DISPOSITIVO DE SEGUIMIENTO DE LUZ.

Un dispositivo de seguimiento de la luz que comprende: miembros soporte primero y segundo (10,

11) dispuestos en dos planos separados y sustancialmente paralelos, y al menos un elemento (13) receptor de la luz soportado sobre cada miembro soporte a lo largo de la separación entre los dos planos por uno o varios apoyos flexibles resilientes (12) que se deforman elásticamente después de un desplazamiento relativo por traslación de los miembros soporte primero y segundo, en el que los miembros soporte primero y segundo y los apoyos flexibles resilientes están dispuestos de manera que el desplazamiento relativo por traslación de los miembros soporte deforma elásticamente los apoyos flexibles resilientes y genera un desplazamiento por rotación de los elementos

La presente invención se refiere a un dispositivo para seguimiento de la luz con el fin de accionar uno o varios elementos receptores de la luz para seguir una fuente de luz. En particular, la invención tiene aplicación en el campo de los concentradores solares, en el que se puede usar el dispositivo de seguimiento de luz para accionar uno o más dispositivos conversores de luz solar a energía para seguir la trayectoria del sol.

La energía solar es una fuente de energía muy abundante. Los dispositivos fotovoltaicos se usan para convertir la luz solar en energía eléctrica. Los sistemas fotovoltaicos solares no producen emisiones de CO2 en su uso y por ello son una fuente de energía potencialmente interesante en el futuro.

Sin embargo, los sistemas fotovoltaicos son caros de producir y, por ello, como inversión pueden ser necesarios más de 10 años para recuperar los gastos de inversión de una instalación fotovoltaica, por lo que históricamente tales sistemas no han sido una fuente de energía atractiva.

Para tratar esta cuestión se ha considerado usar sistemas de concentración solar. Un sistema de concentración solar recoge la luz solar directa y la enfoca o concentra en una superficie menor. El material fotovoltaico caro (PV) sólo se pone en el punto en que se concentra la luz y, por tanto, la cantidad de material fotovoltaico usado en un sistema de unas dimensiones dadas se reduce mucho. Los tipos de célula fotovoltaica que funcionan bien para relaciones de concentración alta son adecuados para esta aplicación. Entre ellos figuran las células de “unión múltiple” fabricadas por compañías tales como Spectrolab Inc., de EE.UU., que funcionan a una relación de concentración de varios cientos de veces, o varios cientos de “soles”.

Para concentrar la luz solar, el sistema óptico necesita seguir el sol a medida que se mueve en el cielo. Los sistemas mecánicos conocidos para el seguimiento de la trayectoria solar en el cielo típicamente son variaciones de dos mecanismos básicos, proporcionando ambos 2 ejes de rotación. Ambos están basados en un ordenamiento de tipo cardán.

El primero consiste en un poste (típicamente vertical) que puede girar en torno a su propio eje, y un dispositivo montado sobre el poste que se inclina en torno a un eje horizontal. La combinación de la inclinación y la rotación del dispositivo permite seguir el movimiento estacional y el diario del sol. En la Fig. 1 se muestra un diagrama esquemático de este tipo de sistema y en la patente U.S. 5730117 se puede encontrar un ejemplo de este tipo de dispositivo.

El segundo tipo de dispositivo consiste en dos ejes que podrían ser ambos horizontales en la posición horizontal. Los componentes están montados como se indica en la Fig. 2. En la patente U.S. 4968355 se describe un ejemplo de tal sistema. En la patente U.S. se configura el principio general del movimiento angular en formato de matriz que permite instalaciones a mayor escala a menor coste.

Pero los sistemas de seguimiento mecánico típicamente añaden también un coste significativo a los dispositivos finales. También hay reservas en cuanto al mantenimiento y la fiabilidad a largo plazo de los sistemas de unión mecánica en ambientes polvorientos. Además, debido al gran intervalo angular en el que se mueve el sol, típicamente, el movimiento de tales sistemas significa que ocupan un gran volumen. Un sistema de un perfil bajo, esto es, delgado en una dimensión, tanto al usarlos como en el transporte, tiene ventajas. Por ejemplo, los sistemas de bajo perfil tienen menores costes de transporte como unidades completas. Son adecuados para montaje en techo-cubierta porque, cuando se instalan, no aumentan la sección transversal que presentan al viento y, por tanto, no aumentan la probabilidad de cargas de viento impuestas a la estructura de la construcción y tienen buenas cualidades estéticas.

La presente invención proporciona un nuevo procedimiento para fabricar un concentrador solar que está diseñado para eludir estos aspectos.

Con el fin de resolver los problemas asociados con la técnica anterior, la presente invención proporciona un dispositivo de seguimiento de la luz que comprende:

miembros soporte primero y segundo dispuestos en dos planos separados y sustancialmente paralelos, y

al menos un elemento receptor de la luz soportado sobre cada miembro soporte a lo largo de la separación entre los dos planos por uno o varios apoyos flexibles resilientes que se deforman elásticamente después de un desplazamiento relativo por traslación de los miembros soporte primero y segundo,

en el que los miembros soporte primero y segundo y los apoyos flexibles resilientes están dispuestos de manera que el desplazamiento relativo por traslación de los miembros soporte deforma elásticamente los apoyos flexibles resilientes y genera un desplazamiento por rotación de los elementos.

El apoyo o los apoyos flexibles resilientes pueden comprender brazos espirales que se extienden desde el elemento a los miembros soporte primero y segundo.

Uno o cada uno de los miembros soporte puede estar provisto de un accionador para generar un desplazamiento relativo por traslación.

El como mínimo único elemento receptor de luz puede ser un elemento de concentración solar que concentra la luz.

El dispositivo de seguimiento de luz puede comprender además:

al menos una célula fotovoltaica para cada elemento receptor de luz colocado en el punto en que se concentra la luz.

La célula fotovoltaica es una célula fotovoltaica de unión múltiple.

El apoyo o los apoyos flexibles resilientes se pueden hacer de un material conductor de la electricidad y los miembros flexibles resilientes se pueden usar para disipar la corriente eléctrica de la célula fotovoltaica.

El elementos receptor de la luz puede ser uno con una disposición de lente estándar, de lente de Fresnel, de reflector parabólico o de un concentrador parabólico compuesto (CPC).

La distancia entre los miembros soporte se puede controlar con al menos un elemento estructural pasivo.

El como mínimo único elemento estructural pasivo puede comprender un alambre que conecta los miembros soporte primero y segundo.

Los apoyos flexibles resilientes, el como mínimo único elemento receptor de la luz y/o los miembros soporte primero y segundo pueden disponerse para que actúen como sumideros de calor para disipar calor.

La invención proporciona una solución conveniente de bajo coste para crear un sistema de seguimiento solar usando técnicas de fabricación a escala. La idea está basada en dos planos paralelos que se trasladan, no giran, entre sí. Conectado a través de la separación entre los dos planos, hay al menos un elemento que usa los apoyos flexibles para generar un movimiento por rotación a partir de la traslación relativa de los planos. El (los) elemento(s) receptor(es) de la luz conectados a los apoyos pueden seguir el movimiento a medida que los dos planos se desplazan uno respecto al otro. Por tanto, la solución para crear el movimiento por rotación es distinta de otras soluciones basadas en contactos deslizables, controles de rodamiento/rodillo o conjuntos unidos.

La presente invención proporciona una estructura que está diseñada par deformarse o flexionar para crear grandes desviaciones rotatorias sin necesidad de uniones o contactos deslizantes.

La invención proporciona una estructura que tiene un reducido número de componentes y una menor complejidad de montaje y, por ello, un coste reducido. Algunas cuestiones de fiabilidad, tales como la preocupación de que partículas de suciedad afecten a los rodamientos o los contactos deslizantes se han resuelto o aminorado. Es posible la compatibilidad de la invención con técnicas de fabricación de bajo coste ya que son técnicas que permiten que el dispositivo se fabrique convenientemente en formato de matriz.

En un formato de matriz, cada elemento de la matriz puede contener un conjunto óptico para concentrar los rayos solares sobre un elemento tal como un cristal de PV. Usualmente, la disposición óptica dentro de cada elemento es una estructura rígida que no se deforma significativamente por acción de fuerzas aplicadas sobre ella. Más bien, la disposición óptica se mantiene dentro del dispositivo de la invención.

En una realización de la presente... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de seguimiento de la luz que comprende:

miembros soporte primero y segundo (10, 11) dispuestos en dos planos separados y sustancialmente paralelos, y

al menos un elemento (13) receptor de la luz soportado sobre cada miembro soporte a lo largo de la separación entre los dos planos por uno o varios apoyos flexibles resilientes (12) que se deforman elásticamente después de un desplazamiento relativo por traslación de los miembros soporte primero y segundo,

en el que los miembros soporte primero y segundo y los apoyos flexibles resilientes están dispuestos de manera que el desplazamiento relativo por traslación de los miembros soporte deforma elásticamente los apoyos flexibles resilientes y genera un desplazamiento por rotación de los elementos.

2. El dispositivo de seguimiento de la luz de la reivindicación 1, que comprende elementos plurales (13) receptores.

3. El dispositivo de seguimiento de la luz de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que el único o los varios apoyo(s) flexible(s) resiliente(s) (12) comprende(n) brazos en espiral que se extienden desde el elemento (13) a los miembros soporte primero y segundo (10, 11).

4. El dispositivo de seguimiento de la luz de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que uno o cada uno de los miembros soporte (10,11) está provisto de un accionador para generar el desplazamiento relativo de traslación.

5. El dispositivo de seguimiento de la luz de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el al menos único elemento (13) que recibe la luz solar es un elemento concentrador solar que concentra la luz.

6. El dispositivo de seguimiento de la luz de la reivindicación 5, que además comprende.

al menos una célula fotovoltaica para cada elemento (13) que recibe la luz solar colocado en el punto en el que se concentra la luz.

7. El dispositivo de seguimiento de la luz de la reivindicación 6, en el que la célula fotovoltaica es una célula fotovoltaica de unión múltiple.

8. El dispositivo de seguimiento de la luz de cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en el que el apoyo o los apoyos flexibles resilientes (12) están hechos de un material conductor eléctrico y en el que los apoyos flexibles resilientes se usan para disipar la corriente eléctrica de la célula fotovoltaica.

9. El dispositivo de seguimiento de la luz de cualquier reivindicación precedente, en el que el elemento (13) que recibe la luz es uno con una disposición de lente estándar, de lente de Fresnel, de reflector parabólico o de concentrador parabólico compuesto (CPC).

10. El dispositivo de seguimiento de la luz de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la distancia entre los miembros soporte (10,11) se controla por al menos un elemento estructural pasivo.

11. El dispositivo de seguimiento de la luz de la reivindicación 10, en el que el al menos único elemento estructural pasivo comprende un alambre que conecta los miembros soporte primero y segundo (10, 11).

12. El dispositivo de seguimiento de la luz de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el al menos único elemento (13) que recibe la luz, los apoyos flexibles resilientes (12) y/o los miembros soporte primero y segundo están dispuestos para que actúen como sumidero de calor para disipar calor