ENERGÍA SOLAR. Seguidores solares. Informe de patente ampliado. junio 2022
Resumen
Debido a su rápido desarrollo, la energía solar se destaca entre la variedad de tipos de energía renovable. Esto afecta inicialmente a las tecnologías fotovoltaicas, cuyos volúmenes de implantación industrial superan significativamente a los de la energía solar concentrada. La investigación científica y el desarrollo técnico llevados a cabo en las últimas décadas han permitido tecnologías eficientes para convertir la energía solar en electricidad y energía térmica, lo que a su vez las hizo económicamente viables. Sin embargo, el mayor desarrollo de las tecnologías de energía solar, que pueden garantizar una transición significativa de niveles extensivos a intensivos, plantea muchas preguntas.
Una de las formas de aumentar significativamente la eficiencia de las tecnologías solares es utilizar seguidores, dispositivos que siguen la posición del sol y alinean módulos fotovoltaicos o reflectores de espejo en consecuencia. Existe una clasificación de rastreadores de varios niveles según sus capacidades funcionales. En primer lugar, se pueden distinguir rastreadores pasivos y activos. En este último caso, para el movimiento mecánico de los elementos solares se utilizan mecanismos de accionamiento especiales, como motores eléctricos o dispositivos hidráulicos. Otra característica importante de clasificación de los seguidores es el número de ejes alrededor de los cuales se puede realizar el ajuste. Aquí las opciones principales son Seguimiento de eje único y Seguimiento de eje doble. Las fuentes detalladas también mencionan características más específicas del rastreador, como rastreadores horizontales de un solo eje o rastreadores de doble eje de altitud azimutal.
El uso de seguidores solares es un requisito previo esencial para las tecnologías de energía solar de concentración. En este caso, es la orientación precisa de los helióstatos parabólicos o planos y de los receptores de energía concentrada hacia el sol lo que garantiza fundamentalmente el rendimiento de este tipo de centrales solares. En los últimos años, el uso de seguidores solares también se ha ampliado a aplicaciones fotovoltaicas. Según una serie de estudios económicos y tecnológicos, el uso de seguidores de un solo eje permite aumentar la eficiencia de la conversión de energía solar hasta en un 25% e incluso un 35%, con seguimiento de dos ejes, hasta un 40%. Además, se prevé que el mercado de seguidores solares crezca a una tasa compuesta anual del 13-16% en el futuro próximo. Un tipo especial de seguidor solar, los sistemas solares flotantes, se está desarrollando a un ritmo mucho más rápido, especialmente en China. En la actualidad, hay varios grandes fabricantes de seguidores solares en el mercado que tienen muchos años de experiencia operativa positiva y sus cuotas de entrega de varios dispositivos de seguimiento son cientos o incluso miles. Entre ellos destacan: AllEarth Renewables, Array Technologies, Inc., First Solar, Inc. y DEGERenergie GmbH.
Sin embargo, el uso de seguidores solares en aplicaciones fotovoltaicas es controvertido. Los principales obstáculos son los elevados costes y el esfuerzo adicional de mantenimiento. Los sistemas de seguimiento solar y especialmente los mecanismos de actuación son estructuras complejas y vulnerables que requieren un mantenimiento regular por parte de personal capacitado. A menudo, el uso de seguidores puede duplicar el coste de una planta de energía solar, anulando los beneficios adicionales de una mayor eficiencia en la producción de energía solar. Por lo tanto, el uso de seguidores en la industria de la energía solar es actualmente limitado, con la excepción de los sistemas de concentración de energía solar como se mencionó anteriormente.
En la mayoría de los casos, superar este obstáculo pasa por elevar el nivel organizativo de la gestión de las plantas de energía solar y mejorar técnicamente el diseño de los seguidores solares. Una parte importante de las soluciones técnicas eficaces para el desarrollo de estas tecnologías se concentra en los documentos de patente registrados en diversas oficinas de patentes. La empresa EnerTechUp realizó una búsqueda sistemática de documentos de patentes sobre este tema, creó una base de datos de patentes única y realizó un análisis estadístico exhaustivo de los resultados de las actividades de patentamiento. La base de datos incluye aproximadamente 8.000 documentos de patente publicados entre 1994 y 2021 en fuentes disponibles públicamente en todo el mundo. El análisis estadístico de los documentos de patente se realizó durante un período de veinte años entre 2002 y 2021. Los resultados del análisis estadístico se generalizan y se proporcionan en el examen de patentes.
La base de datos de patentes y la revisión estadística se resumen y entregan juntos en un informe de patentes ampliado. Además, en www.aenert.com se pueden descargar gratuitamente una versión de demostración de la base de datos y un breve boletín estadístico con los resultados estadísticos más importantes del examen de patentes.
Methodik
La base de datos de patentes “Solar Trackers” contiene un conjunto de datos estructurados en formato Excel para documentos de patente relacionados con el tema de interés para un período de 1994 a 2021. Colocar una base de datos de documentos de patente en un archivo con la extensión xlsx le permite configurarla utilizando el herramientas integradas de Microsoft Office Excel selecciones individuales de documentos u ordenarlos según los parámetros seleccionados. El manual adjunto describe las opciones más importantes para gestionar documentos de patente en la base de datos y corresponde en funcionalidad a la versión en inglés de Microsoft Office Excel 2016. Para los documentos de patente integrados en la base de datos, se puede incluir una descripción en texto completo o al menos un resumen. incluirse en función del número de documento en motores de búsqueda de patentes de acceso público, por ejemplo Google Patents.
La base de datos se construyó en dos fases. La primera fase implicó una recopilación preliminar de documentos de patente de fuentes disponibles públicamente utilizando métodos convencionales que incorporan palabras clave, índices de clasificación de patentes y datos de solicitantes e inventores. Para mejorar la conformidad de las invenciones con los criterios seleccionados, en la segunda fase los textos de todos los documentos básicos de los documentos recopilados preliminarmente en la primera fase fueron sometidos a una evaluación técnica y semántica exhaustiva por parte de personal de ingeniería experimentado. Además, cada documento de la versión final de la base de datos ha sido comentado con índices temáticos adicionales, permitiendo una sistematización detallada de las invenciones.
La decisión de adoptar un enfoque tan complejo para la creación de una base de datos de patentes se debió al hecho de que la investigación y sistematización de invenciones por temas específicos está asociada con considerables dificultades de carácter técnico, lingüístico y metodológico. Muy a menudo, los documentos de patente tienen un estilo narrativo complicado o una traducción incompleta, lo que los hace difíciles de entender e interpretar con claridad. También hay índices de clasificación de patentes incompletos e imperfectos. Además, en una serie de invenciones, las palabras clave importantes se omiten o se utilizan con un significado semántico completamente diferente.
Cada documento de patente en esta base de datos contiene una lista de indicadores bibliográficos tradicionales, incluido el título original, la versión en inglés del título, el tamaño de la familia, la fecha de presentación, la fecha de publicación, la oficina de patentes, los nombres de los inventores y solicitantes, el tipo de documento (patente o solicitud), número de reclamaciones, número de citas, índices IPC y número de documento principal. Además, como se mencionó anteriormente, los documentos de patente se marcaron adicionalmente con marcadores especiales: indicadores unificados generalizados, combinados en grupos semánticos separados: categorías de tecnología (indican la aplicabilidad de soluciones técnicas a una de las tecnologías de energía solar); Elementos tecnológicos (indicadores que muestran el nivel de detalle del proceso de producción); problemas (problemas técnicos, económicos, ambientales y otros); Tipo de solución técnica (dispositivo, método, composición).
Además, la base de datos contiene una serie de indicadores derivados, incluido el estado del solicitante, la residencia del solicitante y un conjunto unificado de indicadores. A partir de los datos disponibles, se pueden calcular indicadores como la fecha límite para la solicitud de patente, las patentes importantes y la participación del solicitante en el registro total de propiedad intelectual. Para la gran mayoría de los documentos de patente, los puntos de evaluación también se calcularon sobre la base de indicadores bibliográficos y uniformes.
Para conocer la compilación general de la base de datos de patentes y la metodología de análisis estadístico utilizada en este producto, consulte aenert.com.
Puntos clave
El análisis estadístico para el período de 20 años entre 2002 y 2021 incluye:
Invenciones: 7756 (2453 patentes y 5303 solicitudes de patente)
Oficinas: 48
Países: 46
Solicitantes: 3374
Subgrupos individuales de IPC: 975
Número total de subgrupos de IPC asignados: 17542
Durante este examen se encontraron un total de 7.756 documentos de patente (2.453 patentes y 5.303 solicitudes de patente). El registro más activo de solicitudes de patentes tuvo lugar en el período 2010-2019. Las oficinas de patentes más populares entre los solicitantes fueron CNIPA (China), USPTO (EE.UU.) y KIPO (KR). En el proceso de patentamiento participaron representantes de 46 países de todo el mundo. La mayoría de las patentes fueron concedidas a residentes de China, Corea del Sur y Estados Unidos. Los residentes de China (41,8%) y Estados Unidos (22,3%) han presentado la mayor cantidad de solicitudes de patentes en los últimos cinco años. La mayoría de las patentes fueron concedidas a no residentes por CNIPA (China), USPTO (EE.UU.), KIPO (KR), KPO (JP) y EPA.
La proporción de extranjeros entre los solicitantes aumentó significativamente hacia el final del período de observación. El número de solicitudes en relación al total de documentos por año fue de 0,62-0,7-0,61 en el período 2016-2019-2021. Al mismo tiempo, el número de solicitudes iniciales en relación con el número total de solicitudes por año se situó en un nivel elevado (0,7-0,59 en el período 2017-2020). A finales de 2021, más del 46,5% de las patentes eran miembros de familias de patentes (tres o más documentos de patente). 173 familias de patentes tenían tres documentos de patente y 102 familias tenían cuatro documentos. Seis familias de patentes incluían más de 20 documentos de patente. El tiempo medio de solicitud de patente en los últimos años ha sido de 29 a 39 meses.
En total, en la base de datos de patentes considerada se identificaron 975 subgrupos individuales de IPC, a los que se les asignaron 17542 veces, y 2861 grupos de indicadores uniformes idénticos. Entre los subgrupos de IPC se encontraban H02S20/32 (estructuras de soporte para módulos fotovoltaicos/adaptadas específicamente para seguimiento solar), F24J2/38 (uso de calor solar, por ejemplo, colectores de calor solar/con medios de seguimiento) y F24J2/54, adaptado específicamente para sistemas de rotación. , cuál movimiento más popular) y G05D3/12 (control de posición o dirección/con retroalimentación). En patentes y solicitudes de patentes, la popularidad de los subgrupos IPC F24S30/425, F24S50/20, F24S20/30 ha aumentado significativamente. Las categorías tecnológicas fotovoltaica concentrada y torres solares fueron las más mencionadas en las patentes y solicitudes de patentes. En la mayoría de los casos, los autores citaron la baja eficiencia debido al movimiento del sol y los altos costos de producción de los dispositivos como problemas que debían resolverse con las soluciones técnicas descritas en las patentes y solicitudes de patentes. En la gran mayoría de los casos, las invenciones estaban relacionadas con dispositivos o métodos.
La lista de los diez solicitantes más prolíficos por número de patentes incluye:
Corporación SunPower (EE. UU.)
NEXTracker Inc. (EE. UU.)
Abengoa Solar Nuevas Tecnologías, S.A. (ÉL)
BIGC Instituto de Comunicación Gráfica de Beijing (CN)
Incorporación de tecnología de Big Sun Energy (TW)
Corporación SolarCity (EE. UU.)
Mitsui Ingeniería y Construcción Naval Co., Ltd (JP)
Soltec Energías Renovables, SL (ES)
Luo Chia Ching (TW)
Industrias eléctricas Sumitomo, Ltd. (JP)
La parte final del análisis incluye datos calculados que permiten demostrar las tendencias de patentes resultantes y sacar conclusiones clave. Aquí también se presentan gráficos como la relación entre el número de solicitudes y el número de patentes por año, la relación entre el número de solicitudes individuales y el número total por año y otros.
Puede descargar una versión de demostración gratuita de esta base de datos aquí:
La versión de demostración presenta los primeros cien documentos de patente. Aquí algunos datos están ocultos intencionalmente por los símbolos ###.
Un breve análisis de los indicadores estadísticos se puede encontrar en un boletín de información sobre patentes, que se puede descargar aquí (licencia CC BY-SA 4.0):
¿Quién necesita este informe de patente ampliado?
Este informe avanzado de patentes (que incluye la base de datos y el examen de patentes) sirve como una de las variantes para monitorear los logros técnicos avanzados en el sector industrial especificado. Los datos estadísticos, las evaluaciones de calificación y los documentos de patentes cuidadosamente seleccionados que figuran en la base de datos pueden ser de interés para inventores, ingenieros, investigadores, estudiantes y educadores, así como para empresarios e inversores que, de una forma u otra, se preocupan por los problemas. del desarrollo de tecnologías para generar energía solar.
Descargo de responsabilidad
Esta base de datos de patentes y una descripción general de patentes fueron creadas por EnerTechUp y sus socios. El Informe de patentes ampliado incluye documentos de patentes cuidadosamente compilados a partir de fuentes disponibles públicamente que, según los autores, representan en gran medida las últimas innovaciones en la industria energética relevante en el momento en que se preparó el Informe de patentes ampliado. Puede encontrarse información detallada sobre la metodología de búsqueda y tramitación de documentos de patente en Advanced Energy Technologies (www.aenert.com). Dadas las dificultades asociadas con la compilación de listas de documentos internacionales de patentes, incluidas las relacionadas con plazos, barreras nacionales y terminológicas, así como teniendo en cuenta la gran intensidad de mano de obra para recopilar la información analítica necesaria y llevar a cabo su interpretación cualitativa, los autores de La base de datos de patentes y la búsqueda de patentes no pueden garantizar la absoluta integridad y precisión de los materiales presentados y rechazan cualquier responsabilidad por su uso. EnerTechUp presenta este material "tal cual" y renuncia a todos los reclamos y responsabilidades que surjan del uso de los datos publicados en él, incluidos, entre otros: compensación por daños monetarios de cualquier tipo, pérdida de ganancias o compensación por daño moral. Estos términos también se aplican a los empleados, accionistas, agentes y proveedores de datos de EnerTechUp.
