SISTEMA DE CAPTACION DE ENERGIA SOLAR.

Sistema de captación de energía solar.

El sistema comprende una pluralidad de pórticos modulares constituidos a partir de una parrilla (11) con un dintel (12) en el que está establecido un eje de torsión o giro (15) montado sobre respectivas cunas (9) establecidas en los extremos superiores de dos postes (5 y 6),

siendo el primer poste bajo en relación con la altura del poste (6), estando ambos orientados en la dirección Norte-Sur. En el extremo correspondiente al poste bajo (5) se incluye, para cada pórtico, un brazo de torsión (20) ajustable en ambas direcciones y articulado por su extremo inferior a barras de empuje (24) a través de las cuales se transmiten los movimientos de giro al propio eje de torsión o giro (15). La distinta altura de los postes (5 y 6) establece un ángulo de inclinación en dirección Norte-Sur distinto de cero grados, siguiendo la trayectoria del sol en dirección Este-Oeste.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de captación de energía solar, formado por una pluralidad de pórticos modulares que presentan un eje de giro, con un ángulo de inclinación Norte-Sur distinto de 0°, siguiendo la trayectoria del sol en dirección Este-Oeste.

El objeto de la invención es simplificar las instalaciones para obtener energía a partir de los rayos solares, y con ello reducir costos. Es asimismo objeto de la invención conseguir un sistema mediante el que se consigue aumentar el rendimiento de los sistemas de captación solar convencionales.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los aumentos de los costes de energía, la escasez de recursos fósiles y las restrictivas normas en cuanto a emisiones aplicadas en los distintos países, crean la necesidad de una producción eficiente de energía originaria de fuentes renovables y limpias tales como solar, eólicas, etc. Sin embargo, una serie de problemas específicos surgen en los sistemas de captación de energía solar para la producción masiva de energía (parques solares) .

Es conocido que la máxima eficiencia de los sistemas de captación de energía solar se consigue manteniendo los paneles solares perpendiculares a los rayos del sol.

En la actualidad hay sistemas de captación solar tipo girasol (dos ejes) en los cuales el accionamiento del eje vertical se realiza mediante una corona dentada con sistema motor-reductor-corona, mientras el eje horizontal se acciona con un sistema de husillo eléctrico. Mediante un sistema electrónico de control se sincronizan ambos motores para realizar el seguimiento del sol de una manera muy precisa. Este tipo de sistemas de captación solar presentan dos desventajas. En primer lugar requieren mantener unas distancias de separación entre los sistemas de captación, lo suficientemente grandes como para evitar los efectos de sombras y permitir los movimientos de la parrilla que sustenta las placas. Segundo, se trata de estructuras sensibles a las condiciones atmosféricas de vientos desfavorables, que obligan a reforzar estas estructuras y sus cimentaciones, haciendo que su coste de fabricación se eleve considerablemente.

El documento de la patente WO 00/63625 "Solar collector and tracker arrangement", describe un sistema de captación de energía solar formado por una matriz de filas en las que existe un eje de torsión, horizontal y paralelo al suelo, orientado en dirección Norte-Sur, sobre el cual se apoyan y fijan las placas solares. Este eje de torsión pivota sobre unos postes verticales (todos de la misma altura) sobre los que se ubican unos sistemas de giro mediante casquillos anti-fricción. La actuación de cada eje es realizada mediante un brazo de torsión ubicado en el centro de cada fila, y el movimiento conjunto de la matriz de filas se realiza mediante la acción de un actuador fijado al suelo y un conjunto de barras de empuje unidas a los brazos de torsión mediante una articulación.

Este tipo de sistemas de captación presentan varias desventajas: primera, el rendimiento es inferior (en torno al 10%) respecto a los seguidores que presenta un ángulo de orientación al sol del eje Norte-Sur. Segundo, este tipo de colectores requieren unos movimientos de tierra costoso debido a que hay que dejar plano el terreno donde se instale el parque, con el fin de evitar tensiones y deformaciones indeseadas en los ejes de torsión. Tercero, las operaciones de mantenimiento, cambio de componentes o averías mecánicas producidas durante la explotación del parque, penalizan el rendimiento de la matriz de placas fotovoltaicas debido a que es necesario parar la matriz de placas fotovoltaicas en su totalidad.

El documento de patente WO 2004/083741 "Tracking solar collector assembly" describe un sistema de captación de energía solar formado por una serie de pórticos de tres patas sobre los que se ubican y fijan los paneles solares fotovoltaicos, una pluralidad de estos pórticos conforman una fila de colectores. Estos pórticos siguen al sol debido a la actuación que ejerce un actuador eléctrico, fijado a través de una cimentación de hormigón al suelo, mediante unas barras de empUje articuladas en su extremo, y unidos a los brazos de torsión que posee cada eje de los pórticos. Los pórticos están formados por un tubo de torsión que presenta un ángulo de orientación en dirección Norte-Sur; este tubo pivota sobre unos rodamientos (formados por unos casquillos anti-fricción) , los cuales apoyan sobre un poste vertical en la orientación Sur (fijado al suelo mediante una cimentación de hormigón) y sobre dos postes que son perpendiculares al eje de torsión del pórtico en la orientación norte, y cuyas bases terminan en las cimentaciones de los pórticos contiguos.

Este tipo de colectores presentan vanos inconvenientes: al presentar el tubo de torsión un ángulo distinto de 0°, en la dirección NorteSur, y durante las fases de montaje y funcionamiento (bajo carga de viento y nieve) , el eje de torsión y las parrillas que sujetan los paneles caen en dirección longitudinal hacia el poste sur, (dirección Norte-Sur) . Este movimiento puede ser retenido por el propio cilindro metálico (fijado a los postes y que aloja los casquillos anti-fricción) , produciendo contacto metalmetal, desgaste de la capa de protección, corrosión y ruidos por contacto con los laterales de las placas solares con dicho cilindro. En caso de no haber contacto con las placas fotovoltaicas, se introducen cargas laterales a las barras de empuje que son absorbidas por el eje del actuador eléctrico, produciendo el fallo prematuro de dicho actuador.

Otro inconveniente que presentan este tipo de colectores solares es debido a la ubicación de dos patas perpendicul~res al tubo de torsión, situadas al Norte (patas más altas) , ya que al girar los paneles siguiendo el sol, estas patas generan sombras sobre las placas, reduciendo su eficiencia. Aunque hay soluciones para minimizar esto, expuestas dentro de la misma Patente WO 2004/083741, como por ejemplo eliminar una de las patas y arriostrar los distintos pórticos mediante cables entre los mismos, la eficiencia del sistema colector se ve afectada.

También es conocido que durante la ejecución de las labores de instalaciones de los sistemas colectores de energía solar en los parques solares, los costes de montaje, retrabajos inesperados en campo, así como los plazos de ejecución y puesta en marcha del parque solar, se pueden ver afectados seriamente al alza, debido a varias causas, entre las que destaca la falta de alineamiento de la ubicación de las varillas roscadas de las cimentaciones, que sujetan las bases de los postes de los pórticos al suelo, tanto en dirección Norte-Sur como en dirección Este-Oeste, y las tolerancias de fabricación de las cimentaciones, y las distancias entre ellas. Esto obliga, en algunas ocasiones, a retrabajar las bases de fijación de los poste al suelo, o las barras de empuje ubicadas entre brazos de torsión de cada pórtico.

Asimismo es sabido que el ratio eficiencia energética versus costes de: montaje, materia prima, mantenimiento y tiempos de implantación , cobran cada vez mas importancia, obligando a buscar compromisos entre el diseño energéticamente mas eficiente y mas caro (seguidores de dos ejes tipo girasol) frente a seguidores que reducen la eficiencia en un 10% Y presentan una reducción de costes del 50 %, como es el caso de seguidores con eje Norte-Sur con inclinación.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El sistema de la invención está previsto para resolver la problemática anteriormente expuesta, estando constituido por una pluralidad de pórticos modulares con un eje de giro dotado de una inclinación N orteSur distinta de 0°, siguiendo la trayectoria del sol en dirección Este-Oeste.

Concretamente, cada pórtico modular está estructuralmente constituido mediante dos postes verticales ubicados en dirección Norte-Sur, dos sistemas de pivotaje, un eje de torsión o giro, un brazo de torsión y, por lo menos, un grupo de paneles fotovoltaicos.

Los postes verticales en dirección Norte-Sur presentan distinta altura, siendo el poste ubicado al norte de mayor altura que el poste ubicado al sur, estando ambos fijados independientemente a la cimentación correspondiente mediante una placa de anclaje que se encuentra unida solidariamente a los propios postes verticales.

Esa placa de anclaje de fijación de los postes verticales, puede presentar cualquier tipo de geometría, con preferencia cuadrada, rectangular o circular, y presenta al menos cuatro orificios pasantes cuyo diámetro es tres veces superior al diámetro de las correspondientes varillas roscadas de la cimentación, efectuándose la fijación mediante la participación de una arandela...

1a._ Sistema de captación de energía solar, que constituyéndose mediante una pluralidad de pórticos (1) , dos pórticos centrales (4) , y uno intermedio (3) entre éstos, así como dos parejas de pórticos extremos (2) y siendo dichos pórticos modulares y dotados en cada caso de un eje de giro con ángulo de inclinación en dirección Norte-Sur distinto a cero grados, siguiendo la trayectoria del sol en dirección Este-Oeste, se caracteriza porque cada pórtico (1, 2, 3 Y 4) está constituido a partir de una parrilla

(11) para montaje de placas fotovo1taicas, contando cada parrilla (11) con un dintel (12) del que es solidario un eje de torsión o giro (15) , habiéndose previsto que cada pórtico comprenda una pareja de postes (5 y 6) , el primero orientado hacia el Sur y de menor altura que el poste (6) orientado al Norte, entre cuyos postes (5 y 6) queda montada la respectiva parrilla

(11) de cada pórtico, mediante correspondientes cunas (9) previstas en los extremos del dintel (12) ; con la particularidad además de que en el extremo correspondiente al poste bajo (5) de cada pórtico se ha previsto un brazo de torsión (20) sobre el que articula una barra de empuje (24) , existiendo tantas barras de empuje (24) como pórticos incluya el sistema.

2a ._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 1, caracterizado porque los postes (5 y 6) de cada pórtico se fijan a la correspondiente cimentación mediante respectivas placas de fijación (7) , con las que colaboran arandelas planas (39) , que cuentan con el correspondiente orificio para el paso de las varillas roscadas de la cimentación, absorbiendo los desalinearnientos entre cimentaciones de los postes (5 y 6) .

3a ._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 2, caracterizado porque las tuercas de fijación (7) sobre la cimentación cuentan con orificios cuyo diámetro es "n" veces el diámetro de la varilla roscada de la cimentación.

4a ._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 2, caracterizado porque las arandelas planas (39) son susceptibles de presentar una geometría circular, cuadrada, rectangular o hexagonal, con un diámetro exterior o lado exterior superior "n" veces el diámetro de la varilla roscada de la cimentación.

5a ._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 1, caracterizado porque la cuna (9) de unión entre el extremo del eje de torsión o giro (15) y el poste bajo (5) , comprende una placa base (8') superpuesta a una placa (8) prevista en el extremo superior del correspondiente poste bajo (5) , contando la placa base (8') con placas de refuerzo (16) sobre las que se solidariza un tubo de sección circular (17) al que a su vez se fija de manera solidaria un aro de apoyo (18) , efectuándose la unión del conjunto de la cuna a la placa (8) mediante la combinación de una varilla roscada con arandela-tuerca y contratuerca.

6a ._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 5, caracterizado porque en cada cuna (9) participan unos casquillos antifricción (19) que se montan apoyando sus caras laterales sobre la placa (14) , y los aros de apoyo (18) respectivamente, mientras que la base inferior de dichos casquillos apoya sobre el eje de giro o torsión (15) , facilitando el giro de éste y fijando el movimiento de la parrilla (11) , facilitando el giro y fijando el movimiento de la parrilla (11) en la dirección Norte-Sur.

7a ._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque los casquillos anti-fricción (19) presentan un sector circular exterior que queda ubicado entre la placa (14) y el aro (18) de apoyo de la cuna (9) , estando ese sector circular exterior limitado por dos planos a 45 o, establecidos simétricamente respecto al eje longitudinal del propio casquillo antifricción (19) .

8a ._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 1, caracterizado porque cada brazo de torsión (20) que establece la articulación entre la barra de empuje (24) y el respectivo eje de torsión o giro (15) , comprende una pareja de placas de empaquetadura (21 y 25) entre las que queda el extremo de ese eje de torsión o giro (15) , rigidizadas entre si esas placas (21 y 25) mediante correspondientes varillas roscadastuerca y contratuerca, estando solidarizadas a la placa inferior (21) una pareja de placas laterales (22) paralelas entre si y con orificios enfrentados (23) en proximidad a sus extremos inferiores, orificios (23) que están previstos para el paso de correspondientes bulones de articulación entre el respectivo brazo de torsión (20) y la correspondiente barra de empuje (24) .

9a ._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 8, caracterizado porque los brazos de torsión (20) son ajustables tanto en la dirección Norte-Sur, como en la dirección Este-Oeste, estableciéndose ese ajuste mediante las placas (21 y 25) .

lOa._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre las parejas de pórticos extremos (2) , así como entre el pórtico central (3) y los pórticos laterales (4) a éste, se han previsto riostras (27) fijadas por sus extremos sobre respectivas placas (26) solidarizadas en los extremos de los postes (5 y 6) , efectuándose esa fijación mediante uniones atornilladas.

a._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 1, caracterizado porque cada barra de empuje (24) comprende tres partes correspondientes a una barra larga de empuje (29) , a una barra corta de empuje (30) y a un dispositivo de ajuste (31) montado entre dicha barra larga (29) y dicha barra corta (30) .

l2 a . Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 11, caracterizado porque la barra larga (29) presenta en uno de sus extremos una pareja de placas laterales (32) afectadas de orificios enfrentados (33) que quedan a su vez enfrentados a orificios (35) previstos en la barra corta (30) y enfrentados a los orificios (23) de las placas laterales (22) del brazo de torsión (20) , orificios que permiten el paso del correspondiente bulón de articulación entre barra de empuje (24) , brazo de torsión (20) y barra corta (30) .

a ._ Sistema de captación de energía solar, según reivindicaciones 11 y 12, caracterizado porque los extremos enfrentados de la barra larga (29) y la barra corta (30) presentan sendas placas (34 y 35') , entre las que va montado el dispositivo de ajuste (31) , constituido éste a partir de una varilla roscada (36) que por un extremo está solidarizada mediante tuerca y contratuerca a la placa (34) prevista en el extremo de la barra larga (29) , mientras que por el otro extremo es pasante a través de la placa (34') de la barra corta (30) , permitiendo realizar el ajuste por manipulación de tuerca y contratuerca prevista en el extremo respectivo de esa varilla roscada (36) , contando la barra corta de empuje (30) con una escotadura para permitir la manipulación de ajuste.

14a . -Sistema de captación de energía solar, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un actuador eléctrico fijado al brazo de torsión o giro (15) del pórtico central (3) , fijación que se efectúa mediante un bulón de ajuste.

l5 a . Sistema de captación de energía solar, según reivindicación 14, caracterizado porque el eje de torsión o giro (15) del pórtico central (3) es de mayor longitud que el resto de ejes de torsión o giro de los restantes pórticos, para permitir la ubicación del correspondiente motor eléctrico del actuador eléctrico (28) .