Seguidor Solar de tres ejes de gran superficie, que utiliza para enfocar dos ejes de giro cenitales y uno acimutal.

Los catadores solares (3) se disponen en filas inclinadas que puede girar a modo de rejilla orientable respecto al chasis (2) en que se apoyan; el chasis (2) bascula, mediante dos cilindros (5), sobre una estructura formada por cuatro brazos (6) convergentes a un castillete troncopiramidal (7), a modo de nudo, empernado por su base superior a un rodamiento (8) motorizado apoyado sobre una columna (9), para conseguir su enfoque acimutal; en que el castillete (7), embutido en la columna (9), minimiza los momentos sobre el rodamiento (8); y en que la combinación de los dos accionamientos cenitales se programa para enfocar, evitando sombras entre captadores, a mínima altura de chasis

Seguidor solar de tres ejes de gran superficie.

Objeto de la invención

La invención, tal como expresa el enunciado, se refiere a un seguidor solar de tres ejes de gran superficie que aporta a la función a que se destina notables ventajas y esenciales características, que se describirán en detalle más adelante en la presente memoria descriptiva, y que suponen una innovadora mejora a lo ya conocido en este campo.

De forma más concreta, el objeto de la invención consiste en un nuevo concepto de seguidor solar que mediante sistemas que rigen la trayectoria solar, se utiliza para mejorar la producción de los captadores solares, que mediante la combinación de dos movimientos cenitales y uno acimutal consigue enfocar, con mínimas alturas sobre el suelo, minimizando las sombras arrojadas, lo que permite proyectar campos solares con mínima superficie ocupada consiguiendo aumentar la densidad de potencia instalada por metro cuadrado ocupado y reduciendo el impacto visual.

La posibilidad de enfocar grandes superficies a baja altura sobre el suelo, disminuye ventajosamente los esfuerzos del viento sobre la estructura y el terreno, lo que nos permite ejecutar seguidores de gran superficie de coste específico más bajo.

Campo de aplicación

El campo de aplicación de la presente invención es el del diseño de grandes parques solares y permite un desarrollo industrial sostenido en el tiempo en la fabricación de este tipo de estructuras.

Antecedentes de la invención

La entrada en vigor del RD 436/2004 ha propiciado un aumento considerable de las solicitudes de instalaciones solares de potencia igual o inferior a 100 Kw. tanto fotovoltaicas como térmicas, estas últimas sin limitación de potencia, conectadas a la red.

Los promotores, en el caso de las fotovoltaicas, agrupan a diferentes titulares en un solo parque compartiendo un único punto de conexión de red y beneficiándose de menores costes de instalación y operación, al tener unificada la gestión, con un solo punto de evacuación, es lo que denominamos "Parque solar".

En la actualidad, algunos parques solares superan los 5 MW, estando en proyecto algunos de hasta 20 MW.

Por razones de optimización de la producción, en un país como España (paralelo 40º) es recomendada la instalación de los captadores solares sobre estructuras dotadas de seguimiento solar denominadas "seguidores solares".

Estas estructuras pueden seguir la trayectoria del sol en un plano paralelo al suelo (eje acimutal), o en dos planos paralelo y perpendicular al suelo (acimutal + cenital).

Las primeras proporcionan una ganancia de aproximadamente un 30% y las segundas de un 40%, dependiendo de la latitud y condiciones climáticas del lugar.

Es común a casi todas estas instalaciones que el sobre coste que introduce el seguidor (1€/vatio pico) se amortice en dos o tres años antes que en una instalación fija.

El inconveniente de las instalaciones con seguimiento solar, respecto a las fijas, es la necesidad de mayores espacios ocupados, para evitar los espacios sombreados.

En orto y en ocaso, el sol, es tangente a la superficie terrestre y por tanto provoca, sobre un objeto saliente, una sombra casi infinita.

Conforme el sol se eleva, las sombras arrojadas por el objeto se reducen en función del coseno del ángulo de incidencia.

Al mediodía, cuando el sol está en el sur, su altura es máxima y por lo tanto las sombras arrojadas son mínimas.

Al objeto de minimizar las sombras arrojadas, los proyectistas de parques solares, deben guardar una distancia entre seguidores que son función directa de la altura de las estructuras.

Lo normal es ubicarlos en marcos de implantación rectangular "al cuatro de oros" con luces, entre ellos, de tres veces su altura en la dirección N-S y cinco veces su altura en la dirección E-O.

Esto supone ocupar superficies próximas a 10 Has. por Mw (megavatio) cuando el parque se proyecta con seguidores pequeños (5 Kw), y 5 Has. por Mw cuando el parque se proyecta con seguidores de 25 Kw por unidad.

Está claro, pues, que los seguidores grandes minimizan el terreno ocupado y todas las instalaciones anexas a ellos (zapatas, zanjas, vallados, longitud de cableados, etc.), por lo que, en el momento presente, el mercado está demandando, cada vez más, seguidores grandes.

Cabe señalar, que muchos son los fabricantes que ofrecen seguidores pequeños, pero pocos los que ofrecen seguidores entre 25 y 30 Kw por unidad.

La limitación que los seguidores tienen, respecto de su tamaño, es la seguridad ante vientos. Pensemos que, en el estado de la tecnología actual, el rendimiento de los captadores oscila entre el 12 al 17%, es decir, un metro cuadrado de captador puede proporcionar entre 120 y 170 vatios.

Esto quiere decir que para conseguir 5 Kw se necesitarían entre 42 y 30 metros cuadrados de superficie de captador, y que para sumar 100 Kw se precisarían entre 600 y 840 metros cuadrados de superficie.

Estas grandes superficies giratorias deberán estar muy bien proyectadas, desde el punto de vista de la seguridad contra vientos, además de ser fáciles de fabricar, transportar y montar.

En cualquier caso, convendrá que sean de baja altura, para minimizar las sombras arrojadas y en consecuencia las superficies ocupadas.

Conseguir estructuras seguidoras como la indicada es el objeto de la presente invención.

Por otra parte, dentro del campo de la energía solar térmica, debemos diferenciar los captadores solares planos, para producción de agua caliente, de los captadores de concentración para generación de energía mecánica, en forma de par x velocidad de rotación en el eje de la turbina, capaz de accionar generadores, bombas u otros elementos.

Dentro de estos últimos, nos ocuparemos de los concentradores cilindro-parabólicos enfocados por espejos alineados sobre estructuras en cuya línea focal se instala una tubería por la que discurre un fluido térmico.

Hasta el momento presente, estos concentradores se instalan directamente sobre el suelo en líneas que pueden oscilar en un solo eje E-W, desperdiciando demasiadas horas solares por falta de un correcto enfoque.

A modo de ejemplo citaremos que para producir 1,3 Mw. térmicos se necesita una fila de espejos colectores de 55 0m de longitud y 2750 m² de superficie de captación solar, para producir 0,8 Kg/s de vapor a 100 bar y 370ºC (Ver proyecto DISS-Plataforma Solar de Almería).

Tengamos presente que en el paralelo 40 el día 21 de junio el sol recorre 242 grados acimutalmente y 73 grados cenitalmente, lo que nos indica claramente la ganancia que se obtendría si este tipo de instalaciones se ubicaran sobre seguidores.

Conseguir, pues, grandes estructuras que porten captadores solares, bien sean paneles o concentradores, dentro del mínimo espacio ocupado, es uno de los objetivos del seguidor solar de tres ejes de gran superficie que preconiza la presente invención, del cual, por otra parte, cabe señalar que el peticionario desconoce la existencia de cualquier otro que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas semejantes.

Explicación de la invención

Así, el seguidor solar de tres ejes de gran superficie que la invención propone, constituye por sí solo una evidente novedad dentro de su campo de aplicación, ya que a tenor de su aplicación se consigue de forma taxativa mejorar la producción de los captadores solares, dado que mediante la combinación de los dos movimientos cenitales y el acimutal que presenta, consigue enfocar, con mínimas alturas de chasis, minimizando las sombras arrojadas, lo que permite proyectar campos solares con mínima superficie ocupada consiguiendo aumentar la densidad de potencia instalada por metro cuadrado ocupado y reduciendo el impacto visual.

En concreto, en el seguidor de la invención, que tal como se ha mencionado utiliza para enfocar dos ejes de giro cenitales y uno acimutal, los captadores solares se disponen en filas inclinadas que pueden girar a modo de rejilla orientable respecto del chasis en que se apoyan.

Este chasis bascula, mediante dos cilindros, sobre una estructura formada por cuatro brazos convergentes a un castillete troncopiramidal, a modo de nudo, empernado por su base superior a un rodamiento motorizado, apoyado sobre una columna, para conseguir su enfoque acimutal.