MÉTODO PARA ORIENTACIÓN DE CAPTADORES SOLARES DE EJE ROTATIVO NO VERTICAL.

Método para orientación de captadores solares de eje rotativo no vertical.

Comprende:

a) adquirir información de la posición geográfica de la zona de instalación del captador solar (1), de la orientación del eje de rotación (E1, E2 ó E3), de la inclinación del eje de rotación, (E1, E2 ó E3) respecto a la horizontal, de la hora del día, y fecha;

b) calcular un vector de posición sol-captador (Vs), el cual define la orientación del sol en relación al panel solar (2), utilizando como datos de entrada la posición geográfica, la hora y la fecha; y

c) obtener un vector Vc y utilizar su orientación como consigna de posicionamiento del sistema de seguimiento del captador solar (1), tomando en consideración el posicionado en el espacio del plano de seguimiento;

repitiendo dicho proceso de cálculo a intervalos predeterminados.

MÉTODO PARA ORIENTACIÓN DE CAPTADORES SOLARES DE EJE ROTATIVO

NO VERTICAL

Campo de la técnica

5 La presente invención concierne a un método para orientación de captadores

solares de eje rotativo no vertical, que comprende orientar de forma automática

mediante unos algoritmos de seguimiento, un captador solar (panel solar fotovoltaico,

preferentemente) que incluye un único mecanismo de seguimiento (en general un único

eje de rotación) para colocar en el espacio al menos un panel solar que pivota alrededor

1O de un eje, en la dirección este-oeste, para efectuar un seguimiento diurno.

La invención propone para ello un seguimiento solar denominado quot;astronómicoquot;

o de quot;lazo abiertoquot; que realiza el seguimiento basado en las coordenadas calculadas del

sol, sin la utilización de sensores (o conjunto de sensores) de luminosidad como ocurre

con el seguimiento llamado quot;ópticoquot;.

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Antecedentes de la invención

El documento US 4421943 A describe un seguidor solar que pivota alrededor de

un eje horizontal y al cual podría aplicarse el método de la presente invención.

La solicitud de patente española P 201100916 del presente inventor, describe un

20 seguidor solar que puede pivotar alrededor de dos ejes horizontales, paralelos, al que

también es aplicable el método de la presente invención.

En la solicitud de patente US 20100185227 se utiliza un algoritmo astronómico

de seguimiento para enfocar la radiación solar sobre un conjunto de espejos.

En la solicitud de patente US 2011/0094503 se describe un método para

25 seguimiento de la posición del sol durante el día, sin la utilización de sensores solares,

con un sistema de control programado que utiliza información pre-programada

comprendiendo además de la fecha, hora e información de la posición solar una

información acerca de un punto de inicio proporcionado tras la instalación del captador

solar, así como datos de la posición solar tomados con anterioridad.

30 La presente invención propone un método basado en unos algoritmos de

seguimiento de tipo quot;astronómicoquot; aplicado a captadores solares de un solo eje, no

vertical y que permite optimizar una orientación durante el seguimiento diurno en

particular en los casos en los que estos captadores solares se han que colocar en una

orientación que no es la óptima (es decir en la que su eje de rotación no está alineado

35 con la dirección norte-sur, inclinado hacia el ecuador) , situación que obliga a volver a

calcular una nueva trayectoria de seguimiento para cada caso.

Exposición de la invención La presente invención aporta una propuesta que comprende unos algoritmos de seguimiento de tipo quot;astronómicoquot; o quot;de lazo abiertoquot; aplicable a captadores solares de eje rotativo no vertical, que calcula la orientación óptima del panel (dentro de su rango de movimiento) independientemente del posicionamiento inicial del eje o ejes de rotación.

Se considera el seguimiento astronómico más ventajoso que el seguimiento óptico porque es más robusto: no está afectado por la suciedad y siempre coloca el 1 O panel fotovoltaico en la situación de mayor captación, independientemente de las condiciones meteorológicas (días nublados, etc.) . El seguimiento adaptativo que se propone en esta invención es útil para seguidores a un eje no vertical colocados:

• en lugares donde el captador solar no se puede colocar en la posición óptima (orientación de su eje de giro) porque las condiciones del lugar no lo permiten;

• cuando por razones de estética no se quiere colocar los captadores en posición óptima (en un tejado puede quedar mejor estéticamente que los seguidores estén alineados con las líneas del tejado, o paralelos a una determinada superficie) ;

• en el techo de un vehículo, sin obligar o condicionar la orientación de dicho vehículo de forma muy estricta durante su estacionamiento.

La presente invención concierne a un método para orientación de captadores solares de eje rotativo no vertical, que comprenden al menos un panel solar que puede pivotar, respecto a un eje transversal de rotación, medio, o articulado a uno u otro de dos extremos opuestos, girando entonces selectivamente alrededor de unos ejes de rotación, caracterizado porque comprende:

a) adquirir información de: 30 la posición geográfica, incluyendo latitud y longitud, de la zona de instalación, la orientación del eje de rotación, o acimut, la inclinación del eje de rotación respecto a la horizontal, o elevación, hora del día, y

repitiendo dicho proceso de cálculo a intervalos predeterminados.

Según un primer ejemplo de realización, la etapa e) comprende: c1a) posicionar espacialmente el plano de seguimiento mediante un vector representativo del plano de seguimiento obtenido por el producto vectorial entre el vector de posición sol-captador calculado en la etapa b) y un vector coincidente con el eje de rotación del captador; y c2a) obtener el citado vector Ve definiendo un vector normal al citado plano de seguimiento.

Según un segundo ejemplo de realización alternativo al primero, la etapa e) comprende:

c1b) calcular los ángulos entre el vector de posición del sol y una pluralidad de vectores normales al plano de seguimiento, para una pluralidad de posiciones diferentes posibles (por ejemplo girando el panel solar alrededor de su eje de rotación cada 0, 5 grados) , comprendidas en el rango operativo de seguimiento del captador al pivotar el panel solar, y; c2b) escoger como vector normal el vector normal separado por el ángulo más pequeño, con el vector de posición del sol, proporcionando dicho vector normal el citado vector Ve.

En el caso de que el citado vector normal esté fuera del rango de movimiento el captador solar adoptará, según un ejemplo de realización del método de la invención, una de dos posiciones posibles:

• la posición media de su rango (normalmente corresponde a cuando el

plano de seguimiento se encuentra paralelo con su base) , si el sol está

por debajo del horizonte.

5 Breve descripción de los dibujos

Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más

plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de

realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y

no limitativo, en los que:

1 O Las Figs. 1 a a 1 e son diferentes vistas que ilustran, de manera esquemática, a

un panel solar asociado a los diferentes vectores de interés, para diferentes posiciones,

utilizados para la implementación del método propuesto por la invención;

La Fig. 2 ilustra a un captador solar de un solo eje de rotación al cual se aplica el

método de la presente invención, para un ejemplo de realización; y

15 Las Fig. 3, 4, 5 ilustran diferentes posiciones operativas de un captador solar

que tiene dos ejes de rotación, utilizables de manera alternativa, al cual se aplica el

método de la presente invención, para otro ejemplo de realización;

Descripción detallada de unos ejemplos de realización

20 El método propuesto por la presente invención es aplicable tanto a un captador

o seguidor solar 1 como el ilustrado en la Fig. 2, es decir cuyo panel solar 2 pivota

respecto a un solo eje de rotación medio E1, como a un captador o seguidor solar 1

como el ilustrado por las Figs. 3, 4 y 5, el cual está articulado a uno u otro de dos

extremos 2a, 2b opuestos, girando entonces selectivamente alrededor del eje de

25 rotación E2, en la situación ilustrada en la Fig. 3, o respecto al eje de rotación E3, en la

situación operativa ilustrada en la Fig. 5. En la Fig. 4 se ilustra al seguidor 1 en una

posición de reposo, en la que el panel solar 2 se encuentra dispuesto en paralelo con la

base.

En las Figs. 1 a a 1 e se ilustran...

1. Método para orientación de captadores solares de eje rotativo no vertical, que comprenden al menos un panel solar (2) que puede pivotar, respecto a un eje transversal (E1) de rotación, medio, o articulado a uno u otro de dos extremos (2a, 2b) opuestos, girando entonces selectivamente alrededor de unos ejes (E2, E3) de rotación, caracterizado porque comprende:

a) adquirir información de: la posición geográfica, incluyendo latitud y longitud, de la zona de instalación, la orientación del eje de rotación (E1, E2 ó E3) , o acimut, la inclinación del eje de rotación (E1, E2 ó E3) respecto a la horizontal, o elevación, hora del día, y fecha;

b) calcular un vector de posición sol-captador (Vs) calculando el vector unitario paralelo a los rayos que inciden en el panel solar (2) del captador (1 ) , el cual define la orientación del sol en relación al citado panel solar (2) , utilizando como datos de entrada para dicho cálculo: la posición geográfica, la hora y la fecha; y e) obtener un vector Ve y utilizar su orientación como consigna de posicionamiento del sistema de seguimiento del captador solar (1 ) , tomando en consideración el posicionado en el espacio del plano de seguimiento como consecuencia de la orientación particular del eje de rotación (E1, E2 ó E3) del captador solar ( 1 ) ,

repitiendo dicho proceso de cálculo a intervalos predeterminados.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa e)

comprende: c1a) posicionar espacialmente el plano de seguimiento mediante un vector (Vp) representativo del plano de seguimiento obtenido por el producto vectorial entre el vector de posición sol-captador (Vs) calculado en la etapa b) y un vector coincidente con el eje de rotación (E1, E2 ó E3) del captador solar (1 ) ; y c2a) obtener el citado vector Ve definiendo un vector normal al citado plano de seguimiento.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa e) comprende:

c1b) calcular los ángulos entre el vector de posición del sol (Vs) y una pluralidad

de vectores normales al plano de seguimiento, para una pluralidad de posiciones diferentes posibles, comprendidas en el rango operativo de seguimiento del captador solar (1) al pivotar el panel solar (2) , y; c2b) escoger como vector normal el vector normal separado por el ángulo más pequeño, con el vector de posición del sol, proporcionando dicho vector normal

el citado vector Ve.

4. Método según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque en el caso de que el citado vector normal está fuera del rango de movimiento el captador solar adoptará una de dos posiciones posibles:

• el valor máximo de su rango operativo, del lado de donde se encuentra el sol, si el sol está por encima del horizonte; o