ES1298933U - Estructura solar fotovoltaica vertical fija o con seguimiento solar opcional para carretera o via ferrea - Google Patents
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Abstract
Estructura solar fotovoltaica vertical para carretera o vía férrea (1), caracterizada porque su verticalidad se consigue gracias a un poste de sujeción (4) al cual van fijadas unas correas o perfiles (3), que dotan a los módulos fotovoltaicos (2), acoplados a estas, de inclinación si se desea o los mantienen coplanares al poste de sujeción (4). Este poste de sujeción (4) con los elementos acoplados (2 y 3), está dotado de un soporte giratorio superior (6a) cuya función es la de unir el poste de sujeción (4) con un poste de cimentación (5), que, al igual que el poste de sujeción (4), está dotado con un soporte giratorio inferior (6b) de similares características a las de éste (4) y que completa esta unión. El poste de cimentación (5) se puede instalar en el terreno mediante hincado directo, perforación previa, micropilote o zapata. Se usará la forma más adecuada según las características particulares de cada terreno en el que se instale nuestra estructura (1). El ensamblaje de la estructura (1) se puede realizar tanto "in situ", a pie de obra antes o en el mismo momento de la instalación, o ser preensamblada en cualquier espacio o sistema destinado a esta operación con independencia de la lejanía o configuración del lugar en el que se lleve a cabo el preensamblaje.
Description
DESCRIPCIÓN
ESTRUCTURA SOLAR FOTOVOLTAICA VERTICAL FIJA O CON SEGUIMIENTO
SOLAR OPCIONAL PARA CARRETERA O VÍA FÉRREA
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención pertenece al campo de la ingeniería, y más concretamente al campo de la generación de energía eléctrica a partir de energías renovables, en este caso la conversión de energía solar en energía eléctrica por el efecto fotovoltaico.
El objeto de la presente invención es una nueva estructura en posición vertical para soportar paneles fotovoltaicos y permitir su instalación en los terrenos públicos pertenecientes a los márgenes de carreteras, caminos, autovía, autopistas, en resumen, vías automovilísticas en general, así como vías férreas, tanto existentes como futuras.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
El aprovechamiento de energía solar a partir del efecto fotovoltaico para generación de energía eléctrica inyectada a red se suele realizar en grandes extensiones de terreno. Estos terrenos, normalmente, están ocupados por cultivos agrícolas, por lo que se hace necesario eliminar estos cultivos para poder llevar a cabo la implantación de estos campos solares, con la consecuente pérdida de áreas cultivables durante largos períodos de tiempo. También posee efectos socio-económicos negativos, puesto que la supresión de estos cultivos acarrea bajas laborales que genera la agricultura. Además, genera un impacto visual que no agrada a una parte de la población.
En cuanto al aprovechamiento de terrenos públicos pertenecientes a carreteras, se conoce que en Francia, en la región de Normandía, se ha llevado a cabo un tramo de un kilómetro formado por paneles fotovoltaicos instalados directamente en el piso de la carretera, pero con resultados negativos, ya que estos paneles son dañados por la rodadura de los vehículos, provocando sombras por desgaste de neumáticos, roturas de las celdas o células fotovoltaicas, etc, con la consecuente caída de rendimiento en la generación de energía eléctrica del sistema fotovoltaico.
Las soluciones que actualmente existen, no están optimizadas para aprovechar los espacios libres que existen en los márgenes de las vías automovilísticas o férreas, ya que no se podrían instalar con la orientación que estas necesitan para generar energía a máximo rendimiento o la superficie que ocupan es mayor a la disponible en estos espacios.
La estructura solar de la presente invención es de dimensiones comedidas a lo ancho, puesto que su instalación se extiende en la dirección transversal al suelo, dirección en la cual no existe limitación de espacio.
EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN
El inventor de la presente solicitud ha desarrollado una nueva estructura que resuelve los problemas anteriores gracias a la instalación de varios paneles fotovoltaicos dispuestos verticalmente o en columna, ensamblados al poste de sujeción, que es uno de los perfiles que conforman el invento.
El invento se compone de un poste de sujeción, correas, paneles solares, soportes giratorios, un poste de cimentación y, opcionalmente, puede incluir un sistema de giro de accionamiento automático y controlado electrónicamente.
El poste de sujeción es el perfil estructural encargado de sostener las correas y paneles solares, siendo el elemento que aporta a la estructura de firmeza y seguridad estructural.
Las correas son los perfiles que van fijados al poste de sujeción, que a su vez afianzan los paneles solares. Estas correas, además de fijar los paneles, son los encargados de mantenerlos coplanares al eje o dotarlos de inclinación, según sea requerido por la ubicación de instalación de cada estructura.
Los paneles solares son los encargados de realizar la transformación de energía solar en energía eléctrica a través del efecto fotovoltaico. No es objeto de este documento detallar el funcionamiento de este elemento, ya que es bien conocido e implantado en multitud de instalaciones conocidas popularmente.
Los soportes giratorios, superior e inferior, son los encargados de unir o fijar el soporte
de sujeción y el poste de cimentación. Estos soportes giratorios, además de la función comentada, también dotan a la estructura de capacidad de orientación solar. Dan la posibilidad de rotar la estructura y fijarla al ángulo deseado según la temporada del año o la localización geográfica en la que se encuentre instalada. Tanto el soporte de sujeción como el poste de cimentación incorporarán uno de estos soportes giratorios. Opcionalmente, se podrá dotar a la estructura de un sistema de giro autónomo, que será gobernado por un sistema electrónico capaz de orientar la estructura durante el día hacía la posición óptima de mayor recepción de radiación solar.
El poste de cimentación es el perfil encargado de dar sustento a la estructura, ya que es el que se fijará al suelo a través del método más adecuado según las características geológicas de la ubicación de implantación.
El conjunto de estos perfiles permite la instalación de los paneles fotovoltaicos persiguiendo el máximo aprovechamiento de incidencia de radiación solar sobre estos, además de aportar suma facilidad de montaje y adaptabilidad al tipo de terreno al que se destina este tipo de estructura.
Los paneles se fijan al poste de sujeción a través de las correas. Para este poste de sujeción se pueden usar perfiles de cualquier tipo, siempre que sean aptos o adecuados al terreno y localización geográfica en la que vayan a ser instalados y cumplan con la normativa vigente aplicable y con las solicitaciones y esfuerzos que debe soportar. Este poste de sujeción es independiente y posee un soporte giratorio, que va unido a otro perfil de similares características, opcionalmente, a través de un sistema de giro que haría las veces de seguidor solar gracias a la implantación de sensores o controladores electrónicos para conseguir la orientación óptima de los paneles en cada instante del día según la posición del sol. El sistema de giro no es de obligada instalación, ya que, si el sistema lo requiere, se puede ensamblar el poste de sujeción al perfil que hace las veces de poste de cimentación, quedando la estructura con orientación solar fija. El poste de cimentación se instala mediante hincado directo, cimentación adecuada o cualquier base adaptada al terreno y es el que actúa de soporte, completando así la estructura solar fotovoltaica.
Ambos perfiles, tanto el poste de sujeción superior como el poste de cimentación están dotados, como se ha comentado anteriormente, de un soporte giratorio que podrá ser
redonda, cuadrada o de cualquier forma y dimensiones apropiadas a cada caso particular de instalación de esta estructura.
Estos soportes giratorios estarán dotados de un sistema de fijación que permita la orientación adecuada u óptima de la estructura para la cual se recibirá la mayor cantidad posible de energía solar durante todo el año. Las fijaciones ejecutadas sobre estos soportes giratorios permiten realizar cambios de orientación de la estructura según la temporada en la que nos encontremos y enfocarla con el ángulo adecuado para captar mayor radiación solar en cada momento del año.
Los perfiles también contarán con fijaciones que permiten la corrección de cualquier desviación que provenga de la instalación del perfil poste de cimentación, ya sea por la naturaleza del terreno o por error humano o de calibración de equipos de medida.
Esta estructura ofrece un sistema de instalación rápido y sencillo en comparación con otros métodos existentes o estudiados. Para el poste de cimentación de la estructura se utilizan métodos de instalación similares que para los postes de sujeción de los guardarraíles existentes en la mayoría de carreteras y autovías, como por ejemplo el hincado directo mediante máquinas percutoras, aunque, si el terreno lo requiere, se pueden usar diferentes métodos de instalación, ya sea por cimentación, hincado con pre-drilling o perforación previa, zapatas, pilotes, sistemas tipo raíz, bases de reparto de cargas, etc. Una vez afianzado el poste de cimentación, se instala el poste de sujeción que soporta los paneles solares, que se fija al mismo mediante cualquier sistema de fijación probado y suficiente para dotar a la estructura de una correcta estabilidad.
La estructura puede ser preensamblada en almacenes, carpas, campas móviles, camiones, tráileres, estructuras provisionales o permanentes o cualquier zona adaptada para realizar este tipo de trabajo e incluso se pueden ensamblar a pie de obra en el momento de la instalación completa de la estructura. Otra ventaja que presenta la versatilidad de este invento.
BREVE 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 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.- Muestra una vista trasera en perspectiva de la estructura solar fotovoltaica vertical fija o con seguimiento solar opcional para carretera o vía férrea.
Figura 2.a.- Muestra una vista trasera en perspectiva del poste de sujeción de los paneles solares y las correas.
Figura 2.b.- Muestra una vista trasera en alzado del poste de sujeción de los paneles solares y las correas.
Figura 2.c.- Muestra una vista lateral del poste de sujeción de los paneles solares y las correas.
Figura 3.- Muestra una vista explosionada en perspectiva de la unión del poste de sujeción con el poste de cimentación y motor de giro opcional intercalado.”
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
A continuación, se describe un ejemplo particular de estructura solar fotovoltaica vertical fija o con seguimiento solar opcional para carretera o vía férrea (1), de acuerdo con la presente invención haciendo referencia a las figuras adjuntas.
La Figura 1 muestra una vista trasera en perspectiva de la estructura solar en la que se aprecia su ensamblaje completo y los elementos por los que está compuesta.
En las figuras 2.a, 2.b y 2.c se puede ver la simplicidad de construcción del elemento principal de la estructura, que está compuesto por el poste de sujeción (4). A este poste de sujeción (4) se fijan los perfiles o correas (3), las cuales, a su vez, hacen de soporte de los paneles solares fotovoltaicos (2), dotándolos de una inclinación determinada sobre la horizontal o coplanares al poste de sujeción (4) según sea necesario. Esta inclinación vendrá dada según las características solares de la ubicación de la instalación y que se deben de conocer antes del inicio del proceso de fabricación de las correas (2), así se obtendrán las medidas que requieren estos perfiles (2).
El poste de sujeción (4) es un perfil cuyas dimensiones no tienen por qué ser estándar. El perfil del poste de sujeción (4) vendrá dado según el resultado de los cálculos mecánicos realizados para adaptar la estructura (1) al terreno de instalación, debido a
que cada ubicación ofrece unas características físicas y climatológicas diferentes de viento, sismo, etc.
Los paneles (2) se fijan a las correas (3) mediante sistemas de unión que ofrezcan seguridad y estabilidad a los módulos.
El poste de sujeción (4) está dotado en uno de sus extremos de un soporte giratorio superior (6a) para facilitar la unión (6) con el poste de cimentación (5), que a su vez también incorporará otro soporte giratorio inferior (6b) contrapuesto al del poste de sujeción (4), para la unión de ambas partes (4 y 5).
El soporte giratorio superior (6a) del poste de sujeción (4) con el poste de cimentación (5), que en nuestro ejemplo es circular, puede adoptar cualquier forma geométrica, siempre que se adapte a cada situación específica de instalación. Éste (6a), contará con sistemas de fijación que permitan orientar el ángulo del poste de sujeción (4) según la localización geográfica o estación del año en la que se encuentre, ya que permitirán que la estructura (1) adopte cualquier ángulo que el instalador desee darle para optimizar la producción de energía eléctrica en cada momento.
En la fijación de cada uno de los soportes (6a y 6b) se realizará otro sistema de fijación que permita la nivelación de la estructura. Esto se debe a que la instalación del poste de cimentación (5) puede sufrir una desviación durante la misma, ya sea por características del terreno o por error humano o de medición. El poste de sujeción (4) de la estructura quedará correctamente nivelado gracias a este sistema de corrección de nivel.
El perfil de la hinca o poste de cimentación (5) vendrá dado según el resultado de los cálculos mecánicos realizados para adaptar la estructura (1) al terreno de instalación, debido a que cada ubicación ofrece unas características físicas y climatológicas diferentes de viento, sismo, etc.
La unión (6) presenta dos opciones de montaje. Si se necesita que la estructura (1) sea fija, se prescinde del sistema de giro (6c), fijando directamente ambos soportes giratorios (6a y 6b). Pero si se necesita que la estructura (1) realice el seguimiento solar para optimizar la producción de energía eléctrica, se puede instalar un sistema de giro
(6c) que permite la rotación del poste de sujeción longitudinal de la estructura (1). Para controlar el ángulo de giro del poste de sujeción (4), se dota al sistema de giro (6c) de controladores electrónicos con softwares específicos para nuestro invento, ya sean existentes o nuevos.
Claims (3)
1. Estructura solar fotovoltaica vertical para carretera o vía férrea (1), caracterizada porque su verticalidad se consigue gracias a un poste de sujeción (4) al cual van fijadas unas correas o perfiles (3), que dotan a los módulos fotovoltaicos (2), acoplados a estas, de inclinación si se desea o los mantienen coplanares al poste de sujeción (4). Este poste de sujeción (4) con los elementos acoplados (2 y 3), está dotado de un soporte giratorio superior (6a) cuya función es la de unir el poste de sujeción (4) con un poste de cimentación (5), que, al igual que el poste de sujeción (4), está dotado con un soporte giratorio inferior (6b) de similares características a las de éste (4) y que completa esta unión. El poste de cimentación (5) se puede instalar en el terreno mediante hincado directo, perforación previa, micropilote o zapata. Se usará la forma más adecuada según las características particulares de cada terreno en el que se instale nuestra estructura (1). El ensamblaje de la estructura (1) se puede realizar tanto "in situ” , a pie de obra antes o en el mismo momento de la instalación, o ser preensamblada en cualquier espacio o sistema destinado a esta operación con independencia de la lejanía o configuración del lugar en el que se lleve a cabo el preensamblaje.
2. Estructura (1) de acuerdo con la reivindicación 1, donde la unión (6) del poste de sujeción (4) con el poste de cimentación (5) comprende dos soportes giratorios, superior (6a) e inferior (6b) de similares o iguales características que podrán adquirir cualquier forma geométrica necesaria en cada momento de instalación o fabricación. Estos soportes (6a y 6b), estarán dotadas de agujeros rasgados, oblongos o colisos o cualquier otro medio de fijación que permita la orientación en todo momento de la estructura (1) según la posición óptima con respecto a la radiación solar, según ubicación geográfica o estación del año, a la vez que aportan seguridad y estabilidad a la estructura (1) en su fijación.
3. Estructura (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la unión (6) contiene un sistema de giro (6c) que dota a la estructura de movimiento, concretamente de rotación sobre el poste de sujeción (4) de la estructura (1), para conseguir un seguimiento de la posición del sol a lo
largo del día. El sistema de giro (6c) instalado, irá acompañado de un sistema de control electrónico gobernado por un software con programación que permite conocer la posición solar de radiación directa en cada momento.
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