ES2372189A1 - Solar follower. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Seguidor solar.Solar Tracker.
La invención tiene por objeto en primer lugar conseguir un seguidor de un solo eje, que simplifica la motorización del control de altura, aportando un bajo consumo de energía interna, basado en el desplazamiento motorizado de una masa, que provoca una variación del centro de gravedad del conjunto y en consecuencia el grado de inclinación del panel solar.The invention aims firstly get a single axis follower, which simplifies motorization of height control, providing low internal energy consumption, based on the motorized displacement of a mass, which causes a variation of the center of gravity of the set and consequently the degree of inclination of the solar panel.
Un segundo objetivo de la invención consiste en anular los efectos de los vientos fuertes, muy fuertes, racheados y ráfagas, permitiendo el giro libre del panel, cuando éstos se producen, de manera que presente la menor superficie y disminuyendo, por tanto, la presión ejercida sobre él.A second objective of the invention consists in cancel the effects of strong winds, very strong, gusty and bursts, allowing free rotation of the panel, when these are produce, so that it presents the smallest area and decreasing, therefore, the pressure exerted on him.
Los seguidores de un eje tradicionales, que permiten el movimiento del panel solar, para seguir diariamente la altura que va alcanzando el sol sobre el horizonte, con vistas a conseguir un buen aprovechamiento de la radiación solar, incluyen soluciones mecánicas más o menos complicadas basadas en motores cuya potencia aumenta, en relación directa con el número de paneles a manejar y mecanismos reductores de revoluciones que disminuyen, debido a su consumo eléctrico, el rendimiento de las instalaciones.The followers of a traditional axis, which allow the movement of the solar panel, to follow the daily height that the sun reaches on the horizon, overlooking get a good use of solar radiation, include more or less complicated mechanical solutions based on engines whose power increases, in direct relation to the number of panels to handle and speed reduction mechanisms that decrease, Due to its electricity consumption, the performance of installations.
Por otro lado, este tipo de instalaciones son sensibles a los vientos fuertes o muy fuertes que se presenten en el lugar, debidos a la formación de tormentas, capaces de generar fuerte ráfagas de duración moderada, o microrráfagas de corta duración pero de muy alta intensidad y debidos también a circunstancias meteorológicas especiales como las caídas bruscas de la presión atmosférica la zona, o en sus proximidades, y otros fenómenos varios, que acaban por producir destrozos en las instalaciones, que implican la generación de incidencias por rotura de engranajes y transmisiones, quema de motores eléctricos y la destrucción total o parcial, de los paneles solares existentes debida a desprendimientos de sus anclajes.On the other hand, these types of facilities are sensitive to strong or very strong winds that occur in the place, due to the formation of storms, capable of generating strong bursts of moderate duration, or short bursts duration but of very high intensity and also due to special weather circumstances such as the sharp falls of atmospheric pressure the area, or in its vicinity, and others several phenomena, which end up causing destruction in the facilities, which involve the generation of breakage incidents of gears and transmissions, burning of electric motors and the total or partial destruction of existing solar panels due to detachment of its anchors.
Se ha observado que, no solo las instalaciones situadas a ras del suelo sufren daños debido a estas causas, sino que las farolas, mástiles y postes de publicidad que incorpora paneles solares dotados con este tipo de seguidores de un eje, o fijos de forma permanente, sufren en mayor medida los embates de estos vientos, sin que exista un medio eficaz de impedirlo.It has been observed that, not only the facilities located at ground level are damaged due to these causes, but that the street lamps, masts and advertising poles that it incorporates solar panels equipped with this type of one-axis followers, or permanently fixed, they suffer more from the onslaught of these winds, without an effective means of preventing it.
A fin de subsanar esta situación, algunos seguidores permiten disponer el panel en posición horizontal cuando sopla fuerte viento; no obstante, en primer lugar el montaje del panel ha de permitir esta posición cuestión que es totalmente imposible en la mayoría de los dispositivos existentes hoy en día y, en segundo lugar, el desplazamiento del panel hasta dicha posición horizontal debería de efectuarse de forma rápida y, si es posible, favorecida por la acción del propio viento.In order to remedy this situation, some followers allow the panel to be placed horizontally when strong wind blows; however, first of all the assembly of the panel has to allow this position issue which is totally impossible on most existing devices today and, second, the movement of the panel to that position horizontal should be done quickly and, if possible, favored by the action of the wind itself.
Esta invención tiene por objeto en primer lugar conseguir un seguidor de un solo eje, que simplifica la motorización del control de altura, aportando un bajo consumo de energía interna, basado en el desplazamiento motorizado de una masa, que provoca una variación del centro de gravedad del conjunto y en consecuencia el grado de inclinación del panel solar. Un segundo objetivo de la invención consiste en anular los efectos de los vientos fuertes, muy fuertes, racheados y ráfagas, permitiendo el giro libre del panel, cuando éstos se producen, de manera que presente la menor superficie y disminuyendo, por tanto, la presión ejercida sobre él.This invention aims firstly get a single axis follower, which simplifies motorization of height control, providing low internal energy consumption, based on the motorized displacement of a mass, which causes a variation of the center of gravity of the set and consequently the degree of inclination of the solar panel. A second objective of the invention consists in nullifying the effects of strong winds, very strong, gusty and bursts, allowing the free rotation of the panel, when they occur, so that it has the smallest area and thus reducing the pressure exerted on it.
Aunque, en lo sucesivo y por motivos de simplificación, nos referiremos a un solo panel instalado en la horquilla en forma de "U", ésta, convenientemente reforzada, puede contener varios paneles.Although, hereafter and for reasons of simplification, we will refer to a single panel installed in the U-shaped fork, this one, conveniently reinforced, It can contain several panels.
El conjunto objeto de esta invención consiste en una estructura tubular en forma de horquilla conformada en "U", unida a un soporte, situado en la parte inferior del conjunto, que puede tener forma tubular de sección circular o con cualquier otro tipo de sección que la haga idónea para el anclaje a farolas, mástiles, postes y peanas ancladas al suelo o en azoteas y tejados existentes. Los extremos de esta horquilla definen un eje horizontal, solidario al panel solar, cuyos extremos se sitúan en dicha horquilla, permitiendo el giro del mismo.The set object of this invention consists of a fork-shaped tubular structure shaped "U", attached to a support, located at the bottom of the assembly, which it can have a tubular shape of circular section or with any other type of section that makes it suitable for lamppost anchoring, masts, posts and bases anchored to the ground or on roofs and roofs existing. The ends of this fork define an axis horizontal, solidary to the solar panel, whose ends are located in said fork, allowing its rotation.
Unido al panel, con intermediación de un listón, o directamente situado en el marco, se sitúa un martinete electromecánico, que contiene un pequeño motor eléctrico de bajo consumo que desplaza, extendiendo y retrayendo linealmente, un vástago dotado de un contrapeso calculado para producir una variación de la posición del centro de gravedad del conjunto formado por el panel, martinete electromecánico y listón; de forma que a medida que el centro de gravedad se aleja de eje de giro horizontal del panel, éste se sitúa en una posición más inclinada hacia la horizontal, mientras que si el contrapeso se sitúa próximo al eje de giro del panel, la posición de éste estará próxima a la vertical. El desplazamiento del contrapeso también puede efectuarse a lo largo de una guía o corredera situada en la cara posterior del panel o, como se ha indicado anteriormente alejándolo o acercándolo al plano que define el panel fotovoltaico; en ambos casos lo que se consigue es modificar la posición del centro de gravedad al desplazar este contrapeso y consecuentemente variar el ángulo de inclinación del panel.Attached to the panel, with the intermediation of a ribbon, or directly located in the frame, a hammer is placed electromechanical, which contains a small electric bass motor consumption that displaces, extending and retracting linearly, a stem equipped with a counterweight calculated to produce a variation of the position of the center of gravity of the set formed by panel, electromechanical hammer and ribbon; so that as the center of gravity moves away from the horizontal axis of rotation of the panel, it is placed in a more inclined position towards the horizontal, while if the counterweight is close to the axis of turn of the panel, its position will be close to vertical. He offset of the counterweight can also be done along a guide or slide located on the rear face of the panel or, as It has been indicated above by moving it away or closer to the plane that define the photovoltaic panel; in both cases what is achieved is modify the position of the center of gravity by moving this counterweight and consequently vary the angle of inclination of the panel.
Así pues, el funcionamiento del seguidor es el siguiente, dependiendo de las circunstancias ambientales y horarias:Thus, the operation of the follower is the following, depending on the environmental circumstances and timetables:
Mediante un sensor triple de luz solar, situado en el conjunto, o bien mediante el sensor de posición del vástago del martinete electromecánico, se envía las señales oportunas a un micro controlador el cual, a su vez, envía corriente al motor situado en el martinete electromecánico con la finalidad de desplazar el contrapeso, de forma que así se varía el centro de gravedad del panel y sus añadidos, produciendo el giro del mismo, en cantidad suficiente, de manera que presente un ángulo respecto al plano horizontal apropiado, para el máximo aprovechamiento de la radiación que incide sobre él, según las horas del día.Through a triple solar light sensor, located in the assembly, or by means of the stem position sensor of the electromechanical hammer, the appropriate signals are sent to a micro controller which, in turn, sends power to the motor located in the electromechanical hammer in order to shift the counterweight, so that the center of gravity of the panel and its additives, producing its rotation, in sufficient quantity, so that it presents an angle to the appropriate horizontal plane, for maximum use of the radiation that falls on him, according to the hours of the day.
Finalizadas las horas de luz solar, en el ocaso, una rutina incorporada al programa que actúa en la memoria del micro controlador, devuelve al panel, siempre mediante la variación del centro de gravedad, al ángulo inicial correspondiente al orto del sol del día siguiente y sitúa a toda la electrónica en un estado de espera, de muy bajo o nulo consumo.After the hours of sunlight, at sunset, a routine incorporated into the program that acts in the micro's memory controller, returns to the panel, always by varying the center of gravity, at the initial angle corresponding to the ortho of the next day sun and puts all the electronics in a state of Expect, with very low or no consumption.
Durante las horas de luz la suma de los consumos del motor del martinete electromecánico y de la electrónica se cifra en unos pocos miliamperios por hora.During the daylight hours the sum of consumption of the electromechanical hammer motor and electronics is encrypted in a few milliamps per hour.
Cuando no sopla el viento a lo hace de forma moderada, el panel permanece en su posición correspondiente a la de máxima irradiación solar controlada por el sistema sensor solar-micro controlador-motor del martinete electromecánico, que es su funcionamiento en habitual. Ahora bien, si el viento aumenta su fuerza, el panel empieza a girar hacia su posición horizontal, presentando cada vez, menos superficie eficaz al viento reinante con lo que disminuye la presión que se ejerce sobre él. Con vientos muy fuertes o de vendaval, el panel adquiere una posición horizontal haciendo que la presión del viento sobre el mismo sea la mínima y, por tanto, el momento flector. El conjunto estará dotado de un pequeño anemómetro, acelerómetro o cualquier otro dispositivo susceptible de medir la velocidad o presión del viento, que indique al micro controlador la presencia de vientos fuertes o muy fuertes para que éste se sitúe en modo de espera de consumo muy bajo o nulo, aunque, debido al bajo consumo de la electrónica y del motor del martinete electromecánico, no será necesario en la mayoría de las aplicaciones.When the wind does not blow it does so moderated, the panel remains in its position corresponding to that of maximum solar irradiation controlled by the sensor system solar-micro controller-motor electromechanical hammer, which is its usual operation. Now, if the wind increases its strength, the panel begins to rotate towards its horizontal position, presenting less and less surface effective to the prevailing wind with what diminishes the pressure that exert on him. With very strong winds or gale, the panel acquires a horizontal position causing the wind pressure on it is the minimum and, therefore, the bending moment. He set will be equipped with a small anemometer, accelerometer or any other device capable of measuring speed or wind pressure, which indicates the presence of strong or very strong winds so that it is placed in Very low or no expected consumption, though, due to the low consumption of The electronic and electromechanical hammer motor will not be necessary in most applications.
La invención ofrece grandes ventajas con respecto a los seguidores convencionales, que son: bajo consumo propio de energía, sencillez y robustez mecánica; e inmunidad frente a la presión ejercida por vientos fuertes y muy fuertes, por lo que puede ser aplicada en todos aquellos casos de instalaciones situadas a la intemperie, en las que se desee una mayor producción solar respecto a los paneles fijos y en las que vientos moderados, fuertes o muy fuertes presenten un problema sobre las estructuras soportes y cimentaciones como son:The invention offers great advantages with regarding conventional followers, which are: low consumption own energy, simplicity and mechanical robustness; and immunity against to the pressure exerted by strong and very strong winds, so It can be applied in all cases of facilities located outdoors, in which more solar production is desired with respect to fixed panels and in which moderate, strong winds or very strong present a problem about the support structures and foundations such as:
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- Farolas con paneles solares.Lampposts with solar panels.
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- Postes de carteles anunciadores situados en carreteras, autopistas, autovías y vías rápidas.Poles of advertising signs located on roads, highways, Highways and fast roads.
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- Generación de energía fotovoltaica en azoteas de edificios y tejados.Photovoltaic power generation in roofs of buildings and rooftops.
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- Estaciones base de telecomunicaciones situadas en lugares poco accesibles sin posibilidades de conexión a la red de distribución eléctrica.Base Telecommunications Stations located in poorly accessible places without connection possibilities to The electricity distribution network.
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- Instalaciones de radar civiles y militares, estaciones Tacan, VOR y DME. Civil and military radar installations, Tacan stations, VOR and DME
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- Torres de vigilancia de incendios forestales.towers of forest fire surveillance.
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- Refugios e instalaciones de alta montaña.Shelters and discharge facilities Montana.
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- Granjas e instalaciones agropecuarias.Farms and facilities Farming
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- Sustitución de estructuras metálicas y cerchas ancladas al suelo en huertos solares con paneles solares con girador de un eje.Replacement of metal structures and trusses anchored to the ground in solar farms with solar panels with single shaft turner.
Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria un juego de dibujos en los que con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complete the description that is being performing and in order to facilitate the understanding of characteristics of the invention, is attached herein a set of drawings in which with an illustrative nature and not limiting, the following has been represented:
- Figura 1: Muestra una vista general de un panel solar, provisto del seguidor de la invención con sus distintos componentes.- Figure 1: Shows an overview of a solar panel, provided with the follower of the invention with its various components.
- Figura 2, 3 y 4: Muestran distintas posiciones que adopta el panel solar según se mueva el contrapeso que controla su inclinación.- Figure 2, 3 and 4: They show different positions which adopts the solar panel as the counterweight it controls moves its inclination.
- Figura 5: Muestra una vista estroboscópica, en perfil, del movimiento ocasionado por la acción del desplazamiento de la masa situada en el vástago del martinete electromecánico.- Figure 5: Shows a strobe view, in profile of the movement caused by the movement action of the mass located on the rod of the electromechanical hammer.
- Figura 6: Es una vista del conjunto conteniendo tres paneles solares (4).- Figure 6: It is a view of the whole containing three solar panels (4).
- Figuras 7 y 8 muestran distintas posiciones de un panel solar en el que el contrapeso (7) se desplaza por la corredera (8).- Figures 7 and 8 show different positions of a solar panel in which the counterweight (7) moves along the sliding (8).
El conjunto de la invención está formado por un apoyo (1), que se fija mediante tornillos situados estratégicamente en el perímetro de su superficie, que permiten a todo el sistema ser anclado al extremo superior del báculo de farola o poste fijo ya existente. En este apoyo base (1) se fija una estructura tubular en forma de horquilla (2) conformada en "U" vertical, en cuyos dos extremos superiores se monta mediante dos piezas en forma de "T" (3), que hacen la función de ejes de giro del panel (4) que se apoya en ellas, quedando la masa mayor del mismo por debajo de la línea que constituye su eje de giro, de manera así constituye un par de giro frente a la presión que ejercen los vientos sobre el panel.The assembly of the invention is formed by a support (1), which is fixed using strategically located screws on the perimeter of its surface, which allow the entire system to be anchored to the upper end of the lamppost or fixed post already existing. In this base support (1) a tubular structure is fixed in fork shape (2) formed in a vertical "U", in whose two Top ends are mounted using two pieces in the form of "T" (3), which function as the axis of rotation of the panel (4) that it rests on them, leaving the greater mass of it below the line that constitutes its axis of rotation, so it constitutes a pair turning against the pressure exerted by the winds on the panel.
El eje de giro del panel queda definido por los dos apoyos laterales, que se unen a través de barra horizontal, situada en la parte posterior del panel, roscada en sus dos extremos y atornillada a la rosca de cada uno de los tornillos que conforman los ejes de giro, confiere, a la horquilla, mayor estabilidad frente a fuerzas que tendiesen a deformarla.The axis of rotation of the panel is defined by the two lateral supports, which are joined through a horizontal bar, located at the back of the panel, threaded at its two ends and screwed to the thread of each of the screws that make up the axes of rotation, confers, to the fork, greater stability against to forces that tend to deform it.
Como se puede apreciar en las figuras, el panel solar (4) queda suspendido por el eje (3) girando libremente, pero con tendencia a adoptar una posición levemente inclinada ya que por la cara posterior y en la zona superior dispone de un contrapeso (7) que en función de su posición más lejos o mas cerca de dicho eje (3) inclinará más o menos el panel (4).As can be seen in the figures, the panel solar (4) is suspended by the axis (3) turning freely, but with a tendency to adopt a slightly inclined position because the back side and in the upper area have a counterweight (7) that depending on its position farther or closer to said axis (3) tilt the panel more or less (4).
Este contrapeso (7) está montado en el extremo de un vástago móvil (6) por medio de un pequeño motor (5), componiendo en conjunto un martinete electromecánico que se monta en la parte superior-posterior del panel, a fin de que en todo momento éste adopte al menos una leve inclinación hacia atrás según se mira desde la parte útil o frontal, y permite mover el contrapeso (7) de suerte que, cuando el vástago se encuentra en posición replegada, el panel (4) adopta una posición inicial correspondiente a la de máximo aprovechamiento de la luz solar al orto del solsticio de invierno y a medida que se despliega el panel se va inclinando cada vez más hasta poder adoptar una posición horizontal o muy próxima a la horizontal.This counterweight (7) is mounted at the end of a mobile rod (6) by means of a small motor (5), together composing an electromechanical hammer that is mounted on the top-back of the panel, so that at all times it adopts at least a slight inclination towards back as viewed from the front or useful part, and allows moving the counterweight (7) of luck that, when the stem is in stowed position, the panel (4) adopts an initial position corresponding to the maximum use of sunlight at ortho of the winter solstice and as the panel unfolds is increasingly inclined until it can take a position horizontal or very close to horizontal.
En una solución alternativa, mostrada en las figuras 7 y 8, el contrapeso se monta también en la parte superior-posterior del panel, pero en este caso incorporado en el extremo de un vástago en "L" que se desplaza a lo largo de la guía o corredera (8) situada verticalmente por la parte central del panel (4), de forma que cuando el contrapeso se sitúa hacia el eje (3) el panel adopte una posición con una leve inclinación, mientras que si se desplaza hacia el extremo superior la inclinación sería máxima, próxima a la horizontal. En esta solución el eje de giro del panel se situaría más próximo a la zona media del panel que lo que se muestra en las figuras.In an alternative solution, shown in the Figures 7 and 8, the counterweight is also mounted on the part upper-back panel, but in this case built into the end of a "L" stem that moves along the guide or slide (8) located vertically by the central part of the panel (4), so that when the counterweight is place towards the axis (3) the panel adopts a position with a slight tilt while if you move towards the upper end the inclination would be maximum, close to the horizontal. In this solution the axis of rotation of the panel would be closer to the area panel average than what is shown in the figures.
Completa el conjunto constituyente de esta invención, un cable flexible de acero trenzado (9) que, unido por un extremo a la base cilíndrica y al centro de la arista inferior del panel, por otro, impide que el panel sobrepase la posición horizontal en su giro, independientemente del sentido del mismo.Complete the constituent set of this invention, a flexible braided steel cable (9) which, joined by a end to the cylindrical base and the center of the lower edge of the panel, on the other hand, prevents the panel from exceeding the position horizontal in its turn, regardless of its direction.
Durante el día el panel (4) adopta la posición representada en las figuras 2 o 3, o cualquier otra posición intermedia en la que exista la máxima irradiación solar controlada por un sensor solar asociado a un microcontrolador electrónico y mientras no sople el viento a lo hace de forma moderada. Si el viento aumenta su fuerza, el panel (4) gira hacia su posición horizontal, presentando cada vez menos superficie eficaz al viento reinante con lo que disminuye la presión que se ejerce sobre él. Con vientos muy fuertes o de vendaval, el panel adquiere una posición horizontal representada en la figura 4. El conjunto está dotado de un pequeño anemómetro, acelerómetro o cualquier otro dispositivo susceptible de medir la velocidad o presión del viento, que indique al micro-controlador la presencia de vientos fuertes o muy fuertes.During the day the panel (4) adopts the position represented in figures 2 or 3, or any other position intermediate in which there is maximum controlled solar irradiation by a solar sensor associated with an electronic microcontroller and as long as the wind doesn't blow it does it moderately. If he wind increases its strength, the panel (4) rotates into position horizontal, presenting less and less effective wind surface reigning with which the pressure exerted on it decreases. With very strong or gale winds, the panel acquires a position horizontal shown in figure 4. The assembly is equipped with a small anemometer, accelerometer or any other device capable of measuring wind speed or pressure, which indicates to the micro-controller the presence of strong winds or very strong.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la inversión, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar, a los efectos oportunos, que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos, podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindica a continuación.Once nature is sufficiently described of the investment, as well as a preferred embodiment, it states, for the appropriate purposes, that the materials, form, size and arrangement of the elements described, may be modified, as long as this does not imply an alteration of the essential features of the invention claimed in continuation.
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2009
- 2009-12-29 ES ES200931293A patent/ES2372189A1/en active Pending
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