Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
MECHANICAL SOLAR TRACKER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/030792
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a mechanical solar tracker forming a system for tracking the position of the sun in relation to the earth, which is used to orient thermal and photovoltaic solar energy capture and conversion systems based on electromagnetic radiation dispersed or concentrated in any of the varieties thereof in order to produce good perpendicularity in dispersed capture systems and perfect focusing in concentration systems, in relation to the sun. The invention is characterised in that it is essentially an astronomical clock, having a construction that is practically mechanical and permanent over time, faithfully tracking the movements of the earth in relation to the sun during the operating years thereof. The invention is suitable for use in the industry involved in the conversion of clean renewable energy into energy for general use, i.e. electrical energy, thermal energy and chemical fuels such as hydrogen.

Inventors:
YECORA SAENZ ROBERTO (ES)
Application Number:
PCT/ES2008/000571
Publication Date:
March 12, 2009
Filing Date:
August 29, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
VINARESOL S L (ES)
YECORA SAENZ ROBERTO (ES)
International Classes:
F24J2/54; F24S50/20
Foreign References:
US4619244A1986-10-28
FR2461331A11981-01-30
ES465973A11979-01-01
DE20317666U12004-01-29
Other References:
See also references of EP 2194343A4
None
Attorney, Agent or Firm:
AZAGRA SÁEZ, Pilar (Pral. centro, Zaragoza, ES)
Download PDF:
Claims:

REIVINDICACIONES

1. Seguidor solar mecánico, destinado a Ia mejora del rendimiento de captadores solares de energía y además orientar sistemas de concentración de radiación solar perfectamente al sol siendo capaz de crear un foco fiable en el receptor concentrador ya sea fotovoltaico o termodinámico, caracterizado por un conjunto mecánico soportado en un eje principal primario (7) solidario a una zapata de hormigón mediante tres puntos regulables en longitud y ángulo, con el fin de conseguir que dicho eje se pueda posicionar, una vez fraguado el hormigón, de modo que forme un ángulo dado por los movimientos de precesión y nutación, respecto al plano de Ia elíptica que forma Ia tierra en el movimiento de translación alrededor del sol, constituyendo el conjunto mecánico un reloj o crono- posicionador el cual al recibir pulsos o momentos de giro con una frecuencia establecida y constante en cuanto a dirección y fuerza, es capaz de realizar una serie de movimientos los cuales hacen que un receptor este siempre orientado al astro sol desde el planeta tierra, pudiéndose así utilizar tanto como orientador para receptores solares de energía o como orientador de sistemas de concentración de foco en receptores concentrados fotovoltaicos, de alta temperatura o termodinámicos.

2. Seguidor solar mecánico, según Ia anterior reivindicación, caracterizado por ser accionado su eje de giro secundario (10), mediante un sistema de mazas dentadas (14) solidarias al eje principal o primario (7); dichas mazas (14) desplazan en cortos momentos angulares, actuando sobre una corona, también dentada, Ia cual a base de recorridos cortos Ia va haciendo girar de una forma lenta pero fuerte y precisa; las mazas (10) son a su vez accionadas por pequeñas levas (21, 22) o actuadores hidráulicos que una vez sincronizados, engranan, giran empujando, desengranan y giran a Ia posición inicial, con respecto a Ia corona dentada (15) realizando así los movimientos continuos del conjunto; y el sistema de accionamiento principal dará un numero de pulsos tal que el eje secundario

(10) dará una vuelta completa cada 23 horas 56 minutos y 4 segundos, contrarrestando así el giro de rotación terrestre diario.

3. Seguidor solar mecánico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por incorporar una muñequilla formada por dos cilindros (17a, 17b) cortados por un plano inclinado con un ángulo de 11° 43' 30" aproximadamente, unidos ambos cilindros entre sí, por el corte inclinado, mediante sendos casquillos deslizantes (18, 19); a su vez uno de los cilindros (17a) va unido por su base, mediante un rodamiento principal (16), al eje primario (7), y el otro cilindro (17b) va unido por su base, mediante otro casquillo deslizante (24), a Ia pieza de amarre (26) a 90° , de los captadores solares (25); haciendo girar los dos cilindros (17a, 17b) en sentido contrario una vuelta completa cada uno, cada 365 días, 6 horas, 9 minutos y 10 segundos aproximadamente y teniendo Ia pieza de amarre (26) de los captadores unida mediante una unión semi-cardan basculante (23), al eje secundario (10), se consigue paliar el movimiento de Ia tierra con respecto al sol a Io largo del año en su movimiento de translación alrededor del astro sol.

4. Seguidor solar mecánico, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por incorporar un segundo y tercer sistema de accionamiento mediante mazas (14) engranadas a coronas (15) dentadas solidarias a dichos cilindros (17a, 17b) giratorios, actuando las mazas sobre una corona exterior al mecanismo de mazas, el cual se encuentra en el interior y solidario al eje secundario de giro (10); el movimiento de las mazas (14) se sincroniza mediante un eje con rotula cardan (23) central, el cual hace que las mazas (14) hagan girar de forma obligatoria y en sentido contrario a los dos cilindros (17a, 17b) cortados por el plano inclinado.

5. Seguidor solar mecánico, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por disponer de un sistema de transmisión dentro de Ia muñequilla el cual acciona todas las levas (21, 22) a Ia vez, recogiendo Ia fuerza de transmisión mediante un piñón dentado (20) solidario al eje de

giro secundario (10) el cual se desplaza a Io largo de una corona dentada solidaria al eje primario y fijo (7) creándose el movimiento de Ia transmisión interior por Ia diferencia de tamaño entre el piñón (20) y Ia corona dentada fija.

6. Seguidor solar mecánico, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por constituir un conjunto mecánico cuyas características Io confinan tanto para aparatos seguidores de gran tamaño, como para sistemas de orientación de pequeños captadores o captadores unicelulares, pudiéndose utilizar el mismo diseño para una ¡limitada variedad de tamaños y utilidades dirigidas al seguimiento de radiaciones solares.

7. Seguidor solar mecánico, según reivindicaciones anteriores, caracterizado por disponer de un sistema de avance al giro del eje secundario (10) el cual hace que dicho eje se adelante o se retrase respecto a Ia posición normal, el número de grados angulares necesarios, contrarrestando Ia diferencia de velocidad de Ia tierra en el afelio y el perihelio de Ia traslación, estando dicho avance controlado por Ia unión semicardan (23) del interior de Ia muñequilla convirtiendo los movimientos de giro del mismo en un avance o retraso de dicho eje secundario (10) con respecto a Ia posición normal.

Description:

SEGUIDOR SOLAR MECáNICO

Objeto de Ia invención

La presente invención, según Io expresa el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un seguidor solar mecánico y aporta un sistema de seguimiento de Ia posición del sol con respecto a Ia tierra, con el fin de direccionar sistemas captadores y transformadores de energía solar fotovoltaicos y térmicos, ya sean de radiación electromagnética dispersa o concentrada en cualquiera de sus variedades con el fin de conseguir una buena perpendicularidad en los de captación dispersa y una perfecta focalización en los sistemas de concentración, con referencia al astro sol. Tiene Ia particularidad de que es, a grandes rasgos, un reloj astronómico, siendo en cuanto a construcción, prácticamente mecánico y permanente en el tiempo, siguiendo fielmente los movimientos de Ia tierra respecto al sol, a Io largo de los años de funcionamiento.

Esta invención tiene su aplicación en Ia industria de Ia transformación de energías limpias renovables, en energías derivadas para uso general, ya sea eléctrica, térmica, o combustibles químicos como por ejemplo hidrógeno.

Antecedentes de Ia invención

Los beneficios que aportan los seguidores solares a los captadores antes nombrados son ya conocidos y estudiados, por Io que existen multitud de inventos los cuales hacen posible un aumento considerable del rendimiento de dichos captadores. En Ia actualidad existen diferentes sistemas construidos que se pueden agrupar según criterios de funcionamiento mecánico en cinco grupos:

1.- De eje vertical de movimiento azimutal. El más sencillo después del fijo. Solo en dos ocasiones al día permanece perpendicular ai sol.

2.- De eje horizontal de movimiento este/oeste. El más utilizado para concentradores cilindro parabólicos. Nunca está perpendicular al sol excepto en instalaciones en el ecuador terrestre.

3.- De dos ejes antes mencionados. Sigue al sol mediante el movimiento conjunto de los dos ejes: azimutal y norte/sur. Guiados por complicados sistemas de control y supervisión de posición principalmente electrónicos.

4.- De eje polar. Sigue al sol mediante un eje paralelo al eje de giro polar de Ia tierra. Solo esta perpendicular al sol, dos días al año aproximadamente cuando el sol respecto a Ia tierra, esta a Ia altura del ecuador, en su movimiento de translación.

5.- Cualquier conjunto montado por los anteriores sistemas de distintas formas y dimensiones con el fin de mejorarlos, en cuanto a coste de fabricación y rendimiento obtenido.

Algunos de los sistemas antes mencionados utilizan reductores de velocidad con motores eléctricos DC/AC sobredimensionados o cilindros hidráulicos actuadores, los cuales funcionan de forma intermitente según el movimiento diario con respecto al sol. Estos movimientos intermitentes ocasionan altos consumos en diversos momentos del día y en otros están parados ya que el movimiento es según las necesidades detectadas por los sensores de posicionamiento solar.

Debido a estos movimientos intermitentes, es prácticamente imposible centrar un foco de concentración en el receptor, ya que estos sistemas necesitan un movimiento continuo para poder concentrar Ia energía solar en un solo punto, el cual se queda desenfocado con solo un grado de error con respecto al Ia perpendicular al sol. En el caso de placas fotoeléctricas o térmicas no es tan relevante. Los sistemas actuales hacen un movimiento acimutal de seguimiento al sol que viene a durar una media de 14 horas diarias o el 60% del giro. Una vez que se ha puesto el sol, comienza el ciclo contrario para regresar al punto donde sale el sol, por Io que tiene que recorrer otro 60% en sentido contrario durante Ia noche.

Total el 120% de un giro terrestre. Con el movimiento de norte/sur en los seguidores de dos ejes ocurre parecido. Cada día, el movimiento norte/sur, tiene que elevarse hasta medio día y por Ia tarde descenderá otra vez asta el ocaso. Por Io que necesita girar toda Ia placa de capadores 90 grados hacia el norte y después 90 grados hacia el sur. Con el consiguiente gasto de energía.

La actual forma y tamaño de algunos seguidores les obliga a colocar un sistema de seguridad el cual detecta las ráfagas de viento elevadas. Colocando automáticamente el seguidor de forma paralela al terreno ofreciendo así, Ia menor superficie en contra del viento, asegurando una mayor vida útil por reducción de esfuerzos intempestivos.

Los sistemas actuales siguen Ia estrategia comercial de reducir los problemas que origina el diseño de Ia mecánica de los seguidores, supliéndolos con sofisticados sistemas electrónicos de control de seguimiento. Pueden ser tanto cronométricos como de seguimiento según Ia sombra que hace el sol en distintos sensores determinando un autómata Ia dirección del sol según Io que recibe de dichos sensores. Estas estrategias simplifican Ia mecánica de dos ejes que son contrarios a Ia naturaleza del movimiento de Ia tierra con respecto al sol pero cargan de elevados movimientos a los controladores y actuadores que obran el seguimiento.

Todos estos sistemas están ideados para Ia mejora de rendimiento de los captadores solares. Por Io que no tiene sentido, como se hace a menudo, perder ese rendimiento en el consumo de los motores que accionan dichos seguidores sobre todo en los de dos ejes que incorporan mas piezas en movimiento que los simples, no satisfaciendo las directrices de las energías renovables que se persiguen en Ia actualidad.

Descripción de Ia invención

En líneas generales, el seguidor solar mecánico, objeto de Ia invención, se ha ideado para solventar los inconvenientes anteriormente señalados y a ser posible con un coste similar o inferior si cabe.

Para ello se dispone de un sistema completamente mecánico a excepción de un reloj de pulsos similar a los normales pero de una potencia proporcionada con las necesidades del esfuerzo de accionamiento del sistema completo. Por Io que el movimiento será continuo en cuanto a frecuencia y dirección de giro. Transmitiendo dicho movimiento a través de las siguientes fases de orientación solar resolviéndolas en dos partes diferenciadas el movimiento de rotación de Ia tierra y el movimiento de translación a Io largo del año. El sistema es igual de valido tanto para potencias grandes como pequeñas, siendo fácilmente escalable en tamaño sin necesidad de sustituir el diseño realizado.

Se dispondrá de un eje hueco solidario al terreno preferentemente mediante tres puntos de apoyo, uno fijo y pivotante y otros dos extensibles en longitud de forma manual a modo de trípode que se unen al fijo hueco en su mitad aproximadamente. La finalidad de esta regulación es Ia de colocar el eje hueco paralelo al eje imaginario en torno al que gira Ia tierra en su movimiento de rotación y que al estar este en continuo movimiento aunque insignificante en Ia corta vida de un seguidor solar (25 años) este eje cambia su inclinación movido por las fuerzas de precesión y nutación con ciclos regulares conocidos en Ia actualidad, por Io que una vez orientado en su puesta en marcha no será necesario volverlo a orientar. Hacer hincapié en el desfase variable existente entre este eje imaginario de giro de Ia tierra con respecto al sistema de eje polar, ya que estos dos únicamente coinciden cada 25.800 años aproximadamente, por Io que Ia orientación hacia Ia estrella polar o paralela al eje polar no es correcta. Estos apoyos regulables servirán para contrarrestar los errores a Ia hora de realizar Ia zapata de hormigón que soportara el sistema. En el interior del eje hueco o principal se alojara otro eje que girara en el interior del fijo, apoyándose en un rodamiento interior en uno de los extremos el

cual soportara esfuerzos axiales y de rodadura con Ia particularidad de dejar un pequeño hueco concéntrico, para pasar los conductos de energía que circulan por el interior del eje interno o secundario procedente de los captadores solares.

El eje secundario interno girara apoyándose en el fijo primario mediante un sistema de trinquetes accionados por levas o actuadores hidráulicos. Dicho sistema de trinquetes constara de dos o más mazas dentadas mediante mecanizado las cuales engranaran con una corona solidaria al eje secundario. Mediante los movimientos frecuentes de engrane y desengrane alternándose con movimientos angulares precisos de desplazamiento lateral de las mazas, se puede crear un movimiento continuo sobre Ia corona dentada del eje secundario de forma continua y muy precisa eliminándose las posibles holguras que crea un sistema típico de reductor con husillo y corona dentada. Estos pequeños movimientos de las mazas se controlan mediante un reloj de pulsos. Dichos pulsos van dando movimiento a un sistema de levas excéntricas alojadas estratégicamente en las mazas las cuales se desplazan según les van empujando las levas en su giro continuo. Se podría sustituir este sistema de levas por un sistema hidráulico central, el cual además accionaría más de un seguidor en caso de ser instalaciones grandes de explotación con un gran número de seguidores. Dicho sistema hidráulico sustituiría a las levas por miniactuadores tipo cilindro, situados también en el interior de las mazas los cuales les proporcionarían los movimientos oportunos de movimientos y a su vez las mazas transmitirían el movimiento al eje secundario o giratorio. Con este giro y con un correcto sincronismo de los pulsos con el número de dientes de Ia corona del eje secundario se conseguiría un giro completo cada 23 horas 56 minutos y 4 segundos aproximadamente denominado como día sidéreo. Con este movimiento y orientación de los ejes se sigue al sol desde Ia tierra en su movimiento de rotación. En uno de los extremos del eje primario o en el centro según las necesidades de Ia zona, se colocara un segundo rodamiento de bolas simples pudiendo ser de agujas cónicas doble que será del mismo diámetro

interior que el eje hueco primario y fijo. En el cuerpo exterior del rodamiento se unirá una muñequilla articulada formada por dos cilindros cortados por un plano inclinado de aproximadamente 11° 43' 30" sometido este valor a variaciones por el movimiento de mutación creado por Ia luna. Dichos cilindros girarán entre sí en sentido contrario uno de otro mediante un casquillo deslizante de nailon o bronce. Cada uno de ellos girará: uno sobre el rodamiento ya mencionado y otro sobre un casquillo deslizante de nailon o bronce en el otro extremo de dicha muñequilla. Si a esta muñequilla Ie hacemos girar ambos cilindros en sentido contrario, una vuelta completa cada 366,25 días aproximadamente conseguiremos que en el movimiento de translación de Ia tierra alrededor del sol, se contrarreste Ia inclinación del eje de giro de Ia tierra en las distintas estaciones del año. El accionamiento de los dos cilindros de Ia muñequilla se hará con un sistema similar al movimiento de giro del eje secundario.

En vez de mover las mazas una corona dentada en un eje interior Io pueden hacer dos coronas dentadas, una cada cilindro, situadas en ejes exteriores por Io que el principio de funcionamiento es similar pero difiere el diseño y Ia forma de las mazas. También difiere el accionamiento en que esta vez Io da el eje primario fijo con respecto al conjunto de muñequilla Ia cual recibe a través de una corona y un piñón o a través de un pulso hidráulico de movimiento diario, dando un movimiento angular aproximado de 0,98° . Los distintos movimientos de las mazas sobre las coronas Io proporcionas un conjunto interno de levas o cilindros hidráulicos al igual que el accionador principal. El conjunto se termina en el extremo donde se junta el eje secundario giratorio a través de una unión basculante semi-cardan, con el segundo cilindro de Ia muñequilla a través del casquillo de nailon o bronce deslizante.

Con esta muñequilla se solventa el movimiento de traslación anual que tiene Ia tierra con respecto al sol. Creando así un grupo compacto en el que una vez que se Ie han instalado los diferentes captadores de energía con un ángulo de 90° con respecto a Ia terminación del eje

secundario giratorio, dichos paneles estarán perpendiculares a los rayos del sol sin importar Ia fecha y el momento del año ya que el conjunto se encarga de orientarlos como si fuera un reloj el cual en vez de marcar Ia hora que es, marcase Ia posición del sol con respecto a Ia tierra. Quedan de resolver los siguientes movimientos menos importantes: Los movimientos de mutación terrestre que se solventan introduciendo cuñas en forma de calces para variar el ángulo del corte inclinado de los cilindros de las muñequillas no son relevantes para Ia orientación solar pero puede que en un futuro si sea necesario para nuevas tecnologías de mas precisión. La variación de Ia distancia de Ia tierra al sol a Io largo del año debido a Ia elíptica de translación Ia cual hace que en el afelio Ia tierra se traslade a menos velocidad que en el perihelio que es cuando más cerca esta del sol supliéndose este desfase, si se considera importante para algunas aplicaciones, realizando las coronas dentadas de los cilindros de las muñequillas de forma elíptica y escalada con Ia que forma Ia tierra en su movimiento alrededor del sol. Además se utilizara Ia unión basculante del eje secundario giratorio para accionar un avance en el giro de dicho eje el cual con el movimiento de más-menos 23° 27' hace variar el avance en I o aproximadamente a Io largo del año, contrarrestando así el retraso de días cumplidos por el exceso de velocidad de Ia tierra en Ia translación durante el perihelio. Debido al giro continuado del sistema se requiere de un sistema giratorio ya sea mediante escobillas o colector de junta rotativa, para Ia extracción de Ia energía evitando el enroscamiento de los cables o conductos de salida de energía de los captadores. El sistema de accionamiento mediante mazas dentadas y corona dentada consiste en dos o más mazas o trinquetes los cuales se engranan mediante una porción de circunferencia dentada con una corona también dentada en Ia que se encaja y se desencaja a Ia vez que hace pequeños movimientos angulares sincronizados. Con esto se consigue un movimiento semi-continuo ya que aunque no se muevan los trinquetes físicamente las levas encargadas de sincronizarlos en sus distintas posiciones, siempre están en movimiento accionadas por el actuador cronométrico o mecánico según este en el eje principal o en Ia muñequilla de translación.

El conjunto de trinquete es una pieza de fácil construcción y funcionamiento, además no es necesario materiales especiales ya que no soportan grandes velocidades de movimiento ni sobrecalentamientos por trabajo excesivo. Un ejemplo es el giro de Ia muñequilla Ia cual dará una vuelta completa al año y en total dará 25 vueltas en su vida útil siendo un sistema ideal en cuanto al factor de envejecimiento y mantenimiento. Otro movimiento es el de rotación el cual dará 365 vueltas al año y un total de 6625 vueltas en toda su vida útil de 25 años. Cuando cualquier motor eléctrico AC/DC que se usa en Ia actualidad para el accionamiento de seguidores da estas vueltas sobre Ia corona dentada en apenas 5 minutos de funcionamiento. Debido a las bajas revoluciones a las que va a estar sometida, en los cilindros de Ia muñequilla se han colocado casquillos giratorios de nailon o bronce según el tamaño para poder dar libertad al giro de los cilindros con un máximo de precisión superior al de los rodamientos ya que los casquillos son radiales y longitudinales ajustados perfectamente y con canales de lubricación para crear una película semi deslizante que garantiza el giro pero a Ia vez Ia rigidez del sistema ante movimientos producidos por el viento excesivo.

El sistema antes explicado, próximo al ideal con todos los movimientos necesarios para obtener un seguimiento preciso del sol. Pero en ocasiones no es necesaria tanta precisión como en los sistemas de concentración. Siendo así se podría llegar al caso de desechar parte de los sistemas de mejora de seguimiento, creando otros con el mismo principio de funcionamiento pero que al estar asociados por ejemplo a colectores fotovoltaicos de captación dispersa, no es tan necesaria Ia precisión como Ia sencillez de funcionamiento y diseño que forma este conjunto cuando solo se usan los movimientos de rotación y translación de Ia tierra que son los más importantes.

Para facilitar Ia comprensión de las características de Ia invención y formando parte integrante de esta memoria descriptiva, se

acompaña una serie de planos en cuyas figuras, con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado Io siguiente.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1.- Es un esquema comparativo del aprovechamiento de Ia energía solar manteniendo los paneles solares perpendiculares a los rayos del sol, o cuando inciden oblicuamente.

Figura 2.- Es una vista esquemática de un modelo de seguidor convencional de eje vertical.

Figura 3a.- Es una vista esquemática de otro modelo de seguidor convencional de eje polar. Figura 3b.- Es una variante del seguidor convencional de Ia figura 3a donde el eje polar se sujeta desde dos puntos a distinta altura. Figura 4.- Es una vista esquemática de un tercer modelo de seguidor convencional de mayor rendimiento que los anteriores, de dos ejes de giro del panel solar.

Figura 5.- Es una vista esquemática de un cuarto modelo de seguidor convencional, el de eje horizontal con Ia inclinación del eje terrestre dando una vuelta completa al día.

Figura 6.- Es una vista en alzado longitudinal del seguidor solar mecánico objeto de Ia invención.

Figura 7.- Es una vista parcial en alzado lateral de Ia figura 6 no incluyendo el captador. Figura 8.- Es una vista en planta del sistema de giro para el eje secundario e interno que se apoya en el fijo primario a través de trinquetes vinculados a una corona solidaria al eje secundario, acorde con Ia invención.

Figura 9.- Es una vista en planta del accionador de giro del eje secundario mediante un sistema de tres empujadores sincronizados, acorde con Ia invención.

Figura 10.- Es una vista en alzado longitudinal de un seguidor solar mecánico pequeño, según Ia invención y que dispone de un solo panel fotovoltaico.

Figura 11.- Muestra esquemáticamente en cinco posiciones a) a e) diferentes modelos de seguidores solares según Ia invención, correspondientes con distintas posiciones en las que se puede montar el seguidor y su mecanismo.

Descripción de Ia forma de realización preferida

Haciendo referencia a Ia numeración adoptada en las figuras y en especial con relación a las figuras 1 a 5, podemos ver que en Ia actualidad hay varios tipos de seguidores, los cuales intentan siempre mantener los paneles 1, o concentradores de energía procedente del sol, amarrados a los mismos, Io mas perpendicularmente posible a los rayos de sol (como Io muestra Ia parte izquierda de Ia figura 1) que inciden sobre ellos para así evitar tanto Ia reflexión de los rayos hacia el exterior (parte derecha de Ia figura 1), debido a los cristales que los protegen, como para que esté Ia mayor parte de Ia superficie de dichos paneles o concentradores, sometida a Ia mayor cantidad de irradiación solar.

Los modelos de seguidor más usados y las mejoras que se aportan, son los siguientes: El de eje vertical (figura 2)

El más utilizado al inicio de los parques solares. El más sencillo de fabricar, ya que solo posee un poste (2) vertical al terreno con un rodamiento que hace girar a los paneles y colectores en sentido horario en el hemisferio norte del planeta y en sentido antihorario en el hemisferio sur. A dicho poste (2) además del motorreductor que Io hace girar, lleva adosado los paneles solares (1) con un ángulo de inclinación con relación a Ia zona del planeta en Ia que este situado. Por ejemplo en Madrid serian 45° aproximadamente. Esto hace que este sistema sea ideal en las proximidades de los polos terrestres pero inútil en zonas cercanas al ecuador terrestre. El principal problema de este sistema es que al amanecer y atardecer, el sol es demasiado bajo para su ángulo, 0 o , y a medio día el ángulo con respecto al sol es insuficiente ya que el sol esta situado en verano casi vertical al terreno.

El de eje polar (figura 3a y 3b)

Mejor rendimiento que el anterior. Apenas utilizado por ser muy complicado al necesitar un rodamiento que soporte el esfuerzo en diagonal y un motorreductor que soporte el peso de las placas primero al amanecer en un costado del poste y luego al atardecer en el otro costado, teniendo que ser más robusto y consumir mas. Su principal característica es que su eje de giro (3) (ver figura 3a) es paralelo al de Ia tierra por Io que sigue con mejor calidad el seguimiento del sol. El problema principal es Ia inclinación del planeta con respecto a Ia elíptica que traza Ia tierra alrededor del sol, Io que hace que en el verano el sol este en una poción muy alta con respecto al ángulo polar, y en invierno muy baja, con un total de variación entre una estación y otra de 47° aproximadamente, por Io que solo en los solsticios de primavera y otoño, esta verdaderamente orientado al sol y solo por un corto espacio de tiempo. Otra variante es Ia sujeción del eje polar 3 desde dos o más puntos (postes 4) los cuales serán de distinta altura para que Ia línea que los une (eje) sea paralela al eje de giro de Ia tierra.

El de dos ejes (figura 4) El de más rendimiento hasta Ia fecha. Está constituido por un eje vertical (2) como el primer sistema pero además incorpora otro eje horizontal (5) que palia Ia altura del sol a Io largo del día. Se guía mediante un sistema electrónico que orienta cada uno de los ejes mediante dos motores o cilindros hidráulicos hacia Ia perpendicular del sol. El único que en caso de ventisca o vientos fuertes se pone automáticamente en posición plana para que no Ie afecte el viento. Este sistema tenia que haber ¿nacido¿ desde el segundo sistema o eje polar, y haberse paliado los problemas de altura del mismo. Pero por Io complicado de Ia construcción se ha optado por el de eje vertical (2) y luego unirle un eje horizontal (5). El sistema es totalmente antinatural, pero el avance de Ia electrónica y su bajo coste hace que Ia mecánica se simplifique a maquinas sencillas y que los problemas los solucione Ia electrónica con el consiguiente riesgo de avería por mas numero de piezas pequeñas y delicadas ante tormentas e intemperie. Posee

un rodamiento principal que debe de ser Io suficientemente fuerte como para además de soportar el giro de todo el mecanismo por completo con su elevado peso y aguantar las rachas de viento cuando Io haya. Este rodamiento hará giros de ida y vuelta cada día con Ia consiguiente perdida de energía en el proceso de vaivén. Seguidamente se repetirá Io mismo con el siguiente eje pero quitando el peso del elemento de giro anteriormente descrito, pero manteniendo el vaivén diario y Ia consiguiente perdida de energía. Se debe recordar el precio de esta energía sobre todo fotovoltaica, que es casi cuatro veces superior al precio normal, por Io que siendo una energía que cuesta mucho conseguirla y es tan cara, no se debería derrochar en el seguimiento solar si al final el consumo del seguidor se iguala al exceso de rendimiento que origina en los paneles día a día.

El de eje horizontal, mecánico (figura 5) Nace del eje de giro de Ia tierra que se puede confundir con el eje polar el cual une el centro de Ia tierra con Ia estrella polar. En Ia actualidad existen cuatro movimientos principales de Ia tierra con respecto al sol. Dos de ellos casi son insignificantes con respecto a Ia duración del sistema: 25 años aproximadamente. Con una variación de 0,33° en ese tiempo de vida útil. Por ese motivo, esta regulación se hace manual, tanto en Ia instalación como a Io largo del periodo si es necesario. Estos movimientos son motivados por Ia precesión y por Ia nutación. Los otros dos, son más importantes. Uno el de giro terrestre que Io sigue el eje antes mencionado, dando Ia misma vuelta al día que Ia tierra pero en sentido contrario por Io que siempre sigue al sol incluso cuando es de noche ya que el mismo planeta Io tapa al ponerse en medio. Por Io que el sistema siempre gira y no va y viene como los demás sistemas, ahorrando energía y protegiendo las placas o concentradores de Ia suciedad cuando esta cara abajo. Esto conlleva él tener que utilizar escobillas eléctricas o juntas rotativas para sacar Ia energía del equipo fuera, ya que al estar girando de continuo los conductos directos se enredarían al eje. El último movimiento es el de translación alrededor del sol el cual provoca las estaciones anuales y Ia variación del ángulo de rotación con respecto a Ia elíptica que traza Ia

tierra en su movimiento. Este ángulo varía unos 23,23° aproximadamente hacia el hemisferio norte y otros 23,23° aproximadamente hacia el hemisferio sur estando Ia elíptica de traslación a 0°. Este movimiento se palia con un giro alrededor de un eje (6) perpendicular al anterior y de solo Ia suma de los grados de Ia inclinación del eje terrestre, 47° aproximadamente.

Este giro es muy lento, los casquillos de este giro solo darán una vuelta cada año y veinticinco en toda su vida útil por Io que permite que Ia falta de velocidad y dinamismo de dichos casquillos se revierta en más precisión y rigidez para el sistema. Este movimiento de giro será provocado por el del mismo giro del eje terrestre, el cual al dar una vuelta completa al día, solo provocara en el otro sistema de eje un movimiento de menos de 1° al día, reduciéndose considerablemente Ia energía utilizada.

En relación con las figuras 6 y siguientes, donde se muestra el seguidor solar mecánico de Ia invención, podemos ver que dispone del eje hueco principal o tramo tubular (7) que se sitúa fijado al suelo en el punto fijo pivotante (8) y en los dos cilindros (9) dispuestos en "V" invertida, a modo de trípode. En el interior del eje hueco (7) gira el eje secundario (10) a través del rodamiento interior (11) y del sistema de trinquetes accionados por levas o actuadores hidráulicos acoplados en Ia embocadura del eje hueco (7), referenciado en general con el número (12).

La referencia (13) designa el hueco anular formado entre los ejes (7) y (10) para el paso de conductos eléctricos del panel solar (1). El sistema de trinquetes, como se ve en Ia figura 8, incluye las mazas dentadas (14) que engranan con Ia corona interior (15) solidaria del eje secundario (10).

Los movimientos de las mazas (14) son controlados por un reloj de pulsos (no representado) que mueve las mazas (14) a través de levas excéntricas en giro continuo.

En el extremo libre del eje secundario (10) existe otro rodamiento (16) y en su cuerpo exterior queda montada Ia muñequilla articulada formada por los dos cilindros (17a) y (17b) cortados por un plano oblicuo a 11° 43' 30" (con variación por los movimientos de mutación creados por Ia luna).

Los cilindros giran entre sí por el casquillo deslizante (18) intermedio. El cilindro (17a) gira en el rodamiento (16) y el cilindro (17b) Io hace en otro casquillo deslizante (19) exterior. Las mazas (14) pueden mover dos coronas dentadas (15) una cada cilindro (17a) y (17b).

El conjunto de muñequilla recibe movimiento a través de Ia corona y transmisión con un piñón (20), o mediante un pulso hidráulico de movimiento diario de 0,98° antes comentado.

Las referencias (21) y (22) de Ia figura 8 designan levas para el movimiento de las mazas (14), y Ia referencia (23) de Ia figura 6 designa el semi-cardan o unión basculante en el eje secundario (10) con el segundo cilindro (17b) de Ia muñequilla a través del casquillo deslizante (19). La referencia (24) designa los casquillos giratorios de nailon o bronce para giro de los cilindros (17a) y (17b) de Ia muñequilla, con lubricación para optimizar el giro.

Con esta disposición, los captadores de energía (25) del panel solar (1) estarán constantemente perpendiculares a los rayos solares. La referencia (26) de Ia figura 6 designa Ia pieza de amarre a 90° de los captadores solares. El conjunto determina pues un reloj o crono- posicionador totalmente mecánico, el cual al recibir pulsos o momentos de giro con una frecuencia establecida y constante en cuanto a dirección y fuerza, es capaz de realizar una serie de movimientos los cuales hacen que un receptor esté siempre orientado al astro sol desde el planeta tierra, pudiéndose así utilizar tanto como orientador para receptores solares de

energía o como orientador de sistemas de concentración de foco en receptores concentrados fotovoltaicos, de alta temperatura o termodinámicos.

En Ia figura 9 vemos un accionador para el giro del eje secundario (10) mediante tres empujadores (27) sincronizados y vinculados a una corona (28).

La figura 10 muestra a título de ejemplo, Ia mínima expresión de un seguidor solar según Ia invención, con un solo panel fotovoltaico. El elemento captador es de 0,15 Kw.

En Ia figura 11 posición a), el seguidor solar está montado en zona tropical con un panel captador de 5 Kw; Ia posición b) es también un modelo tropical, pero de 2,5 Kw; Ia posición c) muestra un modelo montado en el ecuador, de 5 Kw a 25 Kw; Ia posición d) es también un modelo tropical superior a 25 Kw; y Ia posición e) un modelo solar de 5 Kw.