Tejado solar orientable manualmente.

Nov 24, 2005 | Noticias

Tejado solar orientable manualmente.

José María Requena Feliu

Actualizada: 24/11/2005

Hace unos meses empecé a diseñar mi futura y nueva vivienda unifamiliar que, entre otros detalles específicos auxiliares de los puramente arquitectónicos, iba a disponer de un tejado solar, es decir, una serie de filas de colectores que produjeran electricidad, por una parte, y agua caliente, por otra, a la vez que funcionaban como tejado, protegiendo de la intemperie al edificio.

 José María Requena Feliu

La idea original evoluciona.

 

Efectivamente, lo que en principio parecía una entelequia, fue tomando forma -por lo menos en teoría- y acabó por presentar cierto apariencia de viabilidad. Sólo había que pasar de la idea a la práctica buscando los apoyos tecnológicos adecuados para darles después consistencia en forma de proyecto, alcanzando una aproximación más elaborada.

 

 

 

 

 

 

 

Una vez perfilada, hubo que hacer una especie de abstracción para dejarla en forma de documento con que proteger la nueva idea, es decir, la solicitud de patente de invención, tanto del procedimiento como de los medios técnicos involucrados.

 

A continuación incluimos este documento que ya se ha admitido a trámite en el Departamento de Patentes e Información Tecnológica de la Oficina Española de Patentes y Marcas.

 

 

 

Resumen.

 

El procedimiento para hacer orientable un tejado solar tiene por objeto facilitar el giro manual simultáneo de un conjunto de paneles solares.

 

Estos paneles, dispuestos en filas paralelas, están apoyados sobre la estructura correspondiente y forman un tejado impermeable que protegerá las cubiertas de los edificios.

 

Un mecanismo elemental permitirá además, con bajo coste añadido, orientar los paneles del tejado girando las filas sobre ejes horizontales, de modo que los paneles se queden perpendi-culares a los rayos del sol al medidía, dependiendo de la época del año.

 

Así se conseguirá aumentar su rendimiento en la captación de energía solar un 9% por encima de los muchos tejados fijos más habituales de hoy.

 

Reivindicamos el procedimiento descrito para orientar los tejados, así como los mecanismos con que se consigue.

 

 

 

Sector de la técnica

 

La invención se encuadra en el sector técnico de transformación de la energía solar en energía térmica y fotovoltaica.

 

Estado de la técnica

 

Actualmente sólo se conocen dos clases de instalaciones solares: Las fijas, en que los paneles rectangulares de captación de los rayos solares están sujetos a una base formando un determina-do ángulo con la horizontal, y las móviles, generalmente automáticas y aplicadas sólo a paneles fotovoltaicos que, valiéndose de pequeños motores eléctricos, se orientan perpendicularmente a los rayos solares para conseguir el máximo rendimiento. En este caso, los paneles se pueden orientar de dos maneras: Sólo según la altura del sol dependiendo de la época del año, girando sobre un solo eje de arriba a abajo, o también según la posición del sol en el transcurso del día, de este a oeste, girando sobre un segundo eje.

 

Si los paneles se orientan perpendicularmente a los rayos solares durante todo el año, girando en torno a dos ejes de un modo automático, se consigue un rendimiento máximo, que disminuye si los paneles son fijos, perdiéndose entonces en torno a un 9% de la energía. El problema técnico consiste en que, si se orientan automáticamente durante las horas de sol, su complejidad técnica, los costes y el mantenimiento aumentan a la vez que disminuye su duración.

 

Descripción detallada de la invención

 

Está concebida para instalarse sobre terrazas y azoteas de los edificios. Consistirá en unas filas paralelas de paneles solares, generalmente rectangulares e irán montados longitudinalmente en cada fila sobre una estructura que descansa en unos largueros horizontales resistentes con perfil en T, que funcionarán como ejes alrededor de los cuales podrán girar durante el año siguiendo el ángulo de la eclíptica. Los paneles se dispondrán en la fila en posición apaisada para que el conjunto resulte menos pesado y se pueda girar mejor de modo manual.

 

A su vez, los largueros irán apoyados sobre unas columnas verticales a modo de caballetes, rematados con un perfil en V en su parte superior. La parte inferior del perfil en T de cada larguero horizontal podrá bascular fácilmente dentro del ángulo inferior del perfil en V cuando los paneles estén apoyados en los largueros por su punto medio. Existirá una posición de equilibrio perfecto, desequilibrándose ligeramente a medida que los paneles oscilan alrededor de aquella posición por efecto de su propio espesor y el estar montados sobre la estructura correspondiente.

 

Las juntas entre los paneles quedarán selladas con material de características tales que se impida la penetración del rocío y el agua de la lluvia, funcionando así como un primer tejado sobre la cubierta inicial de los edificios donde se instale nuestro dispositivo. 

 

En cuanto a su orientación, será obviamente hacia el mediodía -hacia el sur- para la captación más eficaz de los rayos solares, con mayor rendimiento.

 

Cuanto más frecuentes sean los ajustes, mayor será el rendimiento obtenido, siempre mejor que en las instalaciones fijas. Se recomienda la intervención manual por periodos comprendidos entre una semana y una quincena.

 

Cabe también la opción de automatizar este procedimiento con algún reloj y un pequeño motor, aunque volveríamos a los problemas de costes, complicaciones y mantenimiento antes menciona-dos y que, precisamente, tratamos de evitar.

 

Así dispuestas, las distintas filas paralelas de paneles mantendrán la misma inclinación y separa-ción, evitando proyectar sombras entre ellas. En conjunto, se consigue así un mejor rendimiento superficial del que se obtendría con los paneles móviles de orientación automática con dos ejes, que habrían de instalarse bastante separados sobre columnas.

 

En nuestro caso, las filas podrán estar unidas por unas tiras de lona que desagüen, cuando llue-va, en unos canalones perpendiculares a las filas, en los márgenes y por debajo de la estructura, funcionando así como un verdadero tejado que proteja de la intemperie la cubierta inicial.

 

Para facilitar la operación de girar manualmente las filas de paneles, se dispondrá de un brazo solidario de cada larguero y perpendicular a él, para mayor sencillez. Uniendo todos los brazos por su parte inferior mediante una barra a modo de articulación, se podrá efectuar el giro simul-táneo de todas las filas según el mismo ángulo, a la vez que el amarre del conjunto del tejado para mantener fija su orientación, contrarrestando posibles desequilibrios además de la acción del viento.

 

Modo de realización de la invención

 

Parece innecesario insistir sobre este aspecto, ya contemplado ampliamente en la información precedente y, en gran medida, en la que continúa, comprendiendo también las figuras, su descripción y teniendo en cuenta además la extremada sencillez del procedimiento presentado.

 

Descripción de las figuras

 

Los paneles solares (1), generalmente dispuestos en filas apoyadas sobre largueros, según se representa de perfil una de ellas en las figuras 1 y 2, están dotados en su punto medio de un perfil en T sobre el que se apoyan dichos largueros con los paneles, y que les permite girar pivotando y basculando sobre un soporte en V situado en lo alto de la columna (2).

 

La figura 1 corresponde a la posición horizontal de los paneles durante el solsticio de verano, hacia el 21 de junio, en tanto que la figura 2 representa la posición durante el solsticio de invierno, hacia el 21 de diciembre, formando con la horizontal el ángulo de la eclíptica (unos 24º)

 

En las figuras 3 y 4 se representan de perfil sendos tejados completos con 5 filas de paneles sola-res durante los solsticios de invierno y de verano, respectivamente, con la presencia de las lonas (4) que permiten la impermeabilidad del conjunto, de los brazos (3) con sus refuerzos en forma de V grande para facilitar el giro de las filas y de la barra articulada inferior (5) con sus puntos de anclaje para ejecutar el giro simultáneo de todas las filas aunque, para no complicar las figuras, faltan los canalones transversales de desagüe justo por debajo de las lonas (4) de la fig. 3. 

 

 

 

 

 

 

 

Recomendación.

 

Aparte de las aplicaciones que cada uno quiera dar al procedimiento descrito, se sugiere a las Comunidades de Propietarios y a los Promotores Inmobiliarios que se pongan en contacto con las Compañías Eléctricas para que instalen estas infraestructuras sobre las cubiertas de los edificios, como azoteas y terrazas. Con ello se conseguirán las siguientes ventajas compartidas:

 

 

 

•   - Descentralización del consumo al ámbito de cada edificio, sólo subsidiario de equilibrado para la compensación y absorción de picos.   

 

•   - Proximidad de los generadores a los pequeños centros de consumo.

 

•   - Modularidad y facilidad de ampliaciones en cada instalación.

 

•   - Menor energía transportada por, y disipada en, las líneas de alta tensión. 

 

•   - Menor potencia repercutida en los transformadores.

 

•   - Menor riesgo de apagones generales por zonas enteras.

 

•   - Independencia y menor repercusión entre usuarios en caso de apagones.

 

•   - Mayores agilidad e independencia de la Compañía Eléctrica en la gestión de la pro-ducción, el consumo y la facturación, comparadas con el caso de recibir aportaciones energéticas de los particulares.

 

•   - Mayor equilibrio entre la producción y el consumo individuales.

 

•   - Aprovechamiento más eficaz de la red eléctrica de baja tensión.

 

•   - Mayor confianza de los consumidores en el suministro ante un menor número espe-rable de apagones diurnos.

 

•   - Mayor adecuación de la producción al consumo en las horas centrales del día en ve-rano, por el aire acondicionado de unas instalaciones crecientes en número. 

 

•   - Rendimiento en torno al 9% por encima de los tejados fijos convencionales.

 

            (Todo ello añadido a las ventajas inherentes al aprovechamiento solar)

 

 

 

Derechos por utilización de la patente

 

Aplicando el concepto de flujo Φ sobre una superficie  que se irradia con un ángulo α, resulta que Φ = R cos α, y el rendimiento ρ de la radiación será entonces

 

                 cos α

 

      ρ =  —————    y, siendo α = 23º 26’, nos resulta que ρ ≈ 9%   

 

              1 - cos α

 

Se considera que el rendimiento energético anual de los colectores solares es en torno a 150 Kwh./m2. que representan, a 36 ptas./ Kw.h., 5.400 ptas./ m2.año. Con la mejora de un 9% en el tejado solar orientable y suponiendo razonable la repercusión de un 20% para la patente (una quinta parte), resulta 20% del 9% de las 5.400 pts. = 97’2 pts. ≈ 0,5842 € / m2 . año, lo que, con IVA. nos da como resultado 0,6777 € /m2 anual.

 

 

 

tesoma05@yahoo.es