Mecanismo de giro azimutal para seguidores solares.

Mecanismo de eje azimutal para seguidores solares, que comprende un pedestal vertical

(1) sobre el que va montado un soporte giratorio (2) que es portador de los paneles solares (7) y es accionado mediante al menos tres cilindros hidráulicos (4, 5 y 6) que están situados en un mismo plano horizontal y van articulados por la carcasa al soporte giratorio (2) mediante un primer eje vertical móvil (18), mientras que los vástagos de los tres cilindros atraviesan la pared del soporte giratorio y se articulan a igual altura al pedestal mediante un segundo eje de giro vertical fijo (21).

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430983.

Solicitante: SENER, INGENIERIA Y SISTEMAS, S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: VILLARROEL PINEDO,EDUARDO, Lata Pérez,Jesús Mª, LECUBE INCHAUSTI,Xabier.

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)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > Generación de energía eléctrica mediante la conversión... > Estructuras de soporte para módulos FV > H02S20/32 (especialmente adaptadas para el seguimiento solar)
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Mecanismo de giro azimutal para seguidores solares.

Fragmento de la descripción:

MECANISMO DE GIRO AZIMUTAL PARA SEGUIDORES SOLARES

Campo de la invención La presente invención se refiere a un mecanismo de giro azimutal para seguidores solares, del tipo constituidos por un pedestal vertical sobre el que va montado, con facultad de giro alrededor del eje del pedestal, un soporte giratorio que es portador de los paneles solares y es accionado mediante cilindros hidráulicos que van articulados al soporte y pedestal, mediante sendos ejes verticales.

Más concretamente, el mecanismo de la invención está destinado a seguidores solares con forma de T, con movimiento de la estructura portante de sus superficies reflectantes en ejes de azimut y elevación con respecto al pedestal fijo.

Estado de la técnica En la actualidad existen numerosos mecanismos de soporte y giro de estructuras de seguidores solares, que se pueden clasificar en función del recorrido angular que pueden ofrecer, de sus capacidades de carga tanto en retención como en actuación y

de su precisión para seguir al sol. Y todos ellos con un objetivo claro de reducción de sus costes de fabricación, de montaje y mantenimiento para unas prestaciones requeridas.

De especial dificultad y coste resulta el mecanismo de giro azimutal, del que pueden citarse como antecedentes la US6123067 y la W02013/178850 A 1, basadas en la actuación de dos cilindros hidráulicos.

El mecanismo objeto de la US6123067 comprende un marco giratorio que gira alrededor del pedestal, accionado por dos cilindros hidráulicos. Este mecanismo 30 resulta complejo, de coste elevado y presenta el problema de que se originen elevadas holguras que requieren un mantenimiento constante .

La solicitud de patente WO 2013/178850 A1 divulga un mecanismo de actuación hidráulica en azimut materializada mediante dos cilindros hidráulicos unidos en un 35 mismo eje común pero a distinta altura para que no se crucen, y que permite un giro completo de 3600 de la estructura de paneles solares con respecto al pedestal de soporte. El problema de este mecanismo azimutal es que en su recorrido circunferencial su capacidad de carga es muy variable y desequilibrada, de modo y manera que para poder absorber la carga de viento que la estructura portante puede recibir en cualquier dirección, requiere un fuerte sobredimensionamiento de todo el

mecanismo, tanto para su capacidad de carga de actuación para mover la estructura como para soportar el viento sin moverse.

Además del desequilibrio de cargas que la actuación mediante dos cilindros hidráulicos, dada su posición relativa entre ellos, habitualmente optimizada en una 10 separación angular entre los mismos del orden de 90º , genera a lo largo del recorrido azimutal del seguidor, existe otro desequilibrio y que es el generado sobre el eje común al que se unen los cilindros al disponer sus extremos uno sobre otro y con ello causar un momento flector adicional sobre el eje. Este desequilibrio de cargas, derivado de la posición relativa entre los dos cilindros por un lado y por otro de que los 15 extremos de los cilindros se unan a un mismo eje común pero uno sobre otro, obliga a la necesidad de disponer de rótulas esféricas en los extremos de esos cilindros en su unión al eje. Estas rótulas esféricas, caras y que ocupan mucho espacio, se disponen para absorber las desviaciones de deformación del sistema al introducirle cargas desequilibradas y descentradas y con ello evitar la rotura de los cilindros o una 20 durabilidad tremendamente reducida de los mismos y de sus uniones al resto del mecanismo azimutal. De la misma manera, el elemento mecánico giratorio entre la parte móvil del seguidor solar y el pedestal fijo, habitualmente un rodamiento, también sufre cargas mucho más elevadas como consecuencia de ese desequilibrio de cargas que transmiten los cilindros al eje común al que se unen , forzando a un sobredimensionamiento de ese elemento mecánico giratorio, típicamente un rodamiento o un cojinete, que trate de minimizar su mayor desgaste en servicio y consiga una durabilidad aceptable.

En plantas termo-solares de torre central y campo de helióstatos, la economía de escala para reducir los costes de generación eléctrica está llevando a plantas cada vez más grandes, que requieren del orden de miles de helióstatos de gran tamaño y que llevan a una configuración de campo solar de 360º rodeando la torre. Para este tipo de campos solares el recorrido angular en el eje de azimut necesario para los helióstatos es muy elevado, en especial para los helióstatos situados en la zona sur para una planta solar localizada en el hemisferio norte de la tierra, hasta el punto de necesitar el giro completo para poder seguir en todo momento al sol y evitar indisponibilidades durante la operación de la planta. En un mecanismo azimutal de gran recorrido angular, pero con finales de carrera el giro útil de azimut puede ser del orden de 350º , es decir, casi pero no giro completo. En estos casos y para el campo sur de helióstatos se producen dos tipos de singularidades durante la operación de la planta, cuando los 5 helióstatos siguen al sol. Una de ellas es la singularidad que se podría denominar de ángulo muerto de azimut al no poder hacer el giro completo de modo que cuando el helióstato llega a su tope tiene que dar una vuelta completa para volver a poder posicionarse en seguimiento al sol perdiendo su disponibilidad mientras dura esa maniobra que puede ser del orden de 30 minutos. Pero hay otra indisponibilidad y de 10 mayor impacto en la indisponibilidad de los helióstatos del campo sur; consiste en la incapacidad para los helióstatos del campo sur cuando para seguir al sol y enviar su energía reflejada al receptor situado en lo alto de la torre tienen que posicionarse con un ángulo de elevación muy bajo, es decir, muy horizontales, para seguir al sol a la velocidad de seguimiento, que tiene que ser suficientemente baja para seguirle con la adecuada precisión. En este caso el helióstato tiene que reposicionarse activando una velocidad de emergencia, mucho más rápida, para buscar su más próxima posición de seguimiento que minimice su tiempo de indisponibilidad.

Todas estas indisponibilidades pueden ser minimizadas dotándole al mecanismo de azimut de capacidad de giro completa, de más de 360º , dado que el rango de giro en elevación suele estar limitado a 90º o poco más para evitar complicar y encarecer innecesariamente la actuación en el eje de elevación .

La actuación hidráulica en el eje de azimut, basada en cilindros hidráulicos, resulta muy atractiva por su fiabilidad y coste reducido, y por su alta capacidad de carga, pero su materialización física es la clave para conseguir una capacidad de giro elevada, de más de 360º y trabajando con una capacidad de carga equilibrada a lo largo de todo su giro para optimizar el mecanismo y con ello los tamaños de sus cilindros hidráulicos.

Descripción de la invención Como se ha indicado anteriormente, el mecanismo de la invención es del tipo que comprenden un pedestal vertical sobre el que va montado, con facultad de giro 35 alrededor del eje del pedestal, un soporte giratorio, el cual es portador de los paneles solares y va accionado mediante cilindros hidráulicos articulados al soporte y pedestal,

mediante sendos ejes verticales.

De acuerdo con la invención el mecanismo comprende al menos 3 cilindros hidráulicos que van situados en un mismo plano horizontal. Estos 3 cilindros hidráulicos van articulados por la carcasa al soporte giratorio mediante un primer eje de giro vertical móvil, que queda situado fuera del contorno del pedestal. Por su parte, los vástagos de los 3 cilindros atraviesan la pared del soporte giratorio, a través de sendas aberturas, y se articulan a igual altura al pedestal, mediante un segundo...

 


Reivindicaciones:

1. Mecanismo de giro azimutal para seguidores solares, que comprende un pedestal vertical sobre el que va montado, con facultad de giro alrededor del eje del pedestal, un soporte giratorio que es portador de los paneles solares y es accionado mediante cilindros hidráulicos articulados al soporte y pedestal, mediante sendos ejes verticales, caracterizado por que comprende:

Al menos tres cilindros hidráulicos situados en un mismo plano horizontal.

Los tres cilindros hidráulicos van articulados por la carcasa al soporte giratorio mediante un primer eje de giro vertical móvil, que está situado fuera del

contorno del pedestal.

Los vástagos de los tres cilindros atraviesan la pared del soporte giratorio, a través de sendas aberturas, y se articulan a igual altura al pedestal mediante un segundo eje de giro vertical fijo, situado dentro del contorno de dicho pedestal.

2. Mecanismo según reivindicación 1, caracterizado por que los extremos de los vástagos de los tres cilindros presentan conformaciones acoplables entre sí, con los cilindros situados en un mismo plano horizontal , a través de cuyas conformaciones dichos vástagos se articulan a igual altura en el segundo eje vertical.

3. Mecanismo según reivindicación 1, caracterizado por que los cilindros hidráulicos van dispuestos angularmente en posiciones equidistantes.

4. Mecanismo según reivindicaciones 1 y 3, caracterizado por que comprende tres cilindros hidráulicos dispuestos angularmente entre si a 120º .

5. Mecanismo según reivindicaciones 1 y 3, caracterizado por que los vástagos de al menos dos de los cilindros hidráulicos quedan rematados en forma de horquillas superponibles, que abrazan el extremo del vástago del tercer cilindro hidráulico.

6. Mecanismo según reivindicación 3, caracterizado por que el soporte giratorio comprende una pared cilíndrica, en la que están practicadas las aberturas para el paso de los vástagos de los tres cilindros hidráulicos, y dos placas paralelas de contorno triangular fijadas en posiciones coincidentes a las bases de la pared cilíndrica, respecto de la que sobresalen al menos en sus porciones angulares, entre cuyas porciones angulares se articulan las carcasas de los cilindros hidráulicos a través del primer eje vertical, estando la placa inferior abierta según el contorno de la pared cilíndrica, para el paso del segundo eje vertical, al que se articulan a igual altura los vástagos de los tres cilindros.