BR112021025052B1

BR112021025052B1 - Estufa com sistema fotovoltaico

Info

Publication number: BR112021025052B1
Application number: BR112021025052-2A
Authority: BR
Inventors: Luigi Giuseppe Maria Venusio Tamburrino
Original assignee: Luigi Giuseppe Maria Venusio Tamburrino
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2023-05-16
Also published as: BR112021025052A2; CL2021003214A1; WO2020250261A1; CN114222496B; EP3982713A1; EP3982713C0; MX2021014990A; CO2021016559A2; US20220217920A1; CN114222496A; EP3982713B1; US11882802B2

Abstract

ESTUFA COM SISTEMA FOTOVOLTAICO A invenção consiste em um novo sistema unitário integrado que associa um sistema fotovoltaico, um aparelho inovador que reflete a radiação solar e um sistema hídrico inovador para resfriamento e lavagem de painéis fotovoltaicos, todos combinados com uma estufa ou com uma estrutura em carpintaria metálica com altura suficiente para permitir cultivo.

Description

DESCRIÇÃO CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] O campo da invenção é o de um sistema integrado unitário que associa um sistema fotovoltaico, com alta eficiência, para a produção de eletricidade para uma estufa, ou mesmo apenas para uma estrutura em carpintaria metálica, para a agricultura ou floricultura. Este sistema integrado é adequado para maximizar a produção de eletricidade com uso de um mínimo de terras agrícolas e, ao mesmo tempo, é perfeitamente adequado para permitir que as culturas sejam cultivadas no solo abaixo sem ser prejudicadas, mas, pelo contrário, beneficie as culturas. O sistema fotovoltaico de alto rendimento também pode ser vantajosamente instalado em estruturas, no solo ou em edifícios não necessariamente destinados à agricultura.

ESTADO DA TÉCNICA PRÉ-EXISTENTE

[0002] O cultivo em estufa, ou sob estruturas em carpintaria metálica que sustentam coberturas plásticas ou redes de proteção antigranizo é uma tecnologia conhecida. Atualmente, existem muitos tipos de estufas das mais diversas formas e tamanhos: telhados de duas águas, uma água, curvos, em forma de túnel; feitos de vidro, policarbonato ou filme plástico; de corredor único ou de múltiplos corredores; com vãos de tamanhos diferentes; com pilares de sustentação em carpintaria metálica ou outros materiais; com janelas de ventilação localizadas na cumeeira ou na base dos declives ou lateralmente ao longo de todo o perímetro. Há alguns anos, com a necessidade de se produzir eletricidade a partir de fontes renováveis, o desenvolvimento de estufas aptas à instalação de painéis fotovoltaicos nas coberturas se desenvolveu e, ao mesmo tempo, permitiu o cultivo, no solo abaixo, de agricultura ou floricultura. Até o momento, a realização de sistemas fotovoltaicos em estufas acarreta muitos problemas e desvantagens para as culturas e, em alguns casos, também para as plantas fotovoltaicas acima. Por essas razões, essa tecnologia está atualmente subdesenvolvida. Na verdade, um elemento fundamental para o crescimento das lavouras é a radiação solar, fundamental para que ocorra a fotossíntese da clorofila. Na tecnologia atual, desenvolveu-se principalmente três tipos diferentes de estufas fotovoltaicas. O primeiro tipo consiste em encher todo o telhado da estufa com painéis fotovoltaicos, causando, assim, no solo abaixo, um sombreamento total, o que limita, portanto, a utilização do mesmo a apenas poucos tipos de culturas. Esta circunstância representa objetivamente uma grande limitação, visto que este tipo de estrutura, devido ao sombreamento total, não é adequado para a grande maioria das culturas. Portanto, se, por questões de mercado, deixar de ser lucrativo o cultivo das poucas culturas permitidas em ambiente tão pouco iluminado ambiente e, consequentemente, houver a necessidade de substituição por outras culturas, toda a estrutura ficaria inutilizável. Um outro problema que este tipo acarreta é que os painéis fotovoltaicos, irradiando calor no interior da estufa, alteram o equilíbrio térmico, comprometendo portanto seriamente o desenvolvimento ideal das plantas cultivadas. No entanto, este tipo, ao mesmo tempo em que causa limitações e desvantagens à sua função agrícola, é adequado para a sua função fotovoltaica e tem um rendimento normal na produção de eletricidade em função da dimensão das superfícies utilizadas. O segundo tipo consiste em uma estufa construída com o eixo de desenvolvimento longitudinal na direção leste-oeste, não ideal para as culturas, e com apenas os telhados voltados para o sul cobertos por painéis fotovoltaicos. Este tipo, que também proporciona um alto nível de sombra, não cria, no solo subjacente, as condições ideais para a maioria das culturas. Também neste caso, os painéis fotovoltaicos, que geram calor e alteram o equilíbrio térmico da estufa, comprometem o desenvolvimento das plantas cultivadas.

[0003] No entanto, este tipo de estrutura, à semelhança da anterior, embora cause limitações e desvantagens à sua função agrícola, é adequada para a sua função fotovoltaica e tem uma eficiência normal na produção de energia eléctrica, sempre relacionada com a dimensão das superfícies utilizadas. O terceiro tipo consiste em uma estufa construída em dupla camada, na qual os painéis fotovoltaicos, bem espaçados entre si, ocupam uma parte mínima da cobertura. Este tipo permite um bom nível de radiação solar para as culturas subjacentes e, portanto, é adequado para sua função agrícola, mas, no entanto, causa muitos inconvenientes para sua função fotovoltaica. Na verdade, este tipo tem a desvantagem de ter um desempenho fraco na produção de eletricidade devido à dispersão ocasionada pelo maior comprimento dos cabos elétricos, tem a desvantagem de ter custos mais elevados devido à aquisição de maiores quantidades de cabos elétricos e, por fim, tem a desvantagem de ocupar uma quantidade maior de terras em comparação com a quantidade de eletricidade produzida. Consequentemente, devido a essas desvantagens, essa tipologia não é muito conveniente, pois, com o mesmo rendimento, implica um maior investimento econômico. Finalmente, em todos estes tipos, as operações de manutenção ordinária e extraordinária são incômodas e caras e, mesmo por vezes, em determinadas fases do cultivo, não são práticas ou mesmo impossíveis. Portanto, parece que as técnicas pré- existentes dos vários sistemas que associam sistemas fotovoltaicos a estufas são tais que, se os sistemas fotovoltaicos forem privilegiados, eles geram desvantagens para as culturas agrícolas e vice-versa, se as culturas agrícolas forem favorecidas, desvantagens são geradas para os sistemas fotovoltaicos acima.

A INVENÇÃO

[0004] As plantas para a produção de eletricidade a partir de fontes fotovoltaicas renováveis, especialmente as grandes, envolvem, principalmente, a ocupação de grandes áreas, como de terras aráveis. De fato, a esmagadora maioria dos sistemas fotovoltaicos tem sido construída de forma “fixada ao solo” e esta configuração, para a instalação de um único MWPP de energia, exige a ocupação de cerca de três hectares de terra arável com a tecnologia existente. É evidente que, se por um lado, isso contribui para a produção merecedora de “energia limpa”, por outro, porém, retira grande quantidade de terras à produção de culturas. Portanto, em muitos países não é mais permitido construir plantas fotovoltaicas no modo "fixado ao solo" em terras agrícolas aráveis. A fim de evitar este inconveniente inaceitável por muitos motivos e em muitos países, tem-se pensado em realizar sistemas fotovoltaicos em estufas, ou em estruturas em carpintaria metálica erguidas do solo, para simultaneamente permitir duas funções: o cultivo de culturas e a produção de eletricidade. Muitos projetos e soluções foram encontrados com o objetivo de produzir eletricidade e, ao mesmo tempo, permitir o cultivo de terras. No entanto, conforme relatado anteriormente, essas soluções mostraram algumas desvantagens. Todos os projetos cujo objetivo principal é garantir uma produção satisfatória de eletricidade e conter os custos do investimento para manter sua comodidade são desfavoráveis ao cultivo, devido ao sombreamento total ou parcial do solo, o que limita muito o crescimento das culturas, o que compromete a qualidade ou a quantidade dos produtos cultivados, e também pela alteração prejudicial do equilíbrio térmico que ocorre no interior da estufa. Inversamente, todos os projetos cujo objetivo principal é garantir a qualidade e a quantidade do crescimento das culturas não são muito convenientes, pois implicam limitações e desvantagens significativas para o sistema fotovoltaico subjacente, custos mais elevados, maiores quantidades de terrenos a ser ocupados e menor eficiência na produção de eletricidade, conforme descrito anteriormente. Em última análise, o problema técnico que surge ao se associar um sistema fotovoltaico a uma estufa, ou mesmo a uma estrutura em carpintaria metálica, é que, se a produção de eletricidade for favorecida, surgem desvantagens para o cultivo. Se, em vez disso, o cultivo for favorecido, criam-se desvantagens para a produção de eletricidade.

OBJETIVO DA INVENÇÃO

[0005] O objetivo da invenção é resolver o problema técnico acima, em que se associa um tipo inovador de estufa, ou estrutura em carpintaria metálica, e um sistema fotovoltaico inovador de alto rendimento. Esta associação garante aos dois sistemas um funcionamento autônomo e independente, e não acarreta qualquer limitação ou desvantagem para ambos, mas, em vez disso, cria sinergias e traz consigo melhorias e vantagens recíprocas em termos de custos, ao nível da agricultura e da floricultura e no que diz respeito à produção de eletricidade.

O QUE É A INVENÇÃO

[0006] A invenção consiste em um sistema integrado unitário (mostrado nos desenhos anexos na fig. A e fig. B], com várias partes componentes, a ser instalado em um terreno arável, com duas funções: a primeira é permitir a agricultura ou floricultura ideal, a segunda é permitir uma alta produção de eletricidade. Este sistema unitário integrado atinge este resultado combinando:

[0007] - Um tipo inovador de estufa (fig. C] ou estrutura em carpintaria metálica (fig. D], suficientemente elevada do solo para permitir o cultivo, que é inovador no que introduz, na configuração arquitetônica dos telhados, um canal de passarela-calha amplo (fig. E n° 1] e também se inovam pelo fato de terem sido concebidos segundo o critério da modularidade (fig. F] de seus componentes, portanto, realizados de forma modular (fig. F n° 2,3,4 e 5);

[0008] - Um sistema fotovoltaico inovador com rastreamento monoaxial com inclinação de 0 ° (fig. G n° 6], que é inovado com a introdução de uma estrutura de suporte de carga basculante (fig. I n° 9] onde se instala os painéis fotovoltaicos, (fig. H n° 8], os painéis reflexivos (fig. L n° 15] e as tubulações (fig. M n° 19] do sistema hídrico de circuito duplo (fig. M n° 17] (fig. M n° 18 sx e n° 18 dx];

[0009] - Um aparelho inovador específico que reflete a radiação solar (fig. L n° 13], com o objetivo de aumentar a radiação das superfícies absorventes (SC] (fig. G n° 7 e fig. H n° 7) dos painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8), que é inovado com a introdução de um espaço aberto (SA) (fig. L n° 16) entre os painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8) e os painéis reflexivos (fig. L n° 15), adequado para permitir a saída do vento e a dissipação do calor dos painéis fotovoltaicos;

[00010] - Um sistema hídrico inovador específico (fig. M n° 17) destinado e adequado tanto para resfriamento e lavagem de painéis fotovoltaicos quanto para irrigação de plantações, que se inova com a introdução de um circuito duplo (fig. M n 18 sx e n° 18 dx) de tubulações (fig. M n° 19) e com a introdução de uma válvula de comutação (fig. M n° 20) para reverter o fluxo;

[00011] Tudo é relatado nos desenhos anexos e, subsequentemente, totalmente descritos. Este sistema integrado unitário representa uma inovação da tecnologia pré-existente (que se pretende proteger pela reivindicação 1).

OS COMPONENTES DA INVENÇÃO

[00012] A invenção, como já descrito, associa uma estufa (fig. A) ou uma estrutura em carpintaria metálica (fig. B), um sistema fotovoltaico (fig. G n° 6), um sistema reflexivo (fig. L n° 13) e um sistema hídrico (fig. M n° 17). Estas tecnologias conhecidas, modificadas e combinadas de forma inovadora, tornam-se os componentes de um sistema integrado unitário adequado para praticar, simultaneamente, no mesmo solo e com uma única estrutura, duas atividades produtivas distintas, e adequado para maximizar e otimizar os resultados de produção das duas atividades para as quais o sistema é dedicado, no caso, ao crescimento das culturas e à produção de potência fotovoltaica.

[00013] O sistema integrado unitário consiste em vários componentes inovadores de tecnologias conhecidas. O sistema inventado é tal que as duas atividades, no que operam pelos mesmos fundamentos e utilizam a mesma estrutura, permanecem, no entanto, totalmente autônomas e desenvolvem suas funções independentemente uma da outra, sem limitações ou interferências prejudiciais, mas, em vez disso, beneficiam-se mutuamente. A total autonomia e independência das operações dos dois setores produtivos do sistema integrado, sem limitações ou interferências prejudiciais ou condições desfavoráveis, representa uma inovação da tecnologia pré-existente (que se pretende proteger com a reivindicação 13]. O sistema unitário integrado prevê quatro modos de configuração diferentes de acordo com as necessidades decorrentes da atividade agrícola. É composto funcionalmente por vários componentes. Algumas partes componentes do sistema são usadas por ambos os sistemas combinados e são blocos essenciais dos setores de agricultura e de produção fotovoltaica; outras partes componentes, em vez disso, têm elementos funcionais específicos de um ou outro dos dois setores. Os componentes que os dois setores têm em comum são

[00014] - Uma terra arável;

[00015] - As fundações;

[00016] - Os pilares de sustentação;

[00017] - As vigas de conexão;

[00018] - O canal de passarela-calha (fig. E n° 1];

[00019] - O sistema de canalização de águas pluviais;

[00020] - Um poço de onde tirar água;

[00021] - Um tanque de coleta e armazenamento de água pluvial;

[00022] - Um tanque filtrante pré-posicionado;

[00023] - Uma estação de água;

[00024] - Um sistema hídrico (fig. M n° 17];

[00025] - Uma subestação elétrica;

[00026] - Um sistema elétrico;

[00027] Estes componentes, neste sistema, são partes comuns essenciais e necessárias ao funcionamento tanto do sistema de estufa como do sistema fotovoltaico. Para completar a estrutura com função agrícola, os componentes adicionais são:

[00028] - Treliças ou outras estruturas em carpintaria metálica para sustentar os vários tipos de telhados, mas não necessárias para alguns tipos de culturas;

[00029] - Camadas de vidro ou outros materiais, mas não necessárias para alguns tipos de culturas;

[00030] - Janelas para aeração, mas não necessárias para alguns tipos de culturas;

[00031] - Sistema de aquecimento/resfriamento, mas não necessário para certos tipos de culturas;

[00032] - Cortinas com portas de acesso relativas, mas não necessárias para alguns tipos de culturas;

[00033] Para completar a estrutura do sistema com função fotovoltaica, os componentes adicionais são:

[00034] - Um sistema fotovoltaico (fig. G n° 6] com rastreamento solar de eixo único com inclinação de 0°;

[00035] - Uma estrutura de suporte de carga basculante inovadora específica (fig. I n° 9] em aço, preparada para a instalação de painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8], painéis reflexivos (fig. L n° 15] e tubulações de água (fig. M n° 19] para o resfriamento e lavagem de painéis fotovoltaicos;

[00036] - Os painéis fotovoltaicos que captam a radiação solar (fig. H n° 8];

[00037] - Um sistema que reflete a radiação solar (fig. L n° 13], incluindo os painéis reflexivos (fig. L n° 15] se inovou com a introdução de uma abertura projetada para ventilação e saída do vento por um espaço aberto (SA] (fig. L n° 16] entre os painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8] e os painéis reflexivos (fig. L n° 15];

[00038] - Um sistema hídrico (fig. M n° 17] para o resfriamento e lavagem de painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8], ligado ao sistema hídrico principal, inovado com a introdução de um circuito duplo (fig. M n° 18 sx e N°18 dx] de tubulações (fig. M n° 19] para a circulação e difusão uniforme da água nas superfícies de captação dos painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8] e com uma válvula de comutação especial (fig. M n° 20] para o fluxo controlado pelo rastreador;

[00039] - Subestação elétrica, proteções, transformadores, inversores, painéis de campo, cabos elétricos e tudo o mais necessário ao funcionamento de um sistema fotovoltaico.

A ESTRUTURA COM FUNÇÃO AGRÍCOLA

[00040] Nesta invenção, a estufa, ou mesmo a estrutura em carpintaria metálica, na sua configuração ideal, é constituída, mas não necessariamente, por vários corredores lado a lado, que têm os pilares de sustentação centrais em comum; o telhado é feito, mas não necessariamente, com um teto e é composto, mas não necessariamente, por uma série de treliças adequadas para sustentar os telhados; os telhados têm, mas não necessariamente, camadas opostas e inclinadas e dispostas para a instalação de vidro, painéis de policarbonato, filmes plásticos de fixação ou redes de proteção contra granizo. O eixo longitudinal dos corredores é orientado na direção norte-sul, orientação ideal para as culturas.

A PASSARELA-CALHA

[00041] Nos telhados, entre as depressões opostas dos corredores adjacentes, normalmente, na tecnologia tradicional, é criado um pequeno canal para a coleta e descarte de água pluvial. Na presente invenção, a configuração da arquitetura da estufa, ou da estrutura em carpintaria metálica, é inovada ao proporcionar a construção de um grande canal de passarela-calha (fig. E n° 1] em material transparente à luz, adequado para se pisar e conforme as normas de prevenção de acidentes. A configuração da arquitetura da estufa, mostrada nos desenhos anexados na figura C (rev. N° 5] e da arquitetura da estrutura metálica, mostrada nos desenhos anexos na figura D (rev. N° 6], não implícita nas estruturas tradicionais, representa uma inovação da tecnologia pré- existente (que se pretende proteger, respectivamente, com as reivindicações 5 e 6]. Este canal de passarela-calha (fig. E n°1] é utilizado para a instalação do sistema fotovoltaico e, além disso, é perfeitamente adequado para a realização, com segurança e facilidade, de todas as intervenções de manutenção necessárias tanto para o sistema fotovoltaico quanto para a estufa ou estrutura em carpintaria metálica. Este canal de passarela-calha (fig. E n° 1] mantém a função de coletar a água pluvial que é canalizada, através de um sistema de filtragem, para um tanque de coleta que será posteriormente utilizado tanto para a irrigação como para o resfriamento e lavagem dos painéis fotovoltaicos. Este canal de passarela-calha, representado nos desenhos anexos na figura E e assinalado com o número (1), não previsto em qualquer tipo de estufa tradicional e estrutura em carpintaria metálica, representa uma inovação da tecnologia existente (que se pretende proteger com a reivindicação 7]. Esta estrutura de estufa, ou estrutura em carpintaria metálica, foi concebida de forma inovadora com o objetivo de ser totalmente independente do sistema fotovoltaico que está por cima. Assim, a estrutura pode ser realizada com todas as características técnico-construtivas específicas necessárias aos vários tipos de culturas e em todas as múltiplas configurações possíveis. Além disso, foi projetada de forma a poder se beneficiar de um alto grau de brilho, conforme melhor especificado posteriormente, para tornar o solo subjacente adequado para qualquer tipo de cultura de cultivo. Em última análise, a invenção permite executar totalmente o crescimento agrícola das safras sem qualquer limitação de qualquer tipo.

MODULARIDADE DE ESTRUTURA - FUNÇÃO MODULAR

[00042] A partir da análise da tecnologia pré-existente, constatou-se que as duas funções, agrícola e fotovoltaica, ao se associarem, influenciam-se de forma desfavorável. Se a função agrícola é otimizada, criam- se desvantagens para a função fotovoltaica e se, por outro lado, se a função fotovoltaica é otimizada, esta última cria desvantagens para a função agrícola. A presente invenção, ao associar as duas funções em um único sistema integrado unitário, não só resolve e supera essas condições desfavoráveis recíprocas, mas, em vez disso, cria sinergias, trazendo benefícios e vantagens mútuas, reduzindo custos e maximizando os resultados de produção de ambas as funções. A presente invenção, conforme ilustrado anteriormente, consiste em um sistema integrado unitário adequado para o desenvolvimento de duas atividades diferentes no mesmo terreno, a saber, a agricultura e a produção de eletricidade. Para tanto, a invenção prevê que os dois componentes do sistema integrado- independente desenvolvam suas funções de forma autônoma, sem trazer desvantagens uma à outra, e que o funcionamento de cada respectivo sistema seja realizado de forma independente. O componente agrícola da invenção foi projetado ao se prever que pode ser usado para praticar vários tipos de culturas cujas plantas muitas vezes têm necessidades diferentes, senão opostas. Portanto, toda a estrutura em carpintaria metálica, para ser adequada ao uso mesmo no caso de reposição de culturas, foi concebida em um “modo modular” (fig. F], de forma que algumas de suas partes funcionais possam ser agregadas à estrutura básica ou retirada da estrutura quando ela é configurada em sua versão mais completa. Para tal, a estrutura foi concebida de forma a poder ser utilizada em quatro modos de configuração diferentes (fig. F n° 2,3,4 e 5] para se adaptar às necessidades dos diferentes tipos de culturas. Um primeiro método prevê apenas a instalação dos pilares, as vigas que os ligam e o canal de passarela-calha (fig. E n° 1], todos adequados para sustentar o sistema fotovoltaico planejado (fig .G n° 6]. Este modo "totalmente aberto" (fig. F n° 2] não prevê qualquer cobertura ou fechamento lateral e pode ser usado para todas as culturas em um campo aberto que não requeira um ambiente confinado ou coberturas com filme plástico ou com redes à prova de granizo. Este modo permite uma captação modesta de água pluvial, equivalente a cerca de 20%, devido às quantidades coletadas pelo sistema fotovoltaico (fig. G n° 6] e do canal de passarela-calha (fig. E n° 1] que, obviamente, estão presentes neste modo. Um segundo "modo à prova de granizo (fig. F n° 3] prevê que treliças adequadas para sustentar as redes antigranizo sejam instaladas na estrutura metálica, como é necessário em alguns tipos de culturas. Este modo permite uma maior recuperação da água pluvial, em comparação com o modo anterior, uma vez que as redes antigranizo também contribuem para coletar e canalizar uma determinada quantidade de água. Um terceiro modo "coberto, mas aberto" (fig. F n° 4] prevê que treliças adequadas para sustentar coberturas de policarbonato ou plástico sejam instaladas na estrutura, deixando todo o perímetro aberto. Porém, este método, em comparação com o anterior, permite proteger as plantas cultivadas do granizo e também do excesso de chuvas que, em algumas fases do cultivo, podem ser extremamente prejudiciais.

[00043] Este método também permite a coleta da água pluvial que se precipitou em toda a superfície dos telhados, com a consequente economia considerável de água. Um quarto modo de "estufa completa" (fig. F n° 5] prevê que, nos telhados das estruturas, as treliças sustentem painéis de vidro, policarbonato ou filme plástico e que existam, nos mesmos materiais, paredes perimetrais de forma a criar um ambiente confinado à prática do cultivo em estufa. Esta configuração, que é a versão mais completa do sistema, permite, como a anterior, a coleta de toda a água pluvial com a consequente vantagem de poupar água. A modularidade das partes que constituem a estrutura, que permite uma grande flexibilidade de uso, representa uma inovação da tecnologia pré-existente (que se pretende proteger com a reivindicação 12].

A ESTRUTURA COM FUNÇÃO FOTOVOLTAICA

[00044] O sistema fotovoltaico, com rastreamento de eixo único a 0° de inclinação (fig. G n° 6], uma tecnologia conhecida, consiste em uma série de painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8] diretamente instalados de forma fixa em uma estrutura de suporte de carga basculante (fig. I n° 9]. Esta estrutura é ancorada em um eixo de rotação (fig. I n° 12] que, ligado a uma série de peças mecânicas, consegue, por uma motorização, controlada por uma unidade eletrônica devidamente programada, orientar os painéis fotovoltaicos de forma ideal para a captação da radiação solar. A invenção consiste na instalação de um sistema fotovoltaico de rastreamento de eixo único com inclinação de 0° (fig. G n° 6] no canal de passarela-calha projetado (fig. E n° 1] presente entre os telhados da estrutura e ancorado aos seus próprios pilares de sustentação. A instalação prevista do sistema fotovoltaico no canal de passarela-calha descrito (fig. E n° 1] e ancorada nos mesmos pilares de sustentação da estrutura subjacente, mostrada nos desenhos anexos na figura G, representa uma inovação da tecnologia existente (que se pretende proteger com a reivindicação 9]. Esta localização permite economia nos custos de todas as obras e, não negligenciável, os custos necessários para se construir fundações sólidas, bem como pilares de sustentação adequados para a fixação segura de tais sistemas, que são fortemente expostos à força do vento, ao solo. Na presente invenção, o eixo de rotação (fig. I n° 12] do rastreador solar é disposto, principalmente, na direção norte-sul. O sistema, portanto, girando lentamente de leste a oeste e direcionando os painéis fotovoltaicos para a radiação solar, buscará a melhor exposição durante todas as horas do dia. O sistema fotovoltaico de rastreamento de eixo único, tecnologia conhecida, é substancialmente inovado com a introdução de uma estrutura de suporte de carga basculante (fig. I n° 9] em aço, rigidamente conectada a um eixo giratório (fig. I n° 12] que, devidamente preparado, além da instalação de painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8], permite associar um sistema que reflete a radiação solar (fig. L n° 13] e um sistema hídrico (fig. M n° 17]; tecnologias conhecidas que são inovadas com a contribuição de modificações específicas destinadas a superar as desvantagens e limitações dos sistemas tradicionais e podem ser utilizadas de forma vantajosa na presente unidade "fotovoltaica de estufa" integrada da presente invenção. A associação de um sistema fotovoltaico com rastreamento de eixo único a 0° de inclinação com um sistema refletor de radiação solar e com um sistema hídrico para resfriamento dos painéis fotovoltaicos apresenta uma inovação da tecnologia pré-existente (que se pretende proteger pela reivindicação 2]. O sistema fotovoltaico com rastreamento de eixo único a 0° graus de inclinação (fig. G n° 6], fornecido no dito sistema integrado, poderia, vantajosamente, ser usado também associado apenas com o sistema que reflete a radiação solar (fig. L n° 13] (reivindicação 3] ou também associado apenas ao sistema hídrico (fig. M n° 17] para resfriamento e lavagem dos painéis fotovoltaicos (rev. N° 4]. Essas variantes do sistema integrado unitário representam uma inovação da tecnologia pré-existente (que se pretende proteger, respectivamente, com as reivindicações 3 e 4]. As duas tecnologias que estão associadas ao sistema fotovoltaico proporcionam a maior irradiação dos painéis fotovoltaicos, obtidos através do uso de superfícies refletoras da radiação solar e do resfriamento dos painéis fotovoltaicos, obtidos pelo sistema hídrico específico que permite, uniformemente, nas superfícies coletoras, certa quantidade de água, abaixando portanto a temperatura e, ao mesmo tempo, lavando-os. A maior radiação, a temperatura mais baixa e a limpeza das superfícies de captação contribuem consideravelmente para aumentar a produção de eletricidade. A ESTRUTURA DE SUPORTE DE CARGA BASCULANTE

[00045] A presente invenção prevê a realização de uma estrutura de suporte de carga basculante (fig. I n° 9] em aço que constitui uma melhor ancoragem para os painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8], o que dá maior solidez a todo o aparelho e que, além disso, está preparado para a instalação de um sistema refletor (fig. L n° 13] e um sistema hídrico (fig. M n° 17]. A estrutura de suporte de carga basculante de aço (fig. I n° 9] consiste em uma base central plana (fig. I n° 10] destinada à instalação de painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8] e aletas com laterais planas (fig. I n° 11], mas inclinadas em relação à base, destinada à instalação de painéis refletores (fig. L n° 15] e é também projetada para a instalação de tubulações (fig. M n° 19] para o sistema hídrico de circuito duplo (fig. M n° 18 sx e 18 dx] para resfriamento e lavagem. A inclinação das aletas laterais será tal que direciona a radiação solar refletida pelos painéis refletores de maneira direta e uniforme sobre a superfície cativa (SC] dos painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8]. Na parte subjacente da estrutura de suporte de carga basculante (fig. I n° 9] e, mais precisamente, no centro da mesma, o que permite que os pesos sobrejacentes fiquem perfeitamente equilibrados, será rigidamente conectado, ao longo de todo o seu desenvolvimento longitudinal, um tubo de aço com função de eixo de rotação (fig. I n° 12] de estrutura. Nesse sistema, uma outra inovação substancial é introduzida e consiste em dimensionar as aletas inclinadas (fig. I n° 11] da dita estrutura de suporte de carga basculante (fig. I n° 9] de modo que os painéis reflexivos (fig. L n°15], que estão instalados nas aletas, não sejam adjacentes aos painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8], mas estão suficientemente espaçados. Tudo isso para criar, entre os painéis refletores e os painéis fotovoltaicos, um espaço aberto (SA] adequado (fig. L n°16]. Esse espaço aberto (SA] (fig. L n° 16] permite a ventilação dos painéis fotovoltaicos, favorecendo a dissipação de calor e também permitindo que o vento flua, cancelando o "efeito vela" proporcional melhor ilustrado mais adiante. Na parte abaixo da estrutura de suporte de carga basculante (fig. I n° 9], amortecedores e/ou contrapesos calculados são instalados, adequados para tornar todo o dispositivo mais resistente à força do vento. A invenção da dita estrutura de suporte de carga basculante (fig. I n° 9] representa uma inovação da tecnologia existente (que se pretende proteger pela reivindicação 8]. Tudo é relatado nos desenhos anexos (fig. I n° 9]; em que a parte marcada com o número (14) e com as letras SR (superfície reflexiva] representa a parte da estrutura na qual serão instalados os painéis refletores (fig. L n° 15], a parte marcada com o número (16) e com as letras SA (espaço aberto] representa o espaço que permanece aberto, e a parte marcada com o número (7) e com as letras SC (superfície de captação] representa a parte da estrutura onde serão instalados os painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8]. A introdução, no sistema fotovoltaico com rastreamento de eixo único a 0° de inclinação, da dita estrutura de suporte de carga basculante e a configuração da mesma, que abrange o espaço aberto descrito entre os painéis de captação e os painéis reflexivos, representa uma inovação da tecnologia pré- existente (que se destina a ser protegida com a reivindicação 8]. A estrutura de suporte de carga basculante descrita é mostrada nos desenhos anexos, na Figura I, e indicada com o número (9). A presente invenção supera, com esta solução, as limitações e desvantagens da tecnologia existente.

O SISTEMA REFLEXIVO DE RADIAÇÃO SOLAR

[00046] A maior irradiação, na tecnologia pré-existente, é alcançada através do uso de superfícies reflexivas e graças a uma inclinação predeterminada, que direciona as radiações solares refletidas na superfície de captação dos painéis fotovoltaicos unindo-se, de maneira contínua, lateral e rígida os painéis fotovoltaicos e os painéis reflexivos, criando-se portanto um corpo único entre os mesmos. A forma resultante dessa estrutura é a de uma superfície plana com duas aletas inclinadas nas extremidades laterais; a superfície plana é a dos painéis fotovoltaicos unidos às duas superfícies planas mas inclinadas, das duas aletas constituídas por painéis refletores. Essa tecnologia tem duas desvantagens: o superaquecimento dos painéis fotovoltaicos e a maior vulnerabilidade à força do vento. Nessa tecnologia, as duas aletas inclinadas, ou seja, as superfícies reflexivas diretamente unidas aos dois lados da superfície de captação, constituem uma blindagem, o que prejudica a ventilação normal, reduzindo portanto a dissipação de calor dos painéis fotovoltaicos, o que resulta em mais superaquecimento, precisamente por causa da maior irradiação devido às superfícies reflexivas.

[00047] Sabe-se que a produção de energia elétrica dos painéis fotovoltaicos é inversamente proporcional, em função linear, à sua temperatura; portanto, se por um lado, as superfícies reflexivas aumentam a produção de energia, por outro, o superaquecimento dos painéis fotovoltaicos reduz significativamente esse aumento. O exposto acima, o superaquecimento dos painéis fotovoltaicos, objetivamente representa um limite da tecnologia atual que a presente invenção supera graças ao espaço aberto (SA] descrito (fig. L n° 16] entre os painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8] e os painéis reflexivos (fig. L n° 15], o que favorece a ventilação e, portanto, o descarte do calor. Uma segunda desvantagem deve-se à configuração côncava dessas paredes, ou seja, um único corpo constituído por uma superfície plana e as duas superfícies das aletas inclinadas unidas às extremidades laterais, cujo perfil gera o chamado “efeito vela”, que é agravado pelo aumento da área de superfície devido ao tamanho das aletas, o que as expõe ainda mais à força do vento. Sabe-se, de fato, que os sistemas fotovoltaicos de rastreamento, extremamente vulneráveis à força do vento, estão todos equipados com um mecanismo que coloca automaticamente os painéis fotovoltaicos de todo o sistema, quando a intensidade do vento aumenta, na posição de "proteção", que é horizontal, de forma a assumir um perfil adequado para melhor resistir às fortes forças, reduzindo o risco de possíveis danos graves. No entanto, essa automação necessária, mesmo que proteja o sistema fotovoltaico de graves danos e da possível destruição do mesmo, tem como desvantagem a menor eficiência na produção de eletricidade. De fato, em todos os dias do ano em que, devido aos ventos fortes, o sistema entra no modo de "proteção" (modo em que os painéis fotovoltaicos são dispostos e permanecem muitas horas, ou mesmo dias, fixos em posição horizontal], há uma menor eficiência na produção de energia elétrica pelo fato de o sistema não mais buscar a orientação ideal em relação à radiação solar. O aumento da vulnerabilidade à força do vento representa, objetivamente, uma limitação da tecnologia atual. A presente invenção supera este limite graças ao espaço aberto descrito (SA] (fig. L n° 16] que, ao permitir a saída do vento, torna toda a estrutura mais resistente e menos vulnerável a fortes ações. A criação desse espaço aberto (fig. H, I, L n° 16 SA] entre as superfícies de captação (fig. H, I, L n° 7 SC] e as superfícies reflexivas (fig. H, I, L n 14 SR] representam uma inovação da tecnologia pré-existente (que se destina a ser protegida pela reivindicação 10]. Tudo é relatado nos desenhos anexos, nas figuras H, I e L e indicado com as letras SA e com o número (16).

O SISTEMA HÍDRICO PARA RESFRIAMENTO

[00048] A presente invenção prevê que, na estrutura de suporte de carga basculante (fig. I n° 9] no espaço aberto (fig. H, I, L n° 16 SA] que se estende longitudinalmente entre os painéis fotovoltaicos (fig. H n° 8] e os painéis reflexivos (fig. L n° 15], uma tubulação específico seja instalado (fig. M n° 19], conectado ao sistema hídrico principal da estufa, adequado para liberar uma quantidade predeterminada de água de maneira uniforme sobre a superfície de captação dos painéis fotovoltaicos, resfriando-os e lavando-os portanto ao mesmo tempo. A quantidade de água fornecida pelo sistema hídrico (fig. M n° 17] para resfriamento e lavagem dos painéis fotovoltaicos será recuperada através do canal de passarela-calha (fig. E n° 1] e utilizada na irrigação das culturas ou, se não for necessário, transportada, através de um sistema de filtração, para um tanque de coleta para posterior reaproveitamento. Este sistema, no que evita dispersão desnecessária, contribui para uma economia significativa de água. O sistema hídrico (fig. M n° 17], parte integrante da invenção, apresenta duas inovações em comparação com um sistema tradicional para resfriamento e lavagem de módulos. A primeira inovação consiste em um circuito duplo (fig. M n° 18 sx e 18 15 dx] que é composto por duas tubulações de água independentes, que são instaladas na estrutura de suporte de carga basculante predisposta (fig. I n° 9] e, precisamente, ao longo dos dois lados do desenvolvimento longitudinal das grandes superfícies dos painéis fotovoltaicos. A segunda inovação consiste na instalação de uma válvula de comutação particular (fig. M n° 20] que, controlada pela mecanização do rastreador solar, ativa o fluxo de água inicialmente no primeiro dos dois circuitos (fig. M n° 18 sx], excluindo o segundo e, posteriormente, quando a inclinação de toda a superfície de captação dos painéis fotovoltaicos for revertida devido à rotação do rastreador solar, exclui o primeiro circuito, introduzindo a água no segundo circuito (fig. M n° 18 dx]. Para que a água possa fluir sempre de forma correta na grande superfície dos painéis fotovoltaicos, resfriando e lavando-os constantemente ao longo do dia. Esse circuito duplo (fig. M n° 18] do sistema hídrico (fig. M n° 17], incluindo as tubulações relativas (fig. M n° 19] e a dita válvula de comutação (fig. M n° 20], representa uma inovação da tecnologia pré- existente (que se pretende proteger pela reivindicação 11]. Conforme mostrado pelos desenhos anexos na figura M, o primeiro circuito de água é indicado pelo número (18) (sx], localizado no lado esquerdo, e o segundo circuito de água é indicado pelo número (18) (dx] e localizado no lado direito. As tubulações de água são indicadas com o número (19) e, marcada com o número (20), está indicada a válvula de comutação do fluxo de água.

O SISTEMA FOTOVOLTAICO DE ALTO DESEMPENHO

[00049] Em última análise, a nova tecnologia encontrada, para o componente fotovoltaico da invenção, consiste em ter inovado e associado, em um único sistema, vários sistemas tecnologicamente distintos: O sistema fotovoltaico, o sistema reflexivo e o sistema hídrico. O resultado dessa associação inovadora é um sistema fotovoltaico avançado com um rendimento muito elevado na produção de energia, obtido a um custo inferior e que permite a prática de qualquer cultivo no solo subjacente. Esse sistema é, em si, integrado à outra parte componente da invenção, que são as estruturas para a função agrícola. No entanto, esse sistema poderia ser utilizado com vantagem, de forma independente, também em outros setores.

O DESEMPENHO DO SISTEMA INTEGRADO NA PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

[00050] Para melhor avaliar a alta eficiência do sistema fotovoltaico, componente da invenção, é apropriado comparar os resultados na produtividade de eletricidade com um sistema tradicional de estufa. Sabe-se que a grande maioria das plantas fotovoltaicas construídas em estufas são aquelas que possuem o único estrato voltado para o sul coberto por painéis fotovoltaicos. Esta configuração é comparável à de um sistema fotovoltaico construído no modo "fixado ao solo", que é a tecnologia principalmente utilizada com painéis fotovoltaicos orientados a sul, com latitude do centro e sul da Itália e com inclinação ideal de 30°. Na realidade, os sistemas fotovoltaicos instalados nas estufas, com os painéis fotovoltaicos dispostos em um único estrato, voltados para o sul, apresentam, na maioria dos casos, a inclinação não ideal entre 10° e 20°, com consequente menor rendimento. Nessa comparação, não será levado em consideração esse fator de redução no desempenho dos sistemas tradicionais, nem será levado em consideração o maior rendimento hipotetizado, para o sistema fotovoltaico desta invenção, decorrente da maior limpeza dos painéis fotovoltaicos devido à lavagem constante. Dito isto, um sistema tradicional "fixado ao solo", instalado na latitude do centro-sul da Itália com uma inclinação de 30°, tem uma produção de eletricidade de cerca de 1.450.000 kWh por ano para cada MWp de potência fotovoltaica instalada (com uma inclinação entre 10° e 20°, a produção de energia elétrica é reduzida para cerca de 1.400.000 kWh por ano]. Na mesma latitude, o sistema fotovoltaico projetado da invenção, que é um rastreamento de eixo único leste-oeste com inclinação de 0°, tem uma produção de eletricidade de aproximadamente 2.050.000 kWh por ano para cada MWp de potência fotovoltaica instalada. Esta produção de energia, na configuração ideal planejada do sistema fotovoltaico, deve-se ao uso do sistema reflexivo que a aumenta em 30%. Este resultado aumentado é o produto do impacto calculado com base no tamanho da superfície dos painéis que refletem a radiação solar. No entanto, esse aumento poderia ser maior se as superfícies dos painéis que refletem a radiação solar fossem aumentadas. Esse aumento da produção de eletricidade é ainda aumentado com o sistema de resfriamento de água, em uma percentagem que varia entre 10% e 20%, dependendo da temperatura da água e das condições meteorológicas do dia. No entanto, para efeitos desta comparação, será utilizado um valor médio prudente de 15% para a quantificação do acréscimo da eletricidade produzida em um ano, proveniente do sistema hídrico para resfriamento dos painéis fotovoltaicos. Portanto, considerando-se 2.050.000 kWh produzidos por ano pelo sistema fotovoltaico de eixo único de rastreamento, e somando-se a este valor um acréscimo de 30% trazido pelo sistema reflexivo associado, e um aumento prudencial médio de 15% (e não 20%) trazido pelo sistema de resfriamento associado, atinge-se um valor prudencial de aproximadamente 2.972.500 kWh produzidos anualmente para cada MWp de potência fotovoltaica instalada. Sem levar em consideração que a estrutura dos telhados inclinados com depressões, em sua configuração ideal de "estufa completa" feita de vidro, contribui para uma maior irradiação devido ao efeito reflexivo das superfícies vítreas das depressões inclinadas que, em algumas horas do dia, direcionam a radiação solar refletida nas superfícies de captação dos painéis fotovoltaicos, aumentando portanto sua eficiência na produção de eletricidade (efeito albedo). Segue-se que a nova tecnologia do sistema fotovoltaico inventado garante uma produção de eletricidade maior do que o dobro em comparação com os sistemas tradicionais, ocupando aproximadamente a mesma quantidade de terra arável. Portanto, a realização do presente sistema integrado é economicamente vantajosa.

AS VANTAGENS DO SISTEMA INTEGRADO

[00051] A associação favorável de duas plantas de produção distintas, a agrícola e a fotovoltaica, em um único sistema integrado inovador, tal como previsto e configurado na presente invenção, permite obter- se vantagens relevantes.

[00052] 1] Uma vantagem diz respeito aos custos de investimento. Ao ser combinados, os dois sistemas têm muitas das partes componentes em comum. Na verdade, o sistema fotovoltaico de alto desempenho projetado, para sua estrutura e seu funcionamento, utiliza os mesmos componentes já feitos para o sistema de estufa. Dessa forma, evita-se a duplicação e há consequente economia considerável nos custos de investimento.

[00053] 2] Uma vantagem diz respeito aos custos de gerenciamento. O sistema integrado desta invenção, conforme já relatado, prevê a associação de duas atividades, a agrícola, para o cultivo de culturas, e a fotovoltaica, para a produção de eletricidade. A atividade agrícola, como se sabe, requer, em todas as fases do cultivo, quantidades substanciais de eletricidade, que são adquiridas ao alto custo do mercado livre. A eletricidade necessária para as atividades agrícolas, para a irrigação, para o possível aquecimento ou resfriamento das estufas, para a ventilação, para a iluminação e mesmo para os sistemas de vigilância e monitoramento, é autoproduzida pela parte fotovoltaica do mesmo sistema, reduzindo, portanto os custos drasticamente. Novamente, há a vantagem de uma economia financeira considerável.

[00054] 3] Ainda em relação aos custos, uma vantagem adicional advém do sistema hídrico renovado. Esse sistema, conforme já ilustrado, prevê um circuito duplo adicional, instalado na estrutura de suporte de carga basculante e, precisamente, na lateral das superfícies de captação das várias cadeias de painéis fotovoltaicos, conectado ao sistema hídrico principal destinado à irrigação das colheitas. Esse circuito duplo é utilizado para resfriamento e lavagem de painéis fotovoltaicos. Esta planta contribui para aumentar a eficiência dos painéis fotovoltaicos mas, ao mesmo tempo, a operação da mesma acarreta custos. Portanto, considerando que a irrigação constante das plantas é um fator imprescindível para o sucesso das culturas, o circuito do sistema hídrico foi projetado de forma que a água, antes de ser utilizada para irrigação, passe pelos painéis fotovoltaicos resfriando-os e lavando-os. Esse sistema permite, sempre que as culturas forem irrigadas, eliminar custos com o resfriamento e lavagem dos painéis fotovoltaicos.

[00055] 4] Além disso, a água, que passa pelos painéis fotovoltaicos, aquece e atinge temperaturas mais altas e, quando utilizada para irrigação, principalmente nos meses de inverno, auxilia no desenvolvimento das plantas cultivadas. Tudo isso constitui uma vantagem econômica substancial.

[00056] 5] O espaço aberto proporcionado entre os painéis fotovoltaicos e os painéis reflexivos, permitindo a ventilação e, consequentemente, uma melhor dissipação do calor, traz a vantagem de uma maior eficiência do sistema na produção de eletricidade.

[00057] 6] Uma outra vantagem da invenção refere-se à proteção do sistema fotovoltaico contra as forças do vento. O sistema fotovoltaico instalado nas coberturas, e precisamente no canal de passarela- calha, entre as depressões opostas dos corredores adjacentes, está localizado abaixo da linha de cumeeira horizontal e, portanto, está mais protegido da força do vento. Na verdade, o sistema fotovoltaico, contra os ventos vindos do norte ou do sul, expõe seu lado menos vulnerável às forças, enquanto, contra os ventos vindos do leste e do oeste, mesmo que exponha um perfil mais vulnerável, está protegido tanto pela maior altura das depressões do telhado quanto por sua forma inclinada, que é tal que desvia a direção dos ventos para cima. Dessa forma, evitam-se possíveis danos e, além disso, o sistema fotovoltaico, que não tem que se deslocar para uma posição horizontal "protetora", tem uma maior produção de eletricidade.

[00058] 7] O espaço aberto proporcionado entre os painéis fotovoltaicos e os painéis refletores, que anula o “efeito vela”, tem a vantagem de uma menor vulnerabilidade à força do vento. Por isso, também nesse caso, evita-se danos e aumenta-se a produção de eletricidade.

[00059] 8] Outra vantagem que o sistema oferece é a maior limpeza das superfícies de captação dos painéis fotovoltaicos. Na verdade, o sistema fotovoltaico, ao ser elevado em relação ao solo, está menos sujeito a receber poeiras e sujidades que, fixando-se na superfície de captação dos painéis fotovoltaicos, reduziriam a sua eficiência.

[00060] 9] Além disso, como já descrito, o trânsito contínuo da água nos painéis fotovoltaicos realiza lavagens constantes com a consequente vantagem de um melhor desempenho devido à limpeza das superfícies captando a radiação solar.

[00061] 10] Outra vantagem, que oferece o sistema inventado, diz respeito à manutenção e segurança dos trabalhadores envolvidos nessas operações. Na verdade, o sistema fotovoltaico, embora localizado a uma certa altura do solo, é instalado no grande canal de passarela-calha previsto, portanto é extremamente fácil realizar todas as operações de manutenção da mesma forma que um sistema colocado no solo, em segurança. Também neste caso, obtém-se uma vantagem econômica tanto pelo menor tempo necessário para realização da manutenção quanto pelos menores custos, uma vez que essas operações dispensam a utilização de escadas, plataformas elevatórias ou cestos elevatórios, necessários para se chegar às plantas construídas para uma certa altura do solo. São também poupados todos os custos devidos periodicamente para a remoção das ervas daninhas do terreno ocupado pelos sistemas fotovoltaicos construídos no modo “fixado ao solo”. Além disso, nesse sistema, uma vez que o sistema fotovoltaico está localizado fora da estrutura da estufa, não existem desvantagens e complicações pelo fato de se ter que realizar operações de manutenção ordinárias e extraordinárias de dentro da própria estufa e nas culturas que estão em andamento.

[00062] As dificuldades e complicações são incorridas, em vez disso, em estruturas feitas com a tecnologia existente.

[00063] 11] Outra vantagem que o sistema inventado oferece consiste na flexibilidade/reversibilidade do uso da estrutura em sua função agrícola. Na verdade, toda a estrutura projetada é concebida de acordo com o critério da modularidade e é feita no "modo modular", ou seja, ao se montar ou desmontar algumas de suas partes componentes, é possível adaptar- se à substituição de culturas e suas diferentes necessidades.

[00064] 12] No que se refere à função agrícola, outra vantagem oferecida pelo sistema inventado consiste na maior quantidade de radiação solar aproveitável pelas culturas. A quantidade total de luz recebida pela superfície do solo, abaixo do sistema fotovoltaico instalado, é determinada pela quantidade de luz difusa e pela quantidade de luz direta. O sistema inventado permite que as culturas se beneficiem de uma quantidade de luz difusa superior à dos sistemas fotovoltaicos de estufa tradicionais, devido à maior área de superfície das coberturas transparentes à luz. A quantidade de luz direta depende da quantidade de luz proveniente dos telhados e das cortinas perimetrais. A quantidade de luz proveniente dos telhados depende da razão entre a superfície livre, não ocupada pelo sistema fotovoltaico, transparente à luz, e a superfície ocupada pelo sistema fotovoltaico, não transparente à luz. O sistema inventado, na configuração ideal esperada, implica que 80% das superfícies reflexivas sejam transparentes à luz. A quantidade de luz proveniente das cortinas perimetrais depende da altura das mesmas e pode variar de acordo com os diferentes cultivos praticados. A configuração típica do sistema inventado prevê uma altura média, a partir do solo, de 5 metros, o que corresponde a uma quantidade adicional de luz direta de cerca de 13%. Dessa forma, os cultivos, realizados no solo abaixo do sistema fotovoltaico, recebem 93% da luz incidente direta em toda a superfície ocupada pelo sistema. Além disso, a sombra, devido ao sistema fotovoltaico acima, não é fixa durante todas as horas do dia no mesmo local, mas se move de oeste para leste, seguindo inversamente a direção do sol. Dessa forma, as culturas sempre se beneficiam de toda a luminosidade difusa, de 93% da luz direta, e, além disso, a sombra mínima é temporária, com curta duração em comparação com as plantas cultivadas individualmente. Segue-se que a sombra causada pelo sistema fotovoltaico sobrejacente é equivalente àquela causada pelo curto trânsito de uma nuvem que passa e é, portanto, completamente irrelevante para fins de cultivo.

[00065] 13] No que se refere à função fotovoltaica, outra vantagem que o sistema inventado oferece consiste em um aumento maior da produção de eletricidade igual a mais do que o dobro em comparação com a produção de um sistema fotovoltaico tradicional, fixado ao solo ou fixado nos telhados de uma estufa, que ocupa aproximadamente a mesma área de terreno. Esse aumento maior se deve ao rastreador de eixo único, aparelho que reflete a radiação solar, e o sistema hídrico, que refresca e lava constantemente os painéis fotovoltaicos. Dessa forma, a incidência dos custos de toda a estrutura, por kWh de eletricidade produzida que ocupa aproximadamente a mesma área de terreno que as plantas tradicionais, torna o investimento econômico muito conveniente, e ainda mais conveniente uma vez que o sistema inventado permite, ao mesmo tempo, ser possível usar, perfeitamente e sem qualquer limitação, o solo abaixo para todos os tipos de cultivos agrícolas. Em conclusão, a invenção permite atingir o seu objetivo e atingir todos os resultados dos objetivos definidos. Deve-se entender que todos os itens acima e ilustrados representam apenas uma forma escolhida, mas não limitativa, da realização potencial desta invenção. No entanto, de acordo com as necessidades, outras modalidades equivalentes são possíveis, as quais sempre se referem ao escopo do mesmo conceito inventivo. Portanto, deve-se entender que a descrição da invenção, conforme descrito acima e também ilustrada nos desenhos anexos, deve também ser estendida para as outras modalidades, que podem, por exemplo, variar em formas, dimensões, materiais e em qualquer outra coisa equivalente, mas que, em qualquer caso, sempre se refere ao mesmo conceito inventivo, caindo no escopo de proteção das reivindicações listadas abaixo.

Claims

1. Dispositivo unitário integrado que associa quatro sistemas diferentes; em que o dispositivo é caracterizado pelo fato de que compreende: - Uma estufa ou estrutura em carpintaria metálica que sustenta coberturas plásticas ou redes de proteção antigranizo, com, na arquitetura dos telhados, um canal de passarela-calha largo [1] e projetada de acordo com o critério de modularidade de cada uma das suas partes componentes, portanto, as estruturas serão construídas em forma modular (2, 3, 4, 5]; - Um sistema fotovoltaico [6] com uma estrutura de suporte de carga basculante [9] configurada com uma superfície plana central [10] instalada com painéis fotovoltaicos [8] e duas aletas laterais [11], que consistem em duas superfícies planas, mas inclinadas em relação à superfície central, instaladas com painéis que refletem a radiação solar (15); Um sistema reflexivo (13) que consiste em painéis reflexivos (15) que direcionam a radiação solar refletida para a superfície de captação (7) dos painéis fotovoltaicos (8), em que há um espaço (16) entre os painéis fotovoltaicos (8) e os painéis reflexivos (15), destinados ao descarte do calor produzido pelos painéis fotovoltaicos e à saída do vento; - Um sistema hídrico (17) destinado ao resfriamento e à lavagem dos painéis fotovoltaicos (8), que possui um circuito duplo (18) de tubulações (19) que se desenvolvem lateralmente, uma à direita e outra à esquerda, ao longo de todo o comprimento da superfície de captação (7) dos painéis fotovoltaicos (8) e com uma válvula gatilho de comutação (20) que visa reverter o fluxo de água alternadamente do primeiro dos dois circuitos de tubulação (18SX) para o segundo e vice-versa, do segundo (18dx) ao primeiro dos dois circuitos de tubulação.

2. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo, na associação do sistema fotovoltaico ao sistema refletor da radiação solar (13), este último está ligado de forma rígida ao dito sistema fotovoltaico, e o sistema hídrico (17) para resfriamento e lavagem dos painéis fotovoltaicos está conectado ao dito sistema fotovoltaico.

3. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo, na associação do sistema fotovoltaico ao sistema refletor da radiação solar [13], este último está conectado de forma rígida ao dito sistema fotovoltaico.

4. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que no dito dispositivo, o sistema hídrico [17] para resfriamento e lavagem dos painéis fotovoltaicos, está conectado ao dito sistema fotovoltaico.

5. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estufa incluída na arquitetura dos telhados, entre os declives inclinados opostos das naves adjacentes, o canal passarela-calha largo [1].

6. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura em carpintaria metálica está incluída na arquitetura da parte acima do canal passarela-calha largo [1].

7. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o canal passarela-calha [1] permite a instalação do sistema fotovoltaico, e permite facilmente todas as operações de manutenção e permite a recuperação e canalização das águas pluviais.

8. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte de carga basculante [9] é configurada com uma base plana [10] para a instalação dos painéis fotovoltaicos [8] e duas aletas [11], planas mas inclinadas, para a instalação dos painéis refletores da radiação solar [15], e para a instalação das tubulações do sistema hídrico [19] de circuito duplo (18, para o resfriamento e lavagem dos painéis fotovoltaicos e que também prevê, em sua configuração, um espaço aberto [16] entre a superfície de captação [7] dos painéis fotovoltaicos [8] e a superfície refletora da radiação solar [14], que visa permitir a dissipação do calor dos painéis fotovoltaicos e a saída dos vento.

9. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pilares de suporte são fornecidos para suportar a estrutura em carpintaria metálica e pelo fato de que a colocação do sistema fotovoltaico está associada ou não ao sistema refletor de radiação solar e/ou ao sistema hídrico para resfriamento e lavagem dos painéis fotovoltaicos no canal passarela-calha [1] e assentamento nos mesmos pilares de suporte da estrutura em carpintaria metálica.

10. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema refletor de radiação solar (13), associado e rigidamente conectado ao sistema fotovoltaico, possui um espaço aberto 816) entre as superfícies dos painéis fotovoltaicos (8) e as superfícies dos painéis refletores de radiação solar (15) que permitem o descarte do calor e a saída do vento.

11. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema hídrico (17) para resfriamento e lavagem dos painéis fotovoltaicos (8) associados e conectados ao sistema fotovoltaico com um circuito duplo (18) de tubulações (19), instaladas nos dois lados do desenvolvimento longitudinal de toda a superfície de captação (7) dos painéis fotovoltaicos (8), é conectado a uma válvula de comporta de comutação de fluxo de água (20) controlada mecânica ou eletronicamente por um rastreador solar.

12. Dispositivo unitário integrado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a modularidade da estrutura em carpintaria metálica é concebida de forma modular em quatro configurações: “totalmente aberto” (2), modo “à prova de granizo” (3), modo “coberto, mas aberto” (4) e modo “estufa completa” (5).