ES2347116B1 - Panel solar fotovoltaico refrigerado. - Google Patents
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Abstract
Panel solar fotovoltaico refrigerado.
Panel solar fotovoltaico (100) que comprende
unos primeros medios de refrigeración, en donde dichos medios
comprenden una sonda (31) configurada para detectar el exceso de
temperatura que sufren los paneles solares fotovoltaicos, y un
termostato (32) configurado para accionar unos medios de riego (2,
3, 4) sobre el propio panel, de tal forma que la temperatura del
panel se estabilice en su temperatura óptima de trabajo.
Description
Panel solar fotovoltaico refrigerado.
El objeto principal de la presente invención es
un sistema de refrigeración de paneles solares fotovoltaicos, para
su implementación en centrales de energía solar fotovoltaica,
conocidas comúnmente como "huertos solares", con el cual se
conseguirá un mejor rendimiento del "huerto solar" y una mayor
longevidad en los paneles solares fotovoltaicos, parte vital y a su
vez más cara dentro de la instalación.
Existen en España multitud de centrales
eléctricas fotovoltaicas llamadas comúnmente "huertos solares",
que contienen miles de paneles fotovoltaicos y cuya energía
producida vierten a la red eléctrica. Los paneles solares
fotovoltaicos son dispositivos fabricados con materiales
semiconductores (silicio, cadmio, teluro, etc.) que producen energía
eléctrica cuando sobre él incide la radiación solar. En las
especificaciones técnicas de estos paneles o módulos fotovoltaicos
el fabricante especifica todas las características técnicas
relevantes del producto, medidas, peso, características eléctricas,
garantías, etc. Entre estas características, aparece una que expresa
la perdida de rendimiento que sufre un panel fotovoltaico debido al
exceso de temperatura. Se expresa en % de pérdida de potencia,
voltaje o intensidad por cada grado Kelvin o Celsius que la célula
rebasa la temperatura de laboratorio que es de 25ºC.
De lo anteriormente descrito, se deduce que un
panel fotovoltaico estará a su máximo rendimiento, en cuanto a
efectos térmicos se refiere, si conseguimos mantenerlo a una
temperatura que no sobrepase los 35ºC. Como la célula fotovoltaica
(principal componente del panel) suele estar entre 20ºC y 40ºC por
encima de la temperatura ambiente, este aumento de rendimiento, o
siendo más preciso anulación de perdidas, puede ser bastante
significativo.
Es por tanto necesario un sistema eficaz que
detecte el exceso de temperatura en el panel solar y lo enfríe hasta
la temperatura de máxima eficiencia de dicho panel solar.
Para resolver el problema técnico anteriormente
expuesto, existen distintos dispositivos en el mercado que tratan de
conseguir el mismo beneficio que el modelo de utilidad aquí
propuesto. A continuación pasamos a describir algunos de ellos:
Una primera solución está basada en el uso de
aletas de aluminio sobre el dorso o espalda del panel fotovoltaico
que actúen como un radiador, y tienen la función de liberar energía
térmica excesiva de la placa o panel fotovoltaico. Por contacto
(convección) del aluminio con el tediar del dorso del panel y debido
a la gran superficie (aletas) del aluminio se consigue la radiación
del exceso de energía térmica y por lo tanto el enfriamiento del
panel.
No obstante, esta solución presenta una serie de
inconvenientes, como son el alto costo, dado que se utiliza una gran
cantidad de aluminio y su acople a cada panel es complicado y una
baja eficiencia, ya que sólo cuando hay viento el intercambio de
calor es realmente interesante.
Una segunda solución está basada en los llamados
paneles híbridos que consisten en un panel fotovoltaico al que se le
añade por la parte de atrás un serpentín de cobre por el que circula
agua. Esta agua se calienta y roba energía térmica al panel
consiguiendo generar ACS (Agua Caliente Sanitaria) y enfriar el
panel fotovoltaico.
Los principales inconvenientes de esta solución
están basados en su alto costo, su difícil implantación a
posteriori, ya que si no es de fábrica implementar el sistema es
prácticamente imposible por la fijación al dorso del panel
fotovoltaico, su baja eficiencia, ya que estos paneles están
pensados en un circuito cerrado y ceden su calor a un depósito que
calientan muy rápidamente, y su alto coste de energía eléctrica para
mover las bombas continuamente.
Para evitar el problema técnico derivado del
sobrecalentamiento de los paneles solares fotovoltaicos, se presenta
el panel solar fotovoltaico refrigerado, en el cual, por medio de
una sonda, se detecta el exceso de temperatura, y en donde un
termostato acciona el sistema de riego que hace que la temperatura
baje hasta el nivel deseado. En este nivel deseado las bombas se
paran. El ciclo se repite tantas veces como haga falta para mantener
la temperatura del panel fotovoltaico entre 25ºC y 35ºC evitando así
el shock térmico del panel y protegiendo a la placa fotovoltaica de
"sobre-temperaturas", y bruscos descensos y
aumentos de la misma.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención, y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
Fig. 1 muestra el esquema de una instalación
tipo en un "huerto solar" fotovoltaico, con las zanjas, tubos
de agua fría y de recogida.
Fig. 2 muestra la vista en planta de un panel
solar fotovoltaico integrado con el sistema de refrigeración objeto
de la presente memoria.
La presente invención, en su realización
preferida, comprende medios de refrigeración en los paneles solares
fotovoltaicos, en donde dichos medios comprenden una sonda 31
configurada para detectar el exceso de temperatura que sufren los
paneles solares fotovoltaicos 100, y un termostato 32 configurado
para accionar unos medios de riego 3 sobre el propio panel 100, de
tal forma que la temperatura baje hasta el nivel deseado. Cuando se
alcanza este nivel deseado las bombas de riego 6 se paran. El ciclo
se repite tantas veces como haga falta para mantener la temperatura
del panel fotovoltaico entre 25ºC y 35ºC evitando así el shock
térmico del panel y protegiendo a la placa de
"sobre-temperaturas" y bruscos descensos y
aumentos de la misma.
Más concretamente, y como se observa en las
figuras adjuntas, el panel solar fotovoltaico refrigerado 100
comprende, en su realización preferida:
Un depósito de agua descalcificada 1 para el
abastecimiento de los paneles y la recogida de aguas, debidamente
dimensionado. En algunos casos se puede utilizar un pozo de agua
existente o nuevo (debidamente legalizado) o un embalse. La red de
tuberías 2, (además de llaves de corte, derivaciones, medidores de
caudal y presión, etc.) de suministro y recogida del agua de
refrigeración sobre los paneles fotovoltaicos pueden ser de
materiales plásticos o de cobre, tal y como se utilizan en todas las
aplicaciones de riego y fontanería habituales.
Sobre cada panel solar 100 se presentan
goteros-aspersores 3, de caudal adecuado y con
difusión de la justa cantidad de agua, configurados para dispersar
el agua con un ángulo de 180º. Dichos
goteros-aspersores 3 quedan soportados en una
perfilería de aluminio 4 o material plástico resistente y adecuado
para un largo uso (25 años al menos) para la suportación de las
tuberías 2 sobre los paneles fotovoltaicos 100. Estas tuberías
contienen los goteros-aspersores 3 del punto
anterior. Otros elementos, como grapas y sistemas de fijación de
estas tuberías sobre los paneles son útiles para que el empleo de
los goteros 3 no afecte en nada al normal funcionamiento del panel
solar.
Del mismo modo, los paneles 100 comprenden una
perfilería 5 para la recogida de las aguas que ya han refrigerado
los paneles solares fotovoltaicos 100, en donde dicha perfilería 5
es de aluminio o material plástico resistente, adecuado para un
largo uso (25 años al menos).
Las bombas hidráulicas 6 están debidamente
dimensionadas para suministrar las presiones adecuadas en cada punto
del circuito hidráulico del líquido refrigerante.
Opcionalmente, los paneles pueden comprender
medios de control 10, que comprenden a su vez, medios de
refrigeración del agua [normalmente no será necesario] mediante
torre de refrigeración, bomba de calor geotérmica o de alta
eficiencia para bajar la temperatura del agua de refrigeración si
fuera necesario. Del mismo modo, los medios de control 10 comprenden
medios de acción y paro de las bombas, medios de detección de
niveles del depósito, medios de contabilización del agua vertida y
recogida, y medios de monitorización del tiempo de funcionamiento de
las bombas de su consumo eléctrico, de control de las temperaturas
de los paneles, de la energía vertida a la red eléctrica, y también
un sistema de seguridad mediante el cual se detecten fallos del
sistema y se impide el shock térmico sobre los paneles. Todos estos
elementos están incluidos dentro de los medios de control 10 como
elemento de monitorización y
activación-desactivación del enfriamiento de
los
paneles.
paneles.
Claims (10)
1. Panel solar fotovoltaico (100) que comprende
unos primeros medios de refrigeración caracterizado porque
dichos medios comprenden una sonda (31) configurada para detectar el
exceso de temperatura que sufren los paneles solares fotovoltaicos,
y un termostato (32) configurado para accionar unos medios de riego
(3) sobre el propio panel, de tal forma que la temperatura del panel
se estabilice en su temperatura óptima de trabajo.
2. Panel de acuerdo con la reivindicación 1 en
donde los medios de riego comprenden una pluralidad de
goteros-aspersores (3) configurados para dispersar
un caudal adecuado de agua con un ángulo de dispersión sobre el
panel de 180º.
3. Panel de acuerdo con la reivindicación 1 y 2
en donde la temperatura óptima de trabajo está comprendida entre
25ºC y 35ºC.
4. Panel de acuerdo con las reivindicaciones
anteriores en donde el agua del depósito (1) se distribuye mediante
una red de tuberías (2) estándar.
5. Panel de acuerdo con las reivindicaciones
anteriores en donde los goteros- aspersores (3) quedan soportados,
junto con las tuberías (2) en una pluralidad de perfiles (4)
configurados para no alterar el funcionamiento normal de los
paneles.
6. Panel de acuerdo con las reivindicaciones
anteriores en donde los paneles (100) comprenden una perfilería (5)
para la recogida de las aguas que ya han refrigerado los paneles
solares fotovoltaicos (100), en donde dicha perfilería (5).
7. Huerto solar caracterizado porque
comprende un depósito de agua descalcificada (1) debidamente
dimensionado, una red de tuberías (2), y una pluralidad de bombas
(6) aplicados a una pluralidad de paneles (100) según
reivindicaciones 1 a 6.
8. Huerto solar según reivindicación 7 en donde
una pluralidad de bombas hidráulicas (6) están configuradas para
suministrar las presiones adecuadas en cada punto del circuito
hidráulico del líquido refrigerante.
9. Huerto solar de acuerdo con las
reivindicaciones 7 y 8 en donde comprende unos medios de control
(10) que a su vez comprenden medios de acción y paro de las bombas,
medios de detección de niveles del depósito, medios de
contabilización del agua vertida y recogida, y medios de
monitorización del tiempo de funcionamiento de las bombas de su
consumo eléctrico, de control de las temperaturas de los paneles, de
la energía vertida a la red eléctrica, y también un sistema de
seguridad mediante el cual se detecten fallos del sistema y se
impide el shock térmico sobre los paneles.
10. Huerto solar de acuerdo con la
reivindicación 9 en donde los medios de control (10) comprenden a su
vez, medios de refrigeración del agua mediante torre de
refrigeración, bomba de calor geotérmica o de alta eficiencia para
bajar la temperatura del agua de refrigeración.
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Effective date: 20120206 |