能够安装在农用土地上的用于生产太阳能的设备的制作方法

1.本发明涉及一种由结合到地面(优选地为农用地面)的支撑结构形成的用于生产太阳能的设备，支撑结构适于支撑适于接收太阳光的装置(例如光伏面板)的移动系统。特别地，本发明的移动系统允许在这样的装置的至少一个轴线上并且优选地围绕两个基本上相互垂直的轴线x和y移动，以便允许它们使光伏面板或适合于捕获太阳能的其他装置朝向太阳保持正确取向。


背景技术：

2.支撑结构允许其上矗立设备的地面用于农用目的，即，用于耕作蔬菜或用于放牧动物。
3.用于在两个轴线上移动太阳能面板的系统是已知的，行业中其被称为“太阳能跟踪器”。
4.跟踪器的主要目的是使容纳在其上的装置的效率最大化。在光伏领域中，安装在跟踪器上的模块通常呈几何图形地布置在单个面板上，从而避免对每个单个模块使用跟踪器。与太阳光线的垂直对准越大，转换效率越高并且相同表面积的产生的能量越多，相同输出所需的太阳能面板的表面积越小，设备成本越低。
5.最复杂的跟踪器具有两个自由度，以此其旨在实时地将光伏面板的正交线与太阳光线完全对准。最便宜的(但不是唯一的)实现其的方式是将一个跟踪器安装在另一个上。利用这些跟踪器，可以实现高达35％-45％的电力生产上的增加，但是具有较大的构造复杂度。
6.这种类型的太阳能跟踪器在专利申请wo2017103953中示出，该专利申请描述了由支撑柱形成的支承结构，支撑柱由系杆的网络保持在位，支撑柱和系杆都通过销固定在地面中。太阳能跟踪器包括主水平支承轮廓，其能够围绕其自己的轴线旋转，多个辅助轮廓被连接到该主水平支承轮廓，垂直于主轮廓固定并且可以围绕其自己的轴线旋转。太阳能面板固定在这些辅助轮廓上。主跟踪器轮廓的端部被支撑并固定在这些支撑轮廓上。连接不同面板并承载由它们生成的电流的电缆也可以定位于主轮廓内。
7.专利wo2013076573描述了还支撑风模块的这种类型的支撑桩固(piling)结构。该结构以二维“方格”方式制成，并且可以安装在农用地面上，因为其是升高的并且支撑柱之间的距离使得允许甚至大型农用车辆通过。
8.申请人已经观察到，位于农用地面上的这种设备的重要方面是管理太阳能接收器的支撑结构下方的空间和配置允许其移动的机构。实际上，最小化由这样的机构占据的尺寸和面积以最大化该空间是重要的，例如，以允许大型农用车辆通过并且同时确保结构和机构是坚固的，即使当希望安置笨重且高的接收器时。


技术实现要素：

9.本发明的一个方面涉及具有所附权利要求1的特征的太阳能生产设备。
10.本发明的其它特征包含在从属权利要求中。
附图说明
11.通过参照示意性附图，本发明的特性和优点将从经由非限制性示例提供的本发明的实施例的描述中变得更加明显，附图中：
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图1示出了根据本发明的设备的透视图；
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图2示出了图1的设备的一行柱的透视图；
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图3示出了图2的行的一部分；
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图4示出了用于光伏面板的支撑框架的细节；
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图5a和图5b分别示出了在设备的柱处的两个主管状件之间的接合区域的放大的细节；
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图6a和图6b示出了“回转驱动器”类型的致动系统和属于两个相邻的辅助管状件的组的两个“回转驱动器”的接合；
18.图7示出了“转子-定子”类型的移动系统。
具体实施方式
19.参照引用的附图，根据本发明的太阳能生产设备允许在适于接收太阳光的装置的基本上彼此垂直的第一轴线x和第二轴线y上的移动，以允许其保持朝向太阳的正确取向。例如，这样的装置是光伏面板或能够捕获太阳能的其他装置。
20.该设备基本上包括由支撑柱2形成的支撑结构，支撑柱2优选地由系杆或钢棒3的网络保持在位；支撑柱和系杆都通过合适的销(例如，铰链销)固定到地面。上述柱被按行组织，设备中可存在从一个行fi到许多相互平行的行f1
…
fn，使得设备本身呈二维结构的形式，例如呈“方格”方式。该结构可以有利地以任何取向安装在农用地面上，因为它是升高的并且支撑柱之间的距离使得允许甚至大型农用车辆通过。
21.该支撑结构可替代地通过混凝土柱中的地桩制成，混凝土柱将具有被迫使进入地面的部分和以及能够为结构提供距离地面足够高度的地上部分。所述地桩可以通过系杆或钢棒连接或者可以不通过系杆或钢棒连接。
22.围绕第一轴线x旋转的轮廓、格子或主管状件4被定位在所述支撑结构上，并且特别是在柱的每一行fi上，优选地在它们的顶部上。这样的管状件可以通过在同一行的中间的柱处或附近，将多个长条接合在一起来制造。
23.多个辅助轮廓或管状件5被约束在每个主管状件4上，这些辅助轮廓或管状件5借助于专用轴承c围绕他们的轴线y旋转，并且相对于彼此平行地且相对于主轮廓的轴线x基本上正交地布置。
24.在图示光伏面板p的特定情况下，接收器装置固定在这些辅助轮廓上，由于这些主要管状件和辅助管状件的旋转，接收器装置围绕这些轴线x和y旋转，从而其自身取向。特别地，一个或多个面板p固定在每个辅助管状件上，所述面板p被布置成使得保持辅助管状件的重量相对于支撑它的主要管状件平衡。例如，如果固定到辅助管状件的面板是多个，则它们在相对于主要管状件(其表示中心轴线)的每侧上以相等的数量和/或尺寸布置，(如在所示的情况下)每侧提供三个面板。
25.该设备包括围绕主管状件4的轴线x的第一旋转控制机构和围绕辅助管状件5的轴线y的第二旋转控制机构。
26.这样的第一机构包括支撑和旋转支撑件6，其布置在所述行的每个柱上，上述系杆3也可以固定到该支撑和旋转支撑件6，并且该支撑和旋转支撑件6具有接收这样的主管状件4并且允许其围绕这样的轴线x旋转的壳体。
27.在替代实施例中，系杆可以被省略，并且主管状件4被定位在其顶部布置有支撑和移动支撑件的一行柱上。
28.这样的支撑件6包括被约束到柱的下部部分，其优选地具有彼此正交的四个翼部61，每个翼部61适于约束前述系杆中的一个。上部部分包括这样的壳体，该壳体由搁置在支撑件的水平板63上的至少一个鞍部(优选地一对鞍部62)制成。这样的鞍部具有适于容纳主要管状件的基本上圆形的内部轮廓，其至少在这样的区域中具有圆形轮廓，并且优选地沿着这样的轮廓设置有允许管状件旋转的多个轴承64。
29.优选地，根据本发明，两条相邻主管状件41之间的约束发生在该对鞍部处或附近，例如通过直接接合布置在管状部自身的端部处的法兰或通过借助于连接管状件或轮廓42使两个相邻管状件41通过相对的法兰接合。
30.主要管状件的第一旋转控制机构还包括在所述行fn的至少一个柱上的支架71，所述支架71压接在主要管状件上并与其集成。
31.这样的支架优选地布置在两个相邻鞍部之间并且被约束到线性致动器72，线性致动器72布置在前述支架和支撑柱2之间。这样，通过移动线性致动器，利用支撑柱作为固定销，产生管状件4的旋转移动。第一电动马达73有利地用于致动器的移动。通过致动这种马达，一行中的所有条主要管状件4被设置为旋转，因为它们借助于前述的法兰彼此约束。
32.对于每个辅助管状件5，在主管状件4下方并且平行于所述辅助管状件，第二移动机构包括与其集成制成的框架，框架包括至少两个杆或倾斜轮廓51和至少一个棒52。
33.第二机构还包括传动杆或轮廓53，该传动杆或轮廓53一体地连接多个棒，从而确定辅助管状件的组(以及因此接收器装置p)的形成，其中这种杆的基本上水平的移动决定了属于相同组的辅助管状件5和框架的相同移动。为此目的，传动杆和旋转棒之间的连接通过套筒54形成，套筒54设有设计成允许棒相对于杆的线性运动而旋转的轴承。
34.辅助管状件的这种支撑构造，即存在布置在面板下方的框架、棒和传动杆，确定了光结构的形成，从而在风的载荷下具有更好的行为，并且抵抗辅助管状件在面板的重量的载荷下的变形。
35.在第一实施例中，第二移动机构包括(对于每组辅助管状件)“回转驱动器”类型的旋转致动器8或等同物，其定位成代替轴承c中的至少一个或与之集成，该轴承c中的至少一个允许辅助管状件相对于所述致动器所固定到的主要管状件旋转。然后通过法兰或其它系统将辅助管状件连接到该致动器。通过利用通过套筒和棒连接到辅助管状件的组的格子的传动杆53，由该致动器施加在一个辅助管状件上的旋转被分配到相同组中的所有其它辅助管状件。为了减少系统的马达数量，可以通过传动棒81连接相邻两组辅助管状件的两个致动器。
36.替代地，这样的第二移动机构(对于每组辅助管状件)包括以“转子-定子”类型的致动器替换至少一个套筒54或与其集成，该“转子-定子”类型的致动器由定子91和转子92
构成，辅助管状件将被固定到该转子92。与前面的实施例类似，借助于传动杆，经由这种致动器施加在辅助管状件上的旋转被分配到相同组的所有其它辅助管状件。
37.在另一实施例中，这样的第二移动机构(对于每组辅助管状件)包括以“回转驱动器”类型的或“转子-定子”类型的旋转致动器替换所有轴承c或与其集成，相同组的每个辅助管状件将被固定到该“回转驱动器”类型的或“转子-定子”类型的旋转致动器。在这样的实施例中，可以省去传动杆53和套筒54。
38.另一替代实施例提供了，第二移动机构包括适于移动传动杆53的马达装置，其包括用于每组辅助管状件的线性致动器(未示出)。所述线性致动器被固定到主管状件4，并且借助于专用套筒不区分地致动辅助管状件或直接地致动传动杆。在这两种情况下，通过传动杆将旋转分配给相同组的所有其它辅助管状件。显然，用于不同部件的材料已经被适当地选择用于重量和强度的正确平衡。
39.允许前述围绕轴线x和y的旋转的上述旋转控制机构由专用电子处理单元控制，该电子处理单元用来自专用倾斜传感器的反馈，确定面板必须在一天中和在所有天气状况下呈现的角度。
40.可以在设备中包括用于监测天气状况的多个装置，例如温度传感器、湿度传感器、光度传感器、太阳辐射传感器、大气压力传感器、用于检查露点的传感器、co2浓度的传感器、关于速度和方向的风力测量器、雨水传感器。基于这样的传感器的测量，电子处理单元通过光伏面板的力矩确定定位力矩。
41.通过合适的逆变器i，从这样的面板获得电能，该逆变器i可以或可以不连接到av电力干线。
42.能量存储系统确定这种能量的本地存储必要的可能性。单元尤其控制移动太阳能电池板(第一x轴线和第二y轴线)的马达。

技术特征：
1.一种用于生产电力的设备，所述设备包括：由支撑柱(2)形成的支撑结构，所述支撑柱(2)对准地固定到地面，以形成柱的一个行(fi)或多个行(f1
…
fn)，定位在柱的每一行(fi)上的围绕第一轴线(x)旋转的轮廓或主管状件(4)；围绕其轴线(y)旋转多个辅助轮廓或管状件(5)，其借助于专用轴承(c)被约束到所述主管状件并且彼此平行地且相对于这些主轮廓的轴线(x)基本上正交地布置，围绕所述主管状件(4)的轴线(x)的第一旋转控制机构和围绕所述辅助管状件(5)的轴线(y)的第二旋转控制机构，固定在这些辅助轮廓(5)上的太阳能接收器装置(p)，所述太阳能接收器装置(p)通过这些主要管状件和辅助管状件的旋转所导致的围绕这些轴线的旋转而自身取向，其特征在于，对于每个辅助管状件(5)，用于控制围绕所述辅助管状件(5)的轴线(y)的旋转的第二机构包括与其一体制成的框架，所述框架包括至少两个杆或倾斜轮廓(51)、至少一个棒(52)以及一体地连接多个棒的传动杆或轮廓(53)，从而确定辅助管状件的组的形成，其中所述杆的基本上水平的移动确定属于相同组的辅助管状件(5)和框架的相同移动。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传动杆和所述棒(52)之间的连接通过套筒(54)形成，所述套筒(54)设置有轴承，所述轴承被设计成允许所述棒相对于所述杆的线性运动而旋转。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二移动机构包括，“回转驱动器”类型的马达(8)或等同物，其替代所述套筒(54)中的至少一个或与其集成，其固定在所述传动杆(53)上，使得其转子被约束到所述棒(52)中的一个。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二移动机构包括，“回转驱动器”类型的马达旋转致动器(8)或等同物，其替代所述轴承(c)中的至少一个或与其集成，“回转驱动器”类型的马达旋转致动器(8)固定到所述主管状件(4)，使得其转子连接到属于相同组的所述辅助管状件(5)中的至少一个。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二移动机构包括“转子-定子”类型的致动器，其代替或附加于所述轴承(c)中的至少一个地定位，其固定到所述主管状件(4)，使得其转子连接到属于相同组的所述辅助管状件(5)中的至少一个。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二移动机构包括马达致动器装置，其适于移动所述传动杆，直接作用在所述杆上或所述辅助管状件中的一个上，其包括用于每组辅助管状件的线性致动器。7.根据权利要求1所述的设备，其中，相邻两组辅助管状件之间通过传动棒(81)连接。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第二移动机构消除了所述传动棒(53)，包括“回转驱动器”类型的或“转子-定子”类型的致动器装置，其替代所述轴承(c)或与其集成。9.根据权利要求1所述的设备，其中，允许围绕所述轴线(x)和所述轴线(y)的前述旋转的所述旋转控制机构由合适的电子处理单元控制，所述电子处理单元用经由专门倾斜传感器的反馈来确定面板在一天中和在任何天气状况下必须呈现的角度。10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主要管状件通过在相同行的中间的柱处接合在一起的多个长条制成。11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一旋转控制机构包括支撑和移动支撑件
(6)，其布置在所述行(fi)的每个柱上，所述支撑和移动支撑件(6)具有接收所述主管状件(4)并且允许其围绕该轴线(x)旋转的壳体；在所述行的至少一个柱上，存在支架(71)，其被压接在所述主要管状件上，约束到线性致动器(72)，线性致动器(72)布置在所述支架(71)与所述支撑柱(2)之间。12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备由若干平行的行组成，使得形成以任何取向位于农用土地上的“棋盘”设计。13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述接收装置是光伏面板。

技术总结
电能生产设备，其包括由支撑柱(2)形成的支撑结构，支撑柱对准地固定到地面，以形成柱的一个行(Fi)或多个行(F1


技术研发人员：阿里桑德罗
受保护的技术使用者：意大利朗能科创有限公司
技术研发日：2021.12.15
技术公布日：2023/8/28