Seguidor solar de barra central.

Mecanismo para seguidor solar que a partir de dos movimientos lineales en un plano horizontal genera un giro azimutal y un giro de elevación

. El mecanismo tiene una barra central unida a dos actuadores y a un sistema de rotación azimutal móvil. Dos movimientos lineales son convertidos en dos movimientos angulares: un movimiento angular en torno a un eje de elevación y otro movimiento angular en torno a un eje azimutal.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201300996.

Solicitante: ABENGOA SOLAR NEW TECHNOLOGIES, S.A.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MORILLO MORALES,RAFAEL, CERON GARCIA,FRANCISCO, GÓMEZ MARTÍNEZ,Francisco Manuel, BURKHOLDER,Frank.

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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Seguidor solar de barra central.

Fragmento de la descripción:

SEGUIDOR SOLAR DE BARRA CENTRAL

Sector técnico de la invención

La presente invención se engloba dentro del campo de los seguidores solares, más en concreto del mecanismo de elevación y azimutal. La aplicación de esta Invención aplica tanto a heliostatos de plantas termosolares como a orientadores en dos ejes, discos stlrling o plantas fotovoltaicas.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, son conocidos numerosos mecanismos de soportes y giro de estructuras de soporte de paneles solares.

Los sistemas conocidos tienen unos giros limitados en azimut debido a su diseño por su cableado o tuberías, en el caso de actuadores hidráulicos. Estas limitaciones no permiten hacer giros mayores a 360°, es decir, los seguidores, según el estado actual de la técnica, al sobrepasar los 360° del recorrido total se ven obligados a retroceder para posicionarse de nuevo en la posición inicial.

Los sistemas conocidos precisan de un enclavamiento con cimentación y un ensamblaje posterior que debe ser realizado en el campo dando lugar a una serie de errores de ensamblaje que necesitan una posterior corrección de éstos. Además, estos sistemas deben ser orientados a la hora de su emplazamiento en una posición determinada (posición y punto de partida) que no se puede modificar de manera sencilla.

De entre los mecanismos conocidos destaca WO2012117142, que divulga un mecanismo de movimiento que está formado por actuadores lineales en diferentes planos. Este mecanismo consigue el movimiento azimutal mediante un complejo y costoso sistema.

W02007108976 divulga un seguidor solar que tiene un mecanismo con actuadores lineales en diferentes planos utilizando un mecanismo diferente al de WO2012117142 pero que presenta un problema similar.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un seguidor solar de barra central que comprende una base sobre la que se dispone de un sistema de movimiento lineal. El sistema de movimiento lineal puede comprender dos cilindros hidráulicos, dos cilindros neumáticos, dos motores magnéticos o dos husillos. En otras palabras, el sistema de movimiento lineal

comprende dos actuadores lineales que se desplazan en las direcciones X e Y de un mismo plano.

Estos dos actuadores desplazan una pieza Particulada inferior que transmite el movimiento a una barra.

Esta barra, en su parte inferior, puede tener un quiebro lateral. Desde su parte media hasta la parte superior es recta. En la parte superior de la barra, hay una conexión con una pieza Particulada superior. La conexión entre la parte superior de la barra y la pieza Particulada superior permite que la barra deslice dentro de la pieza Particulada superior; en otras palabras, durante el movimiento de la barra, hay un movimiento de corredera entre la barra y pieza Particulada superior, existiendo un deslizamiento de la barra por el interior de la pieza Particulada según la dirección del eje longitudinal de la barra.

Cuando la barra tiene el quiebro lateral y se encuentra en posición vertical, la parte inferior de la barra está desplazada lateralmente respecto al eje de la barra gracias al quiebro lateral. Por tanto, la proyección del extremo superior de la barra y del extremo inferior de la barra nunca coincidirán en el plano. La barra transforma un movimiento del plano a una pieza Particulada superior.

La pieza Particulada superior está conectada al rodamiento acimutal. El rodamiento acimutal comprende una corona giratoria y preferentemente unos primeros medios de giro en torno al eje de elevación. La pieza Particulada superior está configurada para girar en torno al eje de elevación gracias a unos segundos medios de giro. La pieza Particulada superior puede estar conectada con el soporte de un elemento a ser orientado, por ejemplo, con el soporte de un espejo de un heliostato.

La ventaja de este mecanismo es que una posición x, y en el plano de los actuadores, se corresponde con una sola posición de los ángulos de elevación a, y de azimut 0 y viceversa.

Además, en caso de que la barra tenga quiebro lateral y gracias a este quiebro lateral, la barra nunca pasa por la posición central en azimut y elevación del seguidor, denominada posición de incertidumbre y que corresponde a un ángulo de elevación a = 45° donde la barra está en posición vertical y un azimut 9 que podría tomar cualquier valor entre 0 y 360° y donde un error de miliradianes podría suponer una enorme incertidumbre en el posiclonamiento en azimut del heliostato.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una vista en perspectiva del seguidor solar de la invención.

La figura 2 muestra un detalle del quiebro de la barra de transmisión.

La figura 3 muestra una vista en planta del seguidor solar de la invención. La figura 4 muestra una vista en alzado del seguidor solar de la invención. La figura 5 muestra un detalle de la pieza biarticulada superior.

EA eje de azimut ES eje de soporte EE eje de elevación X, Y Plano

x, y Direcciones en el plano P Posición en el plano S Posición de seguimiento a Ángulo de elevación

0 Ángulo de azimut

1 Base

200 Sistema de movimiento lineal

21 Primer actuador lineal

22 Segundo actuador lineal

3 Pieza biarticulada inferior 32 primera articulación 311 primer eje

31 segunda articulación 321 segundo eje

4 Barra

EL Eje longitudinal 4 Quiebro lateral 4" Tramo recto

41 primer extremo

42 segundo extremo

Pieza biarticulada superior

51 Primera conexión

52 Segunda conexión

8 Soporte de un elemento a ser orientado

9 Patas de fijación

Heliostato

111 Primer tornillo giratorio

112 Segundo tornillo giratorio

121 Primeros ejes de guiado

122 Segundos ejes de guiado

13 Railes

14 Punto o posición de incertidumbre

151 Primera caja de posicionamiento

152 Segunda caja de posicionamiento DS Primera dirección

DI Segunda dirección 16 Rodamiento acimutal

161 Corona giratoria

162 Primeros medios de giro

171 Primer orificio roscado

172 Segundo orificio roscado

181 Primeros orificios no roscados

182 Segundos orificios no roscados R Distancia de incertidumbre

Descripción de una realización preferente

Un primer aspecto de la invención cuya realización se ilustra en las figuras 1 y 2, se refiere a un seguidor solar de barra central configurado para ser orientado en torno a un eje de azimut (EA) y en torno a un eje de elevación (EE). El seguidor solar de barra central comprende varios elementos: una base (1), un sistema de movimiento lineal (200), una barra (4), una pieza Particulada inferior (3), un rodamiento acimutal (16) y una pieza Particulada superior (5). La base (1) define dos direcciones (x, y) de un plano (X, Y). La primera caja de posicionamiento (151) está configurada para ser desplazada en una primera dirección (DS), seleccionada entre una de las dos direcciones (x, y), y en una segunda dirección (DI) restante de las dos direcciones (x, y). Los extremos de los carriles que definen la primera dirección (DS) son desplazados sobre unos railes (13). La segunda caja de posicionamiento (152) está configurada para ser desplazada en una sola segunda dirección (DI). Es decir, que la primera caja de posicionamiento (151) es desplazada en las dos direcciones (x, y) porque por un lado es desplazada en la primera dirección (DS) y porque está conectada con la segunda caja de posicionamiento (152), que es desplazada en la segunda dirección (DI). El sistema de movimiento lineal (200) está configurado para desplazar la primera

caja de posicionamiento (151) y para desplazar la segunda...

 


Reivindicaciones:

1. Seguidor solar de barra central configurado para ser orientado en torno a un eje de azimut (EA) y en torno a un eje de elevación (EE) caracterizado por que comprende: una base (1) que define dos direcciones (x, y) de un plano (X, Y);

un sistema de movimiento lineal (200) dispuesto sobre la base (1) donde el sistema de movimiento lineal (200) comprende un sistema de accionamiento que se desplaza en las dos direcciones (x, y);

una barra (4) que tiene un primer extremo (41) y un segundo extremo (42); una pieza biarticulada inferior (3) en conexión con el sistema de movimiento lineal (200), donde la pieza biarticulada inferior (3) está conectada con el segundo extremo (42) de la barra (4), y donde la pieza biarticulada inferior (3) está configurada para transmitir un movimiento la barra (4); un rodamiento acimutal (16);

una pieza biarticulada superior (5) conectada con la barra (4) donde la pieza biarticulada superior (5) está conectada con el rodamiento acimutal (16) y donde la pieza biarticulada superior (5) está configurada para transmitir un movimiento de la barra (4) a un soporte (8) de un elemento a ser orientado.

2. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el sistema de accionamiento comprende:

2a) una primera caja de posicionamiento (151) configurada para ser desplazada en una primera dirección (DS), seleccionada entre una de las dos direcciones (x, y) y en una segunda dirección (DI) restante de las dos direcciones (x, y);

2b) y una segunda caja de posicionamiento (152) configurada para ser desplazada en una segunda dirección (DI);

3. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 2 caracterizado por que la pieza biarticulada inferior (3):

3a) comprende una primera articulación (32) conectada al segundo extremo (42) de la barra (4);

3b) comprende una segunda articulación (31), opuesta a la primera articulación (32), conectada a la primera caja de posicionamiento (151);

3c) está configurada para:

3c1) ser arrastrada por la primera caja de posicionamiento (151);

3c2) transmitir un movimiento del sistema de movimiento lineal (200) a la barra (4).

4. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el rodamiento acimutal (16) comprende:

4a) una corona giratoria (161) en torno al eje de azimut (EA);

4b) primeros medios de giro (162) en torno al eje de elevación (EE).

5. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el rodamiento acimutal (16) se encuentra elevado con respecto a la base (1) y sujeto mediante al menos al menos una pata (9).

6. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 5 caracterizado por que la

pieza Particulada superior (5):

5a) comprende una primera conexión (51) conectada a la barra (4);

5b) comprende segundos medios de giro (52), conectados a los primeros medios de giro (162).

7. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que está configurado para orientar un heliostato (10).

8. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 3 caracterizado por que la segunda articulación (31) está configurada para girar en torno a un primer eje (311) paralelo al eje de azimut (EA).

9. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 3 caracterizado por que la primera articulación (32) está configurada para girar en torno a un segundo eje (321) paralelo al eje de elevación (EE).

10. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 6 caracterizado por que la primera conexión (51) comprende un mecanismo deslizadera-corredera entre la barra (4) y la pieza Particulada superior (5), según un eje longitudinal (EL) de la barra (4).

11. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 6 caracterizado por que los segundos medios de giro (52) están configurados para girar en torno a un eje de elevación (EE).

12. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el segundo extremo (42) está desplazado lateralmente una distancia de incertidumbre

(R) respecto de un eje longitudinal (EL) de la barra (4).

13. Seguidor solar de barra central según reivindicación 1 caracterizado por que el primer extremo (41) es libre y el segundo extremo (42) es opuesto ai primer extremo

(41).

14. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que la barra (4) comprende:

14a) un quiebro (4) en una parte media;

14b) un tramo recto (4") en una parte superior;

14b1) configurado para ser deslizado en la pieza biarticulada superior (5).

15. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 12 caracterizado por que una posición (P) en el plano (X, Y), se corresponde con una posición de seguimiento

(S) definida por un ángulo de elevación (a) y un ángulo de azimut (0) y viceversa.

16. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 12 caracterizado por que la distancia de incertidumbre (R) está configurada para evitar que el segundo extremo

(42) pase por una posición de incertidumbre (14).

17. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 16 caracterizado por que la posición de incertidumbre (14) es una posición central en azimut y elevación del seguidor definida por:

17a) un ángulo de elevación a= 45°, que corresponde con una posición vertical de la barra (4);

17b) un ángulo de azimut 0 comprendido entre 0 y 360°.

18. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que el sistema de accionamiento está seleccionado entre dos cilindros hidráulicos, dos

cilindros neumáticos, dos actuadores lineales (21, 22).

19. Seguidor solar de barra central según las reivindicaciones 2 y 18 caracterizado por que los actuadores lineales (21,22) comprenden:

19a) un primer actuador lineal (21) que comprende:

19a1) dos primeros ejes de guiado (121);

19a2) un primer tornillo giratorio (111);

19b) un segundo actuador lineal (22) que comprende:

19b1) dos segundos ejes de guiado (122);

19b2) un segundo tornillo giratorio (112).

20. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 19 caracterizado por que las cajas de posicionamiento (151, 152) están configuradas para ser atravesadas por los ejes de guiado (121, 122) y por el tornillo giratorio (111, 112).

21. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 20 caracterizado por que la primera caja de posicionamiento (151) comprende:

21a) un primer orificio roscado (171) configurado para ser atravesado por el primer tornillo giratorio (111);

21 b) dos primeros orificios no roscados (181) configurados para ser atravesados por los primeros ejes de guiado (121).

22. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 20 caracterizado por que la segunda caja de posicionamiento (152) comprende:

22a) un segundo orificio roscado (172) configurado para ser atravesado por el segundo tornillo giratorio (112);

22b) dos segundos orificios no roscados (182) configurados para ser atravesados por los segundos ejes de guiado (122).

23. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 21 y 22 caracterizado por que los orificios no roscados (181, 182) están a ambos lados del orificio roscado (171, 172).

24. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 6 caracterizado por que la pieza Particulada superior (5) tiene una sección transversal configurada para guiar un

deslizamiento de la barra (4) en el interior de la pieza biarticulada superior (5).

25. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 1 caracterizado por que la barra (4) y la pieza biarticulada superior (5) tienen una sección transversal cuadrada.

26. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 18 caracterizado por que 26a) el segundo actuador lineal (22):

26a1) está fijado en sus dos extremos a la base (1); y 26a2) está en una posición inferior respecto al primer actuador lineal (21); y 26b) el primer actuador lineal (21);

26b1) está en una posición superior respecto al segundo actuador lineal (22); y 26b2) está configurado para ser desplazado sobre railes (13).

27. Seguidor solar de barra central según la reivindicación 18 caracterizado porque 27a) el primer actuador lineal (21):

27a1) está en una posición superior respecto al segundo actuador lineal (22); y 27a2) está fijado en sus extremos a la base (1); y 27b) el segundo actuador lineal (22):

27b1) está en una posición inferior respecto al primer actuador lineal (21); y 27b2) está configurado para ser desplazado sobre railes (13).

28. Heliostato (10) caracterizado por que comprende un seguidor solar de barra central según cualquiera de las reivindicaciones anteriores..

29. Método de orientación de un heliostato en torno a un eje de azimut (EA) y en torno a un eje de elevación (EE) con un seguidor solar según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27 caracterizado por que comprende desplazar un sistema de accionamiento en dos direcciones (x, y) para obtener un movimiento de rotación de una pieza biarticulada superior (5) en torno al eje de azimut (EA) y en torno al eje de elevación (EE).

30. Método de orientación de un heliostato según la reivindicación 29 caracterizado por que comprende:

30a) desplazar una pieza biarticulada inferior (3) por medio de actuadores lineales (21, 22); y

30b) transmitir un movimiento a una barra (4) por medio de una pieza Particulada inferior (3); y

30c) deslizar la barra (4) por la parte interior de una pieza Particulada superior (5); 30d) oscilar la barra (4);

30e) girar la pieza Particulada superior (5) en torno al eje de elevación (EE) gracias a

los primeros medios de giro (162)).