OBJETO DE LA INVENCION

La invencion se refiere al campo tecnico de las energias renovables y mas particularmente a la energia solar.

El objeto de la invencion esta dirigido a maximizar la produccion de energia generada por celulas solares en paneles solares accionados por seguidores solares.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La generacion de energia solar se basa en la conversion de energia solar, irradiancia solar, en energia electrica, principalmente, pero no exclusivamente, mediante celulas solares. Las celulas solares tambien se denominan fotovoltaicas o celulas PV, independientemente de si la fuente es la luz solar o la luz artificial. Ademas de generar energia, tambien se pueden utilizar como fotodetectores (p. ej. , detectores de infrarrojos), para detectar luz u otra radiacion electromagnetica en las proximidades del rango visible, o para medir la intensidad de la luz.

Una celula solar o celula fotovoltaica se define por un dispositive electrico que convierte la energia de la luz directamente en electricidad a traves del efecto fotovoltaico, que es un fenomeno fisico y quimico. Es una forma de fotocelula que define un dispositive cuyas propiedades electricas, tai como corriente, tension o resistencia, varian cuando se exponen a la luz. Los dispositivos de celulas solares individuales son a menudo los componentes electricos de los modules fotovoltaicos, coloquialmente conocidos como modules solares. El funcionamiento de una celula fotovoltaica requiere tres propiedades basicas: absorcion de luz, produciendo pares de electron-hueco, o excitones, separacion de portadores de carga de tipos opuestos y extraccion separada de estos portadores a un circuito externo.

Para conseguir celulas fotovoltaicas, y producir un nivel de energia de salida maximo, esas tres propiedades deben estar aseguradas. La absorcion de luz solar representa un requisite importante cuando se requieren altos niveles de energia; para asegurar altos niveles de absorcion de luz solar, se deben buscar altos niveles de luz solar. Esto significa que las celulas fotovoltaicas deben disponerse y configurarse correctamente de modo que se maxim icen los niveles de irradiacion solar, optimizando consecuentemente los niveles de irradiancia.

Los sistemas de seguimiento solar se mueven a Io largo de una trayectoria determinada, normalmente una circunferencia, siguiendo el sol; por Io tanto, los niveles de irradiancia deben mantenerse durante las horas de luz del dia.

Para mantener dichos niveles, los paneles solares y, en consecuencia, las celulas fotovoltaicas, se coIocan y reposicionan de acuerdo con los niveles de irradiacion que los alimentan, el problema es medir los niveles de irradiacion en toda la circunferencia de rotacion con alta precision y fiabilidad. Hasta hoy, todos los sistemas que miden la irradiacion Io hacen en una posicion fija.

Actualmente, esta posicion puede accionarse manualmente, pero la orientacion no esta automatizada de ninguna manera. Tambien se pueden implementar sistemas de radiacion en la superficie de los seguidores y hacer que se muevan simultaneamente, pero de nuevo; en ningun caso se podra automatizar su movimiento. Los sistemas conocidos utilizan piranometros, siendo un tipo de actinometro utilizado para medir la irradiancia solar en una superficie plana determinando la densidad de flujo de radiacion solar (W/m ² ) desde el hemisferio superior dentro de un intervalo de longitud de onda. Los piranometros se pueden orientar mediante un accesorio de inclinacion ajustable manualmente, pero desafortunadamente, no son adecuados para la orientacion automatica.

Se han planteado algunas soluciones, tai como la divulgada por el documento CN203396709U, donde se proporciona un dispositive de medicion de albedo de espectro de banda de onda estrecha multicanal. El dispositive de medicion de albedo de espectro comprende una cubierta, un sensor de observacion hacia arriba y un sensor de observacion hacia abajo, en donde el sensor de observacion hacia arriba y el sensor de observacion hacia abajo estan dispuestos en la parte superior e inferior de la cubierta, respectivamente; cada uno del sensor de observacion hacia arriba y el sensor de observacion hacia abajo comprende un corrector de coseno, un filtro optico y un detector; en el sensor de observacion hacia arriba, el corrector de coseno, el filtro optico y el detector estan dispuestos en secuencia de arriba a abajo; en el sensor de observacion hacia abajo, el corrector de coseno, el filtro optico y el detector estan dispuestos en secuencia de abajo hacia arriba. De acuerdo con el dispositive de medicion de albedo de espectro de banda de onda estrecha multicanal, se puede determ inar con precision un albedo de espectro de banda de onda estrecha coherente con la respuesta del espectro de un sensor de satelite, a fin de proporcionar equipos de verificacion directa y datos para la verificacion del producto satelital; los correctores de coseno adoptados pueden reducir eficazmente el error de coseno de los sensores; los sensores superior e inferior, que estan integrados, estan dispuestos para que el equipo se simplifique, sea resistente al agua y comodo de montar.

SUMARIO DE LA INVENCION

El objeto de la invencion resuelve el problema de medir automaticamente el espectro y la irradiancia solares, especialmente cuando los periodos de tiempo son cortos ya que ambas magnitudes dependen de, al menos, tiempo, niveles de irradiacion y angulo de orientacion. Esto se basa en el hecho de que los periodos de tiempo superiores a aproximadamente cuatro minutos no garantizan que la posicion del sol haya variado menos de un grado y, dado que los seguidores solares hacen pequenos movimientos de correccion cada 30 segundos/1 minuto en las primeras y ultimas horas del dia; cuanto mas rapido se realicen las mediciones en todos los angulos, mas facil sera aplicar estas mediciones al movimiento del seguidor solar en estos periodos.

El objeto de la invencion permite maximizar la produccion de energia en centrales solares proporcionando mediciones precisas a Io largo del dia midiendo los niveles de irradiacion en toda la circunferencia de rotacion con alta precision y fiabilidad.

Un aspecto del objeto de la invencion esta definido por un sistema de seguidor solar para maximizar la produccion de energia en centrales solares, que permite la rotacion. Dicho sistema de seguidor solar esta equipado con sensores de irradiacion capaces de recopilar informacion sobre los niveles de irradiacion, preferentemente en todos los angulos, durante un periodo de tiempo tai que se pueda considerar que la posicion del sol esta en una posicion fija, siendo dicho periodo de tiempo preferentemente inferior a 4 minutos.

La irradiacion es sensible a la transmitancia, por tanto, cualquier sustancia puede comprometer los niveles de irradiacion y la precision de la medicion de la irradiancia; por tanto, el sistema objeto de la invencion esta provisto de un sistema de limpieza configurado para mantener limpios los sensores de irradiacion evitando que cualquier tipo de suciedad interfiera con la medicion. Las mediciones del sensor de irradiacion se verifican de tai manera que el sistema de la invencion proporciona caracteristicas de autocalibracion por falta de coordinacion entre las mediciones realizadas por al menos un par de sensores de irradiacion. Este sistema redundante permite que el propio sistema actue en consecuencia, primero limpiando los sensores de irradiacion y, si el problema persiste, notificando una falla que puede considerarse como un mal funcionamiento del sensor de irradiacion, errores de rotacion del motor, etc.; pero no a que los sensores de irradiacion esten parcialmente bloqueados por material en su superficie de deteccion.

La medicion de la irradiacion en toda la circunferencia de rotacion permite conocer el albedo del suelo para determinados angulos. Por otro lado, la implementacion de una camara proporciona imagenes del suelo en tiempo real que pueden correlacionarse rapidamente con la informacion del albedo, permitiendo que los conceptos de estado visual y albedo del suelo se vinculen instantaneamente.

Otro objeto de la invencion es un seguidor solar que comprende un sistema para maxim izar la produccion de energia en centrales solares como el sistema aqui descrito.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementer la descripcion que se esta realizando y para ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas de la invencion, de acuerdo con un ejemplo preferente de realizacion practice de la misma, se adjunta un conjunto de dibujos como parte integral de dicha descripcion en donde, con caracter ilustrativo y no limitative, se ha representado Io siguiente:

Figure 1 Muestra una vista frontal isometrica tridimensional del sistema de la invencion donde se representa el modulo de autolimpieza de sensores.

Figure 2.- Muestra una vista lateral isometrica tridimensional del sistema de la invencion donde los sensores de irradiacion estan representados en una disposicion "espalda con espalda".

DESCRIPCION DETALLADA

Para permitir a los expertos en la materia pertinente realizar y utilizer la invencion sin experimentacion indebida, se proporciona una descripcion detallada del objeto de la invencion para un seguidor solar representative asociado a un panel solar.

En una realizacion preferida de un primer aspecto de la invencion, se proporciona un sistema para maxim izar la produccion de energia en centrales solares; el sistema se dispone preferentemente de manera fija en una disposicion coaxial al eje longitudinal de un tubo de par (4) del seguidor solar representative. Esto se puede lograr fijando un arbol (3) al suelo por medio de un tubo vertical (1 ) dispuesto contiguo a un poste del seguidor solar representative de tai manera que el arbol (3) este dispuesto coaxialmente al tubo de par (4) del seguidor solar representative. Dicho arbol (3) puede ser accionado preferentemente por un motor (31 ) impulsor de arbol (3) configurado para hacer girar el arbol (3). El arbol (3) comprende, asociados conjuntamente al mismo, al menos dos sensores de radiacion (2), tai como celulas calibradas o piranometros, dispuestos en una disposicion "espalda con espalda"; la longitud del arbol (3) es la que permite despejar el suelo debajo de los sensores de radiacion (2), dicha longitud del arbol (3) se puede calcular obteniendo un valor que proporcione un cono de vision de 120° sin sombras al suelo mediante uno de los sensores de radiacion (2) que apunta al suelo. El movimiento es impulsado por el motor (31 ) impulsor de arbol (3) configurado para hacer girar el arbol (3) y por Io tanto hacer girar los sensores de radiacion (2) unidos al mismo; siendo una vuelta completa realizada preferentemente en menos de cuatro minutos para poder aproximarse a una posicion fija del sol. En una realizacion alternative del objeto de la invencion, el movimiento de vuelta del arbol (3) es impulsado por cualquier medio que accione el tubo de par (4) al que esta unido el arbol (3).

En una realizacion alternative del sistema de la invencion, se proporciona un sistema para maxim izar la produccion de energia en centrales solares en donde el arbol (3), que esta dispuesto coaxialmente al tubo de par (4), esta fijado conjuntamente a dicho tubo de par (4) de tai manera que el motor (31 ) impulsor de arbol (3) acciona el arbol (3) evitando el despliegue del poste vertical y/o el motor (31 ) impulsor de arbol (3) configurado para girar el arbol (3).

El motor (31 ) impulsor de arbol (3) esta siempre presente en cualquier aspecto del objeto de la invencion sin importar la realizacion (estando el arbol (3) o bien fijado al tubo de par (4) o dispuesto independientemente sobre el tubo vertical (1 )). Esto significa que el movimiento del arbol (3), y el posterior movimiento de los sensores de radiacion asociados (2) dispuestos en el mismo, es completamente diferente e independiente del movimiento de vuelta del seguidor solar. Si se encuentra que el arbol (3) esta fijado al tubo de par (4) del seguidor solar, entonces el movimiento realizado por el motor (31 ) impulsor de arbol (3) tiene que ser accionado considerando el movimiento del seguidor solar.

Segun las figures 1 y 2, en una realizacion preferida de la invencion, el sistema para maxim izar la produccion de energia en centrales solares de la invencion comprende el tubo vertical (1 ) de una altura esencialmente igual a la del seguidor solar de manera que se mide la irradiacion en toda la circunferencia de rotacion del tubo de par (4). Preferentemente, el arbol (3) esta dispuesto en posicion horizontal, que esta a 0° con respecto al suelo; en una realizacion preferida de la invencion, el arbol (3) es coaxial al tubo de par (4) del seguidor solar representative.

El sistema de la invencion puede equiparse ademas con un sensor de movimiento, tai como un inclinometro, configurado para medir el angulo de rotacion de al menos uno del arbol (3) o el tubo de par (4), en cualquier momento dado.

Las mediciones de los sensores de radiacion (2) se realizaran con alta precision y fiabilidad, para ello el sistema de la invencion puede comprender un modulo de autolimpieza (5) integrado para mantener limpios los sensores de radiacion (2) y estando preferentemente dispuesto en el arbol (3), como cepillos automaticos o un sistema con chorros de agua. Debido a la disposicion especifica del modulo de autolimpieza (5), preferentemente dispuesto en el arbol (3), se evitan da os debidos a desalineaciones o falta de coordinacion del angulo de rotacion.

Los procedimientos de limpieza se realizaran preferentemente al menos dos veces al dia, evitando las primeras horas del dia debido a la formacion de rocio que, mezclado con la suciedad, puede dar como resultado un Iodo que puede requerir mayores recursos de limpieza no previstos por el modulo de autolimpieza (5) representado en la figu 1 , donde se representa un tubo vertical (1 ) de altura igual a la de los seguidores solares de la central a instalar y el arbol (3) que sostiene el motor (31 ) impulsor de arbol (3), los al menos dos sensores de rediacion (2) y el modulo de autolimpieza (5).

Adicionalmente, se puede proporcionar un procedimiento opcional, comprendiendo dicho procedimiento comparer mediciones de uno de los sensores de rediacion (2) con otro al pasar por la misma posicion despues de un giro de 180°; si estas mediciones difieren mas alia de un umbral de tolerancia determ inado por el fabricante, o si la medida de rediacion durante el dia disminuye monotonamente sin razon aparente; entonces, es posible que se active un procedimiento de limpieza adicional. Por ejemplo, la frecuencia de limpieza se establece en dos veces al dia, pero durante unos dias esta medida va disminuyendo, por Io que la frecuencia requiere un reajuste, es decir, una disminucion abrupta puede ser causada por vientos que transportan demasiada arena, entonces deberia activarse el modulo de autolimpieza (5). En caso de que el problema persista, se generara un aviso dirigido a los servicios de mantenimiento de la central solar.