Analytical synthesis for four-bar mechanisms used in a pseudo-equatorial solar tracker

Síntesis analítica de los mecanismos de cuatro barras implementados en un seguidor solar pseudo - ecuatorial

Los sistemas de producción de energía fotovoltaica generan electricidad sin la emisión de contaminantes a la atmósfera, a partir de un recurso libre e ilimitado. Con el fin de obtener el mayor nivel de conversión de energía de los paneles fotovoltaicos, éstos deben colocarse de manera perpendicular a los rayos del sol; esto se logra mediante la instalación de sistemas de seguimiento solar. En éste trabajo, se propone el uso de dos mecanismos de cuatro barras como impulsores de un seguidor solar, y el uso de un procedimiento analítico de síntesis para tales mecanismos. Dicho procedimiento tiene por objetivo optimizar el ángulo de transmisión, incrementar la ventaja mecánica y disminuir el torque impulsor. Se obtuvo, un modelo matemático para probar los resultados de dicha síntesis y se construyó un prototipo del seguidor solar.

Introducción

Hoy en día es necesario generar electricidad a partir de recursos renovables; los sistemas de producción de energía fotovoltaica utilizan el efecto fotoeléctrico para transformar la energía solar en electricidad, mediante células fotovoltaicas colocadas en paneles. Esta conversión de energía se realiza sin emitir contaminantes a la atmósfera y además representa un recurso gratuito e ilimitado (Tatu, 2010). Sin embargo, los sistemas fotovoltaicos aún no compiten con los sistemas estándar de producción de energía, debido principalmente a tres problemas (Ochieng, 2010)

- La baja eficiencia, es decir, la baja densidad de producción de energía por superficie instalada;

- El coste relativamente elevado de los materiales que intervienen en su construcción; y

- La variabilidad durante la producción, principalmente relacionada con los cambios en el clima.

Una forma de aumentar la conversión de energía entre un 30% y un 50% en los sistemas de producción de energía fotovoltaica es la instalación de sistemas de seguimiento solar. Esto se debe a que deben colocarse perpendiculares a los rayos del sol que caen sobre su superficie para obtener el mayor nivel de conversión de energía de los paneles fotovoltaicos; esto se consigue mediante el uso de seguidores solares (Comsit, 2007). Sin embargo, muchos sistemas de producción de energía fotovoltaica no disponen de sistemas de seguimiento, principalmente por su coste y complejidad (Duarte, 2010; Comsit, 2007). Por tanto, es necesario desarrollar sistemas de seguimiento solar eficientes y de bajo coste.

Se ha demostrado que la mejor manera de seguir la trayectoria del sol a lo largo del año es utilizando mecanismos planares, con sus ejes de rotación dispuestos perpendicularmente.