SISTEMA DE CIMENTACIÓN, ANCLAJE Y ACCIONAMIENTO PARA UN SEGUIDOR SOLAR DE UN EJE.

Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje.

El sistema de seguimiento solar incluye una pluralidad de filas

(1) de paneles solares con varios módulos fotovoltaicos (2) en cada fila, soportándose cada una de dichas filas sobre una subestructura susceptible de pivotar y formada a base de perfiles transversales (14) y longitudinales (15) que giran por medio de unas uniones articuladas (20), estando todo el conjunto del seguidor solar soportado por unos pilares (3). El seguidor solar presenta una configuración estructural original con la ayuda de tirantes (7) anclados al terreno permitiendo aligerar el conjunto del seguidor y formar pilas de sección más esbelta y menos espaciadas entre sí. El sistema de transmisión de movimiento en el seguidor solar se realiza mediante cables (8) y poleas (9), que permite reducir el esfuerzo de torsión en las vigas principales de torsión y además resulta más económico que los sistemas convencionales de engranaje y similares.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430303.

Solicitante: MORENO AURIOLES CABEZON, Pablo.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MORENO AURIOLES CABEZON,Pablo.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Utilización del calor solar, p. ej. colectores de... > F24J2/54 (especialmente adaptados para el movimiento rotativo)
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SISTEMA DE CIMENTACIÓN, ANCLAJE Y ACCIONAMIENTO PARA UN SEGUIDOR SOLAR DE UN EJE.

Fragmento de la descripción:

Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje.

OBJETO DE LA INVENCIÓN 5

La presente invención se refiere a un sistema de seguimiento solar, en el que participan una pluralidad de paneles solares dispuestos en una estructura soporte de múltiples filas con un solo eje de seguimiento por fila.

El objeto de la invención es conseguir un sistema de seguimiento solar de menor peso que los convencionales y capaz de resistir elevadas cargas de viento, siendo además adaptable a pendientes del terreno elevadas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 15

Actualmente se utilizan diversos tipos de estructuras soporte para el sistema de seguimiento solar, y entre cuya tipología pueden considerarse las citadas como estructuras fijas, otras con seguidores de un eje, y otras con seguidores de doble eje.

Pues bien, la utilización de seguidores solares de un eje norte-sur, supone un aumento considerable en la producción de energía, con unos costes de fabricación, instalación y mantenimiento menores que en los sistemas de dos ejes.

Dentro del sistema de seguimiento de un eje, se pueden clasificar todo tipo de estructuras tales 25 como aquellas que tienen vigas sobre pilares, los que tienen o son del tipo pérgola y los que la pérgola es atirantada.

En relación concretamente con los sistemas de seguidores de un eje con vigas sobre pilares, presentan la ventaja de obtener una mayor rigidez, lo que permite que los paneles solares 30 sean capaces de recibir cargas de viento elevadas, además del peso propio y sobrecarga de nieve.

Igualmente, dentro del sistema de vigas sobre pilares, se pueden agrupar según el tipo de transmisión, en sistema con barra de transmisión por empuje este-oeste, sistema con tipo de 35 transmisión por engranajes, y según el tipo de eje de giro de cada fila, tubo de torsión y doble viga.

En este tipo de estructura soporte, los pilares reciben los esfuerzos horizontales en la parte superior, donde se acopla la subestructura donde se fijan los paneles solares, estando 40 empotrados estos pilares por su parte inferior en el terreno, por diversos sistemas de cimentación (cimentación con zapata, pila hincada, pilote de hormigón, tornillos, anclaje tipo árbol, etc.) . Mención aparte tiene una estructura como pérgola con tirantes, pues está compuesta por una sucesión de pilares itinerantes que se anclan al terreno mediante zapatas de anclaje, con multitud de variantes, aunque ninguna se aplica a un seguidor de un eje 45 multifila.

Normalmente, este tipo de seguidores se diseñan para alcanzar un ángulo de giro respecto a la horizontal de aproximadamente 45º-55º, debido a que la sombra que se dan unas filas a otras reduce mucho la producción cuando se supera este valor. Es muy normal que en el 50 sistema de control de movimiento se añada la opción de backtracking que consiste en que el seguidor deja de seguir la inclinación del sol y se mueve en sentido contrario para evitar las sombras entre unas filas y otras. Por otro lado, los seguidores de un eje existentes actualmente, suelen tener dos tipos de transmisión, una formada por una viga a modo de empujador, que acciona las vigas de torsión de todas las filas, de manera que por cada fila solo hay una unión entre el empujador y la viga de torsión, lo que provoca que los esfuerzos de toda la fila recaigan sobre dicha unión, mientras que el otro tipo se basa en un sistema de 5 engranaje que tiene un coste muy elevado y precisa de un mantenimiento continuo.

Otros problemas que presentan los seguidores solares de un solo eje suelen ser los siguientes:

- Las cargas del viento provocan esfuerzos de flexotracción importantes en la filas 10 soporte, obligando al uso de perfiles metálicos de relativamente elevada sección, en comparación a los necesarios para soportar únicamente esfuerzos axiales.

- Las cargas de viento suponen grandes esfuerzos de levantamiento y vuelco, lo que obliga a grandes longitudes de perfil hincadas en el terreno o al uso de otro tipo de 15 cimentaciones antieconómicas.

- Las dos circunstancias anteriores conllevan a estructuras de elevada rigidez y dificultad de montaje, incrementada por las imprecisiones de hincado de perfiles en el terreno.

- En los seguidores de tubo de torsión, la torsión con cargas de viento elevadas conlleva el empleo de perfiles tubulares de elevadas secciones para evitar deflexiones inadmisibles en los módulos fotovoltaicos.

- En los seguidores de doble fila la elevada flexotracción a las que se ven sometidas las 25 vigas obliga a la reducción del espaciamiento entre pilas soporte y mecanismo de movimiento.

- Los actuales seguidores del mercado tienen problemas para adaptarse a pendientes del terreno en sentido norte-sur, lo que suele desaconsejar su uso para pendientes del 30 terreno mayores de 3-5% lo que en la práctica conlleva a desechar muchos terrenos. Este problema suele ser provocado por los sistemas de rodamiento convencionales para el giro, que provocan que todo el peso de la subestructura superior descanse sobre los rodamientos o cojinetes, sometiéndolos a grandes esfuerzos de fatiga.

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DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El sistema de seguimiento solar que se preconiza, ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta, de manera que siendo un sistema de seguimiento solar de un solo eje, del tipo multifila y comprende una serie de alineaciones norte-sur de paneles 40 solares dispuestos sobre una subestructura que pivota sobre una sucesión de pilares, presenta como característica de novedad el hecho de que estructuralmente se presenta una configuración con poco peso, en relación a las elevadas cargas de viento que puede resistir, respecto a los seguidores que existen actualmente en el mercado.

Así mismo se ha previsto una novedosa configuración de cimentación y anclaje de las pilas, las cuales quedan notablemente aligeradas respecto a las convencionales, en base a la utilización de cables que fijan el movimiento de la cabeza del pilar, recibiendo los esfuerzos de vuelco y arrancamiento de dicho pilar, y cuyos cables quedan anclados al terreno, para permitir situar las pilas de sección mas esbeltas y menos espaciadas entre si, sin necesidad de ser 50 empotradas en el terreno.

Además, el sistema de transmisión de movimiento mediante cabestrantes, cables y poleas, permite reducir los esfuerzos de torsión y por lo tanto poner una subestructura mas ligera que las convencionales.

Otra de las ventajas adicionales de la invención, son la adaptabilidad del seguidor a pendientes 5 norte-sur del terreno elevadas, así como una mayor durabilidad y facilidad de mantenimiento de las piezas móviles de giro, permitiendo utilizar perfiles convencionales sin necesidad de cortes, soldaduras después del galvanizado de las piezas y la elevada precisión angular de inclinación.

Para ello, se ha previsto que los perfiles transversales que participan en la subestructura de la mención, sean accionados por un sistema de tirantes y poleas, que a su vez son accionados por dos ejes situados a lo largo de la línea formada por el punto medio de las filas, comunicando el movimiento pivotante de las estructuras horizontal.

En cuanto a los pilares que participan en la estructura del seguidor solar van apoyados sobre zapatas dispuestas en el suelo, cuya superficie de contacto son susceptibles de regularse en altura para adaptarse a la superficie del suelo, estando además arriostradas por unos tirantes de acero que a su vez están anclados en el suelo mediante unas anclas.

Otra característica de novedad que presenta el sistema de seguimiento solar objeto de la invención consiste en que los ejes de los cojinetes de las poleas están...

 


Reivindicaciones:

1ª. Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, materializado en lo que es considerado como un seguidor solar formado por múltiples filas (1) de placas solares que incluyen varios módulos fotovoltaicos (2) donde cada fila (1) de placas 5 solares se soporta sobre una subestructura susceptible de pivotar, la cual esta formada por unos perfiles longitudinales (15) y unos perfiles transversales (14) que giran por medio de unas uniones articuladas, y en donde el conjunto del seguidor solar va soportado sobre pilares (3) , caracterizado porque los pilares (3) van apoyados sobre unas zapatas (12) en el suelo, siendo su superficie de contacto susceptible de regularse en altura para adaptarse a la superficie del 10 propio suelo, estando dichos pilares (3) arriostrados en cabeza por unos tirantes (7) y que a su vez están anclados en el terreno mediante unos anclajes (13) .

2ª- Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los perfiles transversales (14) son accionados por 15 medio de un sistema de tirantes (8) y poleas (9) que a su vez son accionadas por dos ejes situados a lo largo de la línea formada por el punto medio de las filas (1) y que comunican el movimiento pivotante de las estructuras horizontales.

3ª. Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, según 20 reivindicación 2ª , caracterizado porque los ejes de los cojinetes de las poleas (9) están atornillados a los perfiles transversales (14) en sus dos extremos, mientras que en los pilares (3) están atornillados a su base, permitiendo minimizar la carga en los tirantes.

4ª- Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, según 25 reivindicación 1ª, caracterizado porque las vigas transversales (14) van dispuestas con carácter pivotante sobre los pilares (3) mediante uniones articuladas (20) , formadas por perfiles tubulares y dos ejes de giro, uno en sentido longitudinal para adaptarse a las inclinaciones del terreno y otro en sentido transversal para realizar el seguimiento de la luz solar, complementándose con casquillos autoengrasantes (16) , habiéndose previsto que a los ejes, 30 dotados de cojinetes (17) , se acoplan unas abrazaderas (18) formadas por perfiles tubulares y unidas mediante tornillos a las propias vigas transversales (14) .

5ª - Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los tirantes de acero (7) , como elemento de anclaje 35 para los pilares (3) , están unidos a la cabeza del propio pilar (3) por debajo de los módulos fotovoltaicos (2) formando un ángulo con la horizontal que permite el movimiento de la subestructura portante.

6ª. Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, según 40 reivindicación 1ª, caracterizado porque los tirantes, se incluye además unos tirantes de anclaje secundarios a la base del pilar (3) , para soportar los esfuerzos debidos al sistema de tirantes (8) y polea (9) .

7ª. Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, según 45 reivindicaciones 1ª y 4ª, caracterizado porque las uniones articuladas (20) permiten el giro en el eje longitudinal y transversal, posibilitando la adaptación del seguidor a terrenos con elevada pendiente.

8ª. Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, según 50 reivindicaciones 1ª y 4ª caracterizado porque uno de los cojinetes de las uniones articuladas (20) permite el uso de dos casquillos cilíndricos (6) de bronce estándar, permitiendo además el remplazamiento individual de estos.

9ª. Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, según reivindicaciones 1ª y 4ª caracterizado porque las uniones articuladas (20) están articuladas en el eje de giro (17) de los cojinetes. 5

10. Sistema de cimentación, anclaje y accionamiento para un seguidor solar de un eje, según reivindicación 1ª, caracterizado porque los anclajes (13) para el anclado de los tirantes (7) sobre el terreno, presentan una configuración que permite la introducción del terreno mediante hincado, de manera que tras el tensado del propio tirante (7) lleva consigo el giro del anclaje 10 (13) correspondiente.