ES2372688A1 - Seguidor solar para tejados de edificios. - Google Patents

Abstract

Se describe un seguidor solar especialmente diseñado para su instalación en un tejado de un edificio habitacional o industrial cualquiera, capacitado para posicionarse con la inclinación más apropiada en función de la posición solar de cada instante. El seguidor está implementado por un conjunto de bastidor que incluye una porción de bastidor principal constituido por una estructura tubular reticulada, y una porción de bastidor extensible, de dimensiones ajustables, constituido a cada lado del bastidor principal por una multiplicidad de elementos transversales solidarios con un larguero longitudinal externo, estando estos elementos transversales del bastidor extensible acoplados telescópicamente con los travesaños del bastidor principal, para su desplazamiento a lo largo de éstos. El conjunto del bastidor está soportado por pilares, y existe un dispositivo accionador, lineal o circular, que actúa sobre el bastidor principal para el posicionamiento instantáneo del conjunto de bastidor y de los módulos o paneles que incorpora.

Description

Seguidor solar para tejados de edificios.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un seguidor solar para tejados de edificios, que aporta esenciales características de novedad y notables ventajas con respecto a los medios conocidos y utilizados para los mismos fines en el estado actual de la técnica. Más en particular, la invención propone el desarrollo de un seguidor solar susceptible de ser instalado en una tejado de una edificación cualquiera, habitacional o industrial, individual o colectiva, dotado de medios de anclaje y fijación al caballete del tejado o algún punto de éste que ofrezca garantías de firmeza y resistencia suficientes para la exigencias de la instalación. El seguidor está estructurado en base a un bastidor susceptible de giro en torno a un eje horizontal para un correcto seguimiento de la trayectoria solar desde el alba hasta el ocaso, y un aprovechamiento óptimo consiguiente de la radiación incidente sobre una pluralidad de módulos o paneles captadores incorporados en dicho bastidor, siendo una parte de la estructura del bastidor ajustable lateralmente en concordancia con las características dimensionales de los módulos o paneles.

El campo de aplicación de la invención se encuentra comprendido, obviamente, del sector industrial de la energías alternativas, en especial al sector dedicado a la fabricación e instalación de aparatos y dispositivos para la captación y el aprovechamiento de la energía solar.

Antecedentes y Sumario de la invención

Es conocido por todos en general el incesante auge que las instalaciones y dispositivos para la transformación de las energías renovables en otras formas de energía, han experimentado a lo largo de las últimas décadas. Los problemas medioambientales derivados de las emisiones contaminantes y del calentamiento global, junto con el paulatino y progresivo agotamiento de los recursos naturales y el encarecimiento experimentado por el petróleo, han hecho que la atención de las investigaciones actuales se hayan centrado en torno a otros tipos de energías, consideradas más limpias y en ningún contaminantes. Éste es principalmente el caso de las energías solar y eólica, y en un segundo plano las energías asociadas a los movimientos maremotrices, las derivadas de la biomasa y otras de menor consideración.

En particular, centrando la atención sobre las instalaciones de energía solar, en un país como España en el que a través de su geografía se recibe la luz solar durante un elevado número de horas a lo largo de todo el año, ha sido necesario destinar amplias extensiones de terreno para la instalación de captadores solares, mediante los que se transforma la energía solar en energía eléctrica que, o bien es consumida en el lugar donde se genera, o bien, tras un acondicionamiento adecuado, es inyectada en la red eléctrica para su consumo en algún lugar remoto. También, en otros casos, la radiación solar es aprovechada desde un punto de vista térmico, de manera que calentando un fluido caloportador y haciéndolo pasar a continuación a través de uno o más intercambiadores, el calor es cedido a una masa de agua circulante por un conducto secundario, provocando su calentamiento de modo que pueda ser aprovechada como agua caliente a nivel doméstico o industrial, evitándose así la necesidad de tener que consumir otro tipo de energía para esta misma función, y ahorrando con ello una cantidad importante de energía a lo largo del año.

Según se ha mencionado anteriormente, las instalaciones de captación solar actuales se montan normalmente sobre extensiones de terreno rústico, el cual queda lógicamente inhabilitado para cualquier otra función. Aunque la finalidad justifique el hecho de que esas extensiones de terreno sean destinadas a la instalación de generadores solares, no es menos cierto que existen otros muchos espacios que podrían ser utilizados con los mismos fines, ahorrando en la medida de lo posible la necesidad de utilizar terrenos que son utilizables por otros sectores productivos. Éste es el caso de los tejados de los edificios, cuya única función consiste normalmente en servir de cerramiento al edificio que cubre, y que sin embargo proporciona un espacio superficial que podría ser perfectamente aprovechado para fines adicionales.

De la exposición anterior se desprende que sería deseable poder disponer de un tipo de seguidor solar que estuviera especialmente diseñado para poder ser instalado en los tejados de los edificios, sin ocupar por tanto otras superficies aprovechables para otras aplicaciones. Con ello, la energía solar incidente podría ser perfectamente aprovechada para su transformación en energía eléctrica o térmica, utilizable en el propio edificio o en cualquier otro punto remoto. En este sentido, se conocen ya en el estado actual de la técnica generadores fotovoltaicos diseñados específicamente para ser instalados en los tejados de las naves industriales, para la generación de una determinada cantidad de energía eléctrica que aprovechada in situ permita suplir algunas necesidades internas. Sin embargo, estos generadores fotovoltaicos consisten simplemente en paneles apoyados y fijados a la superficie del tejado, de posicionamiento estático, y por lo tanto con una cierta inclinación fija (la del tejado y estructura soporte) respecto a la trayectoria seguida por el sol, lo que implica un aprovechamiento muy poco uniforme de la energía de la radiación solar, ya que, como se sabe, la respuesta de los paneles captadores es una función del ángulo de incidencia de la radiación sobre su superficie. La posición estática de los paneles hace que la capacidad productiva sea muy inferior a lo generado utilizando técnicas de seguimiento, con lo que ello encarece la instalación.

Teniendo en cuenta lo anterior, la presente invención se ha propuesto como objetivo principal el desarrollo de un seguidor solar especialmente indicado para su instalación en los tejados de los edificios, mediante el que se puedan solventar los inconvenientes de la tecnología actual. Este objetivo ha sido plenamente logrado mediante el seguidor solar que va a ser objeto de descripción en lo que sigue, cuyas características principales están recogidas en la porción caracterizadora de la reivindicación 1 anexa.

En esencia, el seguidor solar para tejados propuesto por la invención, ha sido diseñado de manera que puede ser instalado en cualquier tejado, tanto de naves industriales como de edificaciones residenciales, y además constituye una solución especialmente idónea para construcciones aisladas, casas de campo, etc., en las que las fuentes de energía convencionales están alejadas. El seguidor de la invención permite un aprovechamiento energético sustancialmente mejorado con respecto a las instalaciones de captación solar actualmente utilizados en combinación con tejados de edificaciones, debido a que los paneles captadores del seguidor de la invención tienen un primer extremo montado en una estructura de un bastidor principal y sujeto al mismo, y están extendidos de modo que por el extremo opuesto están sujetos a una porción de bastidor ajustable, vinculado al principal y por tanto orientable junto con este último para un seguimiento de la posición solar instantánea en cada punto de su trayectoria, merced al giro de dicho bastidor principal con respecto a un eje horizontal con la inclinación y orientación apropiada. Todo el conjunto está soportado por pilares verticales de dimensiones adecuadas que por la parte inferior se anclan firmemente al suelo (el caballete del tejado u otro punto suficientemente resistente del mismo), y por la parte superior están articulados al mencionado bastidor principal, existiendo además un dispositivo accionador articulado por un extremo a uno de los pilares y por el extremo opuesto a una pieza u orejeta soldarla con el bastidor principal, de modo que la actuación de dicho dispositivo accionador, regulada mediante un sistema de control convencional externo, impulsa el basculamiento del conjunto de bastidor en uno u otro sentido por pivotamiento en torno al eje de giro horizontal, de manera que orienta de forma óptima la inclinación del bastidor en función de la posición solar.

Como se comprenderá, un seguidor como el descrito brevemente en lo que antecede, permite aportar soluciones eficaces a los problemas de la técnica actual, al proporcionar un rendimiento muy superior al de las instalaciones convencionales, siendo fácil, rápido y cómodo de instalar, requiriendo unas bajas necesidades de mantenimiento, y con unos costes de fabricación mejorados en comparación con las instalaciones convencionales.

Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada que sigue de un ejemplo de realización preferida de la misma, dado únicamente a título ilustrativo y no limitativo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es una vista esquemática, en planta superior, de un seguidor solar orientable de la invención posicionado en el tejado de una edificación;

La Figura 2 muestra una vista esquemática, en alzado lateral, del mismo seguidor solar de la Figura 1, en una posición de seguimiento inclinada hacia un lateral;

La Figura 3 ilustra esquemáticamente una vista en perspectiva, desde arriba, de un conjunto de seguidor de la invención en condiciones operativas, y

La Figura 4 es una vista esquemática, en alzado extremo, de una realización alternativa del seguidor solar construido de acuerdo con la presente invención.

Descripción de una forma de realización preferida

Tal y como se ha mencionado en lo que antecede, la descripción detallada de la forma de realización preferida del seguidor solar para tejados de edificios de la presente invención, va a ser llevada a cabo en lo que sigue con la ayuda de los dibujos anexos, a través de los cuales se utilizan las mismas referencias numéricas para designar las partes iguales o semejantes. Así, atendiendo en primer lugar a la representación de la Figura 1, se puede apreciar una vista en planta superior de la estructura de seguidor que integra los diversos medios que lo componen, en un ejemplo práctico de instalación en el tejado de una vivienda. El seguidor está implementado en base a un conjunto de bastidor compuesto por una porción de bastidor principal, a través del cual se realiza el posicionamiento del conjunto, y una porción de bastidor secundario o extensible, vinculado a la porción de bastidor principal con posibilidad de extensión por cada lado de este último. Los módulos o paneles captadores están dispuestos sobre la porción de bastidor principal, al que se sujetan por uno de sus extremos, y se extienden con su dimensión mayor según la dirección en anchura del conjunto de bastidor, siendo sujetados por el extremo opuesto mediante la porción de bastidor extensible.

En la Figura 1, la representación muestra una vista en la que aparece representado el tejado de una vivienda unifamiliar o aislada, pero sin que este hecho deba ser interpretado como limitativo puesto que, evidentemente, la explicación es igualmente válida para cualquier tipo de vivienda o edificio. La vivienda se ha señalado en general con la referencia numérica 1, y muestra el tejado a dos aguas de una vivienda tipo. Además, muestra el tejado de estructura reticulaza formada por las traviesas y los largueros 2 con un fondo 3 de techo o cobertura superior del habitáculo de la vivienda, y siendo además visibles los postes 8.

Sobre el tejado, anclado al caballete del mismo en posiciones predeterminadas, se encuentra situado el seguidor solar de la invención. Este último ha sido implementado mediante un conjunto de bastidor integrado por dos porciones de bastidor diferenciadas, de las que una primera porción, constitutiva de un bastidor principal, incluye una retícula de largueros y travesaños solidarizados entre sí, constituidos por perfiles resistentes, en la que un larguero principal, que ocupa posición longitudinalmente centrada, aparece señalado con la referencia numérica 5, y dos travesaños situados en posición extrema han sido señalados con la referencia numérica 7. A cada lado del larguero 5 longitudinal centrado, se extiende una porción de bastidor extensible, constituida por un larguero 6 longitudinal externo, al que se encuentran solidarizados elementos transversales 4, asimismo constituidos por perfiles resistentes, de los que cada uno de dichos perfiles constitutivos de los elementos 4 transversales está configurado y dimensionado para acoplarse con un travesaño 7 respectivo, por introducción en el perfil de este último con posibilidad de desplazamiento telescópico a lo largo del mismo. De ese modo, el larguero 6 longitudinal externo de cada porción de bastidor extensible puede ser acercado o alejado del bastidor principal, para adaptarse al tamaño de los módulos o captadores posicionados sobre el bastidor principal, con su dimensión mayor extendida según la dirección en anchura del conjunto. El anclaje definitivo entre los travesaños 7 de la porción de bastidor principal y los elementos 4 transversales de la porción de bastidor extensible, se realiza con la ayuda de fijadores convencionales, no representados en la Figura.

A los efectos de fijación de los módulos o paneles (no visibles en la Figura), un primer extremo de los mismos está sujeto al larguero 5 longitudinal central del bastidor principal, a cuyo efecto este último se ha dotado de un perfil longitudinal emergente y proyectado hacia fuera por ambos lados (no visible en la Figura), mientras que por el extremo opuesto, los módulos o paneles son sujetados por el larguero 6 externo de posición ajustable a cada lado, a cuyo efecto cada larguero 6 externo se ha dotado de un elemento de retención perfilado en "L" invertida (no visible en la Figura), extendido a lo largo del mismo y con la abertura hacia el interior, en combinación con una formación en "T" que emerge desde el larguero (5) longitudinal central del bastidor principal y que se extiende en la dirección longitudinal. De ese modo, en combinación de ambos se proporcionan medios de sujeción firme y segura de los módulos o paneles del seguidor, perfectamente ajustados a las dimensiones de estos últimos.

Haciendo ahora referencia a la Figura 2 de los dibujos, se aprecia una ilustración de un seguidor solar construido de acuerdo con la invención, instalado en este caso en un tejado 16 de una vivienda, por ejemplo la vivienda 1 de la Figura 1. Según aparece representado, el seguidor solar de la invención incluye, además de las estructuras correspondientes a los bastidores, diversos elementos de posicionamiento operativo, tales como pilares 9 verticales que por su extremo inferior disponen de una placa 10 compacta de anclaje en el caballete 11 del tejado 16, o en cualquier punto de éste habilitado al efecto, mientras que por el extremo superior están articulados a una pieza 12 pivotante que es solidaria con el larguero 5 longitudinal central de la porción de bastidor principal del seguidor, y cuyo giro se realiza en torno a un eje 18 horizontal. Un accionador apropiado para la transmisión del movimiento al bastidor (actuador lineal o de giro), por ejemplo un cilindro 13 de cualquier tipo (eléctrico, neumático, hidráulico, etcétera), articulado en un punto 14 intermedio con los pilares 9, tiene el extremo de su vástago 15 extensible unido pivotablemente con una orejeta 17 solidaria con dicho bastidor principal, y situada a una cierta distancia de separación de la pieza 12 de pivotamiento. De ese modo, la mayor o menor extensión del vástago 15 actúa sobre a través de dicha orejeta 17 y provoca que la pieza 12 de soporte del conjunto de la estructura, pivote respecto al eje 18 horizontal, cambiando de posición respecto a los pilares 9 verticales, y determinando con ello el cambio posicional del conjunto de bastidores y paneles captadores respecto a la horizontal, a efectos de garantizar la mejor perpendicularidad posible de los paneles captadores, que en esta Figura aparecen señalados mediante la referencia numérica 19, respecto a la radiación solar incidente, en función de la posición del sol a través de su recorrido. Como se ha dicho, el posicionamiento del conjunto está controlado por medio de un sistema convencional apropiado (no representado), y que no va a ser descrito por no formar parte de la presente invención.

El mismo funcionamiento expuesto anteriormente de forma no restrictiva mediante un actuador lineal puede ser conseguido mediante otras tecnologías de actuación que permitan el mismo cometido, como es el caso de accionamiento mediante un dispositivo de corona-piñón, representado en la Figura 4, y mediante el cual el giro del piñón (21) se transmite a la corona (22) fijada solidariamente al bastidor provocando el giro del mismo.

Tal y como se ha mencionado anteriormente, el bloqueo entre los travesaños 7 de la porción de bastidor principal y los elementos 4 transversales de la porción de bastidor extensible, se realiza con la ayuda de fijadores. Estos fijadores pueden ser apreciados en la representación de la Figura 2, habiendo sido señalados con la referencia numérica 20.

Como se comprenderá, un seguidor solar para tejados de edificios y viviendas como el descrito en lo que antecede, garantiza un rendimiento optimizado frente a los generadores fotovoltaicos conocidos, a la vez que resulta fácil y cómodo de instalar. Un ejemplo aplicativo más ilustrativo, aparece representado en la Figura 3, en la que se muestra el conjunto de seguidor solar de la invención en su condición operativa, instalado en el caballete de un tejado 16 de una vivienda 1, soportado por pilares 9 verticales, y con el bastidor de soporte del conjunto en una posición aproximadamente horizontal, representativa de la capacidad de orientación instantánea del conjunto con relación a la trayectoria solar.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de la presente descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas que de la misma se derivan, así como llevar a cabo la realización práctica de su objeto.

No obstante lo anterior, y puesto que la descripción realizada corresponde únicamente con un ejemplo de realización preferida, se comprenderá que dentro de su esencialidad podrán introducirse múltiples modificaciones y variaciones de detalle, asimismo comprendidas dentro del alcance de la invención, y que en particular podrán afectar a características tales como la forma, el tamaño o los materiales de fabricación, o cualesquiera otras que no alteren la invención según ha sido descrita y según se define en las reivindicaciones que siguen.

Claims (7)

1. Seguidor solar para tejados de edificios, en particular un seguidor solar que incluye una multiplicidad de módulos o paneles (19) captadores para la transformación de la energía de la radiación solar incidente en energía térmica o eléctrica aprovechable en el lugar de producción o en otro lugar remoto, cuyo seguidor presenta una capacidad de orientación respecto a un eje horizontal, en su caso con la inclinación adecuada, acorde con la posición instantánea seguida por el sol a lo largo de su recorrido, caracterizado porque comprende un conjunto de bastidor en el que se distingue:

un conjunto de bastidor, constituido por una primera porción de bastidor fijo o bastidor principal, y una segunda porción de bastidor extensible, dispuestos de modo que a través del bastidor principal se realiza el posicionamiento del conjunto de bastidor;

pilares (9) de posicionamiento vertical, dotados en el extremo inferior de una placa (10) de anclaje al caballete (11) de un tejado o a otro punto suficientemente resistente del mismo, y articulados por el extremo superior, por medio de un eje (18) horizontal, a una pieza (12) pivotante solidaria con el bastidor (1) principal, y

un medio de cambio posicional de la estructura del conjunto y de los módulos o paneles (19) captadores que incorpora, constituido preferentemente por un accionador lineal o circular, que actúa sobre orejeta (17) solidaria con la porción de bastidor principal y situada en una posición separada de la mencionada pieza (12) de pivotamiento.

2. Seguidor solar según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera porción de bastidor o bastidor principal está constituida por una estructura reticulada obtenida mediante perfiles resistentes, compuestos por largueros longitudinales (5) y travesaños (7), solidarizados entre sí;

y porque la segunda porción bastidor o bastidor secundario o extensible, está constituida, a cada lado del bastidor principal, por una multiplicidad de elementos transversales (4) solidarios con un larguero (6) longitudinal externo, de los que dichos elementos (4) transversales están insertados, con posibilidad de deslizamiento telescópico, en los respectivos travesaños (7) de la porción de bastidor principal.

3. Seguidor solar según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque en una forma de realización, el dispositivo accionador para el posicionamiento regulado del conjunto del bastidor consiste en un accionador lineal constituido por un cilindro (13) articulado en un punto (14) intermedio a los pilares (9) verticales, cuyo vástago (15) extensible es el elemento actuador articulado a la orejeta (17) solidaria con el bastidor (1) principal, de modo que la mayor o menor extensión de este último, determina la posición más o menos inclinada, en un sentido u otro, del conjunto del bastidor.

4. Seguidor solar según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque un larguero (5) longitudinal central del de la porción de bastidor principal, está configurado de manera que incluye un elemento longitudinal solidario, que realiza una sujeción sobre un primer extremo de los módulos o paneles (19) situados sobre dicho bastidor principal a ambos lados del mencionado larguero (5) longitudinal central, mientras que el larguero (6) longitudinal externo de cada lado de la porción de bastidor extensible incluye un elemento longitudinal en forma de "L" invertida, capacitado para retener el extremo opuesto de los módulos o paneles (19) de ese mismo lado.

5. Seguidor solar según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque en una forma de realización, el dispositivo accionador para el posicionamiento regulado del conjunto del bastidor comprende un dispositivo de corona-piñón cuya acción provoca el giro del bastidor.

6. Seguidor solar según reivindicación 5, caracterizado porque el piñón (21) está fijado a un pilar (23)de sustentación y la corona (22) está asociada al piñón y al bastidor.

7. Seguidor solar según la reivindicación 1, caracterizado porque los perfiles son metálicos.