19© OFICINA ESPAÑOLA DEPATENTES Y MARCAS

ESPAÑA

11© Número de publicación: 1 069 87921© Número de solicitud: U 20090052151© Int. Cl.:

F24J 2/38 (2006.01)

12© SOLICITUD DE MODELO DE UTILIDAD U

22© Fecha de presentación: 17.03.2009

43© Fecha de publicación de la solicitud: 19.05.2009

71© Solicitante/s: Ernesto Garcelán RodríguezDulcinea del Toboso, 613200 Manzanares, Ciudad Real, ESPedro García de Mateos Alambra

72© Inventor/es: Garcelán Rodríguez, Ernesto yGarcía de Mateos Alambra, Pedro

74© Agente: Arizti Acha, Mónica

54© Título: Dispositivo para seguimiento solar.

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Venta de fascículos: Oficina Española de Patentes y Marcas. Pº de la Castellana, 75 – 28071 Madrid

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DESCRIPCIÓN

Dispositivo para seguimiento solar.

Objeto de la invención

La invención, dispositivo para seguimiento solar, se refiere a un dispositivo sensor cuya finalidad estriba en laobtención y seguimiento de la posición solar para aprovechamiento de seguidores solares a uno o dos ejes, presentandola particularidad de contar con una gran precisión y alta fiabilidad, así como con un diseño compacto y bajo coste deproducción. El dispositivo objeto de la presente invención adicionalmente opera como equipo de medida del error deapuntamiento del seguidor, pudiendo registrar los desfases de seguimiento del seguidor en una memoria.

El campo de aplicación de la presente invención se encuadra dentro del sector técnico de la industria dedicada a lafabricación de dispositivos para seguimiento solar.

Antecedentes de la invención

En la actualidad, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que las soluciones conocidas por elsolicitante en lo que respecta a dispositivos para el seguimiento solar y de aplicación a seguidores solares, consisten:

- Por una parte, en túneles de luz, basados en elementos de forma tubular en cuyo fondo se encuentranelementos sensibles a la luz. Dichos túneles deben estar inclinados entre sí y, dependiendo de qué sensorrecibe más luminosidad, se deduce la posición relativa del sol. Un ejemplo se de dicho sistema se describeen la patente número ES2307465T1.

- Otro sistema similar, que igualmente está basado en sombras, consiste en la colocación de cuatro sensores,uno por cada grado de libertad de orientación, separados dos a dos por dos superficies opacas que seextienden perpendicularmente al plano de los sensores y que son perpendiculares entre ellas, de modo quelas diferencias entre las radiaciones recogidas entre dos pares, producen directamente dos señales eléctricasque determinan el sentido en que deben actuar los dos actuadores de orientación.

Por otro lado, todos los seguidores solares de precisión, ya sea por cálculo de efemérides o por sensor óptico, con elpaso del tiempo adquieren deformaciones, fatigas, holguras y descalibraciones, entre otras incidencias, que provocanque el seguidor solar pierda precisión de apuntamiento, siendo esto habitualmente detectado únicamente cuando seproduce una reducción sustancial de su producción.

En el estado de la técnica son conocidos dispositivos para este cometido mediante los cuales y tras su instalaciónen un seguidor operativo durante un periodo concreto de tiempo, se registra el desfase del seguidor con respecto al sol.Sin embargo el factor de precisión de estos dispositivos es de aproximadamente +/- 0,02◦.

Dichos sistemas presentan respectivamente como inconvenientes que precisan del movimiento del sistema paraobtener la información y que no proporciona directamente la orientación de la radiación solar directa.

Explicación de la invención

El dispositivo sensor objeto de la presente invención se configura, esencialmente, a partir de un sensor de ángulode incidencia solar que consta, como elemento básico de sensado, de una matriz de elementos sensibles a la luzdistribuidos en grupo sobre un plano, los cuales están capacitados para registrar de forma electrónica la intensidad yla desviación de la luz, pudiéndose variar la resolución de esta alterando el número de elementos fotosensibles quecontenga.

Una de las particularidades que presenta el dispositivo de la invención viene dada por el hecho de que sobre lacitada matriz se enfoca la luz solar a través de un sistema óptico, obteniéndose de dicha matriz unas señales eléctricasque contienen la información de la situación del sol respecto al sensor, la cual se obtiene en función de los dos ejesortogonales entre sí del sensor y el eje virtual entre el sensor y el sol. Dicha información se procesa en un microcon-trolador y se transmite al exterior para su posterior aprovechamiento por el sistema de actuadores del seguidor solarque se encargarán del desplazamiento tanto del seguidor como de los paneles solares, encargados de capar la luz solar.

La citada matriz de elementos sensibles se encuentra ubicada en el fondo de un contenedor, situando preferible-mente en el lado opuesto del anteriormente citado sistema óptico de enfoque. Dicho contenedor presenta una únicaventana para la entrada de la luz solar.

Así pues, los elementos sensibles a la luz o fotosensibles conforman un grupo, no filas en orientaciones distintas,que cuenta con una única entrada de luz para detectar la desviación de dicha luz tanto en azimutal como en cenital.

Por otra parte, también es importante destacar que, además de la capacidad de detección de la desviación de la luzsolar respecto a sí mismo, el dispositivo sensor objeto de la presente invención detecta la variación de la intensidadlumínica.

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Es importante destacar también que en el caso de que el sensor tuviera que ser montado totalmente perpendicularal plano de los paneles solares, como es requisito en la energía fotovoltaica de concentración, la invención contemplala incorporación del dispositivo sobre un soporte flotante ajustable en dos ejes para su calibración. Esto es debidoa que como el sensor mide la desviación de la luz respecto a sí mismo, puede ocurrir que los paneles solares noestén en el mismo plano que el sensor, de manera que mediante el soporte ajustable es posible calibrar el sensorrespecto a los paneles y así hacerlos coincidir en el mismo plano. El ángulo preferente de visión y funcionamiento esde +/- 4◦.

Adicionalmente, el citado contenedor está provisto de un sistema de ventilación para evitar sobrecalentamientos,y, en función de las necesidades climáticas debidas a la ubicación que pueda tener la instalación solar, se le puedeincorporar, opcionalmente, una resistencia calefactora para evitar condensaciones en su interior. Asimismo, para esteúltimo cometido, se contempla la posibilidad de que el contenedor esté sellado con atmósfera de nitrógeno, evitandocon ello tanto la necesidad de incorporar el sistema de ventilación como la resistencia calefactora.

Asimismo, el factor de precisión del dispositivo objeto de la presente invención es inferior a 0,003◦, lo que permiteun mayor control de las desviaciones del seguidor respecto del sol. Para controla la precisión de apuntamiento deun seguidor el dispositivo instalado en un seguidor registra los desfases de seguimiento del seguidor respecto dela posición del sol, y almacena los mismos en una memoria situada en el propio dispositivo. Dicha informaciónes posteriormente descargada y analizada en una computadora con el fin de corregir la desviación antes de que semanifieste en una pérdida de producción.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de lascaracterísticas de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, unjuego de figuras, en las que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura número 1.- Muestra una vista en perspectiva de un ejemplo de realización del dispositivo sensor paraseguimiento solar objeto de la invención, en la que se aprecian su configuración externa y el soporte sobre el que seincorpora.

La figura número 2.- Muestra otra vista en perspectiva del ejemplo de realización del dispositivo mostrado en lafigura 1, en la que se aprecia su configuración interior.

La figura número 3.- Muestra una vista en perspectiva del dispositivo en la que se han representado los ejesortogonales del sensor y el eje virtual entre el dispositivo y el sol.

La figura número 4.- Muestra, en un diagrama de bloques en el que se aprecian los elementos internos que com-prende el dispositivo sensor.

Realización preferente de la invención

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas unejemplo de realización preferente de la invención, la cual comprende las partes y elementos que se indican y describenen detalle a continuación.

Así, tal como se aprecia en dichas figuras, el dispositivo sensor (1) de ángulo de incidencia solar en cuestióncomprende, esencialmente, una matriz (2) de elementos sensibles a la luz, los cuales se hallan dispuestos distribuidosen grupo sobre un plano (3) en el fondo de un contenedor (4). Dichos elementos sensibles a la luz están capacitadospara registrar, de forma electrónica, la intensidad y la desviación de la luz, pudiéndose variar la resolución de esta,alterando el número de elementos sensibles.

Sobre la citada matriz (2), y en el lado opuesto del contenedor (4), se dispone un sistema óptico de enfoque (5) quecuenta con una única ventana (6) para la entrada de la luz solar, y a través del cual se enfoca la luz sobre la matriz (2),obteniéndose unas señales eléctricas que contienen la información de la situación del sol respecto al sensor en los dosejes ortogonales entre sí (a) y (b) del sensor y el eje virtual (c) entre el sensor y el sol (S). Dicha información se procesaen un microcontrolador (7) y se transmite a través del conector (8) al exterior para su posterior aprovechamiento porel sistema de actuadores del seguidor.

Asimismo, y para poder hacer coincidir el sensor y los paneles en el mismo plano, la invención contempla laincorporación del contenedor (4) sobre un soporte flotante (9) ajustable en dos ejes, mediante fijaciones (10), para sucalibración.

Adicionalmente, el contenedor (4) incorpora un sistema de ventilación (11), para evitar sobrecalentamientos, quepuede consistir, por ejemplo, en unas ranuras laterales, y/o una resistencia (12) calefactora para evitar condensacionesen el interior del contenedor (4). Opcionalmente, dicho contenedor (4) está sellado en una atmósfera de nitrógeno,evitando así la incorporación del sistema de ventilación y de la resistencia.

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Atendiendo a la figura 4, en la que mediante un diagrama de bloques se han representado los principales elementosque incorpora el dispositivo sensor (1), se puede apreciar la incidencia de los rayos del sol (S) sobre la ventana (6)del sistema óptico de enfoque (5). Dicho sistema enfoca la luz sobre la matriz (2) cuyos elementos sensibles envíanla señal eléctrica con la información obtenida sin procesar al microcontrolador (7) al que se encuentran conectados,el cual procesa dicha información y, a través del conector (8) la puede enviar ya procesada hacia los actuadores delseguidor solar.

El dispositivo sensor dispone de un factor de precisión menor a +/- 0,003◦, y preferentemente menor a +/- 0,002◦,para medir la desviación en el seguimiento del sol por parte del seguidor o lo que es lo mismo para medir la precisiónde apuntamiento del seguidor.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no seconsidera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcancey las ventajas que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su esencialidad, podrá ser llevada a la prácticaen otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo, y a las cuales alcanzaráigualmente la protección que se recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

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REIVINDICACIONES

1. Dispositivo sensor para seguimiento solar, destinado, a la obtención y seguimiento de la posición solar, mediantela detección de su ángulo de incidencia, para utilización en seguidores solares a uno o dos ejes, del tipo que comprendesensores cuya información se procesa en un microcontrolador (7) y se transmite al exterior para su posterior aprove-chamiento por el sistema de actuadores del seguidor solar con paneles solares, caracterizado porque comprende unamatriz (2) de elementos sensibles a la luz para registrar de forma electrónica tanto la intensidad como la desviaciónde la luz, y que se disponen distribuidos en grupo sobre un plano (3) en el fondo de un contenedor (4), estando dichocontenedor provisto, en el extremo opuesto a la matriz (2) y sobre ella, de un sistema óptico de enfoque (5) dotado deuna única ventana (6) para la entrada de la luz solar y a través del cual se enfoca la luz sobre la matriz (2), obtenién-dose así unas señales eléctricas que contienen la información de la situación del sol respecto al sensor en los dos ejesortogonales entre sí (a) y (b) del sensor y el eje virtual (c) entre el sensor y el sol.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque presenta un soporte flotante (9) ajustable en dosejes, al que se fija el contenedor (4) mediante fijaciones (10) que permiten su calibración para hacer coincidir eldispositivo sensor y los paneles solares del seguidor en el mismo plano.

3. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el contenedor (4) incorpora un sistemade ventilación (11), para evitar sobrecalentamientos.

4. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor (4) incorpora una resistencia (12)calefactora para evitar condensaciones en el interior del contenedor (4).

5. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque el contenedor (4) está sellado en una atmósfera denitrógeno.

6. Dispositivo, según la reivindicación 1, caracterizado porque dispone de medios para controlar la desviación enel apuntamiento del seguidor respecto del sol.

7. Dispositivo, según reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios tienen un factor de precisión menora +/- 0,003◦.

8. Dispositivo, según reivindicación 6, caracterizado porque dichos medios tienen un factor de precisión menora +/- 0,002◦.

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