaico en su correspondiente panel o plano se hace uso de los sistemas de fijación convencionales a lo que se añade una perfilería de amarre y fijación (3) en torno a su marco que, a su vez, también determina la posición relativa entre dos planos contiguos unidos por un lado común, según un ángulo fijo (4) entre cada panel lateral (2) respecto al panel central (1) tal y como se aprecia en la Figura 1. Así mismo, en el caso de la Figura 2, la perfilería de amarre y fijación (3) también incorpora un segundo ángulo fijo (10) entre paneles laterales extremos (9), respecto a los paneles laterales intermedios (2).

Continuando con la descripción de los elementos que caracterizan sendos ejemplos de realización, ambos se llevan a cabo sobre cuatro asientos a la cubierta o suelo, según sendos soportes delanteros de anclaje al piso o cubierta provistos movimiento angular de regulación de inclinación (5), más otros dos soportes traseros (6) a fijar en los pilares de elevación sobre el piso o cubierta provistos de varias alturas disponibles (7), al objeto de poder llevar a cabo la selección el ángulo de inclinación (8) del sistema fotovoltaico entre las tres posiciones disponibles.

En concreto, tal y como se aprecia en el detalle de la Figura 3, el sistema de fijación a los perfiles laterales en posición discretas se ha llevado a cabo incluyendo en sendos pilares verticales posteriores (7), tres posiciones en las que llevar a cabo el acoplamiento al módulo haciendo uso de tornillos con terminal tipo mariposa de unión al respectivo soporte trasero (6). En consecuencia, al regular el conjunto de paneles unidos solidariamente, igualando la altura en su fijación a los pilares verticales posteriores (7) en sendos extremos, se puede adaptar la configuración del sistema fotovoltaico según tres ángulos de inclinación (8) intercalados a modo de ejemplo entre 25°, 35° y 50°, para cada estación del año, optimizando la generación de energía.

Obviamente, la base de los pilares (7) también incluye las correspondientes placas de anclaje para su fijación al techo o piso correspondiente.

Respeto a la distribución de superficies y ángulo entre paneles, en una configuración a tres paneles como se aprecia en la Figura 1, la superficie del panel central sería del 40%, mientras que el ángulo entre paneles adyacentes es de 25°. Mientras en una configuración a cinco paneles como en Figura 2, la superficie del panel central sería del 40%, cada panel de sendos extremos tendría una superficie del 10%, siendo el resto a distribuir en sendos paneles laterales centrales, mientras que el ángulo entre paneles adyacentes laterales sería de 37°, y de estos con el panel central de 20°.

A tal fin, en sendas configuraciones Figura 1-2, se ha concebido una menor superficie en los paneles de los extremos respecto al central, en base a que la irradiación solar es menor tanto durante las primeras horas del día como las últimas, aunque sin renuncia a una captación directa a lo largo de todo el día, mientras que durante las horas de mayor intensidad, habitualmente en el intervalo comprendido entre las 10 y las 16 horas, es donde el conjunto del sistema fotovoltaico ha sido diseñado para proporcionar una capacidad de generación mayor.

Así en la trayectoria que describe el sol en su recorrido desde que amanece hasta que se pone, se estima que se desplaza un grado por cada cuatro minutos, de forma que en la medida que el sol va realizando su trayectoria desde el Este hasta el Oeste en España, la captación solar directa máxima se va sucediendo de un panel al contiguo empezando por uno de los extremos hasta concluir en el panel del extremo opuesto en las proximidades del ocaso.

A partir del “Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año” descrito en sendos ejemplos de realización, a medida que el sol se va desplazando a lo largo del día desde que amanece hasta que se pone modificando su ángulo de acimut, la incidencia de sus rayos sobre el sistema siempre mantendrá la captación solar directa, pasando de un panel al panel contiguo, desde el primero hasta el último respecto a su mejor disposición respecto a la recepción de los rayos del sol.

No se considera necesario hacer más extensa esta descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el alcance de la invención y las ventajas que de la misma se derivan en sus diferentes aplicaciones, la tecnología que lo implementa, su reproducción a partir de un sistema básico, dimensiones, diseños, sistemas de posicionamiento y anclaje para el ajuste de la inclinación, serán susceptibles de variación siempre y cuando ello no suponga una alteración en la esencialidad del invento. Los términos en los que se ha descrito la memoria han de entenderse en sentido amplio y no limitativo.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptada a la estación del año caracterizado por su configuración formada por varios paneles en torno a un panel central al que se unen solidariamente por sus dos lados paralelos longitudinales, según una disposición simétrica respecto a un plano perpendicular al referido panel central por el segmento longitudinal que lo divide en dos mitades, así como por su estructura de fijación al piso o cubierta según sus dos soportes delanteros fijos provistos movimiento angular libre, en combinación con sendos soportes traseros a fijar a la misma altura entre las alturas disponibles en los correspondientes pilares de elevación sobre el piso o cubierta.

2. Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año basado según reivindicación 1, caracterizado por su configuración en tres planos según un panel central, más sendos paneles laterales, donde la superficie del panel central sería del 40%, mientras que el ángulo entre paneles adyacentes estaría comprendido entre 20° y 30°.

3. Sistema fotovoltaico en configuración de envolvente e inclinación adaptado a la estación del año basado según reivindicación 1, caracterizado por su configuración en cinco planos, donde la superficie del panel central sería del 40%, cada panel de sendos extremos tendría una superficie del 10%, siendo el resto a distribuir en sendos paneles laterales centrales, mientras que el ángulo entre paneles adyacentes laterales estaría comprendido entre 30° y 45°, y de estos con el panel central entre 15° y 25°.