ES2933814T3 - Estructura fotovoltaica para calzada - Google Patents

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ES2933814T3 ES14707240T ES14707240T ES2933814T3 ES 2933814 T3 ES2933814 T3 ES 2933814T3 ES 14707240 T ES14707240 T ES 14707240T ES 14707240 T ES14707240 T ES 14707240T ES 2933814 T3 ES2933814 T3 ES 2933814T3
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Franck Barruel
Eric Coquelle
Jean-Luc Gautier
Eric Pilat
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Colas SA
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Abstract

La invención se refiere a una estructura fotovoltaica (10), especialmente para calzada apta para la circulación de peatones y vehículos, que comprende: al menos una célula fotovoltaica; y un revestimiento no opaco que cubre al menos la cara frontal de dicha célula fotovoltaica y que tiene una superficie exterior macrotexturizada y microtexturizada irregularmente, con una profundidad media de textura MTD, medida según la norma NF EN 13036-1, de entre 0,2 mm y 3 mm, y un valor de resistencia al pulido PRV, según la norma NF EN 13043, de al menos PRV44, preferentemente PRV50, muy preferentemente PRV53. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Estructura fotovoltaica para calzada
La presente invención se refiere a estructuras fotovoltaicas, destinadas especialmente a formar una calzada apta para la circulación de peatones y vehículos y que presenta especialmente una superficie exterior que reproduce la textura de un recubrimiento superficial de carretera y transitable.
Estado de la técnica
Existe la necesidad de utilizar las carreteras como medio de generación de energía durante el día, ya sea para alimentar edificios cercanos (empresas, distritos ecológicos, viviendas individuales, etc.) o para alimentar la red eléctrica o dispositivos de ayuda al tráfico.
Debido a la gran superficie de la red viaria, esto podría permitir evitar los campos de módulos solares que utilizan tierras de cultivo para la producción de energía o desmultiplicar las superficies actualmente aprovechables como los tejados.
El documento US 2005/0199282 A1 divulga una calzada que incorpora una estructura fotovoltaica, formada por células solares recubiertas de un revestimiento no opaco que debe soportar el peso de los vehículos y proporcionar un coeficiente de fricción suficiente para permitirles circular sin derrapar.
Como ejemplos de revestimientos, se citan materiales tales como materiales plásticos transparentes revestidos en la superficie con una capa resistente a la abrasión, vidrio templado o recocido, un complejo formado por perlas de vidrio de 5 mm unidas por una resina epoxi sobre vidrio recocido, con preferencia por un complejo formado de acrílico reforzado con policarbonato.
La estructura puede presentar elementos de fricción en la superficie destinados a aumentar el coeficiente de fricción. Estos elementos de fricción se pueden disponer en patrones tales como líneas curvas o rectas, cortas o largas, círculos u otras figuras geométricas.
Los elementos de fricción pueden estar formados por barras o picos o por ranuras practicadas en la superficie del revestimiento. Los elementos de fricción, cuando se incorporan, pueden ser de acero inoxidable o de policarbonato.
Existe la necesidad de mejorar aún más las estructuras fotovoltaicas destinadas a la circulación de peatones o vehículos.
Resumen
La invención tiene por objeto, según un primero de sus aspectos, una estructura (también llamada complejo) fotovoltaica de acuerdo con la reivindicación 1.
Por "irregularmente" se entiende, el hecho de que los relieves que dan la macrotextura y la microtextura no tienen todos la misma forma, ni el mismo tamaño. Estos relieves se pueden obtener a partir de elementos texturizantes que no tengan la misma forma ni el mismo tamaño, estando sin calibrar. La naturaleza, el tamaño medio, la relación de aspecto medio y la densidad superficial media de los elementos texturizantes se eligen específicamente para obtener los valores de PMT y PSV deseados.
A diferencia de la estructura de textura normal presentada en la solicitud de patente US2005/0199282, una estructura según la presente invención presenta una dispersión irregular en la superficie, preferentemente aleatoria, de elementos en relieve no opacos de forma irregular y preferentemente aleatoria, que se aproxima al aspecto de superficie de un conocido recubrimiento superficial en la industria vial. También dispone a la vez de topografías tanto a escala macroscópica (macrotextura) como microscópica (microtextura) propicias para la adherencia. Por este hecho, las características superficiales particulares de la presente invención se eligen para presentar niveles favorables de macrotextura y de microtextura que cumplan con las especificaciones en términos de PMT y de PSV, lo que hace que el revestimiento sea adecuado para la circulación.
Por otra parte, la presente invención se lleva a cabo preferentemente utilizando elementos texturizantes tales como granos de vidrio que 1) replican la textura de una carretera y proporcionan propiedades de adherencia medidas de acuerdo con las especificaciones (BO 2002-10: circular 2002-39 del 16 de mayo de 2002 relativa a la adherencia de nuevas capas de rodadura y el control de la macrotextura) y 2) son aplicables si se desea en la construcción utilizando maquinaria y técnicas de Obras Públicas.
En una de sus realizaciones, la estructura según la presente invención se presenta como una unidad fotovoltaica encapsulada transitable.
El revestimiento de una estructura según la invención permite, gracias a la textura de su superficie exterior, presentar la adherencia adecuada para la circulación de vehículos o peatones, al mismo tiempo que protege eficazmente las células fotovoltaicas dispuestas debajo del mismo.
La invención permite no sustituir las calzadas existentes; la estructura según la invención puede adaptarse a la mayoría de estas sin necesidad de desembolsos ni de la colocación de bloques fotovoltaicos gruesos y rígidos.
Por lo demás, la invención permite utilizar los conocimientos técnicos y los equipos habituales utilizados en la fabricación y el mantenimiento de revestimientos de carreteras (terminadores, esparcimiento de aglutinante y grava, ...)
De este modo, la invención permite una fácil instalación de la estructura fotovoltaica y, desde el punto de vista económico, reducir significativamente los costes de colocación e integración.
Las características de adherencia del revestimiento según la invención son preferentemente cercanas a las de los revestimientos de carretera bituminosos tradicionales y las características ópticas son compatibles con la obtención de una eficiencia satisfactoria de conversión de energía solar en energía eléctrica.
La estructura fotovoltaica según la invención puede realizarse según dos modos de ejecución especialmente.
Según un primer modo de ejecución, las células fotovoltaicas están presentes dentro de uno o más módulos recubiertos por el revestimiento no opaco y texturizado, estando el módulo o los módulos interpuestos entre este revestimiento y la carretera subyacente. En particular, el revestimiento puede, según este primer modo de ejecución, extenderse también a la parte de la carretera que soporta los módulos fotovoltaicos pero no recubierta por ellos, o bien limitarse a la única superficie de los módulos. Estos se pueden fijar a la calzada mediante una capa de agarre.
Según un segundo modo de ejecución, las células fotovoltaicas están encapsuladas en el revestimiento no opaco y texturizado, extendiéndose entonces preferentemente el revestimiento tanto por encima como por debajo de las células fotovoltaicas. El revestimiento puede extenderse en contacto con una capa de agarre depositada sobre la carretera o directamente en contacto con la misma. Especialmente, según este segundo modo de ejecución, el revestimiento se puede premontar con uno o más módulos fotovoltaicos, que contiene las células fotovoltaicas, preferentemente usando un molde.
La invención también tiene como objeto, según otro de sus aspectos, independientemente o en combinación con lo anterior, una estructura fotovoltaica apta para la circulación de peatones y de vehículos, que comprende al menos una célula fotovoltaica encapsulada en un revestimiento no opaco, que presenta una superficie exterior texturizada, irregular, y apta para la circulación de vehículos y de peatones.
La invención también tiene como objeto, según otro de sus aspectos, independientemente o en combinación con lo anterior, una estructura fotovoltaica apta para la circulación de peatones y de vehículos, que comprende al menos una célula fotovoltaica recubierta por un revestimiento que presenta una superficie exterior texturizada con un relieve irregular, definido por agregados de forma irregular.
La invención también tiene como objeto, según otro de sus aspectos, independientemente o en combinación con lo anterior, una estructura fotovoltaica apta para la circulación de peatones y de vehículos, que comprende un revestimiento que recubre al menos una célula fotovoltaica, comprendiendo este revestimiento un aglutinante bituminoso, un aglutinante de carreteras claro sintético o de origen vegetal, resinas, adhesivos o polímeros, como epoxi o poliuretano, y posiblemente elementos texturizantes como agregados o granos de vidrio, asegurando una texturización superficial.
La invención también tiene como objeto, según otro de sus aspectos, independientemente o en combinación con lo anterior, una estructura fotovoltaica que permite construir una calzada, en forma de capa flexible enrollada, para desenrollar para formar la superficie de rodadura, que comprende células fotovoltaicas y un revestimiento que las recubre, teniendo este revestimiento una superficie exterior texturizada.
Según todos estos objetos de la invención, el revestimiento puede ser como se define a continuación, así como los elementos texturizantes utilizados.
La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de una estructura fotovoltaica, especialmente según el primer aspecto definido anteriormente, que consta de las etapas que consisten en:
- disponer elementos texturizantes, preferentemente agregados de forma irregular, especialmente aleatoria, en el fondo de un molde, estando dispuestos preferentemente los elementos texturizantes según una monocapa - disponer una o más células fotovoltaicas en el molde,
- inyectar o verter en el molde un material no opaco en estado fluido para recubrir la célula o las células fotovoltaicas y retener los elementos texturizantes. Preferentemente, los elementos texturizantes están dispuestos con una densidad superficial determinada.
La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de una estructura fotovoltaica, especialmente según el primer aspecto definido anteriormente, que consta de las etapas que consisten en:
- disponer una o más células fotovoltaicas en un molde,
- inyectar o verter en el molde un material no opaco en estado fluido,
- antes del endurecimiento de dicho material, incrustar elementos texturizantes en su superficie, preferentemente agregados de forma irregular, especialmente aleatoria, estando dispuestos preferentemente los elementos texturizantes según una monocapa.
La invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de una estructura fotovoltaica, especialmente según el primer aspecto definido anteriormente, que consta de las etapas que consisten en:
- disponer una o más células fotovoltaicas en un molde,
- depositar sobre la o las células fotovoltaicas una película de polímero transparente, de espesor dado, - depositar elementos texturizantes en su superficie, preferentemente agregados de forma irregular, especialmente aleatoria, estando dispuestos preferentemente los elementos texturizantes según una monocapa,
- someter el conjunto a una laminadora en caliente y a presión, asegurando el calor el reblandecimiento de la película y permitiendo que los agregados se incrusten en ella. Preferentemente, los elementos texturizantes están dispuestos con una densidad superficial determinada.
En todos los procedimientos que involucren elementos texturizantes, estos últimos están presos preferentemente entre un cuarto y tres cuartos de su altura, preferentemente a la mitad. La realización de una monocapa es preferible por cuestiones de rendimiento fotovoltaico.
De este modo, en un primer modo de realización, los elementos texturizantes como los agregados transparentes se esparcen hasta rechazo, e idealmente en monocapa, en el fondo de un molde. Una vez que el material transparente inyectado o moldeado ha alcanzado sus propiedades mecánicas finales, los agregados se incrustarán en el material y asegurarán una textura superficial.
En un segundo modo de realización, los agregados transparentes se insertan en la superficie del complejo fotovoltaico moldeado, e idealmente antes de que el material transparente inyectado o moldeado se haya endurecido por completo.
Revestimiento
El revestimiento según la invención se realiza ventajosamente de manera que presente unas características técnicas adecuadas tanto para la circulación de peatones como de vehículos pero que permitan también su utilización en el campo fotovoltaico. En particular, estas características se refieren a la transparencia y a la texturización superficial de dicho revestimiento.
Transparencia
Para garantizar los rendimientos fotovoltaicos deseados, el revestimiento no es opaco. Ventajosamente presenta una tasa de transparencia de entre el 50 y el 95 %.
Para caracterizar la tasa de transparencia, se utiliza un espectrofotómetro equipado con una denominada esfera integradora. Este dispositivo permite cuantificar la luz que atraviesa directamente la muestra y la que es difundida por la muestra, para un intervalo de valores de longitud de onda, en pasos de 5 nm por ejemplo, estando este intervalo preferentemente situado alrededor de la eficacia máxima de las células fotovoltaicas, más o menos 100 nm.
La tasa de transparencia se mide por el espesor del revestimiento a través del cual pasa la luz que incide sobre la cara de rodadura, antes de llegar a las células fotovoltaicas.
El revestimiento que se debe caracterizar se aplica sobre una placa de vidrio. Esta placa se caracteriza previamente en transparencia utilizando el mismo espectrofotómetro. La medición se realiza de acuerdo con el protocolo descrito anteriormente y los valores de transparencia obtenidos se restan de los de la placa de vidrio.
Para tener una caracterización de la eficacia óptica de la estructura según la invención, los valores de transmisión son ponderados por la respuesta espectral (sensibilidad según las longitudes de onda) de las células fotovoltaicas, cuyas sensibilidades en azul (450-520 nm) y en violeta (380-450) pueden ser diferentes según el tipo de tecnología empleada. La eficacia máxima de las tecnologías actuales está en verde alrededor de 600 nm, el revestimiento se hace preferentemente de manera que en el intervalo de 500 a 700 nm, su tasa de transparencia sea superior al 50 %.
Texturización superficial:
Para garantizar el rendimiento de adherencia deseado, ventajosamente, el revestimiento según la invención se realiza de manera que presenta una superficie exterior, que es tanto macrotexturizada como microtexturizada. Macrotextura
La macrotextura del revestimiento caracteriza las irregularidades de la superficie en el intervalo de 0,5 a 50 mm horizontalmente (según la norma NF EN ISO 13473-1); la macrotextura facilita la evacuación del agua de la superficie de la estructura según la invención y permite evitar la pérdida de adherencia neumático/calzada en tiempo de lluvia.
Una macrotextura presenta una longitud de onda de textura que oscila de 50 mm a 0,5 mm y una microtextura tiene una longitud de onda de textura inferior a 0,5 mm.
La macrotextura presenta preferentemente un relieve irregular, que se obtiene ventajosamente gracias a una elección bien definida de elementos texturizantes, con un tamaño y densidad de superficie elegidos específicamente, de forma irregular, especialmente aleatoria, como agregados.
Por otro lado, la superficie exterior del revestimiento presenta una profundidad de macrotextura preferentemente tal que la profundidad media de la textura PMT medida según la norma NF EN 13036-1 es de al menos 0,20 mm, y preferentemente de 0,30 mm, e idealmente de 0,60 mm o más, preferentemente comprendida entre 0,2 mm y 3 mm.
Microtextura
La superficie del revestimiento también presenta una microtextura, para garantizar una adherencia adecuada de los neumáticos.
La microtextura caracteriza las irregularidades superficiales cuya dimensión horizontal característica es inferior a 0,5 mm, según la norma NF EN ISO 13473-1.
La adherencia del revestimiento de la invención con respecto a la circulación, reflejando la calidad de la microtextura, debe persistir después del pulido, y puede expresarse:
- en términos de coeficiente de fricción |J sw , medido con una máquina Wehner und Schulze. Dicha máquina realiza primero hasta 180.000 ciclos de pulido de la superficie que se debe medir (diámetro del disco 225 mm), obtenidos por tres conos bajo una mezcla de agua y sílice. En segundo lugar, el dispositivo acelera un cabezal que soporta tres patines a base de goma de un tamaño de 30 mm x 14,5 mm cada uno hasta 3000 revoluciones por minuto, lo que corresponde a una velocidad tangencial de 100 km/h. Se pulveriza agua a 10 °C sobre la superficie que se debe caracterizar hasta que se forma una película de agua con un espesor teórico de 0,5 mm. En este momento, los patines se aplican a la superficie que se debe medir con una presión de 0,2 N.mm_ 2 , equivalente a una presión de neumáticos de 200 kPa (2 bares). El coeficiente de fricción j sw se calcula a la velocidad de 60 km/h, y se puede reducir en términos de valor de piedra pulida PSV (polished stone value, en inglés);
- en términos de valor de piedra pulida (PSV), utilizando un patín de fricción como se describe en la norma NF EN 1097-8. El revestimiento según la invención presenta ventajosamente un valor de PSV según la norma NF EN 13043 de al menos PSV44, preferentemente PSV50, e idealmente PSV53.
Carácter irregular de la textura
El revestimiento según la invención presenta una superficie exterior irregularmente macrotexturizada y también irregularmente microtexturizada.
Debe entenderse que el relieve de la macrotextura o de la microtextura no se reproduce de forma idéntica, por el uso de elementos texturizantes que no tienen la misma forma ni el mismo tamaño, que no están calibrados. El relieve puede presentar un carácter aleatorio, tanto en términos de su macrotextura como de su microtextura. Los elementos texturizantes son, por ejemplo, fragmentos o granos de vidrio, como se especifica a continuación. Descripción detallada
La invención se podrá comprender mejor tras la lectura de la descripción que va a seguir, ejemplos no limitativos de implementación de la misma, y al examinar el dibujo adjunto, sobre el cual:
- la figura 1 representa de manera esquemática, en sección tomada en el espesor, un ejemplo de calzada equipada con una estructura fotovoltaica según la invención,
- la figura 2 es una vista análoga a la figura 1, de una variante de realización de la estructura fotovoltaica, - las figuras 3A a 3E ilustran la producción de una estructura y su uso según un ejemplo de implementación de la invención, y
- las figuras 4A a 4E son vistas similares a las figuras 3A a 3E, de variantes de implementación de la invención.
En el dibujo, no siempre se han respetado las proporciones relativas de los diversos elementos constituyentes, por el bien de la claridad. Asimismo, los elementos texturizantes se han representado de forma muy esquemática, en número reducido, para simplificar el dibujo. Los elementos de conexión eléctrica, convencionales, no se han representado.
En la figura 1 se representa un primer ejemplo de estructura fotovoltaica 10 según la invención. La estructura 10 comprende uno o más módulos 11 con células fotovoltaicas y un revestimiento transparente 12 que recubre este o estos módulos 11.
El revestimiento 12 protege mecánicamente las células fotovoltaicas al mismo tiempo que permite la circulación de peatones y vehículos y su transparencia permite la producción de energía eléctrica por parte de los módulos 11.
La estructura 10 presenta una superficie exterior 13 granulada, irregular, preferentemente con un relieve aleatorio.
El revestimiento 12 se forma, por ejemplo, como se ilustra, de un aglutinante 14, también llamado matriz, en el que se incrustan elementos texturizados 16 transparentes, como agregados formados a partir de fragmentos de vidrio o granos de vidrio, dando su aspecto granulado a la superficie exterior 13. La textura del revestimiento también se puede realizar estructurando la superficie, sin inclusión de agregados en el aglutinante.
Los términos "transparente", "translúcido" y "no opaco" se consideran sinónimos en el contexto de la presente invención.
La textura del revestimiento 12 garantiza un comportamiento en carretera similar al de las carreteras "clásicas", preferentemente con valores de PMT y PSV como se definió anteriormente.
Los módulos fotovoltaicos 11 pueden ser flexibles o semirrígidos, incluso rígidos.
Una capa de agarre 17 puede asegurar la fijación del o de los módulos 11 en la carretera R, que puede ser nueva o existente.
El ejemplo de la figura 1 corresponde al primer modo de ejecución de la invención, definida anteriormente, según la cual el revestimiento 12 se extiende por encima del módulo o módulos fotovoltaicos 11 y no se interpone entre estos y la carretera subyacente. Más adelante se describirán otras variantes.
Cualesquiera que sean las realizaciones, el aglutinante utilizado presenta preferentemente una tasa de transparencia que oscila del 80 al 100 %.
Preferentemente, el material de revestimiento se elige de modo que permanezca transparente a lo largo del tiempo, de lo que podemos estar seguros a través de pruebas de envejecimiento en cámara climática, siguiendo, por ejemplo, la norma NFT 30-049. El revestimiento no perderá más del 20 % después de 5 días de envejecimiento en el WOM ("weather o meter") según la norma NFT 30-049 y preferentemente no más del 10 % de su transparencia inicial.
La estructura ilustrada en la figura 1 puede realizarse extendiendo el aglutinante en estado fluido sobre la superficie de los módulos fotovoltaicos 11, y antes de que el aglutinante se endurezca, los elementos texturizantes 16 (preferentemente en forma de agregados transparentes de forma irregular) pueden extenderse sobre la superficie tanto como sea posible.
La dosificación del aglutinante se puede realizar según el saber hacer viario tradicional para atrapar las inclusiones formadas por los elementos texturizantes, preferentemente a la mitad.
Ejemplos de realización del revestimiento
Según un primer ejemplo de realización del revestimiento, el aglutinante es de tipo bituminoso tal como se define en la norma NF e N 12591, claro, es decir despigmentado, cuyas clases de penetrabilidad determinadas según el método EN 1426 pueden ser, sin limitación, 160/220, 100/150, 70/100, 50/70, 40/60, 35/50, 30/45 o 20/30 (en décimas de milímetro). Se puede citar, por ejemplo, el aglutinante Bituclair comercializado por la sociedad Colas.
De acuerdo con un segundo ejemplo de realización del revestimiento, el aglutinante es un aglutinante para carreteras claro, sintético o de origen vegetal, cuyas clases de penetrabilidad determinadas según el método EN 1426 pueden ser, sin limitación, 160/220, 100/150, 70/100, 50/70, 40/60, 35/50, 30/45 o 20/30 (en décimas de milímetro). Se hará mención, por ejemplo, de los aglutinantes Végécol o Végéclair comercializados por la empresa Colas.
Según una tercera realización del revestimiento, el aglutinante es de naturaleza puramente sintética o de origen vegetal, siendo el aglutinante preferentemente de naturaleza orgánica, preferentemente de naturaleza polimérica. Se hará mención, a modo de ejemplo y sin carácter limitativo, de una resina acrílica, epoxi o poliuretano, tales como los barnices epoxídicos denominados Varnish D comercializados por la empresa Résipoly, o incluso un Sovermol de poliuretano comercializado por la empresa BASF.
Los aglutinantes utilizados en la invención pueden comprender iniciadores o catalizadores, especialmente para acelerar el endurecimiento. También pueden incluir aditivos, espesantes, fundentes u otros para facilitar el esparcimiento y obtener una superficie filmógena de espesor controlado.
Los aglutinantes utilizados presentan una buena resistencia a los rayos UV (tanto en términos de transparencia como de propiedades mecánicas), al agua, al calor, al frío y a la escarcha, lo que se puede comprobar en una cámara climática siguiendo la norma NFT 30-049, por ejemplo, así como una buena adherencia a los elementos texturizantes 16 y a la superficie de los módulos fotovoltaicos 11. Por lo demás, estos aglutinantes tienen ventajosamente una flexibilidad cercana al complejo compuesto por la superficie de rodadura de la carretera existente y de los módulos fotovoltaicos, es decir, idealmente un módulo elástico comprendido entre 0,1 y 10 GPa.
Los ejemplos de revestimientos dados anteriormente son válidos para todas las estructuras según la invención.
Ejemplos de elementos texturizantes
La realización de una monocapa de elementos texturizantes 16 es preferible para cuestiones de rendimiento fotovoltaico, porque la transmisión óptica cae con el espesor de material.
La elección de la naturaleza, del tamaño de grano, del factor de forma y de la densidad superficial de los elementos texturizantes pretende obtener:
- una buena angularidad, permitiendo una buena adherencia entre los neumáticos y la calzada, en condiciones secas o húmedas: la macrotextura así obtenida permite la evacuación del agua debajo del neumático, mientras que la microtextura contribuye a la adherencia; una textura aleatoria definida por elementos texturizantes de forma aleatoria o reproduciendo el relieve de elementos texturizantes de forma aleatoria es ventajosa desde este punto de vista;
- una resistencia a la abrasión para mantener la calidad deseada de comportamiento en carretera a lo largo del tiempo; el uso como elementos texturizantes de materiales minerales, de gran dureza, es ventajoso desde este punto de vista;
- un buen estado de la superficie para asegurar una correcta adhesión al aglutinante; el uso de agregados de forma irregular, especialmente aleatoria puede contribuir a la buena adherencia de estos a la matriz;
- buena transparencia, para conservar el rendimiento fotovoltaico.
Los elementos texturizantes son ventajosamente materiales transparentes (vidrio, policarbonato...), preferentemente de vidrio, fragmentos o granos, preferentemente granos de vidrio (vidrio nuevo o reciclado triturado).
El tamaño de estos elementos, discriminado a través de un tamiz, puede ser mono o polidisperso, y oscilar de 0,1 a 10 mm, más preferentemente de 0,4 a 4 mm, y más preferentemente de 0,9 a 1,4 mm de tamaño.
Para obtener el nivel de macrotextura deseado, la densidad superficial de estos elementos texturizantes sobre la superficie del revestimiento está comprendida preferentemente entre 0,1 y 5 kg/m2, y ventajosamente entre 0,7 y 1,5 kg/m2.
El factor de forma de estos elementos estructurantes, es decir, la relación de un elemento entre su mayor longitud y su menor anchura, es preferentemente inferior o igual a 8 y preferentemente está comprendida entre 1 y 3.
La profundidad media de la textura PMT de tales elementos es preferentemente de alrededor de 0,8 mm y alcanza el umbral ideal de 0,6 mm, mientras que en términos de adherencia y de resistencia al pulido, después de 180.000 ciclos de pulido con la máquina Wehner und Schultze, los elementos texturizantes presentan preferentemente un coeficiente de fricción |J sw de 0.4, superando el umbral |J sw=0,30 de un Polished Stone Value (valor de piedra pulida) 50.
Los ejemplos de elementos texturizantes anteriores son válidos para todas las realizaciones.
Los módulos fotovoltaicos 11 pueden ser delgados, flexibles o semirrígidos (por ejemplo módulos fotovoltaicos de la marca Unisolar) y estar adheridos a la superficie de una carretera hecha de mezclas asfálticas o de hormigón de cemento. La cara posterior de los módulos 11 es preferentemente lo suficientemente rígida y sólida para proteger las células fotovoltaicas contra cualquier perforación por las rugosidades de la superficie de la carretera existente (por ejemplo por las cabezas de agregados), siguiendo la evolución de la topografía superficial de las carreteras (por ejemplo, siguiendo la formación de ahuellamientos o una fisuración). Por ejemplo, la cara posterior de los módulos 11 está definida por una resina fluorada como el etileno-tetrafluoroetileno, por ejemplo, la comercializada bajo el nombre Tefzel por la sociedad DuPont, preferentemente de 0,2 a 5 mm de espesor.
La calzada puede ser nueva o existente, estar hecha preferentemente de fórmulas de mezclas asfálticas de bajo ahuellamiento, de modo que la topografía de la superficie de la carretera cambie solo levemente a medida que pasan los vehículos.
La adhesión de los módulos 11 a la superficie de la carretera R se realiza con la capa de agarre 17, que puede formarse a partir de adhesivos industriales especiales, o incluso a partir de un aglutinante bituminoso, opcionalmente reforzado mediante la adición de un polímero como SBS, en caliente o en emulsión.
En una primera realización, el adhesivo o el aglutinante bituminoso que forma la capa de agarre 17 se extiende directamente sobre la superficie de la carretera R, esparcido en una capa delgada, entonces los módulos fotovoltaicos 11 se depositan allí mientras que el adhesivo no se ha endurecido o que el aglutinante bituminoso todavía es viscoso y pegajoso.
En una segunda realización, el aglutinante destinado a formar la capa de agarre 17 se deposita en fábrica sobre la cara inferior de los módulos fotovoltaicos 11, cara que puede ser en bruto o haber sufrido un tratamiento de plasma o corona para promover una mejor adhesión al aglutinante; el complejo así obtenido se adhiere entonces a la carretera R mediante un recalentamiento ligero del aglutinante en la parte posterior de los módulos 11. El complejo correspondiente a esta segunda realización puede colocarse en una carretera nueva o existente.
Ahora se describirá, haciendo referencia a la figura 2, una estructura fotovoltaica 10 según el segundo modo de ejecución de la invención definida anteriormente, en la que la célula o las células fotovoltaicas 11 están encapsuladas en el revestimiento 12. Este último también se puede fijar en la carretera R mediante una capa de agarre 17, como el ejemplo descrito anteriormente con referencia a la figura 1.
La encapsulación asegura la protección (mecánica, higrométrica, estanqueidad...) de las células fotovoltaicas.
El encapsulado se lleva a cabo preferentemente preposicionando la célula o las células fotovoltaicas 11 dentro de un molde como se ilustra en las figuras 3A o 4A, y se detalla a continuación. A continuación, la estructura 10 se desmolda y se puede fijar sobre la carretera existente R gracias a la capa de agarre 17.
Para lograr la textura superficial del revestimiento, en un primer modo de realización, ilustrada en las Figuras 3A a 3E, los elementos texturizantes 16, como los agregados transparentes, se extienden hasta rechazo sobre el fondo de un molde, preferentemente en forma de una monocapa, en lo que será entonces la cara de rodadura de la estructura. A continuación, se inyecta o vierte en el molde un aglutinante transparente 14. Una vez que este material ha alcanzado su dureza y propiedades mecánicas finales, los agregados se unen al contenido del molde y aseguran la texturización superficial deseada.
En un segundo modo de realización, ilustrada en las Figuras 4A a 4E, primero se inyecta o vierte el aglutinante transparente 14 en el molde (figura 4B), a continuación se esparcen sobre la superficie libre del molde los elementos texturizantes como agregados transparentes (figura 4C), mientras que el material inyectado o moldeado no ha alcanzado sus propiedades finales y todavía se presenta como un fluido viscoso. Los elementos texturizantes se pueden incrustar en el aglutinante a través de estrés mecánico o hundirse por su propio peso; también es posible calentar los elementos texturizantes para fundir el aglutinante en su proximidad inmediata. Una vez que el aglutinante 14 ha alcanzado su dureza y propiedades mecánicas finales, los agregados se unen al contenido del molde y proporcionan la textura superficial deseada (figura 4D).
Estas dos primeras realizaciones utilizan elementos texturizantes 16 añadidos al aglutinante 14 para dar al revestimiento 12 la textura deseada, preferentemente en forma de una monocapa.
En una tercera realización:
- se deposita una película de polímero transparente, de espesor dado, en la célula o las células fotovoltaicas, - se deposita elementos texturizantes en su superficie, especialmente agregados de forma irregular, mejor aleatoria, estando dispuestos preferentemente los elementos texturizantes según una monocapa, y estos elementos se someten a una laminadora en caliente bajo presión. El calor asegura el reblandecimiento de la película y permite que los agregados se incrusten en ella.
Como encapsulante utilizable para llevar a cabo la invención según el segundo modo de ejecución, se puede utilizar cualquier material transparente (tasa de transparencia entre el 80 y el 100 %) capaz de ser vertido o inyectado en un molde, dentro del cual se han preposicionado células fotovoltaicas.
El papel del aglutinante es proteger mecánicamente las células fotovoltaicas, para permitir el mantenimiento de eventuales elementos texturizantes que darán a la superficie su textura, y por lo tanto permitirán el comportamiento en carretera deseado, siendo y permaneciendo transparentes en el tiempo (pasando la prueba de envejecimiento en cámara climática según la norma NFT 30-049 por ejemplo).
El aglutinante puede ser el mismo que según el primer modo de implementación de la invención (véase el capítulo "Ejemplos de realización del revestimiento" anterior) y presentar las mismas características.
De este modo, según un primer ejemplo, el aglutinante es de tipo bituminoso tal como se define en la norma NF EN 12591, claro (despigmentado), cuyas clases de penetrabilidad determinadas según el método EN 1426 pueden ser, sin limitación, 160/220, 100/150, 70/100, 50/70, 40/60, 35/50, 30/45 o 20/30 (en décimas de milímetro). Se puede citar, por ejemplo, el aglutinante Bituclair comercializado por la sociedad Colas.
Según un segundo ejemplo, el aglutinante es un aglutinante para carreteras claro, sintético o de origen vegetal, cuyas clases de penetrabilidad determinadas según el método EN 1426 pueden ser, sin limitación, 160/220, 100/150, 70/100, 50/70, 40/60, 35/50, 30/45 o 20/30 (en décimas de milímetro). Es posible utilizar los aglutinantes Végécol o Végéclair comercializados por la sociedad Colas.
Según un tercer ejemplo, el aglutinante es de naturaleza puramente sintética o de origen vegetal, preferentemente de naturaleza orgánica, preferentemente de naturaleza polimérica. Se hará mención, a modo de ejemplo y sin carácter limitativo, de una resina acrílica, epoxi o poliuretano, tales como los barnices epoxídicos denominados Varnish D comercializados por la sociedad Résipoly, o incluso un poliuretano Sovermol comercializado por la sociedad BASF.
Los elementos texturizantes pueden ser los mismos que los enumerados en el capítulo "Ejemplos de elementos texturizantes". La elección de la naturaleza y el tamaño de partícula de estas inclusiones responde a los mismos criterios que los definidos anteriormente. A título de ejemplo, agregados de vidrio, de un tamaño comprendido entre 0,9 y 1,4 mm, se pueden utilizar como elementos texturizantes en combinación con poliuretano de tipo Sovermol como aglutinante. La tasa de transparencia de dicho revestimiento está comprendida entre el 60 y el 95 % a 600 nm e idealmente en el 95 %. Los valores de PSV son preferentemente al menos PSV44, mejor PSV50, aún mejor PSV53, y la profundidad de textura media de PMT está preferentemente comprendida entre 0,2 y 3 mm.
En función de los objetivos de transparencia y de protección mecánica, el espesor de la estructura fotovoltaica 10 según la invención oscila por ejemplo de 0,5 a 30 mm, idealmente de 0,6 a 12 mm. No es necesario que los espesores de aglutinante por encima y por debajo de los módulos o de las células fotovoltaicas 11 sean idénticos.
La adhesión de la estructura fotovoltaica según este segundo modo de ejecución de la invención a la superficie de la carretera se puede realizar con adhesivos industriales especiales, o incluso con un aglutinante bituminoso, opcionalmente reforzado mediante la adición de un polímero como SBS, en caliente o en emulsión.
En una primera realización, el aglutinante se extiende directamente sobre la superficie de la carretera, esparcido en una capa delgada, a continuación, se coloca allí la estructura fotovoltaica prefabricada mientras que el adhesivo no se ha endurecido o el aglutinante bituminoso aún es viscoso y pegajoso.
En una segunda realización, el aglutinante se deposita en fábrica en la cara inferior de la estructura fotovoltaica prefabricada, cara que puede estar en bruto o haber sido tratada por plasma o efecto corona para promover una mejor adhesión del aglutinante; a continuación, la estructura fotovoltaica se adhiere a la carretera mediante recalentamiento ligero del aglutinante presente en la parte posterior de la misma.
La cara frontal se puede producir durante la fabricación de la estructura fotovoltaica en fábrica.
La cara de rodadura también se puede producir en la construcción de carretera, después de extender los módulos o las células fotovoltaicas sobre las primeras capas bituminosas.
También se puede proponer una estructura fotovoltaica según la invención en forma de complejo desenrollable de gran radio de curvatura, texturizado, que la cara superior (después del desenrollado) ya esté pretexturizada o que se le añada una capa a base de aglutinante transparente que lleve elementos texturizantes como agregados transparentes. El complejo puede incluir pistas y conectores eléctricos flexibles. Se puede utilizar una máquina de construcción para desenrollar el complejo en una carretera existente.
En una tercera realización, el revestimiento se realiza ventajosamente por impregnación con rodillo. La estructura fotovoltaica se coloca sobre la carretera que se debe recubrir, y un rodillo previamente impregnado con aglutinante, especialmente resina, se pasa sobre la estructura como una aplicación de pintura.
Calzada
De forma general, la calzada puede ser nueva o existente, pero preferentemente realizada a partir de fórmulas de mezclas asfálticas de bajo ahuellamiento, de modo que la topografía de la superficie de la carretera cambie solo levemente a medida que pasan los vehículos. La calzada puede ser una carretera, una autopista, una acera. Uso de la energía eléctrica producida
La energía eléctrica producida por una estructura fotovoltaica según la invención puede ser aprovechada de diversas formas, por ejemplo en ecodistritos, granjas solares, energía de alumbrado público, señales de tráfico o carga de coches eléctricos, no siendo esta lista limitativa.
La invención también se puede utilizar para todo tipo de aplicaciones donde la noción de adherencia es importante o por razones estéticas.
La expresión "que comprende un" debe entenderse como sinónimo de "que comprende al menos un".

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Estructura fotovoltaica (10), para calzada apta para la circulación de peatones y de vehículos, que incluye:
- al menos una célula fotovoltaica,
- un revestimiento no opaco (12), que recubre al menos la cara frontal de dicha célula fotovoltaica y que presenta una superficie exterior (13) que es, a la vez, macrotexturizada irregularmente y microtexturizada irregularmente, presentando la macrotextura irregularidades superficiales en el intervalo de 0,5 a 50 mm horizontalmente, presentando la microtextura irregularidades superficiales cuya dimensión horizontal característica es inferior a 0,5 mm, permitiendo dicha superficie exterior (13) la circulación de peatones y vehículos, una profundidad de macrotextura que presenta una profundidad media de textura PMT medida según la norma NF EN 13036-1 comprendida entre 0,2 mm y 3 mm, presentando dicho revestimiento no opaco (12) un valor de resistencia al pulido PSV según la norma NF EN 13043 de al menos PSV44, mejor PSV50, aún mejor PSV53, siendo preferentemente la profundidad media de la textura de PMT de al menos 0,30 mm, mejor de al menos 0,6 mm,
estando dicho revestimiento no opaco (12) formado por un aglutinante (14) y elementos texturizantes no opacos (16) que tienen un tamaño que oscila entre 0,4 y 4 mm, formando dichos elementos texturizantes relieves de diferentes formas y tamaños para obtener la macrotextura y la microtextura.
2. Estructura según la reivindicación anterior, teniendo el revestimiento (12) una tasa de transparencia superior al 50 % en un intervalo de 100 nm alrededor de la eficacia máxima de las células fotovoltaicas, especialmente en el intervalo de 500-700 nm.
3. Estructura según una de las reivindicaciones anteriores, dicho aglutinante (14) tiene preferentemente un módulo elástico comprendido entre 0,1 y 10 GPa, estando la célula fotovoltaica preferentemente recubierta con el aglutinante (14), estando la textura de la superficie exterior (13) preferentemente definida al menos parcialmente por dicho aglutinante (14).
4. Estructura según la reivindicación 3, siendo elegido el aglutinante (14) entre materiales de origen sintético o vegetal, aglutinantes bituminosos, preferentemente de clase de penetrabilidad según la norma EN 1426 160/220, 100/150, 70/100, 50/70, 40/60, 35/50, 30/45 o 20/30 (en décimas de mm), aglutinantes para carretera claros sintéticos o de origen vegetal, preferentemente de clase de penetrabilidad según la norma EN 1426 160/220, 100/150, 70/100, 50/70, 40/60, 35/50, 30/45 o 20/30 (en décimas de mm) y aglutinantes poliméricos.
5. Estructura según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, la densidad de los elementos texturizantes en la superficie del revestimiento está preferentemente comprendida entre 0,1 y 5 kg/m2 , mejor entre 0,7 y 1,5 kg/m2 , teniendo los elementos texturizantes preferentemente un factor de forma inferior a 8, mejor comprendido entre 1 y 3.
6. Estructura según la reivindicación 5, estando dispuestos los elementos texturizantes (16) según una monocapa, preferentemente incrustados a aproximadamente la mitad del espesor en el aglutinante (14) del revestimiento.
7. Estructura según una de las reivindicaciones 5 y 6, siendo elegidos los elementos texturizantes (16) entre agregados de materiales transparentes o translúcidos, orgánicos o minerales, especialmente de policarbonato o de vidrio.
8. Estructura según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, teniendo los elementos texturizantes un tamaño que oscila de 0,9 a 1,4 mm.
9. Estructura según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende una capa de un polímero, opcionalmente fluorado, debajo de la célula fotovoltaica, preferentemente de un espesor que oscila de 0,2 a 5 mm.
10. Calzada equipada con una estructura fotovoltaica (10) tal y como se define en una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
11. Procedimiento de fabricación de una estructura fotovoltaica como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que consta de las etapas que consisten en:
- disponer los elementos texturizantes en el fondo de un molde (M), especialmente agregados de forma irregular, preferentemente aleatoria, estando dispuestos preferentemente los elementos texturizantes según una monocapa,
- disponer una o más células fotovoltaicas en el molde,
- inyectar o verter en el molde un material no opaco en estado fluido para recubrir las células fotovoltaicas, y retener los elementos texturizantes.
12. Procedimiento de fabricación de una estructura fotovoltaica como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que consta de las etapas que consisten en:
- disponer una o más células fotovoltaicas en un molde,
- inyectar o verter en el molde un material no opaco en estado fluido,
- antes del endurecimiento de dicho material, incrustar elementos texturizantes en su superficie, especialmente agregados de forma irregular, preferentemente aleatoria, estando dispuestos preferentemente los elementos texturizantes según una monocapa.
13. Procedimiento de fabricación de una estructura fotovoltaica como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que incluye las siguientes etapas:
- depositar una película de polímero transparente sobre una o más células fotovoltaicas,
- depositar elementos texturizantes en su superficie, preferentemente de forma irregular, mejor aleatoria,
- someter el conjunto a una laminadora en caliente y a presión, asegurando el calor el reblandecimiento de la película y permitiendo que los elementos texturizantes se incrusten en la misma.
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