Dispositivo De Seguimiento Solar

19

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

F24J 2/54 (2006.01)

ESPAÑA

12

11 Número de publicación: 2 317 774

21 Número de solicitud: 200700594

51 Int. Cl.:

SOLICITUD DE PATENTE

22 Fecha de presentación: 07.03.2007

71 Solicitante/s: Krinner Innovation GmbH

Passauer Strasse 55 94342 Strasskirchen, DE 30 Prioridad: 08.03.2006 DE 10 2006 010 781

43 Fecha de publicación de la solicitud: 16.04.2009

72 Inventor/es: Krinner, Nikolaus

43 Fecha de publicación del folleto de la solicitud:

74 Agente: Elzaburu Márquez, Alberto

16.04.2009

54 Título: Dispositivo de seguimiento de la altura del sol para un módulo solar.

ES 2 317 774 A1

57 Resumen:

Dispositivo de seguimiento de la altura del sol para un módulo solar que presenta un pedestal y una estructura de soporte que fija dicho módulo solar. El dispositivo de seguimiento de la altura del sol hace posible una basculación del módulo solar alrededor de un primer eje y alrededor de un eje de elevación por medio de un accionamiento. Ambos ejes están acoplados mecánicamente uno con otro y son accionados de tal manera que, debido a una basculación del módulo solar alrededor de su primer eje durante un día, se produce una basculación simultánea alrededor del eje de elevación, es decir que el eje de elevación es arrastrado simultáneamente con la basculación alrededor del primer eje, aproximándose el arrastre a la respectiva evolución de la altura del sol.

Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. Pº de la Castellana, 75 – 28071 Madrid

A1

ES 2 317 774 A1 DESCRIPCIÓN Dispositivo de seguimiento de la altura del sol para un modulo solar. 5

10

15

20

25

30

35

La invención concierne a un dispositivo de seguimiento de la altura del sol para un módulo solar. Los módulos solares pueden consistir aquí en módulos fotovoltaicos, módulos termosolares, también llamados colectores, o módulos de espejos ustorios. Es conocido el recurso de ensamblar módulos de esta clase para obtener grandes unidades y disponer éstas en posiciones estacionarias. En particular, son especialmente adecuadas para esto partes de los edificios tales como tejados, paredes y antepechos. Las superficies de construcción existentes, las cuales están expuestas de todos modos al sol, son beneficiosamente aprovechadas para la obtención de energía. Sin embargo, en una disposición estacionaria de módulos solares no es óptima la obtención de energía, ya que la radiación del sol es muy diferente según la hora del día y la estación del año, y, además, las variaciones de la climatología pueden tener una repercusión desventajosa, especialmente en los grados de latitud de este país. En el transcurso de cada día, el sol modifica la dirección de su radiación de Este a Oeste. A esto se añade la diferente altura del sol sobre el horizonte según la hora del día. En invierno, el sol está de todos modos más bajo que en verano y el movimiento aparente del sol sobre el horizonte es sensiblemente más corto. Por este motivo, se conocen numerosas propuestas para reajustar los módulos solares a la radiación del sol de modo que el rendimiento de energía obtenida a partir de la energía del sol resulte ser lo más grande posible. Así, en el documento DE 295 198 57 U1 se consigna que en instalaciones solares reajustadas se puede lograr el máximo rendimiento energético mediante el reajuste alrededor del eje paralelo al eje de la tierra, el cual se denomina también eje de azimut, o mediante una regulación correspondiente que se denomina también regulación en azimut. Esta regulación alrededor del eje de azimut tiene en cuenta el curso aparente del sol de Este a Oeste a lo largo de un día. Sin embargo, para obtener también una radiación solar y, por tanto, un rendimiento energético lo más óptimos posible teniendo en cuenta la elevación del sol según la estación del año, se materializa frecuentemente también en dispositivos de seguimiento de la altura del sol para módulos solares una regulación alrededor de un segundo eje, el llamado eje de elevación, es decir, un ajuste de elevación. No obstante, se considera que el rendimiento energético derivado del reajuste según la altura del sol correspondiente a la estación del año sigue representando tan sólo alrededor de un 10% del rendimiento energético que se puede lograr mediante la regulación en azimut. En el documento DE 100 59 721 A1 se describe un dispositivo de seguimiento automático de la altura del sol para módulos solares. Este dispositivo conocido de seguimiento de la altura del sol presenta un plato giratorio accionado por medio de un accionamiento de giro, así como un armazón basculante para el módulo solar que está montado de forma basculable sobre el plato giratorio y es accionado a través de un accionamiento de basculación. Aparte de un accionamiento doble de esta clase para el reajuste alrededor de dos ejes, está prevista adicionalmente una sensórica óptica que, en función de la altura del sol, genera señales y las alimenta a una unidad de control desde la cual se pueden enviar señales correspondientes al accionamiento de giro y/o al accionamiento de basculación.

40

45

50

55

60

65

Además, se describe en el documento DE 94 05 983 U1 una instalación solar fotovoltaica en la que, en comparación con instalaciones conocidas, se pretende hacer que sea más favorable el conjunto de la incidencia del sol con respecto al rendimiento energético. A este fin, el módulo solar configurado como un panel puede ser reajustado a la altura del sol por giro alrededor de un eje inclinado hacia el Norte respecto de la vertical, y, además de la inclinación de este eje, el panel está inclinado con respecto a dicho eje. Esta inclinación doble deberá ciertamente mejorar el rendimiento energético, pero se efectúa una regulación solamente alrededor de un eje por medio de un motor reductor. Se conoce, además, por el documento DE 20 2005 011 800 U1 un sujetador de un módulo solar de forma de placa, en el que dicho módulo solar está inclinado también alrededor de dos ejes, estando prevista una basculación alrededor de un eje de soporte por medio de un accionamiento motorizado. Por medio del accionamiento alrededor de un eje se crea ciertamente, debido a la doble inclinación del módulo solar, una adaptación mejorada a la altura del sol tanto según la hora del día como según la estación del año, pero en este caso se trata de un compromiso en el que se puede alcanzar el máximo rendimiento energético sobre todo durante los meses del verano y las horas del mediodía, mientras que en épocas de menor rendimiento energético se acepta conscientemente un ángulo de incidencia de los rayos del sol que se desvía de la situación óptima. En el documento DE 100 22 236 B4 se describe un sistema de regulación mecánico/hidráulico para generadores solares reajustados a la altura del sol según dos ejes. La regulación alrededor del eje de azimut se efectúa por medio de un movimiento lineal de una cremallera que está engranada con una pieza redonda a manera de rueda dentada, con lo que se pone en rotación el pedestal de soporte y se efectúa así una basculación del módulo solar alrededor del eje de azimut. Para proporcionar una regulación alrededor del eje de elevación se ha previsto, además, un cilindro hidráulico que puede ser extendido y retraído, con lo que se puede variar la inclinación en elevación del módulo solar. El accionamiento de la cremallera se efectúa por medio de un grupo hidráulico solicitando éste con una corriente de aceite a presión. El movimiento del vástago de pistón del cilindro hidráulico para una regulación en elevación se efectúa también por medio de una corriente de aceite a presión que es proporcionada por el mismo grupo hidráulico. La corriente de aceite a presión es ciertamente puesta a disposición de ambas unidades de accionamiento por un mismo grupo hidráulico, pero dichas unidades de accionamiento son hechas funcionar con independencia una de otra, lo que tiene lugar dentro de intervalos determinados. La relación del número de reajustes en elevación en comparación con 2

ES 2 317 774 A1 el de reajustes en azimut asciende entonces durante el funcionamiento práctico a alrededor de 1:20. Esto significa que se realizan regulaciones en elevación sólo ocasionalmente y con independencia de los reajustes en azimut. 5

10

Es cierto que, por un lado, la generación de corriente eléctrica a partir de energía solar es conveniente en el aspecto ecológico, pero, por otro lado, la utilización de aceite hidráulico, que, en caso de faltas de estanqueidad, puede penetrar en el terreno, parece ser al menos arriesgada. Además, se describe en el documento US 5 632 823 A un sistema de seguimiento de la altura del sol para un colector solar, en el que el movimiento diario se produce mediante un reajuste monoaxial con ayuda de un motor de pasos, describiéndose una regulación a pasos de 5º cada 20 minutos. Durante el semestre del verano se ajusta el colector solar disminuyendo su pendiente en la medida de un ángulo de elevación adicional y no se efectúa una adaptación permanente a la altura del sol, la cual es en sí continuamente variable y viene condicionada por la estación del año.

20

En el documento JP 2002 25 23 65 A se describe la sustitución de un motor de pasos con engranaje reductor para un dispositivo de seguimiento de la altura del sol por un mecanismo de trinquete de retenida. Este mecanismo presenta un disco dentado que es hecho girar temporalmente en una cuantía angular determinada. Además se describe que un electroimán acciona este disco dentado paso a paso a través de una cremallera. Sin embargo, en este caso se trata de un reajuste alrededor de un eje; en este estado de la técnica no se habla de un reajuste simultáneo alrededor de un segundo eje, es decir, el eje de elevación.

25

Frente a esto, el problema de la invención consiste en crear un dispositivo de seguimiento de la altura del sol que asegure un rendimiento energético optimizado según la hora del día y la estación del año, pero que, no obstante, sea sencillo en su construcción, barato, poco propenso a averías, pobre en mantenimiento o incluso carente de mantenimiento y ecológicamente inofensivo.

15

Este problema se resuelve por medio de un dispositivo de seguimiento de la altura del sol para un módulo solar con las características según la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas están definidos perfeccionamientos convenientes. 30

35

40

45

50

55

60

65

El dispositivo de seguimiento de la altura del sol para un módulo solar según la invención presenta un pedestal y una armadura portante que soporta o fija el módulo solar. El dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención presenta una posibilidad de basculación para el módulo solar alrededor de un primer eje y alrededor de un eje de elevación por medio de un accionamiento. Por regulación alrededor del primer eje ha de entenderse una regulación o basculación que haga posible un reajuste del módulo solar según la altura variable del sol condicionada por la hora del día. Un reajuste del módulo solar alrededor del eje de elevación tiene en cuenta la altura variable del sol según la estación del año. Conforme a la invención, ambos ejes están acoplados mecánicamente uno con otro y son accionados de tal manera que, al regular el accionamiento para que el módulo solar sea hecho bascular alrededor de un primer eje durante un día, se reajusta o arrastra al mismo tiempo el eje de elevación con respecto a su inclinación. El arrastre del módulo solar alrededor del eje de elevación se efectúa de preferencia continuamente de tal manera que el arrastre del módulo solar alrededor del eje de elevación se aproxime a la respectiva evolución de la altura del sol de conformidad con la estación del año. Esto significa que la regulación del módulo solar alrededor del eje de elevación se realiza con el accionamiento para la regulación alrededor del primer eje y, por tanto, se adapta diariamente a la evolución de la altura del sol condicionada por la estación del año. El módulo solar es guiado diariamente desde su orientación en dirección Este por la mañana hasta su orientación hacia el Oeste por la tarde y es movido nuevamente y devuelto a la dirección Este al final de un día o inmediatamente después de la salida del sol o antes de ésta. Sin embargo, la basculación del módulo solar alrededor del eje de elevación se efectúa siempre durante una primera temporada del año en una sola dirección, que es la dirección de arrastre. En la otra dirección de basculación de retorno a una posición de salida del sol, el módulo solar permanece en la posición de arrastre del día anterior. Esto se desarrolla a la inversa durante una segunda temporada del año. La ventaja esencial se un sencillo dispositivo mecánico de esta clase consiste en que, sin una sensórica adicional ni accionamientos adicionales, se puede conseguir con un único accionamiento tanto la basculación alrededor del primer eje como la basculación alrededor del eje de elevación. Dado que para ello no se necesitan medios hidráulicos, el sencillo acoplamiento mecánico entre la basculación alrededor del primer eje y la basculación alrededor del eje de elevación es ecológicamente inofensivo, además de ser barato y sencillo en su construcción. Preferiblemente, el primer eje está inclinado con respecto al pedestal que define un eje longitudinal, y el eje de elevación está dispuesto formando sustancialmente ángulo recto con dicho primer eje y con este eje longitudinal del pedestal. Preferiblemente, el eje de elevación está dispuesto en posición horizontal. Ambos ejes están dispuestos en el espacio preferiblemente de modo que no se corten uno a otro. Una ventaja esencial en el primer eje inclinado con respecto al eje longitudinal del pedestal consiste en que la inclinación del módulo solar es de pendiente relativamente pequeña durante la evolución del mismo a lo largo del día. Cuando se bascula el módulo solar alrededor del primer eje en dirección hacia el Este o en dirección hacia el Oeste, aumenta así la inclinación del módulo solar, con lo que, incluso a una altura relativamente pequeña del sol en las horas matutinas o en las horas vespertinas, la radiación solar incide sobre el módulo solar bajo un ángulo relativamente grande y se mejora así el rendimiento energético. Preferiblemente, el accionamiento está montado en la estructura de soporte con respecto a su eje de giro de tal manera que dicho eje de giro esté alineado con el primer eje, es decir que el accionamiento esté asentado sobre el 3

ES 2 317 774 A1

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

primer eje. El accionamiento para la basculación del módulo solar alrededor del primer eje está unido, a través de un varillaje de bielas articuladas, con un dispositivo de regulación de un mecanismo de transmisión de movimiento que, por un lado, une el pedestal y la estructura de soporte y/o el módulo solar y mediante el cual, por otro lado, se puede materializar una basculación del módulo solar alrededor de su eje de elevación. El varillaje de bielas está unido preferiblemente con el árbol de salida del accionamiento, de modo que una basculación del módulo solar alrededor de su primer eje es transmitida al dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento a través del varillaje de bielas, es decir que se presenta un acoplamiento mecánico entre la basculación del módulo solar alrededor del primer eje y su basculación alrededor del eje de elevación. Preferiblemente, el dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento presenta un husillo roscado telescópico y una chicharra accionable a través del varillaje de bielas. El husillo roscado telescópico está configurado preferiblemente de modo que se pueda lograr por giro un agrandamiento o por giro en una dirección contraria un acortamiento de la longitud del husillo roscado. Cuando se maniobra ahora el accionamiento, se maniobra también la chicharra a través del varillaje de bielas. La chicharra a su vez conduce a una basculación alrededor del eje de elevación al moverse el módulo solar, por ejemplo durante un segmento del día, desde su orientación Este en dirección a su orientación Oeste. Sin embargo, si al final de un día o al comienzo del día siguiente se lleva el módulo solar nuevamente de su orientación Oeste a la orientación Este, la chicharra no transmite este movimiento al eje de elevación. Esto se aplica, por ejemplo, a una primera temporada desde el 22 de junio hasta el 21 de diciembre de un año. Durante una segunda temporada del año desde el 22 de diciembre hasta al 21 de junio, la basculación y la falta de arrastre tienen lugar en segmentos del día invertidos con respecto a los anteriores. La función de una chicharra de esta clase es en principio idéntica a la de una chicharra para una herramienta prevista para soltar, por ejemplo, tuercas de ruedas en un automóvil de turismo. Mediante este acoplamiento entre el accionamiento para la basculación del módulo solar alrededor del primer eje y el accionamiento para la basculación alrededor del eje de elevación y la transmisión de la basculación del eje de elevación por medio de la chicharra en solamente una dirección se garantiza que durante la primera temporada del año el eje de elevación sea reajustado o aproximadamente arrastrado, con precisión según el día, de conformidad con la elevación de la altura del sol. El reajuste por medio de una disposición correspondiente del husillo roscado entre el pedestal y la estructura de soporte o el módulo solar conduce a un alargamiento de dicho husillo, lo que lleva a que resulte más pequeño el ángulo de inclinación del módulo solar alrededor del eje de elevación dispuesto de preferencia en posición horizontal. Por el contrario, cuando es ventajoso un ángulo de inclinación más grande del módulo solar durante una segunda temporada del año en la que resulta ser más pequeña la altura del sol, lo que ocurre, por ejemplo, en el segundo semestre de un año que va del solsticio de verano al solsticio de invierno, se acciona o se conmuta entonces la chicharra de modo que junto con su accionamiento se mueva el husillo roscado telescópico acortando su longitud. Sin embargo, en el caso de una conmutación condicionada por el día desde la orientación Oeste en dirección a la orientación Este alrededor del primer eje, no se alarga ni se acorta en este caso el husillo roscado telescópico por medio de la chicharra. Preferiblemente, según otro ejemplo de realización, en lugar de la chicharra puede estar prevista una leva a la manera de un disco oblicuo sobre la cual esté guiado y apoyado el husillo roscado. El primer semiperímetro de esta leva es recorrido dentro de la primera temporada del año solamente en una dirección, de modo que se mueve también el husillo roscado telescópico aumentando su longitud cuando dicho husillo roscado es conducido de la parte más baja a la parte más alta de la leva. Después de pasar por el punto más alto de la leva, se recorre seguidamente el segundo semiperímetro durante la segunda temporada del año, con lo que se mueve también el husillo roscado telescópico acortando su longitud. El husillo va guiado entonces en la leva de modo que, durante el movimiento de retroceso de la orientación azimutal Oeste a la orientación azimutal Este, el husillo roscado se mantiene constante en su regulación de longitud. Esto puede efectuarse, por ejemplo, haciendo que, durante el movimiento de retroceso de la orientación Oeste a la orientación Este, la leva esté en posición estacionaria, es decir que no se mueva, mientras que dicha leva se mueve también durante la regulación en azimut de Este a Oeste para garantizar un preciso ajuste en elevación según el día. El ángulo conforme al cual se efectúa una regulación del módulo solar alrededor del eje de elevación, depende, entre otros factores, del paso elegido de la rosca del husillo roscado y, en el caso de una leva, depende del ángulo de inclinación de una superficie oblicua. El husillo roscado telescópico está unido preferiblemente con el pedestal y la estructura de soporte y/o el módulo solar de modo que se reduzca la inclinación en elevación del módulo solar, es decir, se haga más pequeño su ángulo de inclinación, desde el principio hasta el final de la primera temporada del año, es decir, desde el 22 de diciembre hasta el 21 de junio, y se agrande la inclinación en elevación del módulo solar, es decir se haga más grande su ángulo de inclinación, desde el principio hasta el final de la segunda temporada del año, es decir, desde el 22 de junio hasta el 21 de diciembre. Se garantiza así que la radiación del sol incida sobre el módulo solar bajo un ángulo lo más grande posible, con lo que es factible un rendimiento energético incrementado. En una ejecución preferida el dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento está configurado de modo que al final de una temporada del año se conmuta la chicharra de una dirección - en la que se garantiza el arrastre del eje de elevación durante dicha temporada del año - a la dirección opuesta en la que se efectúa un arrastre del eje de elevación en la otra temporada del año. Esta conmutación manual tiene la ventaja de que se puede materializar una estructura constructiva especialmente sencilla que, además, es barata y resulta también poco propensa a averías. Sin embargo, es posible también que esté previsto un tope en la chicharra o que se efectúe una exploración de modo que sea posible efectuar cada vez continua y automáticamente al final de una temporada del año una conmutación a la 4

ES 2 317 774 A1 otra dirección en la que la chicharra provoca un arrastre del eje de elevación al realizar el accionamiento del sistema de regulación del módulo solar alrededor de su primer eje. 5

10

15

20

25

30

Preferiblemente, el paso de la rosca del husillo roscado, que actúa a través de la chicharra en una dirección para bascular el módulo solar alrededor del eje de elevación, no es constante, es decir que es variable, durante una temporada del año. Particularmente durante el solsticio de invierno es posible que se realice la regulación en forma más lenta o en menor cuantía, ya que el rendimiento energético es de todos modos relativamente pequeño durante este tiempo. Por otro lado, la regulación puede resultar también más pequeña en torno al solsticio de verano, puesto que durante este tiempo se garantiza de todos modos un alto rendimiento energético. Además, la modificación de la rosca del busillo roscado puede estar concebida también de modo que durante los tiempos de solsticio esté prevista una marcha en vacío o una marcha libre que, por ejemplo, actúe durante un período de tiempo de 10 días antes y 10 días después del respectivo solsticio. De este modo, no tiene lugar en torno a los tiempos de solsticio ningún arrastre en elevación con la regulación o basculación del módulo solar alrededor de su primer eje, precisamente por los motivos antes citados. Por tanto, cuando la regulación no se efectúa durante 180 días completos, resulta una simplificación mecánica adicional del dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención. Preferiblemente, en el dispositivo de seguimiento de la altura del sol se puede regular el módulo solar alrededor de su primer eje dentro de un intervalo angular de +55º a -55º, especialmente +40º a 40º, en particular +35º a -35º, referido cada vez a la posición media, que corresponde a la posición del mediodía (posición de 0º) durante el transcurso de las horas del día. Gracias a este intervalo de regulación angular relativamente grande de como máximo 110º y eventualmente también 120º, se consigue mediante el primer eje inclinado una orientación de mayor pendiente del módulo solar en las horas matutinas o vespertinas de un día. El eje de elevación del módulo solar es regulable preferiblemente dentro de un intervalo angular de 20º a 60º, especialmente 20º a 40º, en particular 25º a 35º. Gracias a este intervalo de basculación relativamente grande es posible materializar con precisión según el día, durante la respectiva mitad del año, una orientación óptima del módulo solar hacia la respectiva altura del sol tanto en las horas del día como en las estaciones. Preferiblemente, el accionamiento presenta un servomotor, especialmente un motor de pasos. El programa de control del motor de pasos puede estar archivado en una placa de control en el propio motor y tiene generalmente en cuenta la evolución de la altura del sol a lo largo de las horas del día, de modo que el motor de pasos es controlado eventualmente paso a paso o de manera sustancialmente continua en lentos pasos muy pequeños. Preferiblemente, el módulo solar es un módulo fotovoltaico, un módulo colector o un módulo de espejos ustorios.

35

40

45

50

55

Por tanto, con el dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención es posible de manera sencilla que, mediante la previsión de un único accionamiento para regular el módulo solar alrededor de su primer eje, se pueda al mismo tiempo adaptar o aproximar el eje de elevación con precisión según el día, a través de un sencillo acoplamiento mecánico en combinación con una chicharra, a la respectiva evolución de la altura del sol, que varía según la estación del año, sin que sea necesario un accionamiento separado para cada eje de basculación. La regulación continua por medio de un husillo roscado proporciona una posibilidad de regulación mecánica especialmente sencilla y pobre en mantenimiento. Sin embargo, es igualmente posible que, en lugar de una regulación continua por medio de una barra roscada, se prevea también una regulación discontinua, es decir, paso a paso, debiendo realizarse entonces también preferiblemente una exacta basculación en elevación a lo largo del día. Para mejorar la efectividad y lograr un incremento del rendimiento energético, se prefiere en cualquier caso realizar una regulación en elevación con pasos netamente más pequeños que los que se han previsto en el estado de la técnica. Se proporciona también una sencilla ejecución del dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención de tal manera que, por ejemplo durante el invierno, la orientación Este del módulo solar iniciada ya por la mañana aún antes de la salida del sol, efectuándose la regulación durante la noche, por así decirlo, a ciegas por medio del accionamiento para la regulación en azimut, con lo que a la salida del sol el módulo solar está dirigido de forma óptima hacia el sol situado en posición todavía baja. Se garantiza así un control más simplificado de todo el dispositivo de seguimiento de la altura del sol. Para que se proporcionen un acoplamiento fiable y una transmisión óptima de fuerza del motor de accionamiento encargado de la regulación en azimut con miras a regular el dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento encargado de la regulación en elevación, el mecanismo de bielas articuladas está provisto de cabezas de rótula en los respectivos puntos de articulación. Se garantiza así que, incluso durante la regulación y con ángulos variables, se asegure una transmisión de fuerza uniforme y fiable.

60

Otra ventaja esencial del dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención consiste también , en comparación con dispositivos conocidos, en que un pedestal estacionario requiere considerablemente menos consumo de energía para la regulación alrededor de los respectivos ejes y, por tanto, se mejora aún más energéticamente el dispositivo de seguimiento de la altura del sol. 65

Se explican seguidamente en forma detallada otras ventajas y ejecuciones de la invención ayudándose de un ejemplo de realización preferido y haciendo referencia a los dibujos adjuntos. Muestran en los dibujos: 5

ES 2 317 774 A1 La figura 1, una construcción de principio del dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención; La figura 2, una vista de detalle ampliada del varillaje de bielas articuladas y del dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento; 5

La figura 3, un dispositivo de seguimiento de la altura del sol con ángulos de elevación modificados en función de la estación del año, en cada caso para una posición de mediodía; La figura 4, una vista lateral para una pequeña altura del sol según la estación del año, en posición de mediodía; y 10

La figura 5, el dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención con dos posiciones en azimut, una posición de mediodía y una posición de mañana o de tarde. 15

20

25

30

35

40

45

50

En la figura 1 se muestra el dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención en una representación en perspectiva. Para simplificar, se ha suprimido el módulo solar 1 propiamente dicho y únicamente se representa en forma detallada la estructura de soporte 2. La estructura de soporte 2 está constituida por una viga inferior 2.1 y una viga superior 2.2 (véase la figura 3) en las que están dispuestos unos travesaños no referenciados sobre los cuales se fija un módulo solar de forma de placa. La parte inferior 2.1 y la parte superior 2.2 de la estructura de soporte 2 pueden moverse una respecto de otra alrededor de un primer eje 3, siendo basculable la parte inferior 2.1 de la estructura de soporte alrededor de un eje horizontal 4, o sea, el eje de elevación, dispuesto en la parte superior de un pedestal 10. Una regulación por medio de un motor de accionamiento 5 alrededor del primer eje 3 está representada en una ilustración de principio por medio de la flecha doble 7. La representación mostrada en la figura 1 corresponde aproximadamente a la posición de mediodía, en la que la parte inferior 2.1 y la parte superior 2.2 de la estructura de soporte están dispuestas en su llamada posición neutra o posición de 0º una respecto de otra. Una regulación alrededor del eje de elevación 4 está identificada por la flecha doble 8. La figura 2 muestra una representación ampliada de un detalle A que muestra un varillaje de bielas 11 que está articulado en la parte superior 2.2 de la estructura de soporte 2 y que, al bascular, transmite a través de otros miembros de biela un movimiento - que es ejercido por el motor de accionamiento 5 - a una chicharra 14 que está unida con un husillo roscado telescópico 13. La chicharra 14 y el husillo roscado telescópico 13 forman conjuntamente el dispositivo 12 de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento. Al moverse la parte superior 2.2 de la armadura de soporte 2 alrededor del primer eje 3 cuando se mueve el módulo solar siguiendo la evolución del sol durante el día, se acciona la chicharra 14, con lo que, según la temporada del año, se alarga o se acorta el husillo roscado telescópico 13 y, por tanto, se garantiza una exacta adaptación o aproximación en elevación según el día para el dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención. La chicharra está constituida de modo que se interrumpa un acoplamiento durante el movimiento de retorno en sentido contrario a la dirección de arrastre de la chicharra, es decir que no tenga lugar un movimiento orientado a la regulación en elevación. En la figura 3 se muestra el dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención para dos posiciones en elevación. La posición en elevación de mayor pendiente corresponde a una posición en una estación del año en la que la altura del sol es relativamente pequeña, es decir, por ejemplo durante el invierno, mientras que la orientación de menor pendiente muestra una orientación del eje de elevación correspondiente a la estación del verano. Ambas posiciones se muestran a título de ejemplo para la posición de mediodía. En esta figura 3 puede apreciarse que el husillo roscado telescópico 13 está retraído casi hasta el tope en la posición de elevación de mayor pendiente, mientras que para la regulación en elevación de menor pendiente el husillo roscado telescópico 13 está casi completamente extendido hacia fuera. Por tanto, la figura 3 representa sustancialmente el intervalo completo de regulación en elevación. La figura 4 muestra una vista lateral para una posición en elevación prevista para el invierno, mostrándose también solamente la posición del mediodía en aras de una mayor sencillez. Se puede apreciar nuevamente el husillo roscado telescópico 13 retraído sustancialmente por completo para esta posición en elevación de gran pendiente.

55

Por último, en la figura 5 se muestran dos posiciones de la regulación en azimut para el dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la invención: La posición del mediodía y una posición de la mañana o de la tarde. Se puede apreciar en esta figura que, debido a la posición oblicua del primer eje 3, se tiene que al bascular el módulo solar alrededor del primer eje 3 en horas del día con altura del sol relativamente pequeña, es decir, sustancialmente por la mañana y por la tarde, el ángulo de ataque de dicho módulo solar adopta un valor relativamente grande, mientras que durante las horas del mediodía el ángulo es netamente más pequeño para asegurar unas condiciones de irradiación solar lo más óptimas posible durante la aparente carrera del sol.

60

Lista de símbolos de referencia 1

Módulo solar

2

Estructura de soporte

2.1

Parte inferior de la estructura de soporte

65

6

ES 2 317 774 A1

5

2.1

Parte superior de la estructura de soporte

3

Primer eje

4

Eje de elevación

5

Accionamiento

7

Basculación alrededor del primer eje

8

Basculación alrededor del eje de elevación

9

Eje longitudinal del pedestal

10

Pedestal

11

Varillaje de bielas

12

Dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento

13

Husillo roscado telescópico

14

Chicharra

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

7

ES 2 317 774 A1 REIVINDICACIONES 5

1. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol para un módulo solar con un pedestal y una estructura de soporte (2) que fija dicho módulo solar (1) y en la que este módulo solar (1) puede ser hecho bascular alrededor de un primer eje (3) y alrededor de un eje de elevación (4) por medio de un accionamiento (5), caracterizado porque ambos ejes (3, 4) están acoplados mecánicamente uno con otro y son accionados de tal manera que, debido a una basculación (7) del módulo solar (1) alrededor del primer eje (3) durante un día, el eje de elevación (4) es arrastrado también respecto de su inclinación y este arrastre se aproxima a la respectiva evolución de la altura del sol según la estación del año.

10

2. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la reivindicación 1, caracterizado porque el primer eje (3) está inclinado con respecto al pedestal (10), que define un eje longitudinal (9), y el eje de elevación (4) discurre formando sustancialmente ángulo recto con dicho primer eje y con el eje longitudinal (9) del pedestal (10), extendiéndose dicho eje de elevación especialmente en dirección horizontal. 15

20

25

30

35

40

3. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el accionamiento (5) está asentado sobre el primer eje (3) y genera, a través de un varillaje de bielas (11) y por medio de un dispositivo (12) de regulación de un mecanismo de transmisión de movimiento que une el pedestal (10) y la estructura de soporte (2) y/o el módulo solar (1), una regulación (8) de dicho módulo solar (1) alrededor de su eje de elevación (4). 4. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo (12) de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento presenta un husillo roscado telescópico (13) y una chicharra (14) que puede ser accionada por el varillaje de bielas (11) y que, dentro de una primera temporada del año, se mueve simultáneamente tan sólo en una primera dirección alargando el husillo roscado telescópico (13) y, dentro de una segunda temporada del año, se mueve simultáneamente tan sólo en una segunda dirección opuesta a la primera dirección acortando el husillo roscado telescópico (13), mientras que al moverse la chicharra (14) en una dirección opuesta a la respectiva primera o segunda dirección no se alarga ni se acorta el husillo roscado telescópico (13). 5. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo (12) de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento presenta un husillo roscado telescópico (13) y una leva a la manera de un disco oblicuo que guía el husillo roscado (13) y en la que su primer semiperímetro puede ser recorrido en una sola dirección dentro de una primera temporada del año y mueve entonces también al husillo roscado telescópico (13) en el sentido de alargarlo, mientras que el segundo semiperímetro de dicha leva puede ser recorrido a continuación dentro de una segunda temporada del año y mueve entonces al husillo roscado telescópico (13) en sentido de acortarlo, estando guiado el husillo roscado (13) en la leva de modo que, al producirse un movimiento de retroceso en sentido contrario a dicha sola dirección, el husillo roscado (13) se mantiene constante en la regulación de su longitud. 6. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el husillo roscado telescópico (13) está unido con el pedestal (10) y la estructura de soporte (2) de modo que se reduce la inclinación en elevación del módulo solar (1) desde el principio hasta el final de la primera temporada del año (22 de diciembre a 21 de junio) y se incrementa dicha inclinación desde el principio hasta el final de la segunda temporada del año (22 de junio hasta 21 de diciembre).

45

7. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque el dispositivo de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento puede ser conmutado manualmente de una dirección a la otra dirección al final de una temporada del año. 50

55

60

8. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque el dispositivo (12) de regulación del mecanismo de transmisión de movimiento puede ser conmutado de una a otra dirección a través de un tope o bien de forma continua y automática al final de una temporada del año. 9. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el módulo solar (1) puede ser regulado alrededor de su eje de azimut (3) dentro de un intervalo angular de +55º a -55º, especialmente +45º a -40º, en particular +35º a -35º, referido a su posición media. 10. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el módulo solar (1) puede ser regulado alrededor de su eje de elevación (4) dentro de un intervalo angular de 20º a 60º, especialmente 20º a 40º, en particular 25º a 35º. 11. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el accionamiento (5) presenta un servomotor, especialmente un motor de pasos.

65

12. Dispositivo de seguimiento de la altura del sol según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el módulo solar (1) es un módulo fotovoltaico, un módulo colector o un módulo de espejos ustorios.

8

ES 2 317 774 A1

9

ES 2 317 774 A1

10

ES 2 317 774 A1

11

ES 2 317 774 A1

12

ES 2 317 774 A1

13

11 ES 2 317 774

21 Nº de solicitud: 200700594

22 Fecha de presentación de la solicitud: 07.03.2007

32 Fecha de prioridad: 08.03.2006

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TÉCNICA 51

Int. Cl.:

F24J 2/54 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES Categoría

Documentos citados

Reivindicaciones afectadas

X

ES 1039726 U (FIOL MONTSERRAT SEBASTIAN) 01.01.1999, todo el documento.

A X

1,2,9-12 3,4,6,8

ES 1061617 U (RIVAS GARCIA CESAREO) 01.03.2006, columna 3, línea 1 - columna 4, línea 25; figuras 1-2.

1,2,9-12

A X

3 US 4343294 A (DANIEL et al.) 10.08.1982, columna 3, línea 1 - columna 4, línea 14; figura 1.

1,2,9-12

A X

3 WO 9313396 A1 (WATTSUN CORP) 08.07.1993, página 7, línea 24 - página 8, línea 24; página 13, línea 26 - página 14, línea 11; figuras 1,4.

1,2,9-12

A X

3,8 WO 2006017897 A1 (JONES DARRYL JOHN; COLLINS GRAEME ALAN) 23.02.2006, página 10, línea 23 - página 11, línea 11; figura 6.

1,2,9-12

A X

3 WO 2004036124 A1 (PATTERSON MICHAEL TERRENCE) 29.04.2004, página 10, línea 20 - página 11, línea 3; figuras 7-11.

1,2,9-12

A

3

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica

O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado

5 para todas las reivindicaciones 

 para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe

Examinador

Página

24.03.2009

A. Hoces Diez

1/1