BR102019023727A2

BR102019023727A2 - sistema de propulsão fotovoltaico para barcas

Info

Publication number: BR102019023727A2
Application number: BR102019023727-9A
Authority: BR
Inventors: Francisco Pedro Domaniczky Lanik; Nicolás Pedro Domaniczky Rein
Original assignee: Nicolás Pedro Domaniczky Rein
Priority date: 2019-05-02
Filing date: 2019-11-11
Publication date: 2020-11-10
Also published as: US20200346727A1

Abstract

Trata-se de sistema de tetos solares para a propulsão e/ou habitabilidade de barcas alimentados por energia solar fornecida por coberturas fotovoltaicas conectados entre si, as quais funcionam como tampa para os recipientes em que é transportada a carga das barcas. As coberturas podem estar conectadas a um banco de alimentação e a um sistema de regulação de tensão e inversores, que evitam os picos de energia e com o objetivo de fornecer uma corrente constante.

Description

SISTEMA DE PROPULSÃO FOTOVOLTAICO PARA BARCAS

CAMPO DA TÉCNICA:

[001] A invenção enquadra-se dentro do campo das energias renováveis e da mobilidade sustentável, concretamente no campo de energia solar fotovoltaica, estruturas de cobertura de barcas, sistema de propulsão elétrica na água e habitabilidade.

ESTADO DA TÉCNICA:

[002] São conhecidos vários sistemas de cobertura, como aqueles de cobertura continua manual (US 4461232), o qual consiste em uma estrutura aliviada de aço continua que é colocada manualmente e data do ano 1981.

[003] Os mais utilizados são os conjuntos de seções adjacentes, que podem ser dos tipos "lift-off": consistem em placas que, mediante uma grua, são colocadas uma ao lado da outra (sistema modular), e aqueles do tipo rodante "rolling": os quais estão equipados com rodas deslizantes que percorrem ao longo das guias, podem ser enrolados ou telescópicas, cobertos com as mesmas conhecidas como coberturas T&R.

[004] A patente US4237809 é uma cobertura metálica tipo T&R, porém existem vários inconvenientes associados ao uso de coberturas de aço, como, por exemplo, a corrosão, o peso e a necessidade de uma grua para colocá-las. Por isso, encontrou-se como alternativa os plásticos de fibra reforçada (FRP) , em que a dita alternativa solucionou os inconvenientes materiais de aço, porém também apresenta certas desvantagens, como o desvio das guias, a fragilidade do material e o inconveniente em empilhamento, visto que são leves e podem ser arrastados por ventos fortes, também ocorrem descarrilamentos com fortes tormentas. Certo tipo de cobertura telescópica de FRP é apresentado no documento n° US6352046B1.

[005] As coberturas de barcas podem ser distinguidas também de acordo com seu mecanismo de colocação, visto que algumas são coberturas com tampa enrolável, enquanto outras são coberturas de levantamento, outras autoclaváveis, etc. A patente US4362118A de 1983 fala de coberturas de alumínio com um sistema de autoclavamento "selflatching". Outro sistema de plástico reforçado "autoextensível" por meio de uma grua na forma de tenda é mencionado no documento n° US4130125.

[006] Em relação aos tetos de painéis solares fotovoltaicos: é feita menção a uma cobertura de fibra de carbono arqueada que sobressai ligeiramente do recipiente a ser coberto, utilizam uma película solar fina flexível de células de Cobre-índio-Gálio (CIGS), buscando aproveitar a energia solar para as necessidades marinhas (CN201268386Y).

[007] Em relação à navegação contínua com um equipamento solar fotovoltaico, existe um sistema para veleiros que contam com uma vela composta por painéis solares fotovoltaicos que armazenam a energia em um banco de supercapacitores e por meio de um inversor de corrente CC a CA podem fazer funcionar um pequeno motor eléctrico. CN2015532 94U.

EXPLICAÇÃO DA INVENÇÃO

[008] Atualmente, com o sistema de transporte atual, a influência de custos de deslocamento e mobilidade da barca significam a maior parte dos gastos no momento de transportar carga por via fluvial. Assim como o impacto que o mesmo setor produz sobre o ambiente devido ao resíduo da combustão dos recursos fósseis que contribuem de modo negativo para eventuais problemas climáticos.

[009] Esse novo sistema de coberturas solares busca converter uma extensa superfície, que atualmente não exerce outra função além de proteção da carga, para contribuir para uma mobilidade economicamente mais sustentável, por meio de painéis solares fotovoltaicos e uma série de motores elétricos. Esse aproveitamento é adicional a seu objetivo essencial, que é a proteção da carga.

[010] A utilidade do sistema consiste em diminuir os custos mencionados de empuxe e deslocamento, assim como também minimizar a poluição ambiental proveniente da combustão.

[011] Inicialmente, busca-se adaptar a estrutura de suporte de teto, visto que a mesma é produzida a partir de plástico de fibra reforçada, alumínio ou qualquer outro material que permita ser autoportante, adicionar sobre a estrutura original alguns suportes para módulos solares fotovoltaicos, os mesmos com espessura suficiente para que possam ser recolhidos telescopicamente e resistir aos esforços produzidos por ventos e sobrecargas externas.

[012] É também apresentada a possibilidade de substituir as estruturas de cobertura autoportantes de plástico, alumínio ou outro material, por um sistema composto por vários módulos de painéis solares fotovoltaicos que são colocados um ao lado do outro, conectados entre si por meio de um dispositivo impermeável e suficientemente resistente que permita cumprir os padrões de proteção segura da carga.

[013] Como sistema alternativo, também é apresentado um sistema de tetos lisos de plástico, alumínio ou outro material, em que um dito sistema possa aderir-se a uma lâmina, película de geração fotovoltaica ou painel fotovoltaico flexível sem comprometer a capacidade resistente da estrutura de tetos. Portanto, interconecta-se o sistema de painéis para fornecer uma alimentação constante e suficientemente poderosa.

[014] Além de fornecer o sistema de captação de energia solar, para que se dê o aproveitamento da mesma e possa converter-se em movimento, é necessário fornecer um sistema estabilizador de corrente e um inversor CC-CA. De modo a manter o empuxo constante, evitando assim as oscilações produzidas pela variação da intensidade solar em distintas horas, inclinações, presença parcial de nuvens, etc.

[015] De modo a otimizar a captação de energia, também é proposto o uso de sistemas de armazenamento de energia: usando algum banco de baterias químicas, um banco de supercapacitores ou um conjunto de pilhas/células de combustível. Isso também contribuiria significativamente para reservar e administrar a energia para os distintos usos dos equipamentos de habitabilidade da tripulação (sejam bombas de água, purificadores, refrigeradores, etc.) que precisem de uma conexão elétrica.

[016] Para a conversão de energia elétrica, é concebido qualquer tipo de motor elétrico: aparelho que transforme a corrente elétrica em empuxo para gerar um deslocamento ou apoiar os motores convencionais de combustão e híbridos,, em que, de acordo com a necessidade e a conveniência, pode estar posicionado: individualmente por cada barca, simetricamente acompanhando todo o trem de barcas, ser um fornecimento de energia extra para o propulsor original do empuxo ou qualquer disposição conveniente e aceito pela regulação local para propelir o comboio.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[017] Como pode ser visto na figura 2, tem-se uma vista 3D de uma barca com um módulo de teto genérico, o qual cumpre a função de cobrir a carga, em que, independentemente do material, forma de fixação, deslocamento, etc., pode ser notado o conjunto de painéis fotovoltaicos (figura 2, (1)) estejam os mesmo em qualquer uma de suas variantes tecnológicas para as células fotovoltaicas e qualquer tipo de material para permitir uma estrutura rígida de contenção para as ditas células. Também é observada uma estrutura de teto genérica (figura 2(2)) e um sistema de interconexão entre os módulos fotovoltaicos, os quais consistem em condutores (seja por meio de cabos, conectores, sem fio, de contato direto, indução de corrente, etc.) com o objetivo de obter uma transferência eficiente de energia elétrica, fornecendo um acoplamento vertical (figura 2(3)) e um acoplamento horizontal (figura 2(4)). Também de maneira a estender a conexão com os outros módulos de teto e seus respectivos painéis, tem-se um sistema que recolhe os cabos de saída dos painéis e acopla os mesmos a uma linha principal de transmissão (figura 2(5)).

[018] Em seguida, tem-se uma vista em planta (figura 3) do mesmo módulo de teto, já instalado na barca e à espera da extensão/colocação dos seguintes módulos adjacentes (figura 3) .

[019] Posteriormente, tem-se os cortes transversais, em que podem ser observados os tipos de sistemas de colocação e adaptação dos aparelhos fotovoltaicos aos tetos de cobertura (figura 4).

[020] Na figura 4, tem-se o sistema de painel fotovoltaico rígido/flexível (figura 4(1)) fixado sobre a estrutura de teto de cobertura, de modo que somente seja necessária uma adaptação à cobertura que existia originalmente, seja esta mesma uma estrutura de extensão telescópica ou por módulos "lift-off" (figura 4(2) ) .

[021] A alternativa seguinte representada em gráfico na figura 5 consiste em substituir toda a estrutura de teto por uma estrutura rígida que, além de suportar as condições exteriores, tenha uma capacidade de captação fotovoltaica (figura 5(1)), de modo que os painéis em si representam a estrutura de cobertura. Para assegurar o isolamento correto da carga a ser transportada, também pode ser disposto um sistema de lonas ou algum outro material (figura 5(2)).

[022] Outra alternativa de colocação que pode ser vista na figura 6 é aproveitar a estrutura autoportante arqueada existente no mercado (figura 6(2)) e recobrir a mesma com novas tecnologias fotovoltaicas flexíveis (figura 6(1)), de modo a cobrir toda a superfície de maneira curva e aproveitar de maneira ideal os ângulos de incidência.

Claims

Sistema de teto (modular ou telescópico) com painéis fotovoltaicos fixados sobre o teto de cobertura de barcas CARACTERIZADO pelo fato de que esses painéis solares fotovoltaicos podem ser fabricados a partir de qualquer tecnologia, visto que a invenção visa sua fixação e ancoragem ao teto, e o material das células fotovoltaicas não incidirá na dita fixação.
Sistema de teto de cobertura (modular ou telescópico) de barcas, em que o dito teto é CARACTERIZADO pelo fato de que é substituído por uma estrutura rígida constituída por painéis solares, em que a dita estrutura deve ser resistente o suficiente para sustentar as cargas e sobrecargas exigidas pelas distintas normas de navegação. A mesma pode ser reforçada por baixo com algum material isolante para proteger a carga a ser transportada.
Sistema de teto de cobertura (modular ou telescópico) autoportante CARACTERIZADO pelo fato de que adota a forma inicial do teto revestida superiormente com lâminas solares fotovoltaicas ou painéis flexíveis, de modo que, ao serem cobertas, possam continuar mantendo a curvatura da estrutura do teto.
Sistema de interconexão entre os módulos de teto fotovoltaicos CARACTERIZADO pelo fato de que os mesmos consistem em condutores (seja por meio de cabos, conectores, sem fio, de contato direto, indução de corrente, etc.) de modo a transmitir a energia de forma eficiente.
Sistema de interconexão elétrica entre as barcas CARACTERIZADO pelo fato de que é através de condutores (seja por meio de cabos, conectores, sem fio, de contato direto, indução de corrente, etc.) de modo que cada barca possa conectar-se e portar a rede.
Conexão a um sistema estabilizador de corrente CARACTERIZADO pelo fato de que proporciona energia de modo estável.
Uso de um inversor de corrente CC-CA CARACTERIZADO pelo fato de que é para poder adaptar o sistema a qualquer tipo de motores de corrente alternada.
Sistema de armazenamento de baterias CARACTERIZADO pelo fato de que é, individualmente em cada barca, um único sistema de empuxo ou vários sistemas distribuídos. As baterias podem ser um banco de baterias químicas independente dos elementos constituintes, um banco de supercapacitores ou um conjunto de pilhas/células de combustível, com um sistema de administração que utiliza energia para a propulsão e/ou habitabilidade.
Aparelho CARACTERIZADO pelo fato de que, para a finalidade de mobilidade, transforma a corrente eléctrica em empuxo para gerar um deslocamento (por exemplo, motores elétricos), em que, de acordo com a necessidade e a conveniência, pode estar posicionado: individualmente por cada barca, simetricamente acompanhando todo o trem de barcas, ser um fornecimento de energia extra para o propulsor original do empuxo ou qualquer disposição conveniente e aceito pela regulação local para propelir o comboio.